Что такое одноплатный компьютер и какой из них мне подходит?

В последние десятилетия мир электроники для любителей трансформировался благодаря появлению нового поколения одноплатных компьютеров. Эти устройства, как вы можете себе представить, представляют собой целые компьютеры, построенные на одной печатной плате. В отличие от современного настольного компьютера, SBC не требует дополнительной памяти или хранилища для загрузки. При этом не требуется протягивать силовые кабели через переполненный корпус, а также не требуется, чтобы вы закрепляли ремешок в оперативной памяти, подключили миллион корпусных вентиляторов или сжимали каплю термопаста размером с горошину под радиатором. отражать различия в целях. Одноплатный компьютер не может выполнять многие из функций современного высокопроизводительного ПК. Но тогда он не пытается. Вместо этого SBC используются в различных образовательных, коммерческих и промышленных приложениях. Вы найдете их в банкоматах, виртуальных игровых автоматах, музыкальных автоматах, автоматических кассах и почти везде, но устройства, в которых мы заинтересованы, понравятся начинающим инженерам и мастерам, занятым неполный рабочий день. В этой статье мы рассмотрим пять заслуживающих внимания одноплатных компьютеров. В чем разница между SBC и MCU? Прежде чем мы продолжим, давайте проведем важное различие между SBC и MCU. MCU или микроконтроллерный блок - это форма встроенной системы, которая объединяет весь компьютер в один чип. Под капотом находятся процессор, память, хранилище и программируемые контакты ввода и вывода. Микроконтроллеры не мощные, и их нелегко перепрограммировать. Но тогда они не должны быть такими; они могут производиться в огромных масштабах практически за бесценок и могут выполнять ряд задач, для которых полноценный компьютер не подходит. Возьмите микроконтроллер в пульте дистанционного управления вашего телевизора. Без операционной системы, препятствующей ему, и без программ для запуска, он будет бездействовать в течение нескольких дней или недель, практически не потребляя энергии. То есть до тех пор, пока вы не нажмете кнопку, генерируя сигнал на одном из ее соединительных контактов и тем самым заставляя его немедленно срабатывать соответствующие сигналы. Микроконтроллеры можно найти во многих встраиваемых компьютерах, которые можно найти повсюду, от промышленных компьютеров до новейших периферийных устройств Интернета вещей в домашних условиях. С этой оговоркой давайте рассмотрим самый известный из всех SBC, вездесущий Raspberry. Pi.Raspberry Pi Есть веская причина, по которой вы, вероятно, слышали о Raspberry Pi. Последовательные поколения этого одноплатного компьютера были проданы по всему миру более девятнадцати миллионов единиц. Это была работа Raspberry Pi Foundation, которая черпала вдохновение из компьютера BBC Micro, в честь которого были названы последующие модели Raspberry Pi. Этот SBC был задуман как образовательный инструмент и до сих пор в основном предназначен для обучения будущих программистов. Но его приложения выходят далеко за рамки этого. После выпуска он привлек внимание мирового сообщества электронщиков, пользовался огромным успехом и породил небольшую армию подражателей (работы которых мы рассмотрим позже). Во-первых, давайте взглянем на характеристики последней модели, Raspberry Pi 3 Model B +: ЦП - Broadcom BCM2837B0, Cortex-A53 (ARMv8), 64-разрядная SoC @ 1.4 ГГц Память - 1 ГБ LPDDR2 Подключение - Беспроводная локальная сеть IEEE 2.4.b / g / n / ac 5 ГГц и 802.11 ГГц; Bluetooth 4.2; BLEGigabit Ethernet через USB 2.0 (максимальная пропускная способность 300 Мбит / с) Распиновка - 40-контактный разъем GPIO Порты - Полноразмерные порты HDMI4 USB 2.0 Порт камеры CSIПорт дисплея DSIКомпозитный видеопорт4-полюсный стереовыходПорт Micro SDOS - RaspbianPower - Вход питания постоянного тока V / 2.5A Raspberry Pi 35 Model B представляет собой бесспорную ценность и очевидный выбор для тех, кто ищет одноплатный компьютер стоимостью менее 3 долларов. За свои деньги вы получите четырехъядерный процессор ARM Cortex a1.2 с тактовой частотой 53 ГГц, производительность которого превосходит показатели предыдущих поколений. Дальнейшие обновления представлены встроенными модулями Wi-Fi 802.11n и Bluetooth, что позволяет устранить две жалобы, которые чаще всего касались его предшественников. Этот одноплатный компьютер также выводит HD-видео, хотя ему не хватает мощности, необходимой для надежного рендеринга в формате 4k. Ваша первая задача будет заключаться в установке ОС по умолчанию, Raspbian, на карту micro-SD, а затем ее загрузке. Благодаря исчерпывающей (и, что более важно, понятной) документации, это довольно просто. Но еще более поучительным является огромный объем пользовательских знаний, из которых вы сможете извлечь, когда только начнете работать с Raspberry Pi. Столкнувшись с проблемой с вашим Raspberry Pi, велики шансы, что кто-то столкнется с той же проблемой и разместит решение в Интернете. А если нет, то взвод экспертов, часто посещающих форум Raspberry Pi, будет более чем готов уделить вам свое внимание. Если вам нужно немного вдохновения, вы можете ознакомиться с нашим обзором проектов Raspberry Pi со всего Интернета. Существует несколько различных вариантов Pi на выбор. Для многих урезанный Raspberry Pi Zero может быть всем, что требуется. Pi Zero - это почти единственный доступный одноплатный компьютер за 5 долларов, поэтому он является отличной точкой входа в мир SBC. Конечно, будучи настолько дешевым, Raspberry Pi имеет свою долю технических ограничений. Поскольку порт Ethernet и USB питаются от одной шины, это не лучший выбор для высокоскоростной маршрутизации. Другая проблема связана с ограниченным объемом памяти: ее всего 1 ГБ, и она относится к устаревшей разновидности DDR2 (в отличие от SDRAM ddr3, установленной на более новых платах). Кроме того, скорость Wi-Fi ограничена примерно 2.5 МБ / с, что является плохой новостью, если вы хотите транслировать свою коллекцию Blu-ray (или даже контент YouTube с низким разрешением). Raspberry Pi как точка входа в мир одноплатных компьютеров. Он принес программирование в массы и позволил создавать всевозможные странные и чудесные устройства. Возьмите Raspberry Pi 3 B +, и вы будете спокойны, зная, что он будет производиться как минимум до января 2023 года. К тому времени, однако, ваши приключения в SBC могли привести вас к другому, более специализированному устройству. Давайте рассмотрим, как добавить Raspberry Pi в вашу схему Circuito.io. Это очень просто; просто найдите Raspberry Pi в списке компонентов слева от интерфейса и перетащите Pi оттуда в свою схему. В качестве альтернативы вы можете щелкнуть устройство, чтобы вызвать соответствующее описание, а затем нажать красную кнопку обмена в левом нижнем углу окна. Raspberry Pi автоматически сформирует концентратор вашей схемы, заменив Arduino по умолчанию. при сохранении любых подключений, которые вы сделали к заголовку GPIO. BeagleBone Black Огромный успех Raspberry Pi вызвал ажиотаж разработчиков, стремящихся запустить собственные доступные SBC. Среди них был полупроводниковый гигант Texas Instruments, чьи одноплатные компьютеры BeagleBoard производятся с 2008 года. Продукт превратился в одну из самых популярных альтернатив Raspberry Pi: недорогую, поддерживаемую сообществом платформу под названием BeagleBone, которая в 2013 году стала BeagleBone Black. Цель этой платы - предоставить платформу для создания новых Устройства System-on-Chip. На момент запуска это было техническое соответствие для Pi, но последующие обновления Pi оставили Black казаться немного слабым: ЦП - AM335x 1 ГГц ARM® Cortex-A8GPU - PowerVR SGX530 Память - 512 МБ DDR3 Хранение - 4 ГБ 8-бит eMMC flashConnectivity - USB-клиент + хост EthernetHDMIPinout - 2x 46-контактных разъема Порты - micro HDMI1 порт USB 2.0Micro SD портOS - AngstromPower - вход питания постоянного тока 5 В / 2.5 А Самая сильная сторона BeagleBone Black в том, что, в отличие от Raspberry Pi, он может похвастаться встроенными 8 разъемами. bit flash, с которой он может загрузить Linux за десять секунд. Таким образом, вы можете отказаться от SD-карты до тех пор, пока вам не понадобится обновить ядро, что делает начало работы относительно безболезненным процессом. Хотя плата была разработана с расчетом на Angstrom, она будет хорошо работать с Ubuntu, Debian и множеством более экзотических ядер, но настоящая сила BeagleBone заключается в ее обширных возможностях подключения. С двумя 46-контактными разъемами, выходящими сверху, у вас будет 92 точки подключения на выбор. Среди них больше шин I2C, CAN и SPI, чем может потребоваться большинству пользователей, а также множество таймеров, выходов PWM, аналоговых входов и контактов GPIO. Как и всепобеждающая Arduino, Beaglebone может быть расширен за счет наращиваемых модулей, которые прикрепите к обоим наборам штифтов. Они известны как «накидки» и действительно считаются дочерними досками. С их помощью Beaglebone можно дополнить всевозможными устройствами - от ЖК-экранов до аккумуляторов и аудиоинтерфейсов, без хлопот, связанных с макетными платами и кабелями, извергающимися по всему рабочему пространству. Одним из существенных недостатков BeagleBone Black является что он предлагает только один порт USB. Следовательно, вам необходимо подключить USB-концентратор для подключения мыши и клавиатуры. Если у вас есть один валяется, то с вами все в порядке. Если вы этого не сделаете, вам придется учитывать дополнительные расходы и беспорядок. К пяти годам работы BeagleBone начинает отставать от конкурентов. Его компоненты вряд ли будут польщены прямым сравнением, скажем, с последней Raspberry Pi. Но привлекательность Beaglebone заключается в его адаптируемости и простоте подключения, а не в его вычислительной мощности. Как одна из ведущих альтернатив Raspberry Pi, она играет важную роль на семинарах по всему миру - и она может подойти и вам. Nvidia Jetson TX2 Если вы хоть немного интересуетесь играми (и играми на ПК в частности), тогда вы слышали о Nvidia. Компания наиболее известна своим аппаратным обеспечением для работы с пикселями. Но та же вычислительная мощность, которая позволяет прическе Лары Крофт реалистично падать на гималайском бризе, также может управлять сложными системами машинного обучения, которые платформа Jetson стремится поощрять. Комплект разработчика Jetson TX599 оценивается в колоссальные 2 долларов. вне досягаемости любителя или ученика старшей школы. Это потому, что он не нацелен на эти рынки; это невероятно модный инженерный инструмент, созданный, чтобы открыть будущее, основанное на искусственном интеллекте. Такая задача требует внушительного списка характеристик. Итак, это доказывает: ЦП - двухъядерный Denver 2 + четырехъядерный процессор A57 ARMGPU - NVIDIA Pascal, 256 ядер NVIDIA CUDA Память - 8 ГБ 128-битный LPDDR4 Хранение - 32 ГБ eMMC, SDIO, SATAConnectivity - до 6 2-полосных камер4k видео энкодерыWi-FiBluetoothGigabit EthernetКонтроллер CANPinout - 40-контактный и 30-контактный разъемы GPIOПорты - HDMIMicro-USB 2.0USB 3.0Micro SD портRJ-45 EthernetСчитывающее устройство SD-картыAntenae терминалы4-полосный разъем PCI20-контактный разъем JTAGSATA для передачи данных и питанияUART разъем 5-мегапиксельная камера OS - LinuxPower - вход питания 5 В / 2.5 А постоянного тока Внутри каждого комплекта вы получите модуль Jetson, а также эталонную несущую плату, кабели и источник питания, а также небольшое предустановленное программное обеспечение для начала работы. В TX2 используется та же микроархитектура «Pascal», что и в видеокартах компании 10-й серии; Что касается чистой вычислительной мощности, он выбивает другие устройства из этого списка. Возможности подключения Jetson также впечатляют. Модуль подключается к несущей плате через 400-контактный разъем. На плате находится алюминиевая пластина, соединяющая массивный радиатор и вентилятор. Встроенные кодировщики и декодеры могут манипулировать видео 4k с шестьюдесятью кадрами, не беспокоясь, и у вас будут варианты подключения, которые вы ожидаете найти на материнской плате настольного ПК, включая SATA и PCIe. С точки зрения энергопотребления, TX2 примерно эквивалентен своему предшественнику с питанием от Maxwell, TX1, за исключением холостого хода, когда он значительно опережает его. Вы сможете переключаться между 1.8 или 3.3 В для данных контактов на 40-контактном разъеме GPIO, и вы можете направить шину CAN через 30-контактную. И так далее. Как только вы закончите создание прототипа, вы сможете купить модуль за 399 долларов (при условии, что вы готовы купить более тысячи штук). Эта цена помешала Nvidia поддержать оживленное сообщество, которым пользуются более дешевые устройства, такие как Raspberry Pi. Есть тысячи, а не миллионы пользователей, и поэтому вам понадобится значительный опыт программирования, прежде чем совершить скачок. Если вы хотите помочь слепым людям перейти улицу без посторонней помощи, то Джетсон достоин вашего внимания. Однако для большинства любителей это не так много, как Raspberry Pi под управлением Linux. UDOO Quad Серия SBC UDOO предлагает гибкость Raspberry Pi наряду с возможностью подключения Arduino. Таким образом, его коммерческое существование началось с впечатляющего краудфандингового успеха. Он достиг своей цели в 27,000 долларов за пару дней и достиг ошеломляющей суммы в 641,614 долларов. Среди последней линейки устройств UDOO - UDOO Quad: CPU - NXP® i.MX 6 ARM Cortex-A9 CPU. Четырехъядерный процессор 1 ГГц Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3GPU - Встроенная графическая память - 1 ГБ DDR3 Хранение - SATA, Micro-SD Подключение - Gigabit EthernetWi-FiPinout - 76 полностью доступных GPIOArduino-совместимых контактов R3 1.0 Порты - Micro USB + USB OTGRJ45Sata Аудио (только версия Quad) и входы с разъемом 3.5 мм для микрофона OS - UDOOBuntuPower - Вход питания 12 В постоянного тока Устройство оснащено тем же процессором Atmel, что и Arduino Due, а также четырехъядерным процессором ARM с тактовой частотой 1 ГГц. Вместе два процессора обеспечивают функциональность Arduino и Raspberry Pi на одной плате. Если вы являетесь владельцем обоих и хотите, чтобы они разговаривали друг с другом, то стоит подумать о UDOO. Именно это удобство действительно оправдывает запрашиваемую цену в 135 долларов. В конце концов, кто хочет часами взаимодействовать с двумя устройствами, когда кто-то уже сделал эту работу от вашего имени? Если вы ищете что-то для замены настольного ПК, то стоит подумать о X86 ULTRA. Его четырехъядерный 86-разрядный процессор x64 и 8 ГБ ОЗУ дают ему возможность работать в качестве медиа-концентратора, а также он оснащен широкими сетями Ethernet и USB-подключениями. Вы также получите несколько дополнительных гаджетов, встроенных в плату Arduino, в том числе гироскоп и шестиосевой акселерометр. Устройства UDOO могут работать с различными ядрами Linux, включая специально разработанную версию известной Ubuntu, образно, как UDOOBuntu. Эта настраиваемая операционная система является результатом обширного сотрудничества с сообществом UDOO и предназначена как средство полного исключения рабочего стола из картинки. Он оптимизирует все для улучшения времени загрузки, обработки памяти и поддержки ряда периферийных устройств, включая внешние жесткие диски. Quad - лишь одна из более чем полдюжины различных версий UDOO, начиная от двухъядерного процессора за 50 долларов. Neo Basic вплоть до четырехъядерного Pentium, который управляет «UDOO x267 Ultra» за 86 долларов. Ваша золотая середина может находиться где-то между этими двумя крайностями. UDOO прекрасно работает с 3.3-вольтовыми экранами Arduino, а с помощью пары резисторов - и с 5-вольтовыми. У этой линейки есть активные последователи, хотя и относительно небольшие, и большая часть знаний, применимых к ее родительским устройствам, может быть использована в UDOO. Как мы уже говорили на этих страницах, Arduino и Raspberry Pi - очень разные устройства. Если вы уже знакомы с ними и хотите объединить их в одном проекте, то этот SBC обязательно будет одной из самых привлекательных альтернатив Raspberry Pi. южнокорейская аппаратная компания Hard Kernel. Его название происходит от слов «open» и «Android», несмотря на то, что оборудование Odroid не является полностью открытым. Первая версия была выпущена в 2009 году, и с тех пор регулярно появляются новые поколения. XU4 был выпущен в 2015 году с множеством аппаратных улучшений и полной обратной совместимостью. ЦП - Samsung Exynos5422 Cortex ™ -A15 2 ГГц и Cortex ™ -A7 Восьмиядерные ЦП ГПУ - Mali-T628 MP6Memory - 2 ГБ LPDDR3Storage - eMMC5.0 HS400 или MicroSDConnectivity - Gigabit EthernetWi-FiUSB 3.0Pinout - 76 полностью доступных GPIOArduino-совместимых R3 1.0 pinoutPorts - 2x USB 3.0 host1x USB 2.0 hostRJ45Sata (только версия Quad) Аудиовыход и микрофонный вход 3.5 мм jackOS - LinuxPower - вход питания постоянного тока 5V / 4A всего за 59 долларов Odroid предлагает производительность, которая намного превосходит производительность более дешевых плат. Под капотом находятся восемь ядер с тактовой частотой от 1.4 до 2 ГГц. Как следствие, получается исправный мини-ПК; код компилируется с молниеносной скоростью, и, просматривая рабочий стол, вы можете забыть, что используете одноплатный компьютер. Odroid также предлагает впечатляющий набор вариантов подключения. Он удовлетворяет давний спрос на гигабитный порт Ethernet на SBC и поставляется с парой портов USB 3.0. Таким образом, он отлично подходит для ситуаций, когда вам нужно передать и получить большое количество данных за короткий промежуток времени. Когда дело доходит до загрузки, у вас будет два варианта на выбор: карта MicroSD или модуль eMMC. Вы можете выбирать между ними с помощью переключателя в нижней части SBC. Наконец, вы найдете блок питания, брошенный в коробку рядом с платой. Есть даже встроенный выключатель питания, позволяющий включать и выключать устройство, не выдергивая кабель или не отключая розетку. Эти восемь ядер требуют небольшого охлаждения. Первое, что вы заметите, когда достанете устройство из антистатической сумки, это то, что к передней части прикручены радиатор и вентилятор. Если вы не переносите шум, то его можно легко заменить на пассивный радиатор, хотя и гораздо более высокий. Более того, поскольку восемь ядер работают по-разному, может потребоваться некоторая доработка, чтобы оптимизировать систему для ваших целей. В нем нет встроенного Wi-Fi или Bluetooth, поэтому тем, кто ищет беспроводную локальную сеть, придется подключать периферийные устройства. Если оставить в стороне эти незначительные исключения, сложно обвинить XU4 в использовании более продвинутых энтузиастов SBC. Итак, какой же одноплатный компьютер лучший? Если из этого списка можно сделать один вывод, так это то, что рынок SBC разнообразен и шумен. Можно было бы упомянуть и другие достойные продукты, такие как Asus Tinker Board, GA-SBCAP3350 с питанием от Apollo-Lake от Gigabyte. Не существует единого «лучшего» SBC; каждый занимает свою нишу. Поэтому прямые сравнения между ними почти всегда ошибочны. Odroid может намного опередить Raspberry Pi с точки зрения мощности, но, поскольку он стоит вдвое больше, их вряд ли можно назвать конкурентами. Перед покупкой подумайте о своем бюджете и требованиях. Если вы хотите контролировать влажность почвы в своем саду и подключать полученные данные к спринклерной системе, то подключение BeagleBone может показаться заманчивым. Если у вас есть деньги, которые нужно сжечь, и вы хотите сделать что-то действительно революционное в области робототехники, то Jetson наверняка понравится. Однако большинство людей, читающих этот обзор, будут относительными новичками, которые не уверены что они ищут. Если это вы, то мы рекомендуем Raspberry Pi. Не только потому, что это доступно, но и потому, что пользуется самой широкой поддержкой. Вы неизбежно столкнетесь с трудностями во время своих первых набегов в мир SBC (это часть радости от их использования), и наличие такого опыта избавит вас от многих часов разочарования. Затем, когда вы немного будете уверены в себе и в том, чего хотите достичь, вы можете переключиться на одну из более специализированных альтернатив пи.

Оставить сообщение 

Список сообщений