DH electronics GmbH
scroll Scroll Down down

FAQ

Antworten auf häufig gestellte Fragen

FAQ
Zurücksetzen

Was ist ein SOM?

Bei einem System on Module (SOM) handelt es sich um einen kleinen Embedded Computer, welcher auf ein Trägerboard gelötet oder gesteckt wird. Dabei befinden sich alle relevanten Funktionseinheiten auf dem Modul, wie zum Beispiel Prozessor- und Grafikeinheit, Arbeits- (DRAM) und Programmspeicher (NOR, NAND, eMMC), sowie Takt- und Energiemanagement und eine Vielfalt an Kommunikationsschnittstellen (Ethernet, WiFi, Bluetooth, USB, SPI, I2C, UART, etc.). Ein SOM kapselt die wesentlichen Teile eines Embedded Computers und ist im Gegensatz zu einem Single Board Computer (SBC) kein einsatzbereites System. Die dazu fehlenden Bestandteile, wie z.B. Stromversorgung, Steckverbinder und weitere erforderliche Bauteile müssen auf dem SOM-Trägerboard untergebracht werden.

Die Anwendungsgebiete der System on Modules sind vor allem im Bereich der multimedialen Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) sowie in der Automatisierung, Robotik und Kommunikation angesiedelt.

Warum sind SOMs so beliebt?

Mit der voranschreitenden Digitalisierung und den rasant steigenden Anforderungen nach immer leistungsfähigeren sowie kleineren Embedded Computern steigt die Komplexität dieser Systeme rapide an. Um diese Entwicklung für den Anwender beherrschbar zu machen werden immer mehr Funktionen von den führenden Halbleiterherstellern in System on Chips (SoC) integriert. Unser Ziel als SOM-Hersteller ist es, die kritischen Timings der High-speed Komponenten sowie die sehr hohe Anzahl an Verbindungen auf möglichst kleinem Raum unterzubringen und das SOM in hoher Qualität und Stückzahl zu produzieren.

Unsere Kunden können sich voll und ganz auf deren wesentliche Aufgabenstellung konzentrieren und müssen sich nicht mit dem Design eines hochkomplexen Computermoduls befassen. Die wesentlichen Vorteile für den Anwender liegen dabei klar auf der Hand:

  • Unsere SOMs sind sofort einsatzbereit und ermöglichen eine kurze Time-to-marekt. Unter dem Begriff „time to market“ versteht man die Dauer von der Produktentwicklung bis zur Platzierung des Produkts am Markt. In dieser Phase entstehen nur Kosten und es werden keine Umsätze erwirtschaftet. Es ist also immens wichtig diese Phase so kurz wie möglich zu gestalten. Genau hier liegt der größte Vorteil eines System on Module. Eine kürzere Entwicklungsphase - sowohl beim Hardware- als auch beim Softwaredesign - wird dank der sofortigen Verfügbarkeit eines Computermoduls samt passender Software überhaupt ermöglicht.
  • Dass man dabei auch noch Zeit und somit Geld sparen kann ist ein schöner, nicht unerheblicher Nebeneffekt. Zudem wird durch ein SOM die Komplexität beim Lagenaufbau des Trägerboards meist deutlich reduziert, was zu weiteren Einsparungen bei den Entwicklungs- und Stückkosten führt.
  • Darüber hinaus hat der Anwender die Flexibilität sich den Prozessor seiner Wahl aus einer SOM-Baureihe einfach auszusuchen. Bei kompatiblen System on Module Baureihen - wie beispielsweise unserer DHCOM Familie – können dadurch einfach Prozessor-Up- bzw. Downgrades vorgenommen werden.

Fazit: Der Einsatz von SOM beschleunigt die Produkteinführung, spart Zeit und Kosten und gibt dem Anwender die notwendige Flexibilität beim Produktdesign.

Der Hauptunterschied zwischen DHCOR und DHCOM ist, dass DHCOR nicht mit dem Pin-kompatiblen Familienkonzept kommt und daher die SOMs den vollen Funktionsumfang eines spezifischen System on Chips (SOCs) bieten. Durch dieses Familienkonzept sind die Module untereinander austauschbar, allerdings kann man NICHT den vollen Funktionsumfang des SOC auf dem Mainboard anbieten. Das ist der Hauptunterschied zum lötbaren DHCOR. Dort haben wir einen individuellen Footprint für jedes neue Modul und können somit jede Funktion und jeden SoC-Pin auf dem Mainboard zur Verfügung stellen. Kunden können so jede Funktion des SOCs ohne Kompromisse nutzen. Auch bei der Herstellung muss man wissen, dass der DHCOM von Hand bestückt werden muss, während der DHCOR auf einem Band geliefert wird und mit einem Bestückungsautomaten automatisch auf die Trägerplatine montiert werden kann. 

Achtung: Trotz der Unterschiede in der Hadrware gibt es auf der Software-Seite keine Unterschiede zwischen DHCOM und DHCOR. Es gibt eine Basisplattform für beide Familien und damit ein Linux BSP für die gesamte DHSOM Familie. Daneben unterstützen wir das Yocto Projekt und auch Debian basierte Systeme und verwenden den bekannten Bootloader U-Boot. 

Lötbare DHCOR Module Steckbare DHCOM Module
Zugang zu allen SoC-Funktionen durch individuelles Pinout Kompatibles und skalierbares Familienkonzept
Lötbar, kein Steckverbinder erforderlich Steckbar, passend für SODIMM-200-Sockel 
Kleinstes Design für mittlere bis hohe Stückzahlen Flexibles Design für kleine und mittlere Stückzahlen

Die steckbare DHCOM Produktfamilie ist eine vollständig Pin-kompatible Familie mit einem speziellen Funktionsumfang. Neben den Komponenten der DHCOR Familie hat die DHCOM Familie noch einige weitere Komponenten zu bieten. Hier eine kurze Übersicht:

  • Wir haben einen optionalen Micro-SD-Sockel eingebaut. 
  • Die Ethernet-PHYs sind im Lieferumfang enthalten.
  • Der Flash-Speicher ist bereits integriert.
  • Alle neuen DHCOM Module sind mit WiFi und Bluetooth ausgestattet.
  • Wir haben eine optionale temperaturkompensierte RTC verfügbar. 
  • Wir verwenden den bekannten SODIMM-200 Sockel
  • Bei einigen DHCOM-Modulen haben wir auch einen zusätzlichen Highspeed Sockel auf der Unterseite, an den wir z.B. PCIe anschließen können. Beide Steckverbinder bieten den vollen Funktionsumfang der DHCOM-Familie, die immer kompatibel zueinander ist.

Darüber hinaus haben wir eine innovative Kühllösung für steckbare DHCOM Module entwickelt, die platz- und kostenintensive Kühlkörper überflüssig macht.

Unsere DHCOR Module enthalten alle komplexen Bauteile und sind darüber hinaus für die automatisierte Produktion optimiert. Wir empfehlen diese Variante daher für mittlere bis große Stückzahlen. Außerdem ermöglicht unser Powermanagement ein echtes Low-Power-optimiertes Mainboard-Design.

  • Die DHCOR Module sind mit einer Größe von 29 x 29 mm sehr klein und damit platzsparend. 
  • Es ist bereits Lötzinn auf die LGA Pins aufgetragen, was zu einer einfachen und sicheren Herstellung führt.
  • Das SOC selbst ist Teil des DHCOR und wir haben die komplexe DDR Speicheranbindung auf unserem SOM vorgenommen.
  • Alle DHCOR Module sind mit einem dedizierten PMIC für das Powermanagement ausgestattet. Wir verwenden KEIN diskretes Powermanagement auf unseren SOMs, weil wir in der Lage sein müssen, alle Low-Power-Mode-Funktionen zu bieten.
  • Auf unseren DHCOR's haben wir einen kleinen 2MByte SPI-Boot-Flash, in dem wir den vorprogrammierten Bootloader speichern. Aber so ein kleiner Speicher ist nicht genug, um ein echtes Betriebssystem wie Linux darauf zu speichern.  Unsere Kunden bekommen dadruch die Möglichkeit den Flash-Speicher frei zu wählen.
  • Wir empfehlen den Einsatz von eMMC Flashs und liefern in einem weiteren FAQ auch einige Tipps zum Umgang damit

Auf unseren DHCOR's haben wir einen kleinen 2MByte SPI-Boot-Flash, in dem wir den vorprogrammierten Bootloader speichern. Aber so ein kleiner Speicher ist nicht genug, um ein echtes Betriebssystem wie Linux darauf zu speichern. Der Grund, warum wir unsere DHCORs nicht mit einem großen Flash-Speicher ausstatten, ist, dass wir dem Kunden die Möglichkeit geben wollen, den Flash-Speicher zu wählen, der perfekt zum neuen Design passt. 

Eine Möglichkeit ist der Einsatz von eMMCs (embedded Multimedia Card), die sehr beliebt sind aber auch einige Herausforderungen mit sich bringen, die sich aber leicht umgehen lassen.

  • Die erste Challenge ist die sehr kleine Grundfläche einer eMMC, die oftmals einen komplexen und teuren PCB Aufbau erfordert, den man aber mithilfe unseres Tricks umgehen kann. Viele Pins einer eMMC sind nach dem JEDEC-Standard gar nicht angeschlossen und man kann diese unverbundenen Pins nutzen, um sie zu überbrücken. Viele der Leitungen sind über die Pins statt zwischen ihnen verlegt. Mit diesem einfachen Trick bleibt der Leiterplattenaufbau trotz eMMC einfach.
  • Eine weitere Herausforderung ist, dass eMMCs schnell von den Herstellern abgekündigt werden können. Auch das Problem lösen wir für unsere Kunden indem wir uns über das Lifecycle Management kümmern. Da wir eMMCs auch in unseren DHCOM System on Modules einsetzen müssen wir uns ohnehin um die die Qualifizierung der neuen eMMCs kümmern und geben diese Info dann gern an unsere DHCOR Kunden weiter, sodass für Kunden kein Zusatzaufwand entsteht.

Alle DHCOR Module sind mit einem dedizierten PMIC ausgestattet. Wir verwenden KEIN diskretes Powermanagement auf unseren SOMs, weil wir in der Lage sein müssen, alle Low-Power-Mode-Funktionen zu bieten. Diese werden in fast jedem neuen Projekt benötigt, um dem Klimawandel zu trotzen. Darüber hinaus bietet der PMIC den Vorteil, dass man nur eine einzige 5V-Versorgung auf dem Mainboard bereitstellen muss. Alle weiteren benötigten Spannungen werden von ihm selbst erzeugt. Der PMIC stellt mehrere Stromschienen zur Verfügung, die auf das Mainboard  zurückgeführt werden. Das bietet den Vorteil, dass diese Schienen z.B. auf dem Baseboard genutzt werden können, um alle angeschlossenen Komponenten zu versorgen und somit die Kosten zu reduzieren, da nur die 5V-Versorgung benötigt wird. Darüber hinaus können einige PMIC-Stromschienen abgeschaltet werden, wenn das System in einen Low-Power-Modus geht. Dadurch ermöglicht unsere DHCOR Lösung ein echtes Low-Power-optimiertes Mainboard-Design.

Ein IoT-Gateway ist ein physisches Gerät oder eine virtuelle Plattform, die Sensoren, IoT-Module und intelligente Geräte mit der Cloud vernetzt.  Es kann zur einfachen Datenfilterung verwendet werden und ermöglicht Visualisierungen und komplexe Datenanalysen. Die konkreten Anwendungsbereiche für IoT-Gateways können sehr unterschiedlich sein, beinhalten aber beispielsweise:

  • Gebäudeautomation, Flottenmanagement, andere Enterprise IoT-Anwendungen
  • IIoT-Anwendungen wie z.B. Instandhaltung und Asset Management
  • Prozessindustrie, Fertigung oder Smart Grid
  • Verbraucherorientierte Anwendungen z. B. Home Automation

In der Feldebene finden Sie eine Vielzahl von Sensoren und Aktoren, die zum Beispiel in Wasserzählern, Heizungssteuerungen, Zutrittskontrollzentralen oder Maschinen und Anlagen eingebaut werden können. Diese Sensoren und Aktoren erfassen verschiedene Messwerte und übermitteln diese an das IoT-Gateway. Dort werden die Daten entweder vorgefiltert oder direkt in die Cloud gesendet, wo die eigentliche Datenverarbeitung stattfindet. Hier werden die Messdaten meist gesammelt, verarbeitet und analysiert, bevor ein bestimmter Befehl ausgelöst wird.

Die Datenverarbeitung findet größtenteils in der Cloud statt, was eine kosteneffiziente Lösung für ein geringes Volumen an nicht sensiblen Daten ist. Man muss jedoch bedenken, dass eine hohe Bandbreite erforderlich ist und dass kritische Daten manchmal eher auf Edge-Ebene verarbeitet werden sollten, um im Unternehmensnetzwerk zu bleiben. Unser IoT-Gateway kann für beide Varianten mit Datenverarbeitung in der Cloud oder am Edge eingesetzt werden.

In Zukunft können SOMs auch mit einer Neuronal Processing Unit (NPU) ausgestattet werden. Damit lassen sich noch schnellere und noch komplexere Rechenoperationen ausführen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass alle Informationen, die sich durch ein IoT-Ökosystem bewegen - von jedem IoT-Gerät zur Cloud oder umgekehrt - durch ein IoT-Gateway laufen. 

Neben all den Chancen, die der Einsatz von IoT-Gateways bietet, gibt es auch eine Reihe von Herausforderungen zu bewältigen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden haben wir basierend auf einem modularen Baukastensystem eine flexible und skaliertbare Gateway Lösung entwickelt, die zahlreiche Vorteile bietet:

  • Flexibilität: Erweiterungsmodule im Hauptgerät oder eigenem Gehäuse erlauben das Hinzufügen zusätzlicher Schnittstellen
  • Skalierbarkeit: durch Austauschen des System on Modules wird eine höher-performante Lösung ohne Redesign möglich
  • Geschwindigkeit und Zuverlässgkeit: die Verwendung praxiserprobter Komponenten reduziert Entwicklungszeit und Risiko
  • Effizienz: ein Redesign für höhere Performanz oder mehr Schnittstellen ist nicht nötig
  • Support: Hardware und Softwarekomponenten werden von unserem Entwicklunsteam 10+ Jahre gepflegt

Unser IoT Gateway ist mit einer Viezahl an gängigen Schnittstellen ausgestattet. Diese können bei Bedarf mithilfe einer Erweiterungsplatine im Gateway selbst oder mit einer Erweirterung in einem zusätzlichen eigenen Gehäuse ergänzt werden. Die Erweitung im separaten Gehäuse wird ebenfalls auf der DIN Rail Schiene montiert und via USB mit dem Gateway verbunden. Aktuell bieten wir folgende Schnittstellenerweiterungen an: 

  • NB-IoT/ LTE
  • EnOcean
  • LON-Bus
  • RS-485
  • M-Bus (under development)
  • LoRa (under development)
Die Anforderung Unsere Lösung
Geringer Stromverbrauch und lange Verfügbarkeit Einsatz von stromsparenden, langzeitverfügbaren Prozessoren (NXP, ST)
Kompakte Bauform und Schaltschrankeinbau IoT Gateway kann auf Hutschiene (DIN Rail) im Schaltschrank montiert werden
Zuverlässiger 24/7 Betrieb Praxiserprobte Komponenten garantieren zuverlässige Funktionalität
Fernwartung soll möglich sein Updates können mittels Funk (OTA Update) vorgenommen werden

 Bei jedem Produkt sind im Reiter "Konfigurationen" gängige Standardvarianten mit Artikelnummer, Modellnummer und Beschreibung hinterlegt. Diese Varianten haben wir meist vorrätig, andere Varianten sind auf Anfrage möglich.

In Zeiten der Digitalisierung sind System on Modules unverzichtbar. Die kleinen eingebetteten Computer können auf eine Trägerplatine gesteckt oder gelötet werden und ermöglichen eine deutlich kürzere Time-to-Market als ein Single-Board-Computer. Gleichzeitig ist es für Entwickler eine große Herausforderung, die SOMs in neue oder bestehende Produkte zu integrieren.

Dabei spielt die Wahl des SOM Formfaktors eine entscheidende Rolle, denn es kann zwischen standardisierten Formfaktoren, z.B. SGET Open Standard Module (OSM), anbieterspezifischen und individuellen Formfaktoren gewählt werden. Darüber hinaus spielen Preise, Langzeitverfügbarkeit und die BSP-Support-Angebote der verschiedenen Anbieter eine wichtige Rolle. Mit unserem SOM Auswahl Guide werden wir die Vor- und Nachteile dieser drei Formfaktortypen vorstellen und einige Anhaltspunkte für deine nächste Entscheidung geben.

Individual Vendor specific Industry standard
alle SOC Features sind verfügbar (++) ersetzbar durch andere SOMs des selben Herstellers (+)  
keine Extrakosten aufgrund von Kompatibilitätsproblemen (++) kurze Einarbeitungszeit um sich bei neuem SOM mit Standard vertraut zu machen (+)  
SOM Designer kann das SOM entsprechend der SOC Features entwickeln ohne sich Gedanken um den Formfaktor machen zu müssen (++) nur Funktionalitäten der  
schwer ersetzbar, Single Source (--) Additional costs due to compatibility (-)