無人機系統(tǒng)（UAS）的尺寸不斷縮小，其有效載荷也是如此，要求系統(tǒng)設(shè)計人員利用PC/104、COM Express等小型嵌入式計算標準。

軍用 UAS 有效載荷、地面控制站、航空電子設(shè)備、偵察 （ISR） 應(yīng)用和其他軍用電子系統(tǒng)的尺寸、重量和功耗 （SWaP） 要求降低，迫使設(shè)計人員利用 COM Express、SMARC 和 PC/104 標準等小尺寸設(shè)計。

雖然PC/104已經(jīng)存在了幾十年，但它從未如此健康。它的主要優(yōu)點 - 堅固性，緊湊的尺寸和模塊化 - 在軍事電子市場，特別是在無人系統(tǒng)中從未如此受歡迎。

“由于其低SWAP特性和可負擔性，基于嵌入式PC/104和計算機模塊（COM）技術(shù)的系統(tǒng)通常在眾多軍事和民用應(yīng)用中找到歸宿，包括ISR/戰(zhàn)斗角色的MALE和HALE UAS平臺，攻擊/實用/貨運直升機，各種固定翼貨運/戰(zhàn)斗機/ ISR飛機，以及許多戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)斗地面車輛， 以及導彈防御平臺和艦載應(yīng)用，“Curtiss-Wright Defense Solutions產(chǎn)品營銷主管Mike Southworth說?！半S著載人和無人平臺上的電子有效載荷希望增加新的技術(shù)能力 - 例如高速網(wǎng)絡(luò)骨干網(wǎng)，ISR傳感器/視頻處理和/或航空電子數(shù)據(jù)總線接口 - 較小的系統(tǒng)架構(gòu)，如PC / 104和COM模塊已經(jīng)受到［我們的］客戶的好評。

不僅是SWaP，嚴格的加固和極端環(huán)境要求也可能使用戶無法選擇PC/104產(chǎn)品。

“PC/104在市場上有著悠久的歷史，應(yīng)用清單很重要，該技術(shù)非常適合任何堅固的商業(yè)、工業(yè)或軍事應(yīng)用，”安大略省圭爾夫Connect Tech銷售副總裁Michele Kasza說。“PC/104 非常適合有人或無人駕駛的車輛解決方案，例如在工業(yè)環(huán)境中，不受調(diào)節(jié)的電源以及污垢和灰塵都是一個問題;還有極端溫度、雨水、濕度和鹽分可能成為因素的戶外應(yīng)用。PC/104 通常生活在用戶可能沒有意識到 PC/104 是驅(qū)動其應(yīng)用程序的體系結(jié)構(gòu)的環(huán)境中。打開許多小尺寸、堅固耐用的系統(tǒng)解決方案，您會發(fā)現(xiàn) PC/104 是最好的;通常，多供應(yīng)商堆棧經(jīng)過精心設(shè)計，可實現(xiàn)最終的互操作性。

PC/104 繼續(xù)存在

“我相信，就PC/104而言，［軍事用戶］正在尋求使用他們已經(jīng)看到多年成功的成熟平臺，”Kasza說?！斑@些客戶可能也更愿意留在已知的占地面積上，因為從機械角度來看，這可能會減少他們的設(shè)計工作。也就是說，我們在Connect Tech看到我們的軍事客戶希望將過去的PC/104的堅固和緊湊功能與最新技術(shù)相結(jié)合。

“這就是PCIe/104（PC/104的PCI Express版本）發(fā)揮作用的地方，提供配備最新一代低功耗Intel Atom ［處理器］的單板計算機（SBC），以及高性能Intel Core i7選項，”Kasza繼續(xù)說道?！皩⑵渑c高端 GPU 解決方案（如 NVIDIA GTX950M 和高端口密度托管運營商以太網(wǎng)交換機或 10G 以太網(wǎng)控制器）堆疊在一起，突然之間，舊技術(shù)現(xiàn)在處于領(lǐng)先地位。”Connect Tech 提供 Xtreme/GbE 24 端口托管運營商以太網(wǎng)交換機解決方案，以滿足軍用小型要求。端口可通過可直接配接到 XDG024/25 的分支板/載體或與高密度高速 Twinax 電纜配接來訪問。XDG025 專為獨立應(yīng)用而設(shè)計，所有熱提取都在一層上，連接器/電纜在另一層，而 XDG024 旨在直接堆疊到 PCIe/104 堆棧中。（請參閱圖 1。

圖1：Connect Tech 的 XDG024 旨在直接堆疊到 PCIe/104 堆棧中，用于小型嵌入式計算應(yīng)用。

可靠性和一致性確保了在通常具有不同級別要求的軍事應(yīng)用中對PC/104標準的持續(xù)支持。

“軍事客戶對PC/104的要求因項目而異，”賓夕法尼亞州州立大學RTD Embedded Technologies，Inc.總裁兼首席執(zhí)行官Paul A.T. Haris博士說?！暗牵b于PC/104架構(gòu)具有廣泛的產(chǎn)品功能和市場上眾多制造商，因此需要PC/104架構(gòu)提供的快速原型設(shè)計，開發(fā)和正常運行時間。

“此外，用戶需要在板級需要一個固有的堅固架構(gòu)，這也為未來的可維護性和可升級性提供了模塊化，”他繼續(xù)說道。“在嵌入式市場歷史上，很少有標準能夠以如此小的外形提供這些功能。沒有人可以夸耀這個標準的歷史及其在保持向后兼容性的同時與時俱進的能力。這使軍事客戶能夠降低總生命周期計劃成本，并減少對產(chǎn)品轉(zhuǎn)換的需求。這就是為什么您會發(fā)現(xiàn)許多軍事客戶將PC/104架構(gòu)作為各種極端環(huán)境中大量軍事應(yīng)用的首選架構(gòu)。

軍事用戶“越來越多地尋求小型嵌入式技術(shù)，以減小其部署的線路可更換單元（LRU）的尺寸，重量和功率，并減少或消除NRE費用和開發(fā)計劃，”Southworth說。“與此同時，［他們］正在尋求提高多核處理器和圖形性能，以及基于模塊化開放標準PCI-Express的架構(gòu)（如PCIe104以及COM Express，SMARC和Mini-PCIe）的I / O可擴展性。

減少 SWaP

如今，每個國防應(yīng)用都希望在系統(tǒng)升級中提高 5 到 10 倍的性能，但他們希望其占用空間與以前的系統(tǒng)相同（如果不是更?。⑶揖哂懈偷墓奶匦?。這是PC/104多年來一直在做的事情;它也是COM Express和SMARC等標準的特征。

“甚至在SWaP成為首字母縮略詞之前，PC/104架構(gòu)規(guī)范系列就已經(jīng)滿足了SWaP要求，”Haris說?！蔼毺氐目啥询B架構(gòu)，也可以作為真正的SBC架構(gòu)，以及夾層架構(gòu)，多年來一直為軍方提供嵌入式，堅固的電路板和系統(tǒng)級解決方案。憑借其嵌入式可堆疊總線系統(tǒng)和板載 I/O 連接，可以針對每種應(yīng)用定制外殼尺寸和重量，也可以在標準模塊化外殼中實現(xiàn)。通過考慮整個程序生命周期成本因素，PC/104架構(gòu)使用戶能夠快速升級和維護其系統(tǒng)，并具有多供應(yīng)商產(chǎn)品的向后兼容性和互操作性，所有這些都基于明確定義和控制的標準和規(guī)范。

正如沒有軍事應(yīng)用是相同的，具有相同的嵌入式計算要求一樣，沒有一種小型架構(gòu)適合每個應(yīng)用。

“我們生活在一個有許多小尺寸選擇的世界，這僅僅意味著一種尺寸并不適合所有人，”Kasza 說?！癙C/104 的占地面積僅為 90 mm x 96 mm，擁有堅實的生態(tài)系統(tǒng)，可輕松將當前技術(shù)與多供應(yīng)商支持和互操作性集成。在某些情況下，系統(tǒng)的物理占用空間是客戶最不想改變的，因為他們可能在以前圍繞PC/104定義的空間內(nèi)工作。從處理器的角度來看，PC/104單板計算機可配備低功耗ARM處理器以及從低功耗解決方案到英特爾酷睿i7的x86選項。

“PC/104、COM Express 和 SMARC 等小型 CPU 卡標準提供的物理尺寸只是傳統(tǒng) 3U 或 6U VME/VPX 架構(gòu)的一小部分，”Southworth 說?！斑@在封裝最低SWaP方面提供了明顯的優(yōu)勢。此外，COM Express和SMARC具有多種物理封裝選項，包括大約信用卡大小的電路板，可以進一步小型化，以滿足苛刻的SWaP要求。對于這個領(lǐng)域，Curtiss-Wright提供了39英寸，1.5磅的堅固型任務(wù)處理器Parvus DuraCOR 310，它利用了低功耗SMARC COM CPU卡與Mini-PCIe I / O卡擴展插槽的集成，“Southworth說。

其他公司 - 如Diamond Systems和WinSystems - 繼續(xù)提供基于PC / 104的產(chǎn)品，以滿足軍事系統(tǒng)中減少SWaP的需求。

Diamond Systems擁有一系列Jupiter PC/104和PC/104-Plus DC/DC高效、高精度電源模塊。每個電源由一個 PC/104 外形模塊組成，該模塊具有完整的 DC-DC 穩(wěn)壓器電路、集成散熱解決方案、可拆卸螺釘接線端子塊 I/O 連接和 PC/104 總線連接器。其輸入電壓范圍為 7 至 34 VDC，兼容行業(yè)標準的 12 V、24 V 和 28 V 輸入。

WinSystems 的工程師將英特爾 E3800 凌動處理器家族用于其 PPM-C407，這是一款無風扇低功耗 PC/104 SBC。該解決方案專為惡劣環(huán)境而設(shè)計，并具有焊接RAM，以增加抗沖擊和抗振性，工作溫度范圍為-40°C至+85°C。

展望 PC/104

“人們找到PC/104的應(yīng)用程序數(shù)量非常龐大，”哈里斯說。說任何一個應(yīng)用程序占主導地位都是誤導性的，并且會對PC/104架構(gòu)造成損害：PC/104基于標準的可堆疊和模塊化總線架構(gòu)，大多數(shù)行業(yè)都廣泛接受這些架構(gòu)，然后封裝在標準的小型尺寸上。這些產(chǎn)品的大量功能的使用是無窮無盡的。

“該架構(gòu)為設(shè)計基于 SWaP 的產(chǎn)品提供了所有構(gòu)建模塊，以實現(xiàn)整體生命周期計劃成本降低，”Haris 繼續(xù)說道。“從海洋深處到外太空，從南極冰蓋到沙漠，這種建筑已經(jīng)得到了證明。您會發(fā)現(xiàn)PC/104運行關(guān)鍵任務(wù)武器系統(tǒng)以及通用監(jiān)控，跟蹤和處理系統(tǒng)。最后，問題不應(yīng)該是經(jīng)常使用PC/104技術(shù)的應(yīng)用程序類型是什么，而是是否有任何應(yīng)用程序沒有使用它。

審核編輯：郭婷