wersja mobilna
Online: 370 Piątek, 2016.09.30

Raporty

Polski rynek komputerów do systemów embedded

poniedziałek, 16 listopada 2009 12:43

Terminem urządzenia i podzespoły do zastosowań embedded określa się w Polsce najczęściej miniaturowy sprzęt komputerowy przeznaczony do użycia go w roli centrum sterującego dla złożonych aplikacji sterujących. Koncepcja wykorzystania jest prosta i bazuje na tym, że w wielu przypadkach nie warto jest zajmować się projektowaniem sterownika komputerowego, gdyż szybciej i ekonomiczniej jest wykorzystać modułowy, standardowy i typowy jednopłytkowy komputer miniaturowy. Zapewnia on zgodność sprzętową i programową z architekturą peceta, co pozwala skorzystać z oprogramowania, narzędzi uruchomieniowych interfejsów i peryferii szeroko dostępnych na rynku i pochodzących od wielu producentów. Taki moduł ma na tyle niewielkie rozmiary, że pozwala na bezproblemową integrację wewnątrz obudowy tworzonego urządzenia lub nawet montaż na płytce drukowanej, razem z innymi komponentami elektronicznymi.

Spis treści » Ogromna różnorodność
» Własne sterowniki, komputery komercyjne i telewizory
» Gdzie się kieruje rozwój rynku?
» Atom jak bomba
» Aplikacje odpowiedzialne za rozwój
» Krajowy rynek produktów embedded
» Rynek od strony oferty
» Firmy
» Ankiety i tabele
» Pokaż wszystko

Uniwersalność i szeroki obszar zastosowań leżą u podstaw dużej popularności rynkowej komputerów jednopłytkowych. Wzrost rynku napędza też postępująca automatyzacja, malejące ceny tych produktów i rosnąca konkurencja ze strony tańszych firm dalekowschodnich, które tradycyjnie stanowią przeciwwagę dla rozwiązań markowych i jeszcze bardziej przesuwają w dół próg opłacalności rozwiązań gotowych nad sterownikami indywidualnymi poza sprzęt profesjonalny.

Wykorzystanie miniaturowych komputerów we własnych projektach jest szczególnie istotne przy małej skali produkcji, w jednostkowych zamówieniach lub też dla obsługi nietypowych, niszowych potrzeb. Takie założenia dobrze pasują do charakteru rynku krajowego, sprawiając, że jest to produkt popularny i z dobrymi perspektywami.

Ogromna różnorodność

Rys.1. Ocena, dla których standardów komputerów przemysłowych konkurencja na rynku jest największa. Źródło wszystkich wykresów: ankieta redakcji

Komputery do zastosowań embedded to ogromny zbiór produktów, których cechą wspólną jest to, że są przeznaczone do wbudowania do wnętrza urządzenia projektowanego przez nabywcę. Występują one zazwyczaj w postaci niewielkiej, nieobudowanej płyty komputerowej określanej mianem Single Board Computer - SBC (komputer jednopłytkowy) lub Biscuit PC.

Przykładami systemów wbudowanych są moduły SOM (System-on-Module) oraz COM (Computer-on-Module). Są to miniaturowe komputery, zawierające procesor (zwykle niewymagający chłodzenia), układy pomocnicze, pamięć i interfejsy komunikacyjne. Do omawianej grupy zaliczyć można również PC/104, PC/104+ oraz różnego rodzaju komputery jednopłytkowe o wymiarach 3,5’’ i 5,25’’. Stosowane są tutaj także rozwiązania w standardach EBX (Embedded Board eXpandable), EPIC (Embedded Platform for Industrial Computing) czy nowoczesne moduły takie jak Pico-ITX.

Na rynku dostępne są również przemysłowe płyty główne zbliżone formatem do ATX, które, podobnie jak ich popularne odpowiedniki z sektora PC, tworzą kompletne rozwiązania komputerowe. Odróżniają się one jednak możliwością obsługi typowo przemysłowych interfejsów komunikacyjnych oraz innymi cechami, związanymi głównie z przeznaczeniem do pracy w trudnych warunkach.

Przykładem mogą być powłoki ochronne chroniące przed wilgocią. Oczywiście standard ATX z uwagi na duże wymiary słabo nadaje się do zastosowań wbudowanych, dlatego w tym obszarze zastosowań tego typu płyty oferowane są również w zminiaturyzowanych wersjach, jak Mini ITX, Micro ATX, LPX i podobnych.


Rys.2. Najważniejsze produkty lub aplikacje, do których trafiają w kraju komputery jednopłytkowe

Systemy komputerowe do wbudowania różnią się od pozostałych (np. rozwiązań Box PC) brakiem obudowy, raczej nieobecnością preinstalowanego systemu operacyjnego i zasilacza. Mają też umiarkowaną wydajność, znacząco niższą od rozwiązań bazujących na wykorzystaniu płyt typu backplanes, które służą do tworzenia systemów komputerowych z wykorzystaniem kart procesorowych w takich standardach, jak PCI, CompactPCI, PCI Express, VME (Versa Module European) oraz PXI. Wymienione rozwiązania przeznaczone są głównie do pracy jako serwery danych, urządzenia pomiarowe czy systemy przetwarzania dużych ilości danych. To już nie są zastosowania embedded.

Na rysunku 1 pokazane zostało zestawienie, w zakresie których standardów komputerów przemysłowych konkurencja na rynku jest największa. Dane prezentowane na wykresie pochodzą z redakcyjnej ankiety. Wyniki nie pozwalają na wyłonienie dominanty ani też na snucie przypuszczeń na temat roli, jaką pełnią produkty do zastosowań embedded, w porównaniu do klasycznych wersji przemysłowych w obudowach i gotowych do użycia. Bardziej prawdziwe wydaje się twierdzenie, że omawiany rynek jest na tyle szeroki i różnorodny, iż najpopularniejsze standardy dzielą go w mniej więcej równych proporcjach.

Własne sterowniki, komputery komercyjne i telewizory

Tab.1. Przegląd ofert krajowych dostawców komputerów do systemów embedded

Mimo że w wielu przypadkach użycie specjalizowanego komputera jednopłytkowego wydaje się rozwiązaniem najprostszym i optymalnym, zapewniającym krótki czas realizacji projektu i jego funkcjonalność techniczną, wiele firm wykorzystuje rozwiązania alternatywne. Zjawisko to szczególnie jest widoczne w cyfrowej reklamie bazującej na wielkoformatowych wyświetlaczach, której sterowniki budowane są w oparciu o klasyczne pecety z rynku konsumenckiego lub też z użyciem własnych kontrolerów opartych na wydajnych mikrokontrolerach. Poza reklamą korzystanie z rozwiązań własnych lub konsumenckich jest widoczne także w systemach sprzedażowych (POS) lub informacyjnych (POI).

Powodem są oczywiście różnice w cenach, gdyż produkty konsumenckie są kilkakrotnie tańsze. Własny sterownik jest też dobrym rozwiązaniem do zastosowań mniej skomplikowanych rozwiązań lub takich, które prezentują treści o ograniczonej ilości grafik i animacji. W takich przypadkach rozwiązanie firmowe, poza ceną, zyskuje dodatkowe atuty w zakresie niskiego poboru mocy, umiarkowanej wielkości i podobnej funkcjonalności.

Wydajność i zasoby sprzętowe współczesnych mikrokontrolerów są na tyle duże, że nie jest to działanie pozbawione sensu, gdyż umożliwia głębszą integrację projektu. W miejsce centralnego komputera embedded bazującego na pececie, obudowanego dodatkowym sprzętem, na przykład specjalizowanym sterownikiem, driverami, przetwornikami, daje się wykorzystać jeden rozbudowany układ scalony zapewniający większość potrzebnych zasobów sprzętowych.


Tab.1.cd. Przegląd ofert krajowych dostawców komputerów do systemów embedded

Przykładem takiego podejścia może być profil rynkowy krajowego producenta automatów do gier Game System, który swoje wyroby opiera na własnych komputerach. Poza aspektem ekonomicznym, który przy dużej skali produkcji z pewnością ma znaczenie, firma podkreśla, że własny sterownik komputerowy zapewnia wielokrotnie większe bezpieczeństwo przejęcia przez konkurencję kodu programu. Zabezpieczenia uniemożliwiające manipulację oraz skopiowanie oprogramowania systemowego w tym przypadku są najważniejszym argumentem, dla którego Game System rozwija własne komputery jednopłytkowe.

Podobne funkcje pełni tani sprzęt z Dalekiego Wschodu, dostarczany poza oficjalnymi kanałami dystrybucji, co przy ciągle niewielkiej wielkości projektów powoduje brak opłacalności stosowania rozwiązań typu SOM/COM. Taki równoległy nurt koncepcyjny świadczy też, że w wielu przypadkach zalety komputerów profesjonalnych kosztują zbyt dużo, jak na możliwości rynku.


Rys.3. Zestawienie branż, które w warunkach polskich są największym odbiorcą komputerów do systemów wbudowanych w ujęciu wartościowym

Kolejnym czynnikiem sprzyjającym takiemu podejściu jest to, że wiele z produktów kierowanych do opisanych zastosowań instalowanych jest w obiektach biurowych i budynkach publicznych, a więc nie pracują one w trudnych warunkach środowiskowych. Systemy Digital Signage, czyli reklamy i informacji prezentowanej na dużych wyświetlaczach, buduje się w takich lokalizacjach w oparciu o zwykłe telewizory LCD o dużych przekątnych, gdyż są one relatywnie tanie i mogą pełnić funkcję cyfrowego monitora dla systemu komputerowego.

Ich producenci ułatwiają wykorzystanie w takich zastosowaniach, przykładem może być automatyczne wyświetlanie slajdów z pendrive'a pozwalające na wykonanie prezentacji z PowerPointa bez żadnego sterownika.

Ostatnim czynnikiem jest to, że platforma pecetowa w pewnym obszarze przenika między aplikacjami komercyjnymi, przemysłowymi i profesjonalnymi. Przykładem mogą być płyty główne w formacie miniITX z intelowskimi procesorami Atom. Są one dostępne dla aplikacji przemysłowych, ale także i domowych komputerów osobistych.

Do budowy wersji profesjonalnych wykorzystuje się komponenty elektroniczne selekcjonowane do pracy w szerszym zakresie temperatur. Dotyczy to głównie półprzewodników i złączy, a nawet laminatu. Ważne są też powłoki zabezpieczające, wzmocnienia mechaniczne, elementy odprowadzania ciepła itp.