Năm 2016, Autodesk công bố chương trình cho các công ty khởi nghiệp dùng miễn phí bộ công cụ thiết kế Fusion 360, cùng các công cụ thiết kế bảng mạch và quản lý vòng đời sản phẩm. Bài viết ghi lại nội dung chương trình đó, rồi bàn bước tiếp theo mà mọi nhóm làm sản phẩm kết nối đều phải qua: chọn bo mạch nhúng Advantech nào để đưa bản thiết kế ra sản xuất loạt.
Chương trình hỗ trợ khởi nghiệp của Autodesk năm 2016
Theo ông Chris Lee, Giám đốc kinh doanh khu vực ASEAN chuyên ngành sản xuất của Autodesk, khi đó ranh giới giữa phần cứng và phần mềm đang thu hẹp dần, và ngày càng nhiều thiết bị được kết nối đưa ra thị trường. Công ty đẩy mạnh cung cấp phần mềm thiết kế cho nhóm thiết bị này, gồm công cụ thiết kế sản phẩm, công cụ thiết kế bảng mạch và công cụ quản lý vòng đời sản phẩm.
Cùng thời điểm, Autodesk mua lại SeeControl, một nhà phát triển nền tảng dịch vụ Internet vạn vật trên đám mây, nhằm giúp nhà sản xuất và nhà tích hợp hệ thống kết nối, phân tích và quản lý sản phẩm từ xa. Công ty cũng mở chương trình cho công ty khởi nghiệp và sinh viên dùng miễn phí bộ công cụ thiết kế, kèm một cuộc thi về thiết bị kết nối. Đây là các thông tin của năm 2016, ghi lại làm bối cảnh.
Phần công cụ thiết kế chỉ giải quyết được nửa đầu của bài toán. Nửa sau là chọn phần cứng chạy trong sản phẩm, và đây là nơi nhiều nhóm mất nhiều thời gian nhất.
Vì sao bản mẫu chạy được nhưng chưa sản xuất được
Bản mẫu thường dựng trên một bo mạch phổ thông mua ngoài. Ba vấn đề xuất hiện khi chuyển sang sản xuất loạt.
- Nguồn cung không ổn định. Bo phổ thông thay đổi phiên bản liên tục và có thể ngừng bán bất cứ lúc nào. Sản phẩm bán ra thị trường cần một bo còn cung ứng nhiều năm để không phải thiết kế lại giữa chừng.
- Điều kiện làm việc hẹp. Bo phổ thông thường ghi dải nhiệt độ trong phòng. Thiết bị lắp trong tủ điện hoặc gắn ngoài trời cần bo ghi rõ dải nhiệt độ mở rộng trong tài liệu.
- Thiếu phần hỗ trợ kỹ thuật. Sản xuất loạt cần trình điều khiển đầy đủ cho hệ điều hành đã chọn, bộ công cụ đọc trạng thái phần cứng và cách cập nhật phần sụn có kiểm soát.
Ba vấn đề này đều thuộc về nhà cung cấp bo mạch chứ không thuộc về phần mềm thiết kế. Vì vậy nên chốt phần cứng sớm, ngay khi bản mẫu chứng minh được ý tưởng.
Chọn dạng thức trước khi thiết kế vỏ máy
Dạng thức của bo mạch quyết định kích thước bo, vị trí lỗ bắt vít, cách xếp chồng bo mở rộng và kiểu đầu nối. Chốt dạng thức là chốt luôn kích thước tối thiểu của vỏ máy, nên phải làm trước phần thiết kế cơ khí.
| Câu hỏi | Ảnh hưởng tới lựa chọn |
|---|---|
| Sản phẩm có màn hình không, loại nào | Quyết định bo cần cổng LVDS, cổng VGA hay cổng HDMI, và cần bao nhiêu đường hiển thị độc lập |
| Có phải xếp chồng bo mở rộng không | Dạng thức xếp chồng cho phép thêm bo vào ra về sau mà không thiết kế lại bo chính |
| Mức tiêu thụ điện chấp nhận được | Quyết định có tản nhiệt qua vỏ được không, và do đó vỏ có kín được không |
| Nhiệt độ nơi lắp đặt | Quyết định phải chọn bo có ghi dải nhiệt độ mở rộng hay bo thông thường là đủ |
| Số cổng nối tiếp và số cổng mạng | Quyết định có cần bo mở rộng riêng hay bo chính đã đủ |
| Số lượng dự kiến mỗi đợt | Số lượng nhỏ thì mua máy hộp có sẵn nhanh hơn làm bo và vỏ riêng |
Bo mạch nhúng Advantech theo dạng thức
| Model | Thông số theo tài liệu hãng | Hợp với sản phẩm nào |
|---|---|---|
| MIO-2261 | Vi xử lý Intel Atom hai nhân N2600 hoặc N2800 kèm chipset Intel NM10, 1 khe bộ nhớ DDR3 tới 4 GB, hai đường hiển thị độc lập gồm LVDS 18 hoặc 24 bit và VGA, cổng Gigabit của Intel, 2 cổng COM, 1 cổng SATA, 4 cổng USB 2.0, chân vào ra đa dụng, bus SMBus, khe mSATA và giao tiếp mở rộng MIOe, hỗ trợ giao diện lập trình phần mềm nhúng | Thiết bị nhỏ có màn hình, cần một bo gọn và một bo mở rộng xếp chồng |
| MIO-5251 | Vi xử lý Intel Celeron J1900 hoặc Atom E3825, bộ nhớ SODIMM DDR3L 1066 hoặc 1333 MHz tới 8 GB, nhiều đường hiển thị gồm VGA, LVDS hoặc eDP và HDMI hoặc DisplayPort, hỗ trợ DirectX 11 và OpenGL 3.2, 2 cổng Gigabit Intel i210, 4 cổng COM, cổng SATA, USB 3.0, SMBus và I2C, chân vào ra đa dụng, khe mini PCIe đầy đủ kèm giá SIM, khe mSATA hoặc khe thẻ SD, giao tiếp mở rộng MIOe | Thiết bị cần nhiều cổng và có mô-đun mạng di động gắn trong |
| PCM-3343 | Vi xử lý DM&P Vortex86DX 800 MHz dạng SoC tiêu thụ rất thấp, 256 MB bộ nhớ DDR2 hàn sẵn, hai đường hiển thị VGA và LCD với LVDS hoặc TTL 24 bit tới độ phân giải 1024 x 768, 2 cổng Fast Ethernet, kích thước chuẩn PC/104 là 96 x 90 mm, thân không quạt, tiêu thụ dưới 5 W khi đầy tải, dải nhiệt độ mở rộng âm 40 đến 85 độ C | Thiết bị đo lường và điều khiển đơn giản, ưu tiên tiêu thụ điện thấp và dải nhiệt rộng |
| PCM-9343 | Vi xử lý DM&P Vortex86DX 800 MHz, bộ nhớ DDR2 hàn sẵn tới 512 MB, hiển thị VGA cùng LVDS và TTL 18 hoặc 24 bit, 2 cổng Ethernet 10/100 trên bản EFG, 4 cổng USB 2.0, 4 cổng COM, 1 cổng SATA, 1 khe thẻ CF, khe mở rộng PC/104, tiêu thụ 4 đến 6 W, dải nhiệt độ mở rộng âm 40 đến 85 độ C, dạng bo 3,5 inch | Thiết bị cần nhiều cổng nối tiếp trong một bo duy nhất |
| PCM-3353 | Vi xử lý AMD LX800 500 MHz hoặc LX600 366 MHz tiêu thụ thấp, bộ nhớ DDR333 hàn sẵn, giao tiếp màn hình TFT 24 bit và LVDS 18 hoặc 24 bit theo định dạng JEIDA, tới 4 cổng COM và 4 cổng USB, 1 cổng Ethernet 10/100, khe mở rộng PC/104-plus, thân không quạt | Thiết bị hiển thị dùng màn hình số, cần bố trí đầu nối gọn và lắp ráp đơn giản |
Chọn bo mạch cho sản phẩm kết nối
Bốn thông tin cần chốt trước khi chọn model: kích thước và hình dạng vỏ máy, danh sách cổng phải có ở mặt ngoài, dải nhiệt độ nơi thiết bị sẽ nằm, và hệ điều hành dự định chạy. Sau đó mới so các model theo dạng thức và mức tiêu thụ điện.
Bo mạch nhúng và bo mạch đơn nằm ở danh mục máy tính bảng đơn, còn mô-đun mở rộng và cổng dữ liệu ở nhóm Embedded IoT Solutions. Trang sản phẩm hai mã hay dùng cho sản phẩm mới là MIO-5251 và PCM-9343. Hai bài liên quan là máy tính bo mạch đơn RSB-3430 và bo mạch chủ công nghiệp RSB-6410. Nếu số lượng còn nhỏ, xem trước phương án máy hộp có sẵn ở bài máy tính công nghiệp IoT làm cổng dữ liệu.
Phần kiến thức nền về cách đọc cấu hình và chọn linh kiện có tại bài cấu hình máy tính công nghiệp trên IPC247. Khi cần so nhanh vài phương án phần cứng, dùng công cụ chọn máy theo yêu cầu lắp đặt.
Câu hỏi thường gặp về bo mạch nhúng Advantech
Dạng thức bo mạch nhúng quyết định điều gì?
Dạng thức quyết định kích thước bo, vị trí lỗ bắt vít, cách xếp chồng bo mở rộng và kiểu đầu nối. Chọn xong dạng thức là chốt luôn kích thước tối thiểu của vỏ máy. Vì vậy nên chốt dạng thức trước khi thiết kế cơ khí, không phải ngược lại.
Khi nào cần bo mạch riêng thay vì mua máy hộp có sẵn?
Khi số lượng đủ lớn để bù chi phí thiết kế cơ khí và kiểm tra, hoặc khi vỏ máy phải có hình dạng riêng mà không máy hộp nào vừa. Với số lượng nhỏ và yêu cầu vỏ thông thường, mua máy hộp có sẵn nhanh hơn và ít rủi ro hơn.
Vì sao mức tiêu thụ điện lại quan trọng ở bo mạch nhúng?
Mức tiêu thụ quyết định cách tản nhiệt và do đó quyết định vỏ máy. Bo tiêu thụ vài watt tản nhiệt qua vỏ kim loại là đủ, không cần quạt, nên vỏ kín được và bụi không vào trong. Bo mạnh hơn cần đường tản nhiệt được tính kỹ, nếu không máy sẽ tự giảm tốc độ vào mùa nóng.
Nên kiểm tra gì về phần mềm trước khi chốt một bo mạch?
Kiểm tra hệ điều hành dự định dùng có trình điều khiển đầy đủ cho bo đó không, có bộ công cụ để đọc trạng thái phần cứng như nhiệt độ và bộ đếm giám sát không, và cách cập nhật phần sụn. Ba điểm này nếu để tới lúc sản xuất mới phát hiện thiếu thì rất tốn thời gian.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
