尽管IIoT将通过应用智能和连接来重塑工厂自动化、运输、能源和其他工业市场，但为这些领域提供动力的嵌入式系统仍然受制于长寿、可靠和低功耗。然而，与此同时，更高精度传感器的使用、对文章和图形功能不断增长的需求，以及对本地分析和处理的需求，正在推动对性能的指数级需求。
通常，嵌入式(现在是物联网)设计人员的责任是平衡这些要求与尺寸、重量、功耗和成本(SWaP-C)阈值。此外，关键行业通常需要无需大量重新设计即可集成到现有系统中的解决方案。
这些要求的交汇点是PC/104标准，该标准经过验证，结构紧凑，易于扩展。除了小尺寸和低功耗之外，元件供应商和电路板设计师之间的密切合作也使得可堆叠架构在过去三十年中应对了所有设计挑战。PC/104现已配备下一代I/O并支持现代处理器，准备升级具有IIoT功能的工业系统的安装基础。
PC/104从工业到IIoT的演进
为了与摩尔定律保持一致，即更多计算能力的驱动和更快数据链路的需求，PC/104系列规范自1987年推出以来一直在采用新的I/O技术。如图2所示，这种发展包括从原始ISA总线添加PCI和PCI Express (PCIe)接口。
图一。自1987年以来，PC/104系列规范为更高性能的嵌入式系统提供了一块垫脚石。现在，它使这些系统能够过渡到IIoT。
PC/104技术的进步也与工业系统中不断增长的带宽要求相一致，工业系统现在采用多核片上系统(SoC)来支持额外的传感器和连接，作为IIoT基础设施的一部分。对于希望扩展现有设计以支持这些功能的设计人员，PC /104- Plus和PCI/104-Express提供了理想的桥接技术。
比如PCI/104-Express不仅支持PCIe，还支持USB、SATA、千兆以太网(GbE)等高速接口。加上PCI/104-Express规范中更高级别的信号完整性，这些接口简化了下一代I/O外设的集成，并且在向堆栈中添加模块时不需要重新设计。
而且，借助于几乎可以满足任何所需功能的PC/104兼容外设模块，设计师可以快速从工业转向工业物联网。
强大的外设支持PC/104到IIoT。
通过在处理器基板上堆叠外围模块来增加功能的能力帮助PC/104保持了多年的流行。除了为新技术提供平台，每个板上的角安装孔和堆叠连接器(除了底座)意味着基于PC/104技术的旧系统可以轻松升级到——甚至跨供应商。
对于希望将其系统转换到IIoT就绪状态的工业工程师来说，今天的PC/104外设模块提供了各种功能，从智能数据采集到Wi-Fi连接，再到通过GbE的高分辨率成像。以下是几个使用案例，展示了如何使用紧凑而坚固的PC/104外形快速添加设计功能。
数据采集
PC/104灵活的I/O架构可以与现代处理器相结合，用于高捕获速率数据采集系统。高速摄像机和图像采集卡就是一个很好的例子。在这里，PCIe/104卡可以用来促进多个摄像机的连接，同时，它还可以控制高速总线。这种灵活性是可能的，因为高速处理和特定的外围电路可以在同一PC/104板上共存。
钻石系统公司的E104-DAQ1616模块是一种PCIe/104数据采集I/O卡，它集成了模拟I/O技术和PCIe接口。该模块支持所有数据采集功能，包括模数转换(A/D)、数模转换(D/A)、数字输入/输出(DIO)和计数器/定时器。该板还支持PCI-104连接器封装，作为与现有堆栈中的PCI-104卡通信的选项。
千兆以太网
除了先进的处理器，远程监控和交通监控等工业应用也需要高速文章数据包流。PCI/104-Express和PCIe/104对GbE、USB和低功耗的支持可以满足这些要求。
RTD嵌入式技术公司的LAN25222HR和LAN35222HR双GbE模块分别通过PCI/104-Express和PCIe/104架构提供GbE通信。这些模块由英特尔82574 IT GbE控制器驱动，每个模块在每个通道上提供两个GbE连接和10/100/1000 Mbps RJ45通信。
部署在文章应用中时，RTD板通过在PC/104外形中提供桌面性能来执行数据卸载和帧抓取等任务。双GbE接口、大量其他I/O和板载可信平台模块(TPM)使其成为需要高水平数据完整性和安全性的互联工业设计的潜在核心。
同时，WinSystems基于英特尔Apollo Lake-I E3900处理器的PX1-C415 PCIe/104 SBC通过OneBank扩展连接器提供双GbE和一系列附加I/O。这些主板还包括可信平台模块(TPM)，是处理敏感数据的小型坚固工业物联网通信系统的完美选择。
无线控制器
Wi-Fi正日益成为工厂和车间等工业环境中非实时应用的首选通信渠道。同样，PC/104的可堆叠架构允许设计师将Wi-Fi模块或子系统无缝集成到现有工业设计中。
例如，RTD嵌入式技术公司提供PCI/104-Express和PCIe/104迷你PCIe卡载体模块，用于将Wi-Fi功能嵌入到工业应用中，即WLAN25203ER和WLAN35203ER。两种Wi-Fi解决方案都包含符合802.11a/b/g/n标准的Atheros无线局域网(WLAN)模块。
双槽迷你PCIe卡托架支持类型1、类型2以及通用PCI/104-Express和PCIe/104扩展引脚选项。Type 1具有带USB 2.0的PCIe x1和x16链路，Type 2支持带USB 3.0和SATA的PCI Express x1和x4链路，适用于最新的外设。通用引脚支持PCIe x1和/或USB 2.0。
PC/104和x86的合作关系将继续。
随着新的图形和显示世界与IIoT设计的融合，具有强大CPU和文章处理能力的x86处理器越来越突出。与上一代工业CPU相比，这些处理器提供了更高的计算性能、更高分辨率的图形、更快的I/O和更低的功耗。
PC/104最初设计用于支持x86处理器，现在可以执行这些工作负载。VersaLogic的PC/104- Plus Liger板就是一个很好的例子，它采用了基于Kaby Lake微架构的第七代英特尔酷睿处理器。Liger将传统的I/O和先进的处理性能相结合，提供了升级传统工业设计的能力，同时保持与已部署模块或定制外设的连接。Liger还将TPM安全芯片直接集成在印刷电路板(PCB)上，以提供硬件级安全性，并防止对敏感工业应用程序的未授权访问。
围绕x86处理器和相关软件的现有设计基础设施通过支持新兴功能并保持与现有解决方案的兼容性，补充了PC/104的多功能性。合并后的生态系统还提供了一个强大的平台，工业开发人员可以在这个平台上定制他们的设计，以满足特定的要求。
PC/104:重装，不重建
I/O接口、有线和无线连接机制以及小尺寸扩展选项的密集组合继续支持嵌入式系统中的PC/104技术，从资源受限的控制系统到高性能IIoT解决方案。通过提供对高级处理器和高速接口的支持，同时仍然履行可靠性和长寿命操作的承诺，PC/104开发者可以完全依赖他们在未来的投资。
借助允许工业设计人员快速提供更高性能和新功能的架构，无需设计新模块、购买其他模块或从头开始重建整个系统。
审计郭婷
