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如果使用者因为必须搭配不同COM Express™模块,而得重新设计既有载板;或是时程因为这些相关问题遭到拖延,那么好消息来了。十数家相关供货商已屏弃彼此间的差异,共同合作约一年的时间,为提升模块间互用性而研究载板设计。PICMG?已出版「PICMG®载板设计指导书」(Carrier
Design Guide,简称CDG),内含相关信息与电路板范例,旨在提升用户选购模块时的兼容性。
PICMG® CDG载板设计指导书
PICMG® CDG(见下图1)为一份150页的文件,提供设计COM Express™模块的客制化载板时的参考。包含实行COM
Express™周边功能时的外部线路参考线路图与说明,帮助使用者了解如何将常用的周边卡安装至特殊载板上。有时,安装的过程必须要终止模块本身的整合I/O,或是将计算机的数据传输装置,如PCI
Express®, PCI®, LPC与 SMBus等,用做支持其它周边卡与载板上的标准扩充槽。事实上,CDG本身是对COM
Express™模块的COM.0规范作补充,而不是取代或废止COM.0规范。CDG强化许多COM.0的细节,它的角色就是来强化与促进目前模块间的一致性。

图1:PICMG® Carrier Design Guide封面页
合并PCI Express®通道
模块上一般通用之PCI Express®通道可分为x1、x4以及x2,共计6个通道。上述为南桥通道,非北桥延伸而出的x
16 PCI Express® Graphics (PEG)界面。CDG妥善使用这些通道,强化COM.0规范。此外,CDG亦说明当载板上使用了一个以上的PCIe®接口或插槽时,该如何处理PCI
Express® (PCIe®) 频率缓冲的问题;以及支持热插拔的装置卡上需要连接哪些讯号。使用者尚可从此得知包括SDVO、ADD2卡的特性细节。比如高速差动讯号对(high-speed
differential pair signals)需要考虑到特殊的路由,而CDG就提供了便利的指导方向。
电源管理
标准的ACPI (Advanced Configuration and Power Interface)
规格定义当系统待机时的省电标准。但过去在COM Express™模块上时是不统一的。CDG针对此点,定义了系统中至多八个power
rails的on/off状态,亦包括当主电源未供电时的独立备援电源。此外,中止时的状态讯号与唤醒机制也被定义得更加明确。CDG详细载明当在soft
off状态时,系统如何供电给周边卡俾便其继续运作。当系统其它部份处于休眠状态时,这些周边卡与部分的南桥必须维持在待命状态,否则系统若未经重开机过程将无法顺利被唤醒。
不再有 “legacy-free”?
标准的桌上型计算机数据传输装置如SATA、LAN与USB看似对系统负载无影响,芯片上与标准控制器上的讯号似乎是「free」的。但其实USB与以太网络转换器等装置之电压的一致性一直以来让设计者十分头痛。CDG探究此类问题,并对此作了详尽的说明。
目前一个持续争论的议题是:如何在一个「legacy-free」的架构下运作串行埠与其它传统周边传输装置。CDG提醒设计者在这样的周边装置中,LPC
(Low Pin Count)总线的使用方式。要启动载板上的LPC装置,与模块里的BIOS息息相关。我们建议设计者使用加载驱动程序的即插即用装置如USB、PCI与PCI
Express?来进行对串行埠与其它传统传输埠的支持。
CDG还包含了与设计相关的许多内容,这些信息影响了一个载板可否成功运作。细节包括:
- 耦合电容(Coupling capacitors)
- 旁路电容(Bypass capacitor types)
- 主电源与备用电源中的大容量电容(Bulk capacitance)
- Pull-up resistor values
- 串行与并列终端(Series and parallel
terminations)
- 铁氧体磁珠(Ferrite beads)
- 重置电路(Reset circuits)
- 硬件配置(Strapping options)
与CDG完全兼容的COM Express™载板
下图2为一个与CDG完全兼容的范例:凌华科技的 “Express-BASE” 载板。凌华科技的Express-BASE为标准的ATX尺寸规格,可供基本的COM
Express™ Type 2规格模块化计算机连接使用。它可帮助客户在系统设计上直接运用现有COM
Express™模块,藉以应用其终端产品,并因此在软件研发与硬件验证上充分获得优势。
凌华科技Express-BASE之最新版本与PICMG®
CDG百分之百兼容,并提供一些在设计客制化的载板时所需的完整支持,包括了:I/O接口、除错(debugging)工具、周边装置如Super
I/O与音效编译码器 (codec) 等。Express-BASE完整的参考线路图与机构图档、以及PICMG®
CDG皆可于凌华科技官方网站下载取得,客户可以立即着手进行自有载板的设计。除此之外,为了进行更完整的支持,凌华科技尚有Starter
Kit供客户选择,内含COM Express™模块(包含处理器与内存)、散热解决方案、使用手册以及软件库
(software library) 等。

图2:凌华科技Express-BASE载板
最后,还是有些值得注意的事项。虽然CDG详细规范与载明COM Express?模块之间设计时之可交换性,但要能适当地设计好载板,根本上还是需要每家厂商本身的设计指导书做参考。PICMG®
CDG可用来与各家厂商自身的模块计算机产品的使用手册一并使用,如此将大幅降低设计时的困难度;此外,当进行载板设计时,已经验证过的方法论还是无可取代的。若是PCI
Express?方面经验不多者,建议可藉模块设计者本身相关的经验,结合CDG手册载板设计者的经验。而知道哪些是没有支持、不被建议的项目,也很重要。
虽然CDG面市后还需要一段时间才能增加各家供货商模块间的一致性,但无疑地,PICMG?依旧因CDG的关系而妥善地扮演其角色,提升业界共识。
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