作為一種市場趨勢，可以清楚地看到越來越多的客戶正在尋求基于Arm的解決方案。從嵌入式模塊到 BoxPC 等即用型解決方案，市場上可用的系統(tǒng)種類繁多。具有 Arm CPU 的設(shè)備尤其因其出色的計(jì)算能力與功耗比而脫穎而出。

與其他架構(gòu)相比，基于 Arm 的 CPU 具有最高的單位芯片面積性能，因此在芯片技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位。多家廠商的基于 Arm 的 CPU 目前正在經(jīng)歷快速發(fā)展。在性能方面，Arm 不僅提供當(dāng)前的 32 位計(jì)算內(nèi)核，例如 Cortex-A7，還提供 64 位計(jì)算內(nèi)核，例如Cortex-A53或Cortex-A72。

盡管它們的性能要高得多，但它們?cè)谟?jì)算性能和功耗之間仍然具有出色的比例。基于Arm的NXP系列i.MX和Layerscape是在以盡可能少的計(jì)算能力在數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域取得高于平均水平的結(jié)果的前提下開發(fā)的。當(dāng)今市場上的 CPU 提供了連接大容量存儲(chǔ)設(shè)備或快速數(shù)據(jù)通信所需的所有接口。

由于這些特性，Arm 架構(gòu)是實(shí)現(xiàn)單板計(jì)算機(jī) （SBC）、平臺(tái)和 BoxPC 的理想基礎(chǔ)。市場上充斥著這樣的解決方案。由于價(jià)格誘人，許多客戶通常從亞洲國家或低成本供應(yīng)商的補(bǔ)貼系統(tǒng)開始他們的開發(fā)。

然而，仔細(xì)觀察很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)，一些設(shè)備在長期可用性、耐用性或穩(wěn)健性方面不滿足最基本的要求。在選擇供應(yīng)商或制造商時(shí)，應(yīng)特別注意確保在開發(fā)階段考慮到這些系統(tǒng)特性，以免以后出現(xiàn)不愉快的意外。在大多數(shù)情況下，遲發(fā)效應(yīng)僅在數(shù)年后才會(huì)出現(xiàn)……保修期已過，無法提供足夠的更換件，公司在最終客戶中的形象受損。因此，建議依靠在該細(xì)分市場擁有多年經(jīng)驗(yàn)的成熟制造商，從而保證產(chǎn)品的長期可用性和耐用性。

模塊化系統(tǒng)是滿足不斷增長的需求的一種解決方案。這些通?；谇度胧侥K和提供 Mini PCIe、M.2 SATA 或 M.2 PCIe 等接口的載板。因此，SBC 和平臺(tái)可以通過無線或存儲(chǔ)解決方案輕松且單獨(dú)地?cái)U(kuò)展。采用模塊化概念，也提供合適的外殼，也可以在現(xiàn)有主板解決方案的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)完整的設(shè)備。這使客戶可以決定是否應(yīng)在有或沒有外殼的情況下使用平臺(tái)。

基于 Arm 的 CPU 模塊制造商通常為系統(tǒng)和完整設(shè)備提供一致的概念。由于CPU提供的系統(tǒng)功能和大量的接口，可以毫不費(fèi)力地開發(fā)出具有成本效益的路由器、數(shù)據(jù)記錄器或網(wǎng)關(guān)。

今天運(yùn)行的大多數(shù)工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備和控制系統(tǒng)都不是為面向未來的網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的。到目前為止，昂貴的 BoxPC 或定制解決方案通常都是以高成本從頭開始開發(fā)的。因此，此類工廠的制造商和運(yùn)營商正在尋找網(wǎng)關(guān)、路由器和數(shù)據(jù)記錄器，以低成本和高能效的工業(yè) 4.0改造他們的機(jī)器。公司面臨著根據(jù)他們的要求創(chuàng)建特定于項(xiàng)目的解決方案的任務(wù)。

在數(shù)字化的工業(yè)時(shí)代，我們確實(shí)面臨著許多新的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。一方面，我們?cè)絹碓叫枰?jié)約能源，另一方面，希望數(shù)據(jù)和信息隨時(shí)隨地可用。為了實(shí)施 Vision IIoT（也稱為工業(yè) 4.0），就所需的節(jié)能而言，需要智能系統(tǒng)概念。

重要的先決條件是所有系統(tǒng)的本地化和網(wǎng)絡(luò)化、節(jié)能系統(tǒng)的使用以及必要信息的傳輸，而不是復(fù)雜和大量的數(shù)據(jù)。

互聯(lián)機(jī)器、系統(tǒng)和設(shè)備以及安全關(guān)鍵信息傳輸?shù)牧硪粋€(gè)重要點(diǎn)是合適的安全概念。誰希望信息和數(shù)據(jù)被黑客濫用和發(fā)布、安全漏洞或保護(hù)不足？

對(duì)于簡單和小型的網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)記錄器和協(xié)議轉(zhuǎn)換器，以及圖形支持，Cortex-A7 技術(shù)非常適合。除了良好的接口支持外，它還非常節(jié)能。在這些 CPU 中集成了許多接口，例如 USB、2x 以太網(wǎng)、2x CAN、UART 和圖形。因此，無需太多額外努力即可創(chuàng)建用于改裝系統(tǒng)的小型且具有成本效益的設(shè)備。所需的無線解決方案，例如 WiFi、藍(lán)牙、LoRaWan， 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)可以通過 USB、SDIO 或 SPI 輕松連接。大量傳感器可以直接連接到這些 CPU。模塊化系統(tǒng)概念幾乎沒有不滿足要求?？蛻艨梢愿鶕?jù)自己的需求靈活選擇所需的功能。如果所需功能不可用，通常可以基于模塊化方法經(jīng)濟(jì)高效地實(shí)現(xiàn)它們。

基于 Cortex-A7 的模塊化平臺(tái)（網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)記錄器、HMI）

尤其是在 CPU 制造領(lǐng)域，近年來制定了新的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于LS1012A CPU，降低功耗、節(jié)省成本和提高計(jì)算性能非常重要。這是通過單個(gè) 64 位 Cortex A53 內(nèi)核以及 PCIe、千兆以太網(wǎng)和 USB3.0 等高速接口實(shí)現(xiàn)的?；诖耍_發(fā)了一種 SBC，可在低時(shí)鐘頻率和低功耗下保證可觀的數(shù)據(jù)吞吐量。因此，可以很好地滿足許多需求。

基于 Layerscape LS1012A 的模塊化平臺(tái)（數(shù)據(jù)記錄器、網(wǎng)關(guān)、路由器）

絕對(duì)亮點(diǎn)是基于 LS1028A 開發(fā)的系統(tǒng)。該平臺(tái)僅提供 6.3” x 3.9” 4 端口 Gbit TSN 交換機(jī)、2x Gbit 以太網(wǎng)、USB 3.0、2x PCIe、m.2 SATA、2x CAN，以及支持 GPU 的嵌入式顯示端口。

這些功能允許平臺(tái)用于具有實(shí)時(shí)要求的項(xiàng)目。

基于Layerscape LS1028A的模塊化平臺(tái)（數(shù)據(jù)記錄器、網(wǎng)關(guān)、TSN路由器）

對(duì)于所有三個(gè)系統(tǒng)，TQ 提供了一個(gè)外殼概念，SBC 和平臺(tái)也可以用作被動(dòng)冷卻的 BoxPC。此外，還提供模塊化無線解決方案，例如 WiFi、LoRaWan、Sigfox，甚至手機(jī)連接。

通常需要連接到傳感器的網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)記錄器來組織大量數(shù)據(jù)。為了保證較小 CPU 架構(gòu)的性能并保持低功耗，建議使用 SQL 數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序僅從大量可用數(shù)據(jù)中提供所需的信息。這將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量降至最低。數(shù)據(jù)庫還可用于涵蓋機(jī)器、系統(tǒng)和設(shè)備聯(lián)網(wǎng)以及安全關(guān)鍵信息傳輸?shù)某浞职踩拍睢?/p>

在數(shù)字化過程中，可以觀察到快速發(fā)展。為了使現(xiàn)有的工業(yè)設(shè)備和系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)兼容，需要可改造的節(jié)能和成本效益解決方案。尤其是在嵌入式解決方案領(lǐng)域，面向該領(lǐng)域的 Arm ?架構(gòu)及其生態(tài)系統(tǒng)為許多領(lǐng)域和細(xì)分市場的解決方案提供了一個(gè)可靠、強(qiáng)大且長期可用的平臺(tái)。

審核編輯：郭婷