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28 Trend-Guide Industriecomputer Embedded-Systeme 2025 www markttechnik de Boards Systeme in der analogen und digitalen Kommunikationstechnik zum Einsatz kommt also eine Selektionsschaltung mit der zyklisch aus einer Anzahl von Eingangssignalen eines ausgewählt und an den Ausgang durchgeschaltet wird Vielmehr ist Pinmux eine statische Zuweisung eines Signals mit einem spezifischen Pin – die erfolgt während der Initialisierungsphase nach dem Anlegen der Betriebsspannung Je nach Prozessor und genutzter Funktion ist nicht jeder Pin für jedes Signal schaltbar sondern nur für eine spezifische Auswahl Dies betrifft häufig High-Speed-Signale die besondere Ansprüche an die Signalgüte haben Hinzu kommt dass diese Signale meist von spezialisierten Untereinheiten des Prozessors generiert werden die nur gewisse Kombinationen von Nutzungsmöglichkeiten erlauben zum Beispiel 2 x Gbit-Ethernet oder 1 x Gbit-Ethernet plus 1 x USB 3 x – im Datenblatt steht dann die Formulierung »bis zu 2 x Gbit-Ethernet und 1 x USB 3 x« Erschwerend hinzu kommen andere Signalpegel weil die spezialisierten Untereinheiten meist nur eine spezifische Spannung 1 8 V 3 3 Voder 5 Vliefern bzw vertragen Spezialisierte Tools der Halbleiterhersteller helfen bei der Zusammenstellung der erlaubten Signalkombinationen und der Zuweisung zu den Pins Sie verhindern zwar unmögliche Kombinationen erzeugen aber nicht die bestmöglichen Kombinationen für höchste Signalqualität außerhalb des Chips also auf der Leiterplatte und darüber hinaus Damit haben die Entwickler beim Pinmuxing die Verantwortung keinen weiteren Flaschenhals für das Routing auf der Leiterplatte zu generieren der möglicherweise zusätzliche Layer der Platine Modul und oder Träger-Board und somit Zusatzkosten verursacht Die Entwickler kommerzieller Embedded-Module haben hier einen Erfahrungsvorsprung gegenüber Kollegen die nicht so häufig Prozessoren konfigurieren und auf Leiterplatten integrieren müssen Mit kommerziellen Embedded-Modulen kann man also dieses Knowhow nutzen unnötige Kosten vermeiden und schneller zum Ziel kommen Die Nutzer von Modulen können aber weiterhin die Pins mit den Pinmux-Tools ihren Erfordernissen anpassen Dazu stehen primär GPIO-Pins General Purpose I Ozur Verfügung oftmals lassen sich aber auch die vordefinierten Highspeed-Pins für andere Aufgaben umwidmen – falls sie wirklich nicht erforderlich sein sollten Die von den Modulherstellern erstellten Pin-Belegungen sind eine Richtschnur für einen generischen Anwendungsfall der sich auch in den Evaluations-Boards widerspiegelt Diese »Best Practice« löst aber immer wieder die Diskussion »Standard oder proprietär« aus Diese ewige Diskussion wird nie eine endgültige Lösung finden weil speziell die anwendungsspezifischen Prozessoren sich in ihren Funktionalitäten zu sehr unterscheiden und sich daher nicht unter einen Hut bringen lassen Mal passt es auf einen Standard zu gehen und mal ist proprietär besser Anwender sollten sich daher eher die Frage stellen mit welchen Herausforderungen sie sich lieber auseinandersetzen wollen – beispielsweise die Second-Source-Situation bei proprietären Designs oder die Signaleinschränkungen und der Platzbedarf bei Standardbasierten Modulen Von einem gewissen Standpunkt aus kann man sagen die x86-Welt hat es hier leichter weil man mit Modulstandards und sehr einheitlichen Schnittstellen über mehrere Generationen hinweg eine Austauschbarkeit und Upgrade-Fähigkeit umsetzen kann Allerdings will man dann meist gleich einen fertigen industrietauglichen PC mit den PCüblichen Schnittstellen und Betriebssystemen für die Anwendung Und man fängt sich auch alle PCüblichen Probleme ein Von der Leistungsaufnahme und Abwärme bis hin zu eingeschränkter Langzeitverfügbarkeit von Systemen Ganz zu schweigen davon dass die PC-Plattform das bevorzugte Ziel für Cyberkriminelle ist und spezielle Interfaces nur mit Zusatzkomponenten umgesetzt werden können Das Flaschenhals-Problem verlagert sich somit eher in Richtung Cyber-Security eingeschränkte Miniaturisierung sowie Updateund Upgrade-Aufwand Der Wunsch schneller vom Proof of Concept zum fertigen Produkt zu kommen kann hier eine entscheidende Rolle spielen und die Umsetzung durch modulare Konzepte die Probleme entschärfen Modul-Standards für die meist applikationsspezifischen Arm-Architekturen haben es aufgrund ihrer sehr unterschiedlichen Schnittstellen schwieriger einen gemeinsamen Nenner zu finden Entweder der Prozessor kann mehr als es sich mit einem Standard-Modul-Pinout herausführen lässt oder zu viele Pins sind nicht belegt und nehmen nur Platz weg Als eine Antwort auf dieses Problem wurde das Open-Standard-Module-Konzept OSM entwickelt Über vier Formfaktoren hinweg wird das Pinout vom kleineren zum nächstgrößeren Formfaktor »vererbt« und um weitere Pins ergänzt Was jetzt nach mehr Freiheit und Flexibilität zum Skalieren aus-Manche anwendungsspezifischen Prozessoren wie der i MX 95 von NXP haben einen Funktionsumfang der den Einsatz als Standard-SMARC-Steckmodul TQMa95xxSA und als proprietäres Lötmodul TQMa95xxLA sinnvoll ermöglicht