工業(yè)箱式PC是世界上最常見的電子系統(tǒng)之一。在幾乎所有利用電子產(chǎn)品的惡劣環(huán)境或重工業(yè)用例中，您都可能在附近找到一臺工業(yè)箱式 PC。隨著DIN導軌安裝盒式IPC正在成為希望將企業(yè)網(wǎng)絡擴展到互聯(lián)工廠和制造環(huán)境的公司的首選解決方案，它們的受歡迎程度正在增長。

工業(yè)箱式 PC 或箱式 IPC 是一種緊湊的無風扇工業(yè)計算機，通常結(jié)構(gòu)緊湊，專為目標應用的特定要求而設計。其性能、I/O、熱管理、外殼甚至外形尺寸都可以在最終產(chǎn)品以中小批量生產(chǎn)之前進行定制。部署它們的一種方法是在DIN導軌上，它允許將一個或多個箱式IPC安裝在機架/機柜或墻壁上，可能靠近它們管理的數(shù)據(jù)采集或控制系統(tǒng)。

將它們標志性的多功能性放在一邊，令人驚訝的是，鑒于對該技術(shù)的絕對需求，沒有針對盒式 IPC 的行業(yè)標準。這樣做將降低設備制造商和最終用戶的成本。而且，如果架構(gòu)正確，標準可以滿足多個細分市場的需求，同時允許根據(jù)特定用例修改硬件。

認識到這一市場需求，PCI工業(yè)計算機制造商集團（PICMG）的15家成員公司最近開始進行標準化工作，以創(chuàng)建一個開放的工業(yè)盒式PC規(guī)范，以檢查上述所有框。

這項工作的目標是ModBlox7?開放式模塊化工業(yè)箱式PC行業(yè)標準。

ModBlox7 規(guī)范計劃于 2023 年第一季度批準，其名稱來源于混合搭配每個 7HP 寬的固定高度、固定深度“塊”的能力。ModBlox7 定義了三種類型的單元——CPU 單元、電源單元和 I/O 單元——它們通過標準內(nèi)部 PCIe Gen 2、3、4 或 USB 接口連接在最多 12 個總塊的鏈中，形成開放的高性能工業(yè)箱式 PC。

規(guī)范草案要求每個單獨的單元包含一個前板和用于內(nèi)部傳導冷卻的空間，以及電源和數(shù)據(jù)連接器。目前，這些代表如下：

8針2.00毫米Samtec UMP（C）X（或兼容）堅固耐用的電源連接器

ept GmbH Zero8 405/6-51080-51（或兼容）彎角板對板連接器，能夠以高達 16 Gbps 的數(shù)據(jù)速率傳輸 USB 和 PCIe 信號

在每個 ModBlox7 模塊上安裝這些堅固的 COTS 連接器，無需使用傳統(tǒng)背板，但允許 CPU 和電源單元連接到多達 4 個基于 PCIe 的 I/O 模塊或多達 8 個 USB I/O 模塊。對于安全或可靠性用例，還支持冗余配置。

圖3.ModBlox7 工業(yè)箱式 PC 系統(tǒng)包括通過 COTS 電源和板對板 PCB 連接器連接的 CPU、PSU 和 I/O 單元，用于傳輸 PCIe 或 USB 數(shù)據(jù)信號。還支持冗余體系結(jié)構(gòu)。

除了規(guī)范中描述的內(nèi)容外，ModBlox I/O 單元還可以根據(jù)運輸、自動化、軍事、醫(yī)療和其他垂直市場的特定應用連接要求進行定制。例如，模擬、數(shù)字或串行 I/O;LTE 或 Wi-Fi 接口;用于連接到火車骨干的 MVBus;更多都可以通過 I/O 單元前板帶出。

由于提議的標準是開放和模塊化的，因此以后只需插入即可添加、刪除或替換此特定于應用程序的功能。

通過開放方法標準化定制工業(yè)箱式電腦

PICMG成員希望通過ModBlox7技術(shù)支持廣泛的用例，這使得開放性成為規(guī)范可行性的關鍵。從 CPU 的角度來看，這是通過處理器不可知論實現(xiàn)的，該不可知論僅受主機 CPU 的功率和散熱配置文件及其對 PCIe 和 USB 接口的支持的限制。

這種低門檻意味著可以采用數(shù)千個Arm，x86和其他嵌入式處理器和微控制器，以幫助OEM將ModBlox7系統(tǒng)推向更高的性能或更低的成本。由于 PCIe 和 USB 接口是絕大多數(shù)嵌入式處理器的標準配置，因此在大多數(shù)情況下不需要專門的驅(qū)動程序或軟件支持。

雖然處理器的選擇將決定 CPU 單元的功耗，但為 I/O 模塊定義的最大功率為 75W。為了確保系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量得到充分消散，ModBlox7規(guī)范計劃在每個模塊內(nèi)以可選散熱器的形式為被動熱管理技術(shù)分配空間。雖然該規(guī)范目前不會定義明確的熱管理技術(shù)，但配置一種技術(shù)可確保兼容 ModBlox7 的模塊和箱式 PC 之間的機電兼容性。

圖5.ModBlox7規(guī)范定義了可選散熱器的空間。

同樣，還概述了一個機箱，以幫助保持 CPU、PSU 和 I/O 單元之間的機械一致性。但是，外殼的主要重點是為內(nèi)部 ModBlox7 塊組件保留空間，并保證連接器的牢固物理配接。目前，該規(guī)范要求外殼是兩個側(cè)壁，一個不識別外部連接器的前面板，以及類似擠壓U型外殼的東西。

圖6.ModBlox7規(guī)范定義了一個非常開放的機械外殼，簡化了采購，同時為定制留出了空間。

事實上，規(guī)范草案也沒有為可能的 ModBlox7 安裝選項定義適配器，只是可以安裝它。這意味著未來的 ModBlox7 用戶將能夠從目錄供應商處訂購可插入 3U 機架安裝系統(tǒng)的標準外殼，或者采購自己的定制外殼，這些外殼可以輕松符合標準。

在配置和安裝選項方面，ModBlox7系統(tǒng)現(xiàn)在所需要的只是CPU和電源單元（可以并置在同一塊中），因為CPU塊本質(zhì)上將包含一些I / O自己的I / O。如前所述，這些可以與各種I / O模塊配置結(jié)合使用，以擴展ModBlox7工業(yè)箱式PC，以包括多達12個菊花鏈模塊，運行時間長達84HP。

部署后，ModBlox7 模塊將能夠根據(jù)操作環(huán)境安裝在墻壁、19 英寸機架或 DIN 導軌上。由于前面描述的整體外殼，更改安裝配置不會影響盒子設計本身，而只會影響安裝機制。

圖7.ModBlox7 工業(yè)箱式 PC 可以安裝在墻壁、DIN 導軌或 19 英寸機架或機柜中。

通過標準擴展工業(yè)計算

由于工業(yè) PC 市場的價值已經(jīng)超過 45 億美元，因此對可擴展性的需求是顯而易見的。然而，迄今為止，工業(yè)箱式PC的成功取決于制造商根據(jù)客戶的確切需求定制解決方案的能力 - 這一事實在任何標準化工作中都不能丟失。

ModBlox7將通過強調(diào)規(guī)范中的簡單性，互操作性和可擴展性，允許利益相關者按照他們認為合適的方式使用或保留功能，為這一挑戰(zhàn)帶來定義和開放性的優(yōu)雅融合。其模塊化架構(gòu)將允許系統(tǒng)集成商通過選擇CPU、擴展或限制I/O單元的數(shù)量、修改機箱等來優(yōu)化和區(qū)分工業(yè)箱式PC解決方案。

換句話說，有史以來第一個工業(yè)箱式PC標準項目滿足了與之前的硬件標準相同的需求：將設計中的非增值組件商品化，為供應商創(chuàng)造機會，在這些商品框架之上豐富系統(tǒng)，并降低成本并增加最終用戶的選擇。

通過這樣做，PICMG ModBlox7有望加速運輸，工業(yè)自動化，軍事，醫(yī)療和其他市場，這些市場將從工業(yè)箱式PC可能是唯一選擇的地方的通信，控制和智能中受益。

審核編輯：郭婷