PC/104 已經(jīng)過(guò)時(shí)了嗎？

當(dāng)今，PC/104嵌入式解決方案廣泛應(yīng)用于商業(yè)、工業(yè)、航空以及軍用領(lǐng)域并得到了大家一致的認(rèn)可。“堆疊式PC”已經(jīng)被證明是一種能夠廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合的、堅(jiān)固的、可靠的、高性?xún)r(jià)比的嵌入式系統(tǒng)解決方案。通過(guò)堆棧式的擴(kuò)展，PC/104可以靈活的配置擴(kuò)展功能模塊，滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)者更多的使用需求。但隨著科技發(fā)展日新月異，不少設(shè)計(jì)者發(fā)現(xiàn)PC/104的ISA以及PCI的總線(xiàn)的帶寬限制，讓諸多系統(tǒng)設(shè)計(jì)捉襟見(jiàn)肘。PC/104的未來(lái)將如何發(fā)展？是否有更具生命力的嵌入式解決方案呢？

研華科技作為工控界的領(lǐng)導(dǎo)廠商，將如何應(yīng)對(duì)這個(gè)問(wèn)題呢？

研華工程師們針對(duì)PC/104擴(kuò)展的局限性問(wèn)題，并對(duì)嵌入式市場(chǎng)進(jìn)行長(zhǎng)期調(diào)，結(jié)合了COM核心模塊擴(kuò)展靈活的特點(diǎn)，創(chuàng)新性的提出了MI/O Extension嵌入式解決方案。

類(lèi)似PC/104， 都是堆疊式的擴(kuò)展, 但MIOe 的擴(kuò)展性與靈活性則大大的提高了。以往PC/104 無(wú)法支持的擴(kuò)展，在MIOe上，都可以輕易做到。

專(zhuān)家觀點(diǎn)：

PC/104總線(xiàn)擴(kuò)展方式，將來(lái)至少有50%被MIOe擴(kuò)展方式替代

1.MIOe的擴(kuò)展性是PC/104總線(xiàn)無(wú)法比擬的.

隨著技術(shù)以及市場(chǎng)發(fā)展的需求變更，PC/104出現(xiàn)了局限性的問(wèn)題。比如說(shuō)，傳統(tǒng)嵌入式設(shè)備仍需使用ISA或PCI的擴(kuò)展方式來(lái)搭配PC/104的I/O模塊，但主流新平臺(tái)芯片組的發(fā)展規(guī)格漸漸對(duì)ISA甚至PCI總線(xiàn)的支持將有所限制，對(duì)項(xiàng)目未來(lái)的使用帶來(lái)諸多不便！

MI/O Extension 單板電腦的設(shè)計(jì)特點(diǎn)之一是具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義的高速擴(kuò)展連接器 --- MIOe，在其中整合了多種不同的擴(kuò)展總線(xiàn)信號(hào)。這些信號(hào)是結(jié)合研華多年來(lái)嵌入式設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，最大化整合客戶(hù)對(duì)擴(kuò)展接口的需求。另外一方面也考慮各芯片組廠商對(duì)未來(lái)規(guī)劃及業(yè)界技術(shù)的趨勢(shì)，包含有Display Port, 4路PCIe x 1, LPC, SMBus, USB, Audio Line out及Power。通過(guò)這些接口，可靈活搭配不同功能的IC芯片，靈活擴(kuò)展出各式不同的I/O功能。而且，擴(kuò)展模塊不需進(jìn)行單獨(dú)的電源設(shè)計(jì)，電源可直接由MI/O主板的擴(kuò)展接口引出。對(duì)設(shè)計(jì)者來(lái)講，僅為I/O考慮的模塊化設(shè)計(jì)，不需進(jìn)行復(fù)雜的電源電路設(shè)計(jì)，可以很大程度的減少設(shè)計(jì)復(fù)雜性，并減少擴(kuò)展板線(xiàn)路開(kāi)發(fā)時(shí)間及成本，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。研華也可以提供各式不同功能種類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)I/O擴(kuò)展模塊供設(shè)計(jì)者配合MI/O主板直接使用。

2.MIOe 連接器，比PC/104連接器的彈性大，高度有5mm~25mm 等多種高度可選，客戶(hù)可以根據(jù)項(xiàng)目設(shè)備的需求選擇合適高度的連接器。

3.MIOe可以讓客戶(hù)更專(zhuān)注于自身技術(shù)領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)

MI/O Extension全新的架構(gòu)，可將客戶(hù)端資源集中在I/O模塊設(shè)計(jì)及自行AP開(kāi)發(fā)的階段，不用再身陷整合復(fù)雜系統(tǒng)的種種問(wèn)題中，并可保有產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，將整體人力及成本有效化運(yùn)用最大化！

研華各事業(yè)群的多個(gè)產(chǎn)品線(xiàn)中均已導(dǎo)入MI/O Extension嵌入式主板，作為各式各樣不同應(yīng)用領(lǐng)域系統(tǒng)內(nèi)的核心主板，包含有嵌入式無(wú)風(fēng)扇整機(jī)、HMI、Panel PC、digital Signage數(shù)字廣告牌、ODM等等，MI/O Extension單板計(jì)算機(jī)已然成為研華集團(tuán)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)！

研華MI/O Extension嵌入式主板不單單為客戶(hù)提供主板，也為客戶(hù)提供開(kāi)發(fā)驗(yàn)證底板、標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展模塊以及整機(jī)快速整合組件，并結(jié)合研華專(zhuān)屬的iManager智能控制及云端控制服務(wù)等，帶給客戶(hù)最適合系統(tǒng)整合的單板計(jì)算機(jī)及整合型服務(wù)，為客戶(hù)帶來(lái)更多的新價(jià)值！

2.5 寸 MIO-Ultra超小尺寸主板，定會(huì)占據(jù)掉至少30%的PC/104主板市場(chǎng), 將來(lái)有可能會(huì)高達(dá)70%

1. 2.5 寸 MIO-Ultra超小尺寸主板與PC/104主板比較, 體積更小，擴(kuò)展更靈活

2.PC/104主板與2.5 寸 MIO-Ultra主板裝配方式對(duì)比, 更加簡(jiǎn)單, 配線(xiàn)更少

PC/104 裝配：

1. 對(duì)外訊號(hào)線(xiàn)都需由配線(xiàn)的方式引出

2. 針腳插槽拆裝擴(kuò)展困難

2.5 寸 MIO-Ultra 裝配：

1. 主板邊緣具有直接可用的I/O接口： LAN、USBx2、VGA、DC-in DC-12V

2. 只有COM、SATA、Audio 等訊號(hào)需要配線(xiàn)引出

3. 具有MIOe 彈性I/O擴(kuò)展接口

采用MIO-2260 的超小 嵌入式整機(jī)

2.5寸MI/O-Ultra的性?xún)r(jià)比優(yōu)于PC/104主板

考慮到需要符合嚴(yán)苛環(huán)境的使用要求，在PC/104的機(jī)構(gòu)、電路圖設(shè)計(jì)及選用的連接器都作了眾多高等級(jí)設(shè)計(jì)的考量，讓此平臺(tái)的相關(guān)產(chǎn)品價(jià)格偏高，使產(chǎn)品的使用性?xún)r(jià)比不斷的降低。

3.5寸MIO-Compact 主板可以更大程度上替代傳統(tǒng)的3.5寸嵌入式主板

嵌入式3.5寸主板是研華在業(yè)界率先提出的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，支持PC/104總線(xiàn)的擴(kuò)展，但尺寸比標(biāo)準(zhǔn)的PC/104主板更大，I/O接口的數(shù)量更豐富，并增加了主板海岸線(xiàn)I/O接口。由于該產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)具有系統(tǒng)容易組合，配線(xiàn)比PC/104主板更少等特點(diǎn)，因而很快該標(biāo)準(zhǔn)被各大嵌入式廠商所采用，并很快成為了國(guó)際流行的嵌入式主板標(biāo)準(zhǔn)。

過(guò)去嵌入式單板電腦的設(shè)計(jì)，可能存在散熱不易解決、系統(tǒng)不易整合或是I/O接口無(wú)法彈性增加等問(wèn)題。研華的MI/O Extension嵌入式單板電腦解決了這些問(wèn)題。它既可以當(dāng)作單板單獨(dú)使用，當(dāng)客戶(hù)系統(tǒng)功能需要增加變化時(shí)，也能搭配可靈活變動(dòng)的I/O擴(kuò)展底板，滿(mǎn)足不同市場(chǎng)和行業(yè)的使用需求。針對(duì)需要自行設(shè)計(jì)I/O擴(kuò)展底板的客戶(hù)，研華可以提供完整設(shè)計(jì)參考文件供客戶(hù)參考，協(xié)助客戶(hù)以更快的速度、更精簡(jiǎn)的成本、更低的設(shè)計(jì)難度規(guī)劃出適用的模塊。

1. 3.5寸MIO-Compact具有MIOe的擴(kuò)展方式，比傳統(tǒng)3.5寸主板擴(kuò)展性更好。

3.5寸MIO-Compact主板在傳統(tǒng)的3.5寸嵌入式單板的基礎(chǔ)上，保留了配線(xiàn)少易整合等優(yōu)勢(shì)，并針對(duì)以往客戶(hù)使用時(shí)遇見(jiàn)的擴(kuò)展和散熱的問(wèn)題做了優(yōu)化。首先，將傳統(tǒng)的PC/104擴(kuò)展方式改為MIOe擴(kuò)展，由于MIOe接口中包含了PCIex1、Displayport等更高速的擴(kuò)展總線(xiàn)，能確?？蛻?hù)在使用時(shí)通過(guò)MIOe可以擴(kuò)展出更多豐富的I/O功能，比如：SATA、Giga LAN等高速接口。而傳統(tǒng)的3.5”主板中只具備ISA以及PCI總線(xiàn)，與MIOe相比擴(kuò)展的靈活度就大大減小了。

2．3.5寸MIO-Compact主板比傳統(tǒng)的3.5寸主板的散熱設(shè)計(jì)更合理， 系統(tǒng)設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，配線(xiàn)更少。

MI/O-Compact散熱部分的設(shè)計(jì)在之前的3.5”主板上做了很大程度的改良。3.5寸MIO-Compact嵌入式主板將CPU、芯片組、內(nèi)存、電源及主動(dòng)IC等發(fā)熱較大的元器件都放置在主板的正面，并最大程度增大了散熱片的覆蓋面積，保證以上發(fā)熱大的元器件的熱量能夠有效穩(wěn)定的導(dǎo)出。主板的mini-pcie插槽、CF卡卡槽等擴(kuò)展接口都設(shè)計(jì)在主板背面，方便客戶(hù)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 MI/O Extension的主板還配備了多種的散熱方案，除了常用的標(biāo)準(zhǔn)散熱鰭片之外，研華也能為設(shè)計(jì)者提供機(jī)構(gòu)散熱的解決方案，通過(guò)熱傳導(dǎo)片可以將主板的熱量導(dǎo)到機(jī)箱外殼上散熱，非常適用于小尺寸緊湊型設(shè)備的散熱設(shè)計(jì)。對(duì)于需要自行設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)的客戶(hù)，研華除了提供相關(guān)設(shè)計(jì)文檔之外，也提供散熱模擬等協(xié)助設(shè)計(jì)服務(wù)。

隨著MIOe總線(xiàn)的規(guī)范成為國(guó)際通用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，

未來(lái)PC/104總線(xiàn)產(chǎn)品應(yīng)用空間肯定會(huì)越來(lái)越小。

PC/104總線(xiàn)在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)因其體積小，穩(wěn)定性高，支持與ISA完全兼容的PC/104總線(xiàn)等特性一直保持著在行業(yè)中的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具備與PCI總線(xiàn)兼容的PCI-104和PC/104 Plus總線(xiàn)方式更加強(qiáng)了使用者對(duì)PC/104的青睞。如今市場(chǎng)的快速發(fā)展逐漸淡化了PC/104得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品的部分局限性漸漸讓設(shè)計(jì)者變得苦惱不已。首先，CPU性能和總線(xiàn)性能要求提升。一部分客戶(hù)需要具有更高性能視頻處理能力，而以往方案中只能使用PC/104

或者PCI-104擴(kuò)展視頻卡或者顯卡，帶寬最多達(dá)到32bit。此時(shí)PC/104主板CPU性能以及其PCI總線(xiàn)帶寬的限制就很難滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，需要通過(guò)具備更高帶寬的總線(xiàn)擴(kuò)展。其次，客戶(hù)要求設(shè)備支持較多的I/O接口時(shí)，PC/104的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及I/O的擴(kuò)展能力方面也往往表現(xiàn)的差強(qiáng)人意。舉個(gè)例子，有時(shí)客戶(hù)需要嵌入式主板支持CAN接口。

或者較多串口，如通過(guò)使用PC/104擴(kuò)展板方式實(shí)現(xiàn)，所有的I/O 接口都需要通過(guò)配線(xiàn)的方式引出并固定到機(jī)殼上。當(dāng)一層擴(kuò)展板的I/O不足時(shí)，甚至需要同時(shí)擴(kuò)展兩層，內(nèi)部空間會(huì)顯得非常的雜亂，組裝維護(hù)也極其不便。同時(shí)因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，散熱也會(huì)使產(chǎn)品面臨諸多的問(wèn)題。

怎樣在保證設(shè)備緊湊性的同時(shí)，又可以滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)設(shè)備處理性能的要求，在保證無(wú)風(fēng)扇散熱設(shè)計(jì)需求的同時(shí)，又可以滿(mǎn)足產(chǎn)品少量多樣的彈性客制化需求？是否有比PC/104更合適的方案呢？

研華憑借多年在各嵌入式行業(yè)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新性的提出了I/O接口可以彈性擴(kuò)展的嵌入式核心平臺(tái) --- MI/O Extension嵌入式解決方案。MI/O Extension是英文Multiple I/O extension的縮寫(xiě)，是一種支持多種總線(xiàn)及I/O接口擴(kuò)展的嵌入式單板電腦。從銷(xiāo)售端來(lái)看，MI/O因具備了比PC/104更加豐富的擴(kuò)展總線(xiàn)接口，為客戶(hù)項(xiàng)目帶來(lái)了更具有競(jìng)爭(zhēng)力的方案。

PC/104堆棧式的擴(kuò)展以及穩(wěn)定可靠的連接方式，在電力行業(yè)的嵌入式設(shè)備當(dāng)中被廣泛采用。我曾經(jīng)碰到一個(gè)客戶(hù)做變電站中的監(jiān)控設(shè)備。多年前采用的研華PC/104主板，因客戶(hù)設(shè)備升級(jí)，需要將項(xiàng)目中千兆網(wǎng)口的數(shù)量需求擴(kuò)展到4個(gè)。由于以前就是選用PC/104的方案，為了保持機(jī)構(gòu)統(tǒng)一，就在現(xiàn)有PC/104產(chǎn)品中選擇合適的替代方案。但客戶(hù)要求必須為千兆網(wǎng)口，目前產(chǎn)品只含有ISA和PCI的總線(xiàn)，很難滿(mǎn)足客戶(hù)需要除了主板上之外的2個(gè)千兆網(wǎng)口。而MI/O-Ultra系列的主板，在擴(kuò)展板上通過(guò)MIOe接口中3路PCIex1的總線(xiàn)搭配了網(wǎng)絡(luò)芯片，引出了3個(gè)千兆網(wǎng)口，很好的滿(mǎn)足了客戶(hù)的要求。

有許多客戶(hù)問(wèn)到MIO主板與PC/104相比較價(jià)格問(wèn)題，我認(rèn)為對(duì)于相同CPU平臺(tái)的MIO主板和PC/104主板價(jià)格應(yīng)該相當(dāng)。MIO方案優(yōu)勢(shì)不在價(jià)格，而是在于更靈活彈性的擴(kuò)展方式。我個(gè)人認(rèn)為PC/104有其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，成熟穩(wěn)定的技術(shù)，通過(guò)的國(guó)際規(guī)范，未來(lái)在CPU處理能力要求不高但是穩(wěn)定性要求很好的嵌入式應(yīng)用平臺(tái)上，PC/104還是會(huì)有很大的市場(chǎng)；而MIO主板的推出，靈活擴(kuò)展特性，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)嵌入式單板電腦會(huì)有很大的沖擊，在未來(lái)肯定會(huì)取代部分傳統(tǒng)的小尺寸單板主板的市場(chǎng)。隨著Intel 對(duì)ISA總線(xiàn)的支持減少，隨著MIOe總線(xiàn)的規(guī)范成為國(guó)際通用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，未來(lái)PC/104總線(xiàn)產(chǎn)品的應(yīng)用空間肯定會(huì)越小。

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