Admin ]

Affichage optimisé : 1280x1024. Nous sommes le  samedi 15 décembre 2018
Vous êtes ici : Accueil  /  2- Systèmes Numériques - Structures
Cartes PC et cartes COM : "Facteur de forme"
lundi 12 novembre 2012, par gerla
Du PC de bureau aux systèmes embarqués, les applications sont nombreuses.

Cet article vient en complément au chapitre 2 du tome 2 de Techniques audiovisuelles et multimédias (3ème édition) . Il fait donc référence aux contenus des paragraphes du livre.

Il est possible de se procurer ce volume chez (JPG) Dunod Editeur et dans toutes les bonnes librairies.

Introduction

Le facteur de forme (ATX, BTX, ETX, XTX, ...) détermine les dimensions de la carte (l’encombrement) et l’emplacement typique des principaux composants (composants actifs et connecteurs).

Initialement, la carte principale (main board) d’un micro-ordinateur est implantée dans un boîtier horizontal ou vertical (tour) constituant l’unité centrale. Encore nommée carte mère (motherboard) , elle supporte principalement le microprocesseur CPU, les chipsets ( northbridge , southbridge ), les connecteur destinés à recevoir les barettes de la mémoire DDR et plusieurs autres connecteurs.

Ces connecteurs sont susceptibles de recevoir des cartes complémentaires (cartes filles) et les liaisons vers les autres éléments du système micro-informatique. La plupart des cartes mères utilisées actuellement dans les systèmes micro-informatiques de bureau ainsi que les systèmes grand public (ceux de type PC) sont conformes aux spécifications ATX ou dérivées.

COM est l’acronyme de Computer On Module . Il existe une confusion avec le terme SOM ( System On Module ). Les applications sont orientées vers le domaine professionnel et l’embarqué (embedded processing) .

Standard ATX et évolutions

Le standard ATX regroupe l’ensemble des spécifications définissant la plupart des micro-ordinateurs (multimédia ou non) compatibles x86 (type PC). Les améliorations recherchées permettent de réduire les coûts de fabrication tout en augmentant les performances globales (voir le développement page 32 de Techniques audiovisuelles et multimédias, 3ed, tome 2).

La figure 1 donne l’organisation des principaux éléments d’une tour ATX (a) et l’implantation des composants électroniques sur la carte mère (b). L’agencement des connecteurs extérieurs ( front panel et rear panel ) est également fixé par le standard ATX.

(JPG)
Implantation, cartes et connecteurs ATX

Standards BTX ; ITX

Voir également les développements page 32 de Techniques audiovisuelles et multimédias, 3ed, tome 2.

Le format BTX (Balanced Technology eXtended) , développé par Intel, prend mieux en compte l’implantation des composants dans le système afin d’optimiser le refroidissement, la réduction du bruit, etc. Des cartes très compactes (micro-BTX et pico-BTX) ont également été définies.

Pour mémoire, le format ITX (Information Technology eXtended) , développé par Via, était destiné à l’équipement de mini PC . Des formats encore plus réduits, mini-ITX et nano-ITX (120x120 mm) ont également été définis.

Standards ETX, XTX, COM Express, Qseven

Voir également les développements page 32 de Techniques audiovisuelles et multimédias, 3ed, tome 2.

Aujourd’hui, une gamme étendue de COM (Computer On Module) est disponible. La carte COM est à un format très compact. Par exemple, le standard Qseven fixe les dimensions de la carte à 70 x 70mm. Le module COM comporte les éléments “système” et des connecteurs spécifiques permettant de l’insérer sur une carte d’accueil (carrier board) correspondant à l’application définie par l’utilisateur du système (figure 2).

Au standard XTX© (marque déposée de Congatec AG) correspond une extension des spécificités ETX, à l’exception de la définition du connecteur X2.

Les spécifications correspondant au bus ISA sont remplacées par des spécifications correspondant à PCIe, ExpressCard, SATA, USB2.0, interface audio AC’97 (audio codec) ou HDA (High Definition Audio), LPC interface(Low Pin-Count Interface) et des signaux complémentaires de contrôle.

Par exemple, le module ETX satisfait aux fonctions périphériques habituelles au micro-ordinateur x86 (interface graphique, USB, ports séries et port parallèle, clavier, souris, Ethernet, IDE, SATA). Pour cela, des connecteurs particuliers sont implantés en périphérie de la carte de base correspondant aux fonctions CPU, SDRAM, Northbridge.

Connecteurs spécifiques de la carte ETX :
-  Le connecteur X1 supporte les extensions PCI/PCIe, USB, audio ;
-  Au connecteur X2 correspondent les fonctionnalités ISA ;
-  X3 permet les extensions graphiques (VGA, LCD, COM 1 et 2, LPT/Floppy, IrDA, clavier et souris ;
-  Enfin, le connecteur X4 supporte les fonctionnalités liées aux bus IDE/SATA, à l’Ethernet (interface Ethernet montée sur la carte ETX).

(JPG)
Carte ETX ou XTX et carte d’accueil

Particularités

Les cartes ETX, Qseven (...) sont connectées aux lignes d’alimentation 5V et 5VSB (Stand-by).

Des convertisseurs DC/DC de proximité (POL) sont implantés sur la carte ETX de façon à fournir les tensions nécessaires au fonctionnement du microprocesseur (CPU) et des composants du système (chipset, mémoire système DDR,...).

Les cartes COM Express sont connectées aux lignes 12V et 5VSB.

La figure 3 montre comment utiliser un bloc alimentation secteur ATX avec une structure type COM Express. La carte COM Express est normalement alimentée à partir d’une tension comprise entre 4,75V et 14V.

Le 5VSB n’est en général pas nécessaire à la carte COM. Par contre, si des tensions particulières sont nécessaires au fonctionnement de la carrier board (LAN, 8V, ...), des régulateurs de proximités LDO (low dropout linear regulators) ou à découpage (convertisseurs DC/DC) sont implantés.

(JPG)
Utilisation d’un boitier standard ATX

La puissance électrique consommée peut être relativement faible (souvent inférieure à 5W ou 12W selon les modèles de COM). Dans ce cas, le système de refroidissement (heat transfert) ne nécessite pas de ventilateur (fan).

Les modules au standard Qseven comportent des connecteurs au standard MXM (Mobile PCI Express Module) définissant l’implantation mécanique, les caractéristiques électriques, etc. Cette interface doit permettre d’assurer des vitesses de transfert de données très rapide avec la carte d’accueil.

Plus généralement, le standard MXM détermine l’interface graphique PCI Express (PCIe) habituellement mise en œuvre dans les notebooks.

Conclusion

Destinées aux systèmes embarqués, les cartes COM au format très compact et les cartes d’accueil permettent de répondre à une variété de besoins.

Les systèmes proposés peuvent fonctionner sous Windows et/ou sous Linux.

Outre les processeurs (CPU) Intel ou AMD, il est possible de trouver des cartes équipées de multicœurs ARM, autant d’applications embarquées qu’on trouve dans les produits blancs, l’automobile, les produits nomades connectés Bluetooth, ZigBee, les consoles de jeux, les écrans tactiles, etc.

voir aussi ...
du même auteur ... gerla
Document(s) associé(s) :
8.1 ko