Разработан отечественный компьютерный модуль для автоматизации промышленного оборудования

Ученые Санкт-Петербургского федерального исследовательского центра РАН (СПб ФИЦ РАН, подведомствен Минобрнауки) разработали системный модуль — микрокомпьютер, который используется, в частности, для автоматизированного управления различными электронными системами (международный стандарт SMARC v1.1).

Устройство собрано практически полностью из доступных в России компонентов и по своим характеристикам соответствует продукции ведущих мировых производителей системных модулей при более низкой стоимости. Поэтому разработка является перспективной для серийного выпуска в рамках достижения технологического суверенитета страны в данной отрасли.

Встраиваемые системные модули (также известные как системы-на-модуле) — это одноплатные ЭВМ, состоящие из самых необходимых элементов: процессора, оперативной и энергонезависимой памяти, набора сигнальных интерфейсов системных магистралей (шины PCI, PCI-e, USB и др.), основных периферийных устройств (HDMI, SATA, UART, SPI, I2C и др.). Сегодня многие фирмы выпускают системные модули в соответствии с отраслевыми стандартами (например, SMARC): ETX, COM Express, SMARC, Qseven, PC104. Благодаря универсальности эти компактные устройства идеально подходят для решения многих задач автоматизации, где достаточно высокий уровень сложности программного обеспечения сочетается с малой серией.

Стандартизация системных модулей позволяет организовать их эффективное массовое производство, что ведет к снижению их стоимости и в итоге сокращает себестоимость конечных изделий. Вторым важным преимуществом является возможность модернизации изделий в будущем путем замены системного модуля на более современный, перепроектирование аппаратной части конечного изделия при этом не требуется. Основные производители системных модулей и компонентов для них расположены в Европе, Северной Америке, Тайване, поэтому в нынешних условиях попадают под ограничения на поставку в РФ.

«Сегодняшние экономические условия (экономический кризис на Западе, санкции против РФ) накладывают серьезные ограничения на возможность приобретать готовые системные модули зарубежного производства. Для решения этой проблемы мы разработали свой системный модуль из доступных компонентов, и он оказался заметно дешевле своего тайваньского прототипа и прочих аналогов»,— рассказывает старший научный сотрудник СПб ФИЦ РАН, кандидат технических наук Владимир Дашевский.

Созданный изначально в 2016 году учеными системный модуль SMARC-AM335x выполнен по спецификации SMARC v1.1. На плате размером 82х50 мм размещены центральный процессор, оперативная память, энергонезависимая память eMMC, микросхема физического уровня Ethernet и схемы питания. В 2023 году этот модуль был модернизирован, все компоненты, кроме процессора, были заменены на доступные аналоги из дружественных стран. Кроме того, исследователи адаптировали программное обеспечение для модуля на операционной системе Linux и осуществляют поддержку ПО для разработчиков прикладных систем.

«Это уже четвертая ревизия разработанного нами ранее системного модуля, который соответствует спецификации SMARC v1.0 и v1.1. При этом он в несколько раз дешевле зарубежных аналогов, поскольку мы полностью переработали его на применение доступной сегодня в РФ элементной базы. Ключевой компонент нашего модуля — процессор AM335x фирмы Texas Instruments по-прежнему американский, однако это единственный компонент со сложной логистикой, и он вполне доступен ввиду широкого применения на многих рынках»,— отмечает Владимир Дашевский.

Производство системных модулей налажено на базе ООО СИТ, дочерней компании СПб ФИЦ РАН. На сегодня системные модули переданы ряду отечественных индустриальных заказчиков, в частности технологической компании ГК «Равелин Лтд».

Данная разработка является одним из нескольких проектов ученых СПб ФИЦ РАН, которые направлены на достижение технологического суверенитета в сфере автоматизации отечественной промышленности. Так, ранее исследователи создали комплекс (сетевой шлюз) для прогноза аварий и оборудования на предприятиях.

Исследование прошло при финансовой поддержке Минобрнауки России.