Artículo técnico escrito por congatec y cedido para su publicación a nuestro periódico técnico en el que se mencionan las ventajas y trampas de las implementaciones USB-C en sistemas embebidos.
USB es un estándar de interfaz universalmente aplicable que es ampliamente aceptado. Los ingenieros de sistemas informáticos embebidos incluso lo utilizan para extensiones internas, ya que es una interfaz conveniente y menos compleja que una extensión PCIe genérica. USB-C es la última mejora de este estándar plug & play publicado por el USB Implementers Forum (USB-IF).
¿Cuáles son las ventajas de esta nueva especificación USB-C y qué trampas deberían evitar los ingenieros de sistemas embebidos?
USB-C es capaz de ofrecer todos los niveles de rendimiento USB, desde 12 Mbit/s con USB 1.0 hasta 10 Gbit/s con USB 3.1 Gen 2, a través de un nuevo conector simétrico que ahora es reversible, aliviando al usuario del molesto «prueba, giro y reintento» de los conectores USB-A, USB Mini y micro USB. El nuevo estándar USB-C ofrece más canales de señal para proporcionar una funcionalidad Plug & Play mucho más amplia. Los nuevos casos de uso para USB incluyen la capacidad de controlar una pantalla táctil todo en uno, así como una fuente de alimentación de alta capacidad, alimentación o carga de dispositivos con una corriente de hasta 5 A a 20 VDC y 100 W. Esto es cierto en ambos sentidos, tanto fuente como recipiente.
El aumento de la multifuncionalidad de USB-C puede unificar y estandarizar las demandas de interfaz de todo un sistema, reduciendo el número y la variedad de interfaces utilizadas. Estos beneficios son muy atractivos para el diseño de sistemas con limitaciones de espacio tales como teléfonos móviles, tabletas y portátiles.
Es por eso que estos mercados están adoptando USB-C rápidamente: 60 millones de teléfonos inteligentes fueron entregados con puertos USB Tipo C en 2016 según datos de analistas, incluyendo a la empresa ABI Research. La compañía prevé que las ventas de USB-C aumentarán considerablemente a 830 millones de dispositivos de teléfonos inteligentes en 2021, creciendo a un CAGR del 69,1% entre 2016 y 2021. Esto significa que la lógica para USB-C se está convirtiendo en asequible rápidamente.
Para las aplicaciones embebidas, las versiones disponibles a largo plazo también están disponibles en el mercado. Esta amplia aceptación hace que USB-C también resulte atractivo para dispositivos embebidos, como dispositivos robustos portátiles y de mano. El caso de uso aquí es más o menos el mismo: reducir los costes y satisfacer la mayor cantidad de demandas de conectividad posible con un único tipo de conector.
La consolidación de interfaces con un único tipo de conector es beneficiosa para muchas aplicaciones y para todas las partes involucradas, desde diseñadores de placas y sistemas embebidos hasta integradores de sistemas y usuarios finales industriales. Imagínese el siguiente escenario: un OEM o integrador de sistemas desea seleccionar un sistema informático embebido para su aplicación. Una de las principales tareas aquí es comprobar la disponibilidad de las interfaces demandadas. Por ejemplo, la aplicación industrial de usuario final necesita conectar una pantalla táctil, dos discos duros y, bajo demanda, diferentes interfaces inalámbricas, como WLAN y Bluetooth LE, así como ZigBee, Z-Wave o RFID. En lugar de utilizar varias interfaces de sistema dedicadas como DVI, eSATA, mini PCIe, USB 2.0, LPC, I2C o puertos serie, OEMs e integradores de sistemas podrían usar USB-C para conectar toda la gama de periféricos.
Dicha unificación de interfaces permitiría a los proveedores de placas y sistemas embebidos crear familias de plataformas escalables universalmente aplicables con, por ejemplo, dos, cinco o incluso 10 interfaces USB-C más uno, dos o cuatro puertos Ethernet, dependiendo de las demandas de conectividad de las aplicaciones.
Los futuros sistemas embebidos en tales configuraciones estarían altamente estandarizados, pareciendo similares a los switches Ethernet actuales, y serían tan fáciles y sencillos de usar. Las muchas y variadas versiones de placas informáticas embebidas podrían reducirse a sólo unas pocas que se ajustan a todos los propósitos, y las masivas economías de escala podrían reducir drásticamente los costes de las configuraciones de sistemas embebidos. Además, si nos fijamos en los despliegues de campo existentes, muchas interfaces de sistemas y paneles estándar normalmente no se utilizan. Una vez que los sistemas informáticos USB-C escalables estén disponibles, los integradores de sistemas y los usuarios finales industriales podrían reducir significativamente el número de interfaces no utilizadas y, en consecuencia, reducir sus costes.
Sí, en congatec somos plenamente conscientes de que una lógica de conmutación USB-C tan compleja para intercambiar de forma dinámica los roles de datos y potencia en varios puertos no existe hoy en día como un solo bloque de construcción y que algunas interfaces embebidas dedicadas son menos costosas y soportadas nativamente por los procesadores. Pero ¿no podría ser un beneficio real tener un conjunto altamente estandarizado de interfaces en placas y sistemas embebidos para reducir significativamente los costes mediante economías de escala? No sabemos lo que traerá el futuro. Pero sabemos que hay muchos usuarios que se sentirían perfectamente satisfechos con tal configuración de sistema, siempre y cuando todos los periféricos demandados están disponibles con conectividad USB Plug & Play a precios competitivos. Por lo tanto, vale la pena mirar lo que es posible hoy en día, al tiempo que también se consideran los desafíos dentro del proceso de implementación. Por lo tanto, siga leyendo en profundizar en los detalles del USB-C.
