Comexpress, Qseven och andra standardmoduler används visserligen redan i kritiska tillämpningar inom både industri, medicin, offshore, telekom, militär och flyg. Men det finns brister i lösningarna, enligt Kjell Brunberg som är en erfaren industri-PC-konstruktör, tidigare vd för Hectronic och nu vd för BAP.

Kjell Brunberg

– Ytterst få specificerar felkorrigerande minne eller mjukvaruövervakning i hårdvara eller andra säkerhetstillägg. Och förvånansvärt många applikationer körs med enklare lösningar som watchdog eller nödstopp.

– Detta är inte bra om det handlar om en kritisk funktion i industriella processer med dyra stillestånd. Eller fordon eller fartyg där det kan handla om liv och död. Så det finns ett stort behov av felsäkra datormoduler av Qsevens typ.

BAP:s Qsevenmodul heter Unibap. Den ska kunna användas i tillämpningar som kräver säkerhetskritisk certifiering, i exempelvis automationssystem eller drönare. Den ska också kunna driva system med mycket in- och utdata, som exempelvis motorstyrning.

TUNG BERÄKNINGSKRAFT På det lilla Qsevenkortet – 70 x 70 mm – finns bland annat felkorrigerande minnen, en FPGA, strömkonvertering och självövervakning. Hjärnan i modulen är processorer ur AMD:s processorfamilj G-series. De har en grafikkärna som inte bara kan användas för grafik utan också för det som kallas GPGPU – att låta GPU:n assistera CPU:n med generella beräkningar. I modulens FPGA finns extra funktioner för utökad feltolerans. En integrerad hård ARM Cortex-M3-cpu används som säkerhetskritisk monitor. Därutöver finns plats i FPGA:n för att implementera exempelvis motorstyrning, digital IO, RapidIO, Profibus, Modbus och LVDS till kameror. FPGA:n ersätter i praktiken det bärarkort med IO som man hittar i traditionella Qsevenprodukter. – På så sätt minimeras livscykelkostnaderma för hela systemet. Man kan till och med uppgradera funktionerna i efterhand om bärarkortet har kontakter för detta, säger Kjell Brunberg.

Kjell Brunberg vill inte bara bli ytterligare en kortleverantör i mängden.

– Vi vill paketera färdiga lösningar där sensorer och intelligent analysprogramvara ingår och direkt levererar beslutsstödsinformation.

Det kan handla om paket för exempelvis intelligent bildanalys eller automation

Qsevenmodulen är resultatet av ett metodiskt försök att hitta en standardlösning på en specifik utmaning:  säkerhetskritisk bildanalys för exempelvis maskinseende inom rymd och flyg.

Fyra män slog sina kloka huvuden ihop: Kjell Brunberg, MDH-professorerna Fredrik Bruhn och Lars Asplund och MDH-forskningsingenjören Magnus Norgren. De analyserade befintliga industri-PC komponenter och arkitekturer.

– Med lite kreativt ingenjörsarbete knåpade vi ihop en produkt som inte bara passar för krävande tillämpningar i rymden, utan också kommer att innebära en mindre revolution inom industriella tillämpningar, säger Kjell Brunberg.

– Troligen kommer denna typ av lösningar innebära att nya generationer av idag kända produkter dyker upp – där det tidigare inte varit möjligt att integrera lokal datakraft med vision och andra sensorer på grund av vikt och storlek eller på grund av krav på säkerhet.

Ambitionen var att modulen skulle kunna certifieras för säkerhetskritiska system. Det krävde ett antal nya lösningar. Äran för dessa går till den samlade kompetens kring kritiska system som finns vid MDH.

Detta enligt professor Fredrik Bruhn, som är en av konstruktörerna. Han är  känd som medgrundare av det framgångsrika Uppsalaföretaget ÅAC Microtec som gör miniatyriserad teknik för rymden – en av de tuffaste miljöer man kan utsätta en dator för.

För det här projektet låg dock fokus inte på miniatyrisering, utan på standardisering.

Fredrik Bruhn

– Att tillämpa och utgå från industristandarder var en nyckel – det ger tillgång till en bred bas av kunder, säger Fredrik Bruhn.

Dessutom kunde man utnyttja de stora tillverkarna av telekomelektronik.

– Rymddatorer hanterar normalt inte 40 Gbps – i alla fall inte de man har råd att använda  – och de är designade med specialregler för att vara ultrarobusta.

Man adderade  bland annat 120 signalpinnar till modulen. Dessutom lade man till möjligheten att använda exempelvis Modbus, Profibus, RapidIO via Serdes, LVDS och digital IO.

Rymden blir en av modulens första arbetsplatser. Den ska sitta i ett rymdinstrument – det första som utvecklats vid MDH – som ska skickas upp år 2016 med en amerikansk nanosatellit.

Institutet för Rymdfysik i Uppsala och KTH står för de vetenskapliga frågeställningarna i rymdprojektet. Att modulen har så mycket beräkningskraft ombord (se faktaruta) är unikt inom rymdvetenskapen och betyder att modulen själv intelligent kan sortera och gallra i de enorma mängder data som strömmar ombord – 16,8 Gbit/s – och därmed bättre utnyttja den klena datalänken ner till jorden.

– Idag kan man bara studera små delar av spektrum på grund av den begränsade bandbredden i länken hem till jorden. Med den nya modulen kan vi processa data ombord – göra ”Big Data”-analys – och skicka resultaten tillbaka, berättar Fredrik Bruhn.



BILD: Den första modulen heter UNIBAP e2050 och använder eKabini-processorn GX-415GA




BILD: Fredrik Bruhn

BILD: Kjell Brunberg