As placas incorporadas são plataformas informáticas compactas que proporcionam funções de processamento, controlo, ligação em rede e tratamento de dados no âmbito dos sistemas eletrónicos dos setores da defesa e aeroespacial. As arquiteturas incluem computadores de placa única, módulos VPX e OpenVPX, placas VME e CompactPCI, conceções de computador em módulo, módulos FPGA e plataformas de processamento baseadas em GPU.
Esta página apresenta fabricantes de placas incorporadas que fornecem suporte a sistemas informáticos de missão, ISR, radar, guerra eletrónica, aviónica e sistemas marítimos.
Leia o Visão geral da tecnologia
Módulos de computação e E/S de vídeo robustos e de alto desempenho: 6U e 3U VPX e XMC para aplicações de defesa
Processamento de imagens robusto e eletrônica de missão crítica para sistemas de defesa
Eletrónica avançada para o setor militar e de defesa, eletro-óptica, imagem térmica, FPGA, sistemas incorporados, IoT industrial e soluções de energia inteligente
Processamento de vídeo avançado e soluções de defesa com inteligência artificial
Monitores robustos para aplicações de missão crítica, computação embarcada e eletrônica para sistemas de defesa
Componentes de hardware eletrónico de última geração em conformidade com a NDAA para plataformas de drones e robótica de missão crítica. Fabricado nos EUA.
Soluções de vídeo gráfico, GPGPU, processamento de IA/ML e exibição de alto desempenho para ambientes de missão crítica
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As placas incorporadas fornecem as funções de processamento, controlo, ligação em rede e tratamento de dados que constituem o núcleo de muitos sistemas eletrónicos de defesa. Dependendo da arquitetura, uma placa de computador incorporada pode combinar processadores, memória, armazenamento, interfaces de alta velocidade e aceleradores especializados num módulo compacto concebido para integração numa plataforma de maiores dimensões.
As aplicações militares exigem frequentemente um desempenho computacional superior ao das soluções comerciais. Uma placa de computação incorporada robusta pode ter de funcionar em condições de vibração, temperaturas extremas, interferência eletromagnética, refrigeração limitada e ciclos de vida prolongados dos programas. O formato, a arquitetura de processamento, as entradas/saídas, a conceção ambiental, a cibersegurança, o apoio ao ciclo de vida e a interoperabilidade influenciam, por conseguinte, a forma como as placas de computação incorporadas são selecionadas.
Placa de processamento de imagem com GPU e FPGA da Futuris Electronic
Um computador de placa única integra as principais funções de computação necessárias para executar um sistema incorporado numa única placa de circuito impresso (PCB). Uma placa SBC incorporada pode incluir uma CPU, memória do sistema, interfaces de armazenamento, rede, gráficos e E/S periférica, tornando-a adequada para computadores de missão, eletrónica automóvel, sistemas de controlo e nós de processamento distribuído.
As placas VPX utilizam formatos robustos de módulos encaixáveis de 3U ou 6U com estruturas seriais de alta velocidade e conectividade de backplane. O OpenVPX aplica perfis definidos de ranhuras, módulos, backplane e interconexão que melhoram a interoperabilidade no âmbito de arquiteturas de sistemas modulares. Uma placa VPX incorporada é adequada para arquiteturas de processamento modulares e de alto desempenho, nas quais a largura de banda, o arrefecimento, a escalabilidade e a integração tecnológica são fatores importantes.
As placas VME utilizam uma arquitetura de barramento paralelo estabelecida antes dos padrões mais recentes de estrutura comutada. Continuam a ser relevantes nos casos em que as plataformas militares existentes dependem da infraestrutura, do software e das E/S VME já instaladas. As placas de CPU incorporadas mais recentes também podem apoiar programas de atualização de sistemas legados, quando a substituição de toda uma arquitetura de computação seria impraticável ou causaria perturbações desnecessárias.
O CompactPCI aplica a mecânica modular Eurocard e a conectividade baseada em PCI à computação incorporada, enquanto o CompactPCI Serial utiliza interfaces seriais de alta velocidade, tais como PCI Express e Ethernet, através do backplane. Estas placas de computador incorporadas podem suportar sistemas de defesa que beneficiam da expansão modular, de interfaces de backplane definidas e de uma abordagem estruturada para a integração de placas de processador, rede, armazenamento e periféricos.
As arquiteturas «computador em módulo» colocam o processamento central, a memória e as interfaces padrão num módulo substituível que se liga a um suporte específico para a aplicação. Esta abordagem separa a tecnologia do processador da E/S da plataforma, permitindo aos projetistas adaptar o suporte, mantendo simultaneamente um caminho mais fácil de gerir para atualizações do processador, renovações tecnológicas e alterações no ciclo de vida.
Condor NVB500xX, placa gráfica XMC robusta e GPGPU, da EIZO Rugged Solution
Os módulos mezanino XMC adicionam processamento especializado ou E/S a uma placa anfitriã através de interfaces compactas e de alta velocidade, enquanto as placas portadoras fornecem as ligações anfitriãs e o suporte físico necessários para integrar esses módulos num sistema de maior dimensão. Os módulos XMC podem fornecer funções de FPGA, rede, armazenamento, gráficos ou aquisição de dados sem necessitarem de uma placa de tamanho normal para cada funcionalidade, contribuindo para aumentar a densidade funcional no interior de sistemas incorporados com espaço limitado.
Uma placa FPGA incorporada utiliza lógica programável para o processamento de dados altamente paralelo e determinístico. Os FPGAs são particularmente úteis em situações em que os fluxos de sensores têm de ser filtrados, transformados, empacotados ou analisados com latência previsível, incluindo sistemas de radar, guerra eletrónica, comunicações e imagem. Podem também implementar interfaces personalizadas e funções de pré-processamento próximas da fonte de dados.
Uma placa de GPU incorporada fornece recursos de processamento paralelo para cargas de trabalho gráficas e de computação de uso geral, sendo que GPGPU se refere à utilização de recursos de GPU para computação não gráfica. As aplicações de defesa podem utilizar GPUs para processamento de imagens, fusão de sensores, visão computacional, inferência de IA e visualização. A integração requer um equilíbrio entre o rendimento computacional e os requisitos de potência elétrica, dissipação térmica, dimensões físicas, largura de banda de memória e movimentação de dados.
As placas de processadores incorporados baseadas em arquiteturas x86 suportam cargas de trabalho com elevado uso de software que beneficiam de sistemas operativos maduros, ferramentas de desenvolvimento, opções de virtualização e ampla compatibilidade de aplicações. São frequentemente consideradas para computação de missão, funções de comando e controlo, processamento de dados e interfaces homem-máquina, onde o desempenho de uso geral e a portabilidade de software são prioridades.
As placas incorporadas baseadas em Arm podem proporcionar um elevado desempenho de processamento dentro de limites de consumo de energia restritos. São utilizadas em aplicações de controlo, comunicações, autonomia e processamento na periferia. A sua adequação depende do suporte de software, das interfaces necessárias, do comportamento em tempo real, da integração de aceleradores, das capacidades de segurança e dos limites elétricos e térmicos da plataforma anfitriã.
Os computadores de missão combinam dados provenientes de sensores, equipamentos de comunicações, sistemas de navegação e interfaces de operador. As placas de computação incorporadas em arquiteturas ISR podem realizar a aquisição de dados de sensores, a fusão de dados, o processamento de imagens, o registo e a distribuição em rede, operando dentro de limites rigorosos da plataforma em termos de espaço, potência, arrefecimento, largura de banda e latência.
Os sistemasde radar e de guerra eletrónica geram fluxos de dados volumosos e contínuos que exigem movimentação e processamento rápidos. As placas com FPGA, GPU e processadores multicore podem distribuir cargas de trabalho, tais como o processamento de sinais digitais, a formação de feixes, a deteção, a classificação e a redução de dados, por recursos computacionais especializados, de acordo com os requisitos de latência, débito e determinismo.
As aeronaves e os veículos aéreos não tripulados utilizam placas incorporadas para o processamento de missões, controlo da carga útil, navegação, comunicações e autonomia. Os projetos aéreos dão especial ênfase ao baixo peso, à gestão térmica eficiente, às interfaces determinísticas, à resiliência ambiental e a uma gestão cuidadosa do consumo de energia, especialmente em plataformas mais pequenas com capacidade de refrigeração limitada.
As plataformas terrestres utilizam placas de computador incorporadas para perceção, navegação, comunicações, consciência situacional e gestão da carga útil. A robustez deve ter em conta os ambientes de choque, vibração, poeira, temperatura e condições elétricas do veículo, mantendo simultaneamente capacidade de processamento suficiente para a fusão de sensores em tempo real e para o funcionamento autónomo ou assistido.
As embarcações de superfície e as plataformas subaquáticas utilizam computação incorporada para sonar, navegação, monitorização de máquinas, comunicações, controlo da carga útil e autonomia. A seleção das placas deve ter em conta o design do invólucro, o arrefecimento, a vibração, a proteção contra a humidade, os riscos de corrosão, o funcionamento de longa duração e as elevadas taxas de transmissão de dados associadas aos sensores acústicos e outros sensores marítimos.
Os requisitos de qualificação aplicáveis dependem da placa incorporada, do invólucro, da plataforma anfitriã, do ambiente previsto e das especificações de aquisição. A qualificação é frequentemente realizada ao nível do equipamento ou do sistema, em vez de se tratar a placa interna como um componente qualificado de forma independente. As normas e arquiteturas mais frequentemente referidas incluem:
Estas normas não substituem a engenharia específica da plataforma. A qualificação deve refletir as condições mecânicas, elétricas, térmicas, eletromagnéticas e do ambiente de missão reais do sistema completo, juntamente com os requisitos aplicáveis de fiabilidade e ciclo de vida.
Várias orientações tecnológicas estão a influenciar a próxima geração de computação incorporada robusta:
Para os fabricantes de placas incorporadas e integradores de sistemas, estes desenvolvimentos reforçam a necessidade de avaliar o desempenho a par da robustez, da interoperabilidade, da refrigeração, da cibersegurança, da garantia da cadeia de abastecimento, do apoio ao ciclo de vida e da estratégia de atualização.
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