ETX : un standard d`avenir pour le PC embarqué

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ans le domaine de l’embarqué,
les choses ne sont plus si
simples. Aujourd’hui, l’indus-
triel qui veut mettre au point
une application embarquée (pilotage auto-
matique d’avion, système GPS, terminal ban-
caire…) est confronté à une succession d’al-
ternatives pour le développement de sa carte
mère. La première est celle qui oppose les
processeurs embarqués classiques (PowerPC,
Mips,ARM…) à ceux du monde PC (X86).
Les processeurs classiques imposent des déve-
loppements plus longs et s’avèrent moins
chers pour de très gros volumes (plus de
5000 cartes par an, voir Mesures d’avril 2002
p. 28). Les processeurs PC sont plus avanta-
geux pour de moins grandes quantités et
pour des systèmes dont la pérennité n’est
pas cruciale.
Le choix d’une solution basée sur un pro-
cesseur PC impose une deuxième alternati-
ve : celle du développe-
ment spécifique ou
propriétaire. Pour carica-
turer, l’industriel qui choi-
sit une architecture PC a
le choix entre deux
grandes options. La pre-
mière est celle de conce-
voir ou faire concevoir son
application de A à Z, au
risque d’y passer du
temps et de dépenser
beaucoup d’argent. La seconde est celle
d’acheter une carte processeur du commer-
ce prête à l’emploi, avec une connectique
d’entrées/sorties, au risque d’avoir à sur-
monter des problèmes divers de taille, de
connecteurs, de consommation…
Désormais une troisième possibilité s’offre
à lui : celle d’opter pour la solution inter-
médiaire entre les deux précédentes grâce
aux cartes mezzanines dédiées “ processeur ”.
Celles-ci appelées aussi cartes “filles”, com-
portent un processeur et viennent s’insérer
dans une carte de plus grande taille appelée
bien évidemment “carte mère”, sur laquel-
le est développée spécifiquement le cœur de
l’application. L’avantage? Cette stratégie per-
met avant tout à l’industriel de se focaliser
sur le développement de la carte d’accueil
qui concentre tout le savoir-faire de l’appli-
cation (acquisition vidéo, analyse de
réseau…), tout en minimisant le risque
financier sur le développement du calcula-
teur, lequel est réalisé par des spécialistes.
L’entente de deux leaders
Dans l’univers PC embarqué, le plus connu
de ces processeurs modulaires est le PC/104.
Créée à la fin des années 80 par Ampro Com-
puters en Californie, de forme carrée
(90x96 mm), cette carte compte aujour-
d’hui une vingtaine de constructeurs et plus
de 150 distributeurs de systèmes compa-
tibles. Sa popularité résulte en partie de sa
méthode “hamburger”, c’est-à-dire d’ajouts
de nouvelles fonctions par empilements suc-
cessifs de cartes. Plus récents et plus petits,
on trouve le Dimm/PC de la taille d’une car-
te de crédit (68x40 mm) de Jumptec et le SOM
(100x68 mm) d’Advantech.
Néanmoins, l’événement dans le domaine a
été créé en avril 2002, lorsqu’Advantech a déci-
dé de s’accorder avec Jumptec sur son nou-
veau format ouvert de carte modulaire : l’ETX
ou Embedded Technologie eXtended. Jumptec,
depuis, a fusionné avec Kontron en juillet 2002,
ce qui donne encore plus de crédibilité à ce
concept. Ces événements ont contribué à
projeter le standard ETX en pleine lumière. Il
gagne à être connu!
Commençons par ses dimensions qui sont
de 95 mm pour la largeur et 114 mm pour
la longueur. En épaisseur, la carte ne mesure
pas plus de 12 mm! Ces grandeurs n’ont pas
été choisies au hasard; elles permettent à la
carte ETX d’être accueillie par un très grand
nombre de formats, des plus célèbres com-
me le VME, l’Isa, le PCI, le cPCI ou le PicMG,
aux moins connus comme le Pisa, ou l’ATX.
Côté processeur, la gamme est large :
Elan SC520, Geode, Crusoe, Celeron, Pen-
tium III avec des fréquences d’horloge pou-
vant atteindre les 700 MHz pour le Pen-
tium III. C’est la première fois que l’on
dispose d’un standard mezzanine, basé sur
une architecture X86 avec de telles puissances
de calcul. Pour ce qui est de la consomma-
MESURES 751 - JANVIER 2003
Un nouveau standard pour
l’embarqué, baptisé ETX et
basé sur une architecture PC,
voit le jour
La carte est de type “mezzani-
ne” et dispose d’une connec-
tique standard
Ce concept constitue une alter-
native aux architectures utilisant
une carte mère avec un proces-
seur mezzanine PC/104
En bref…
En bref…
CARTES INFORMATIQUES
ETX : un standard
d’avenir pour
le PC embarqué
▼
Quel industriel n’a jamais rêvé de changer le processeur de ses
machines tous les six mois au gré des évolutions technologiques
sans impacter la production ? Carte mezzanine dédiée processeur,
c’est ce que permet le standard ETX plus que tout autre grâce à une
connectique presque “Plug and Play”. Développement rapide d’ap-
plications, effet de gamme, facteur d’échelle et réduction des
risques sont les atouts de ce standard complètement ouvert déve-
loppé et soutenu par deux maîtres en la matière : Jumptec-Kontron
et Advantech.

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MESURES 751 - JANVIER 2003
tion, elle peut varier de 4W pour un Geode
300 MHz à 20 W pour un Pentium III à
1 GHz (pas encore disponible). « Ça va
chauffer! », diront certains. Qu’ils se rassu-
rent : la définition mécanique de l’ETX spé-
cifie même le principe de refroidissement.
Toutes les platines ETX dignes de ce nom
doivent être dotées d’une plaque de dissi-
pation thermique appelée “écarteur de cha-
leur”, réalisant la conduction de la chaleur
vers l’extérieur de la carte. Ce principe per-
met de réaliser des systèmes sans refroidis-
sement actif, même pour des processeurs
de puissance comparable à celle du Pen-
tim III 700 MHz. « Au-delà d’une fréquence d’hor-
loge supérieure à 400 MHz,nous proposons à nos clients
de poser un ventilateur », précise toutefois Michel
Voisin, responsable des ventes pour l’em-
barqué d’Advantech France.«On prend un risque
supplémentaire car un ventilateur peut tomber en panne,
mais cela vaut mieux que de griller le processeur », pour-
suit celui-ci.
Une connectique efficace
Avant tout, la caractéristique principale de la
carte reste sa connectique, d’un coût réduit,
réalisée en technologie CMS (Composants
Montés en Surface), et permettant de mettre
en place un grand nombre d’interfaces pour
le dialogue avec la carte d’accueil. Ainsi, de
part et d’autre de la carte, on trouve une pai-
re de connecteurs baptisés X1, X2, X3 et X4
qui servent à réaliser la jonction physique et
mécanique entre l’ETX et la carte mère. L’in-
terface est standardisée : le connecteur
dénommé X1 véhicule des signaux PCI, USB
et de type “son”. Le connecteur X2 est un
connecteur dédié aux échanges avec le bus
ISA. Le connecteur X3 est chargé de la gestion
des périphériques. C’est pourquoi on trou-
ve sur ce lien les signaux VGA, ports COM 1
et 2, LCD, clavier et souris. Enfin, le X4 s’oc-
cupe des échanges via les protocoles Ether-
net et IDE pour la gestion d’un éventuel
disque dur. Dans une application embarquée
classique, ces connexions ne sont bien évi-
demment pas toutes utilisées. Le fait de pou-
voir en disposer de manière standard sur la
carte laisse une grande souplesse à l’inté-
grateur. En particulier, avec l’ETX le proces-
sus d’intégration passe d’une logique d’as-
semblage de cartes à une logique
d’intégration de composants autour de la
carte processeur. « Auparavant, avec le
PC/104, le fabricant qui voulait développer une
application basée sur une acquisition vidéo sui-
vait une méthode d’empilement de cartes.C’est-
à-dire qu’il lui fallait connecter la carte du
PC/104*avec une carte d’acquisition vidéo.
Avec l’ETX, il peut se contenter d’intégrer le
“chipset” réalisant l’acquisition vidéo sur la car-
te mère sans avoir à faire l’achat d’une carte vidéo
complète. Le gain de place et d’argent est incon-
testable », explique Noël Dussourd, ingé-
nieur d’applications chez Kontron Embedded
Module ex Jumptec. En outre, la technologie
CMS permet au développeur de disposer
les connecteurs qu’il désire exactement là
où il le souhaite sur la carte d’accueil, et
cela même pour des applications très spé-
cifiques. Par rapport à l’achat d’une carte
mère où tout est figé, finis les câblages dif-
ficiles, les connecteurs mal placés et les sur-
coûts de composants. D’autant plus que
l’ETX, en soulageant la charge de dévelop-
pement sur le cœur de PC, permet de se
focaliser sur ces problèmes.
De sérieux atouts pour réussir
Par ailleurs, disposer d’une interface méca-
nique et électrique bien définie offre des pos-
sibilités que l’on aurait tort de sous-estimer.
La première consiste à pouvoir faire évoluer
un système existant en réalisant une substi-
tution de processeurs. « Si le constructeur a
prévu l’opération au moment de la conception,
c’est-à-dire que la carte ETX est restée accessible
et si la compatibilité du nouveau système d’ex-
ploitation avec le matériel été vérifiée, c’est très
facile.Ce n’est ni plus ni moins que 4 vis à dévis-
ser, et à remettre après la pose de la nouvelle car-
te », commente Michel Voisin d’Advantech.La
seconde nouveauté qu’apporte l’ETX, c’est
un effet de gamme de facto : le développeur a
Le “petit” monde de l’embarqué
A l’origine, les systèmes dits « embar-
qués » correspondent littéralement à des
architectures matérielles et logicielles
intégrées dans des voitures, des avions
ou des trains… Aujourd’hui, les télé-
phones portables et même les bornes
informatiques fixes (de type distributeur
de billets) sont aussi considérés comme
des systèmes embarqués. Fixés et figés
dans des boîtiers spécifiques, ces équi-
pements doivent se plier à un certain
nombre de contraintes et en particulier
celles de la robustesse et de la fiabilité à
long terme. Les mises à jour post-pro-
duction (et surtout matérielles) sont
rares car souvent complexes. Le proces-
seur constitue le cœur du système. Le
choix d’une bonne carte mère peut se
faire sur les caractéristiques telles que la
compacité de la carte, la consommation
d’énergie, la résistance mécanique et
thermique mais aussi la puissance de cal-
cul, la pérennité de la carte et le nombre
d’entrées/sorties. C’est sur ces derniers
points que le format ETX détient des
avantages majeurs.
Connecteur X2 : Bus ISA
Types de cartes d'accueil :
PCI, ISA,VME, PISA, ATX, PICMG,CPCI…
Connecteur X1 : Bus PCI, USB, son
Types de processeurs :
X86, Elan SC 520, Geode
Pentium III, Celeron, Crusoe…
Connecteur X4 : IDE 1 et 2 (disque dur)
et Ethernet
Connecteur X3 : périphériques, VGA (écran)
COM 1et 2, LCD (cristaux liquides),
disquette, souris, clavier
Une solution modulaire
La carte ETX s’enfiche dans la carte d’accueil grâce à quatre connecteurs standardisés X1,X2,X3, et X4.Elle renferme un processeur x86
avec un Bios et un système d’exploitation et s’adapte sur un grand nombre de cartes.
*On rappellera cepen-
dant qu'à l'origine, et
contrairement à l'ETX,
le PC/104 n'avait
pas vocation à servir
de module processeur
amovible destiné à être
monté sur une carte
mère. Il était destiné
à réaliser des PC
autonomes de petite
taille, l'ajout de
nouvelles fonctionnali-
tés se faisant par
l'ajout de cartes.

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en effet la possibilité de développer une
bonne fois pour toutes sa carte d’accueil
sur laquelle se trouve l’essentiel de l’ap-
plication et choisir de décliner son appli-
cation avec plusieurs types de processeurs
au format ETX. Il peut ainsi disposer faci-
lement et rapidement de toute une gam-
me de produits.
Si les avantages de ce concept s’arrêtaient
là, on ne prendrait même pas la peine d’en
parler. Il reste en effet à aborder les facteurs
déterminants pour la réussite de ce stan-
dard, en l’occurrence le coût et le temps de
développement. « Avec le PC/104,passé quelques
centaines d’exemplaires on se rend compte que le coût
est tel qu’il vaut mieux développer une architecture spé-
cifique », argumente Sébastien Pineau, direc-
teur général de Kontron Embedded Module.Même
constat pour Michel Voisin d’Advantech :«Avec
ce nouveau standard,on sort complètement du domai-
ne du prototypage; même pour plusieurs milliers de
cartes,l’ETX reste profitable ». Passant de la théo-
rie à l’exemple concret, celui-ci ajoute :
« Nous avons même un client en Asie qui nous com-
mande 10000 cartes par mois! »Ainsi, ce concept
astucieux, vise un marché bien défini :
moins encombrant et moins coûteux que
le PC/104, plus puissant que le DIMM/PC
ou le SOM, à mi-chemin entre le déve-
loppement spécifique et l’intégration de
cartes standards, l’ETX est typiquement
destiné à des applications embarquées
dont les volumes sont compris entre 250
et quelques milliers, voire même quelques
dizaines de milliers de cartes par an. Pour
les très petites quantités, l’intégrateur a
intérêt à acheter des cartes du commerce
prêtes à l’emploi. Pour les très gros
volumes, les processeurs embarqués clas-
siques ainsi que le développement propre
redeviennent plus avantageux.
Pour ce qui est du temps de développe-
ment, l’efficacité est réellement séduisante.
Une application que l’on développe spéci-
fiquement met environ huit à neuf mois
pour aboutir. Cela comporte de sérieux
risques et l’éventualité de ne pas être «Time
to Market ». De plus, comme le rappelait
Yves Bourdon, p.-d. g. d’Erim dans notre
rubrique Forum d’avril 2002, paradoxale-
ment le savoir-faire sur l’architecture PC
(Bios et Hardware) est souvent très empi-
rique ; il est difficile de trouver de vraies
compétences. L’ETX permet d’externaliser
le développement du processeur en confiant
cette activité à des experts. En outre, une
application basée sur ETX peut être proto-
typée le premier mois et produite le deuxiè-
me mois. C’est exactement ce qui s’est pas-
sé pour un client de Kontron réalisant des
graveurs de CDs professionnels. Advantech, de
son côté, propose un programme proprié-
taire plus que séduisant baptisé DTOS (Desi-
gn To Order Service), qui consiste à livrer à
ses clients 3 prototypes en un mois, une fois
le cahier des charges établi. Les risques finan-
ciers sont véritablement réduits. Enfin, Advan-
tech comme Kontron proposent même à leurs
clients de réaliser la carte d’accueil basée sur
un développement ETX. L’externalisation est
alors complète.
Avec tous ces arguments, l’ETX semble pro-
mis à un avenir radieux. Du reste, Sébastien
Pineau de Jumptec-Kontron, résume le phéno-
mène en une phrase : « L’ETX est amené à deve-
nir le standard incontournable dans le domaine du déve-
loppement propriétaire embarqué ». Pour finir de
vous persuader, il vous invite à télécharger
les spécifications de l’ETX qui sont libres
d’accès et disponibles sur le site www.jump-
tec.com.
Bertrand Braux
MESURES 751 - JANVIER 2003
Un aperçu de l’offre
Constructeur Nom Chipset Processeur Fréquence Fréquence de DRAM Max Audio Processeur Puissance
processeur bus système Graphique Dissipée
Kontron ETX-mgx CS5530 Geode 200 MHz 66 MHz 256 Mo NS LM4548 CS5530 3 W
1 x SO-DIMM (AC97) alimenté en 5 V
ETX-P1 ALi1541 Pentium w/MMX 266 MHz 66 MHz 256 Mo ESS ES1938S ATI 7 W
ALi1543C 1 x SO-DIMM (PCI) Rage Mobility alimenté en 5 V
ETX-P3/C3 VIA Twister Pentium III 300, 400, 500 133 MHz 512 Mo VIA S3 Savage 4 10 à 20 W
et 700 MHz 1 x SO-DIMM VT82C686B (AC97) (VT8603C) alimenté en 5 V
ETX-C3 VIA Twister VIA EDEN 400, 667et 133 Mhz 256 Mo VIA S3 Savage 4 6 à 8 W
EDEN 800 MHZ 1 x SO-DIMM VT82C686B (AC97) (VT8603C) alimenté en 5 V
Advantech SOM- 4450 Cx5530 Geode GX1 300 MHz 100 MHz 256 Mo CX5530 CX5530 7,5 W
1 x SO-DIMM alimenté en 5 V
Advantech SOM- 4451 SIS 552 SiS 552 200 MHz 100 MHz 512 Mo SIS552 SIS 552 9,5 W
1 x SO-DIMM alimenté en 5 V
Advantech SOM- 4470 Intel 440 BX Pentium III 400, 500 et 100 MHz 512 Mo ESS ES1989 AGP 2X 15,5W
700 MHz 1 x SO-DIMM (AC97) SMI Lynx 721 alimenté en 5 V
Advantech SOM- 4472 VIA Twister T VIA Ezra 800 MHz 133 MHz 512 Mo VT82C686 S3 Savage 4 16,5W
1 x SO-DIMM (AC97) (VT8606) alimenté en 5 V
Ibase ET863 VIA Twister T VIA C3 667 MHz 133 MHz 256 Mo VT82C686B S3 Savage 4 35 W
(eden) 1 x SO-DIMM (AC97) (VT8606) alimenté en 5V
Quatre vis suffisent
pour connecter la car-
te ETX à la carte d’ac-
cueil. On aperçoit les
connecteurs X1, X2,
X3,X4 en blanc sur la
photo.
La carte ETX est doté d’un connecteur SO-DIMM 144 broches
pour l’adaptation d’une mémoire SDRAM:long connecteur blanc
sur la photo.