系统级模块的 OSM 标准解读

作者：Tawfeeq Ahmad

产品设计师、解决方案架构师和系统工程师采用了各种系统级模块标准，如 SMARC 和 Qseven（图 1）。SGeT（嵌入式技术标准化小组）是一个由公司和组织组成的国际非营利性协会，他们联合制定独立的嵌入式计算机技术规范。为系统级模块选择行业标准有助于提高技术的可扩展性，并能利用供应商之间的互操作性。

最近，SGeT 定义了一个新的系统级模块标准 – OSM 或开放标准模块，其独特的价值定位是可焊接式系统级模块。该标准通过 LGA 设计和表面贴装技术多加了一层坚固性。

图 1：系统级模块标准包括 SMARC、Qseven 和 OSM。（图片来源：iWave）

OSM 标准解读

开放标准模块是最新的系统级模块行业标准，于 2020 年 12 月推出。为了针对小尺寸、低成本的嵌入式计算机模块制定一个面向未来的通用新标准，SGeT 发布了 OSM 1.0 规范。OSM 是可直接焊接和可扩展的嵌入式计算机模块的首批标准之一。

OSM 正在逐渐进入该行业，其推出邮票大小的嵌入式计算机模块来取代信用卡大小的模块。OSM 允许针对 MCU32、Arm® 和 x86 架构开发、生产和分销嵌入式模块。OSM 模块的主要特点包括：

· 在焊接、装配和测试过程中，完全可以通过机器进行处理
· 预镀锡的 LGA 封装，可直接焊接，无需连接器
· 预先定义的软、硬接口
· 软件和硬件的开源

全新的标准有四种不同的尺寸，包括零号、小号、中号和大号，具体根据模块上可用的 LGA 触点而有所不同（图 2a 和 2b）。这四种不同的外形尺寸可以互相搭配使用。

图 2a：标准 OSM 尺寸、外形尺寸和引脚分配表。（图片来源：iWave）


图 2b：根据图 2a 用颜色编码的标准 OSM 尺寸。（图片来源：iWave）

开放标准模块使用对称的 LGA 封装，这适用于连接模块 PCB 和底板 PCB。熔融锡球栅阵列、ENIG LGA 或 BGA 可作为接触技术使用，具体由制造商决定。此外，这些规范还允许模块供应商根据要求采用不同的高度，并可选择通过“PCB 间隔柱”进行扩展。

从小号开始，模块提供视频接口，最多可达 1 个 RGB 和一个 4 通道 DSI。中号模块可以额外支持 2 个 eDP/eDP++，大号模块增加了 2 个用于图形的 LVDS 接口。因此，最高配置可以提供多达 6 个并行视频输出。从小号开始，所有模块都会进一步提供一个 4 通道相机串行接口 (CSI)。大号模块提供多达 10 条 PCIe 通道，用于快速连接外设；中号模块提供 2 条 PCIe x1，小号模块提供 1 条 PCIe x1。考虑到超微型化的基底面，零号模块不具备上述的任何 I/O，但会提供 OSM 规范中列出的所有接口，而该规范为系统间通信提供高达 5x 以太网。

所有模块都有一个专用的通信区域，为不同的无线技术提供 18 个天线信号引脚，还有 19 个引脚可用于制造商特定的信号。

为什么考虑 OSM？

OSM 模块的主要优点包括具有抗振性的 PCB 可焊接模块、具有最小引脚面积比的紧凑外形尺寸以及提供技术可扩展性。

由于该模块可以直接焊接到承载卡上，因此非常适合易受振动影响和需要紧凑外形尺寸的产品。例如，电动两轮车的连接性仪表板。OSM 模块为设计人员提供了一种解决方案，使其能在可扩展性、外形尺寸和成本方面实现完美组合。

对于越来越多的物联网应用，该标准有助于将模块化嵌入式计算的优势与成本、空间和接口方面日益增长的要求相结合。OSM 模块的潜在应用包括物联网连接的嵌入式、物联网和边缘系统，这些系统运行开源操作系统并能用于恶劣的工业环境。

OSM 系统级模块的 iWave 产品组合

iWave Systems 是设计和制造系统级模块的领导者，最近推出了 iW-RainboW-G40M（图 3）：可焊接式 i.MX 8M Plus OSM 模块。iW-Rainbow-G40M 在紧凑的 OSM 1.0 标准中集成了强大的 i.MX 8M Plus 处理器，从而能在一个紧凑的模块上提供强大的 AI 和机器学习能力。

图 3：iW-G40M 系统级模块的顶部和底部图片。（图片来源：iWave）

i.MX 8M Plus 配备两个图像信号处理器 (ISP) 和一个高达 2.3 TOPS 的专用神经网络处理器，具有机器学习、视觉和先进的多媒体功能，非常适合智能家居、智能城市、工业物联网等领域的应用。

该模块的主要特点

· i.MX 8M Plus 双通道/四通道 lite/四通道
· 2 GB LPDDR4（最多可达 8 GB）
· 16 GB eMMC（最高可达 256 GB）
· Wi-Fi (802.11b/g/n/ac/ax)（ax 可选）
· 蓝牙 5.0
· 2 个 CAN-FD 端口
· 2 个 RGMII 接口
· PCIe 3.0 x 1
· LVDS x 2
· 大号 LGA 模块

该模块能让设计人员在他们的产品中加入灵活性和可扩展性，同时能缩短产品上市时间。处理器配有 CAN-FD 等工业接口、时间敏感型网络和高速接口，因此非常适合那些支持对多媒体数据进行快速智能化处理的工业 4.0 和自动化系统。

借助开发工具包和生产就绪型 SOM，设计人员可以在减少风险的情况下加快产品上市时间。该模块是应用就绪型产品，并配备所有必要的软件驱动程序和 BSP，以及 Ubuntu、Android 和 Linux 软件支持。