Les PC embedded NUC s`envolent vers les utilisations industrielles

A P P L I C A T I O N
PC embarqués
Les PC embedded NUC
s’envolent vers les utilisations
industrielles
Le fabricant Pentair et la société d’ingénierie allemande IES énumèrent les tenants
et les aboutissants de la dernière spécification embedded NUC pour les ingénieurs
en conception de systèmes matériels. Et décrivent les avantages qu’ils peuvent en tirer
dans le cas d’applications industrielles de l’IoT.
E
n janvier 2015, le groupe de
normalisation pour les technologies embarquées SGeT
(Standardization Group for
embedded Technologies) a amené
les NUC (Next Unit of Computing)
définis initialement par Intel à un
niveau supérieur, permettant leur utilisation dans des domaines au-delà
de leur champ d’application traditionnel qu’est le monde de l’IT. Plus
précisément, les embedded NUC (ou
eNUC) sont désormais dûment spécifiés dans une nouvelle norme qui
les décrit comme des PC embarqués
à petit facteur de forme destinés à
des applications industrielles. Inspirés
des systèmes NUC d’Intel utilisés
dans les produits informatiques à
usage grand public, les eNUC ont été
pensés pour garantir une meilleure
compatibilité entre fabricants, une
disponibilité sur le long terme et une
diminution du temps de lancement
de produits sur le marché pour les
ingénieurs en conception. Côté
caractéristiques, ces PC industriels
disposent d’un faible encombrement
(environ 10 x 10 cm), d’un grand
nombre d’interfaces et de fonctions,
et d’une capacité d’adaptation à une
vaste gamme d’applications industrielles.
Pourquoi s’être engagé dans cette
démarche ? En fait, au cours des dernières années, la tendance était à la
conception de PC de plus en plus
compacts, grâce à une densité d’intégration des composants et des PCB
(Printed Circuit Boards) toujours plus
importante. Les cartes unités centrales de ces PC accueillent désormais quasiment tous les éléments
périphériques et les connexions
requis pour passer d’applications
34 / L’EMBARQUÉ / N°12 / 2016
AUTEURS
Amy Escobio,
Pentair,
et Ansgar Hein,
IES.
grand public à des applications
industrielles. D’où l’intérêt affirmé
pour la technologie NUC et la façon
dont elle pouvait s’adapter à une utilisation dans le monde industriel.
Cependant, un examen approfondi
a rapidement permis de constater
que les systèmes NUC n’étaient pas
adaptés aux contraintes de ces applications qui exigent des coffrets
robustes et des solutions de refroidissement améliorées. Une approche
de normalisation était nécessaire. Le
standard eNUC a donc été développé par le groupe de normalisation
SGeT, un consortium indépendant
réunissant les experts de plus de quarante-cinq entreprises de la chaîne
d’approvisionnement des technologies de systèmes embarqués. De l’avantage de disposer
d’un standard
La norme embedded NUC a pour
ambition de simplifier le choix d’une
plate-forme de calcul embarqué pour
l’utilisateur en apposant un label sur
des produits conformes à la norme et
en identifiant les composants compatibles entre fabricants et compatibles
QU’EST-CE QU’UN NUC ?
n Le concept de NUC a été
présenté pour la première
fois par Intel en 2012 pour
lancer son mini-ordinateur
de bureau. Ces mini-PC sont
constitués d’une carte-mère,
d’un boîtier en matière
plastique avec un ventilateur
intégré, d’une alimentation
externe et d’une plaque de
montage type Vesa (Video
Electronics Standards Asso-
ciation). La technologie NUC
propose une vaste gamme
de processeurs, d’éléments
graphiques, de sous-systèmes audio et vidéo, de
mémoires et d’interfaces
avec une flexibilité optimale,
une consommation d’énergie
efficace ainsi qu’une performance de traitement élevée
dans un système plus fin que
trois boîtiers de CD empilés.
avec les conditions cadres clairement
définies dans le texte de standardisation. Avec l’avantage, contrairement
à d’autres solutions à petit facteur de
forme, que cette norme n’est pas
induite par un seul fabricant. La première version du document
embedded NUC a été présentée en
janvier 2015 et définit des exigences
pour le montage des circuits imprimés, des zones de connecteurs prédéfinies, une alimentation unique,
des interfaces et caractéristiques
minimales à respecter et des conditions ambiantes minimales dans lesquelles le système doit fonctionner.
Parallèlement, eNUC apporte des
recommandations sur la taille de coffret et le concept de refroidissement
passif. La spécification définit également des options de montage
flexibles, deux côtés pour les interfaces E/S ainsi qu’une possibilité de
refroidir les coffrets soit par convection soit par conduction. Les systèmes
d’exploitation Android, Linux et Windows sont recommandés et choisis
en fonction de la configuration de
l’application. Enfin, pour respecter la
norme eNUC, les cartes unités centrales doivent suivre des spécifications minimales pour permettre un
remplacement, une migration et une
configuration aisées avec d’autres
produits conformes à la norme.
Dans les entrailles
d’une carte embedded NUC
Dans le cadre de sa marque de produits d’habillage électronique
Schroff, Pentair a d’ores et déjà développé des coffrets conformes à la
norme embedded NUC, la famille
Interscale (photo A). Le modèle M est
conçu pour les applications à petit
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tion limitées et très peu proposent des
interfaces E/S flexibles. Par exemple,
pour un projet complexe nécessitant
deux ports LAN, quatre ports USB 3
et deux ports USB 2, deux ports
HDMI ainsi que le Wi-Fi, le tout dans
un petit coffret avec un refroidissement passif et mesurant seulement
12,5 × 10 × 3,5 cm sans antenne
Wi-Fi, quelles sont les options matérielles pour un ingénieur système ? Et
qu’en est-il si ce projet exige également un processeur Bay Trail tout en
étant extensible via PCI Express ? Pour
une telle application, un boîtier de
connexion universel comme celui
● A.- Les coffrets conformes à la norme embedded NUC sont des PC à petit facteur de forme
conçu par la société d’ingénierie alleinspirés des systèmes NUC d’Intel et destinés à des applications industrielles.
mande IES, basé sur le facteur de
forme embedded NUC, offre une
solution ad hoc.
facteur de forme pouvant être refroi- être réglables en hauteur afin de
Ce boîtier (photo C) est une alternadies par convection passive (avec des compenser le cumul de tolérances
tive viable de haute performance aux
perforations) ou active, tandis que sur tout le chemin thermique, garanBox PC embarqués standard, et pas
l’Interscale C contient un dissipateur tissant un refroidissement par
uniquement en termes
thermique intégré, pour les applica- conduction optimal (photo B).
● C.- Grâce à la
d’extensibilité. Par
tions à petit facteur de forme néces- Objectif : améliorer les performances
flexibilité autorisée par
exemple, il est dispositant un refroidissement par conduc- du processeur, prolonger la durée de
le standard eNUC, le
nible avec un procestion. Les coffrets Interscale embedded vie des composants électroniques et
boîtier développé par
seur quadricœur (un
NUC, compatibles avec les cartes garantir un fonctionnement plus
IES offre une
alternative aux Box
AMD GX-412 HC) et
eNUC, sont fabriqués selon la norme silencieux.
PC embarqués
un processeur à double
du SGeT et se composent d’une face
L’embedded NUC…
traditionnels, en
cœur doté d’une foncavant, d’un corps et d’une plaque
intégrant une
pour l’IoT industriel
tion Wi-Fi en option.
supérieure qui nécessite seulement
connexion Wi-Fi.
deux vis pour un montage/démon- La connectivité est devenue une exitage rapide. Ils bénéficient en outre gence clé dans les installations
d’une protection CEM intégrée, sans industrielles. Cette tendance s’exjoints supplémentaires, et d’un plique par la montée en puissance
niveau de protection contre l’humi- de l’Internet des objets industriel,
dité et les poussières au niveau IP30. synonyme de meilleure communicaEnfin, et c’est une particularité de la tion sans fil entre divers systèmes
norme embedded NUC, la plate- industriels : robots, machines, autoforme Interscale offre des options mates programmables… La gestion
pour une personnalisation poussée, des données (collecte, prétraitement,
comme notamment la modification distribution et transfert des informade la taille du coffret, ainsi que de la tions quasiment en temps réel) est
De plus, comme le facteur de
la forme et des emplacements des alors un élément primordial de l’insforme embedded NUC autorise les
E/S. Pour aller encore plus loin, tout tallation. Il existe de nombreuses
modules processeurs standard Qseen restant dans les guides du stan- solutions normalisées qui effectuent
ven et Smarc, plusieurs types de prodard, Pentair a développé pour l’In- cette tâche, mais beaucoup processeurs peuvent être spécifiés sans
terscale C des éléments conducteurs posent des options de personnalisaqu’il soit nécessaire de modifier la
de chaleur (en attente de brevet) qui
conception de la carte de base. Ce
offrent de meilleures performances
qui permet de limiter les prode refroidissement par conduction.
blèmes d’obsolescence. Ici, l’un
Ces conducteurs thermiques
des avantages du boîtier eNUC
modulables sont conçus pour
est l’habillage du coffret déve● B.- Tout en restant
loppé par Pentair. Si la hauteur
dans les guides
de ce coffret et la face avant
du standard embedded
restent identiques pour les deux
NUC, Pentair a
applications, avec ou sans Wi-Fi,
développé des éléments
les emplacements de découpe à
conducteurs thermiques
l’arrière du coffret sont différents afin
modulables conçus
pour être réglables
de mettre en place une antenne
en hauteur.
Wi-Fi.
n
L’EMBARQUÉ / N°12 / 2016 /
35
Logiciels & systèmes
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