Čo je to jednodeskový počítač a ktorý je pre mňa vhodný?

V posledných desaťročiach sa krajina amatérskej elektroniky zmenila na nový druh jednodoskových počítačov. Tieto zariadenia, ako si viete dobre predstaviť, sú celé počítače postavené na jednej doske plošných spojov. Na rozdiel od moderných stolných počítačov nepotrebuje SBC na spustenie dodatočnú pamäť ani úložisko. Nevyžaduje, aby ste prepojili napájacie káble preplneným puzdrom, ani nevyžaduje, aby ste zapojili RAM, zapojili milión ventilátorov skrinky alebo roztlačili globule tepelnej zmesi pod chladičom vo veľkosti hrášku. Tieto rozdiely v konštrukcii odrážať rozdiely v účele. Jednodeskový počítač nemôže vykonávať mnohé z činností, ktoré robí moderný vysokovýkonný počítač. Ale potom sa to nesnaží. Namiesto toho SBC slúžia v rade vzdelávacích, komerčných a priemyselných aplikácií. Nájdete ich v bankomatoch, virtuálnych hracích automatoch, jukeboxoch, automatických pokladniach a takmer všade inde. Zariadenia, ktoré nás zaujímajú, však oslovujú začínajúcich inžinierov a majstrov na čiastočný úväzok. V tomto článku preskúmame päť pozoruhodných jednodoskových počítačov. Aký je rozdiel medzi SBC a MCU? Skôr než budeme pokračovať, načrtneme dôležitý rozdiel medzi SBC a MCU. MCU alebo jednotka mikrokontroléra je forma vstavaného systému, ktorý integruje celý počítač do jedného čipu. Pod kapotou je procesor, pamäť, úložisko a programovateľné vstupné a výstupné piny. Mikrokontroléry nie sú výkonné a ani sa nedajú ľahko preprogramovať. Ale potom nemusia byť; dajú sa vyrobiť v obrovskom meradle takmer za nič a dokážu vykonávať celý rad úloh, na ktoré by sa plnohodnotný počítač nehodil. Vezmite si mikroovládač do diaľkového ovládača televízora. Bez operačného systému, ktorý by ho brzdil, ani spustených programov, bude niekoľko dní alebo týždňov nečinný, pričom nebude spotrebúvať takmer žiadnu energiu. To znamená, kým nestlačíte tlačidlo, čím sa vygeneruje signál na jednom z jeho spojovacích kolíkov a tým sa okamžite spustí príslušné signály. Mikrokontroléry možno nájsť v celom rade vstavaných počítačov, ktoré možno nájsť všade od priemyselných počítačov až po najnovšie zariadenia IOT edge v domácnosti. Pi.Raspberry Pi Existuje dobrý dôvod, prečo ste pravdepodobne počuli o Raspberry Pi. Nasledujúcich generácií tohto jednodoskového počítača sa na celom svete predalo viac ako devätnásť miliónov kusov. Bola to práca nadácie Raspberry Pi, ktorá sa inšpirovala počítačom BBC Micro, podľa ktorého boli pomenované nasledujúce modely Raspberry Pi. Táto SBC bola koncipovaná ako vzdelávací nástroj a stále sa v zásade predáva v triedach potenciálnych kodérov. Jeho aplikácie však siahajú ďaleko za hranice. Po vydaní zaujal svetovú elektronickú komunitu, zožal obrovský úspech a splodil malú armádu imitátorov (na ktorých prácu sa pozrieme neskôr). Najprv sa pozrime na špecifikácie najnovšieho modelu, Raspberry Pi 3 Model B+:CPU - Broadcom BCM2837B0, Cortex-A53 (ARMv8) 64-bitový SoC @ 1.4 GHz Pamäť - 1 GB LPDDR2 Pripojenie - 2.4 GHz a 5 GHz IEEE 802.11.b/g/n/ac to4.2 bezdrôtová sieť LANthGlugae 2.0Blu cez USB 300 (maximálna priepustnosť 40 Mbps)Pinout - 4-kolíkový GPIO headerPorty - Porty plnej veľkosti HDMI2.0 USB 4 porty CSI port pre kameruDSI port pre displej Kompozitný video port 2.5-pólový stereo výstupMicro SD portOS - Raspbian Power - V/35A DC vstup za približne 3 USD, Raspberry Pi 50 Model B predstavuje nespornú hodnotu a je jasnou voľbou pre tých, ktorí hľadajú počítač s jednou doskou pod XNUMX dolárov. Za svoje peniaze získate štvorjadrový procesor ARM cortex a1.2 s frekvenciou 53 GHz, ktorého výkon je o niečo nižší ako u predchádzajúcich generácií. Ďalšie vylepšenia prichádzajú vo forme vstavaných 802.11n Wi-Fi a Bluetooth, ktoré riešia dve zo sťažností, ktoré sa najčastejšie vyskytovali pri jeho predchodcoch. Tento jednodoskový počítač má tiež výstup HD videa, aj keď mu chýba svaly potrebné na spoľahlivé vykreslenie v 4k. Vašou prvou výzvou bude inštalácia predvoleného operačného systému Raspbian na micro-sd kartu a jej spustenie. Vďaka komplexnej (a čo je dôležitejšie zrozumiteľnej) dokumentácii je to celkom jednoduché. Ešte viac poučné je však obrovské množstvo znalostí vytvorených používateľmi, z ktorých budete môcť čerpať, keď s Raspberry Pi práve začínate. Vyskytol sa problém s vašim Raspberry Pi a je veľká pravdepodobnosť, že sa niekto vonku stretne s rovnakým problémom a zverejní riešenie online. A ak nie, čata odborníkov, ktorí často navštevujú fórum Raspberry Pi, vám bude viac než ochotná venovať pozornosť. Ak by ste chceli trochu inšpirácie, môžete si pozrieť náš súhrn projektov Raspberry Pi z celého webu. Na výber je niekoľko rôznych príchutí Pi. Mnohým môže stačiť vyzlečený Raspberry Pi Zero. Pi Zero je asi jediný dostupný jednodoskový počítač v hodnote 5 USD, a preto je výborným vstupným bodom do sveta SBC. Samozrejme, že je taký lacný, Raspberry Pi má svoje technické obmedzenia. Pretože ethernetový port a USB sú napájané rovnakou zbernicou, nie je to najlepšia voľba pre vysokorýchlostné smerovanie. Ďalší problém pramení z obmedzenej pamäte: je tam iba 1 GB a je zastaranej odrody DDR2 (na rozdiel od sdramu ddr3 nachádzajúceho sa na novších doskách). Navyše, Wi-Fi má obmedzenú rýchlosť približne 2.5 Mb/s-čo je zlá správa, ak chcete streamovať svoju zbierku diskov Blu-ray (alebo dokonca obsah YouTube s nízkym rozlíšením). Vzhľadom na to je ťažké sa pozrieť okolo Raspberry Pi ako vstupný bod do sveta jednodoskových počítačov. Prinieslo programovanie pre široké masy a umožnilo vytvárať všetky druhy podivných a nádherných zariadení. Zoberte si Raspberry Pi 3 B+ a budete mať pokoj, ktorý prichádza s vedomím, že zostane vo výrobe do januára 2023, prinajmenšom. Dovtedy vás však vaše dobrodružstvá v SBC mohli zaviesť na iné, špecializovanejšie zariadenie. Poďme si prejsť, ako pridať Raspberry Pi do vášho okruhu Circuito.io. Je to veľmi jednoduché; Jednoducho vyhľadajte Raspberry Pi v zozname súčiastok v ľavej časti rozhrania a odtiahnite Pi odtiaľ do svojho obvodu. Prípadne môžete kliknúť na zariadenie, aby ste vyvolali príslušný popis, a potom stlačiť červené tlačidlo „swap“ v ľavom dolnom rohu okna. Raspberry Pi automaticky vytvorí rozbočovač vášho obvodu a nahradí predvolené Arduino. pri zachovaní všetkých spojení, ktoré ste vytvorili s hlavičkou GPIO. BeagleBone Black Enormný úspech Raspberry Pi podnietil tlačenicu vývojárov, ktorí chcú spustiť vlastné cenovo dostupné SBC. Medzi nimi bol aj polovodičový gigant Texas Instruments, ktorého jednodoskové počítače BeagleBoard sa vyrábajú od roku 2008. Tento produkt sa vyvinul do jednej z najobľúbenejších alternatív k Raspberry Pi: nízkonákladová platforma podporovaná komunitou s názvom BeagleBone, ktorá sa v roku 2013 stala BeagleBone Black. Účelom tejto rady je poskytnúť platformu na vytváranie nových Zariadenia System-on-Chip. Pri štarte to bol technický zápas pre Pi, ale následné inovácie na Pi spôsobili, že sa Black zdá trochu slabý: CPU - AM335x 1 GHz ARM® Cortex -A8GPU - PowerVR SGX530Memory - 512 MB DDR3Storage - 4 GB 8 -bit eMMC flash Pripojenie - USB klient+hostEthernetHDMIPinout - 2x 46 kolíkové konektoryPorty - micro HDMI1 USB 2.0 portMicro SD portOS - AngstromPower - 5V/2.5A jednosmerný vstup Najväčšou silou BeagleBone Black je to, že na rozdiel od Raspberry Pi sa môže pochváliť vstavaným 8- bit flash, z ktorého dokáže naštartovať Linux priamo za desať sekúnd. Takže sa môžete vzdať SD karty, kým nebudete potrebovať aktualizovať jadro, vďaka čomu je spustenie relatívne bezbolestný proces. Aj keď bola doska vyvinutá s prihliadnutím na Angstrom, bude sa dobre hrať s Ubuntu, Debianom a množstvom exotickejších jadier. Skutočná sila BeagleBone však spočíva v rozsiahlych možnostiach pripojenia. S dvomi 46-kolíkovými hlavičkami vybiehajúcimi zhora budete mať na výber 92 spojovacích bodov. Medzi nimi je viac zberníc I2C, CAN a SPI, než bude väčšina používateľov rozumne potrebovať, spolu s množstvom časovačov, výstupov PWM, analógových vstupov a kolíkov GPIO. Podobne ako všetko dobývajúce Arduino, aj Beaglebone možno rozšíriť pomocou stohovateľných modulov, ktoré pripevnite na obe sady kolíkov. Sú známi ako „mysi“ a skutočne sa kvalifikujú ako dcérske dosky. S ich pomocou je možné Beaglebone rozšíriť o všetky druhy zariadení-od obrazoviek LCD cez batérie až po zvukové rozhrania a bez problémov s chlebovými doskami a vlečnými káblami, ktoré chrlia celý pracovný priestor. Jednou z významných nevýhod BeagleBone Black je že ponúka iba jeden port USB. V dôsledku toho budete musieť pripojiť rozbočovač USB na pripojenie myši a klávesnice. Ak máte niekoho ležiaceho okolo, potom ste v poriadku. Ak nie, budete musieť počítať s dodatočnými nákladmi a neporiadkom. Vo veku piatich rokov výkon BeagleBone začína zaostávať za výkonom svojich konkurentov. Jeho komponentom pravdepodobne nelichotí priame porovnanie, povedzme, s najnovším Raspberry Pi. Ale príťažlivosť Beaglebone spočíva skôr v jeho prispôsobivosti a jednoduchej konektivite než v jeho surovom výpočtovom výkone. Ako jedna z popredných alternatív raspberry pi plní úlohu v dielňach po celom svete – a možno sa hodí aj do tých vašich. budete počuť o Nvidii. Spoločnosť je známa predovšetkým svojim hardvérom tlačiacim pixely. Ale rovnaký výpočtový výkon, ktorý umožňuje účesu Lary Croft realisticky padať v himalájskom vánku, môže tiež poháňať sofistikované systémy strojového učenia, aké má platforma Jetson podporovať. Vývojárska súprava Jetson TX599 stojí neuveriteľných 2 dolárov. mimo dosahu nadšenca alebo študenta strednej školy. Je to preto, že nie je zameraná na tieto trhy; je to neuveriteľne efektný inžiniersky nástroj vytvorený tak, aby ohlásil budúcnosť poháňanú AI. Takáto úloha si vyžaduje pôsobivý zoznam špecifikácií. A tak to dokazuje:CPU - Dvojjadrový Denver 2 + Quad-core A57 ARMGPU - NVIDIA Pascal, 256 NVIDIA CUDA CoresMemory - 8 GB 128-bitové úložisko LPDDR4 - 32 GB eMMC, SDIO, SATA Pripojenie - Až 6 2k video kamier kodéryWi-FiBluetoothGigabitový EthernetCAN ovládač Pinout - 4-pin a 40-pin GPIO headeryPorty - HDMIMicro-USB 30USB 2.0Micro SD portRJ-3.0 Ethernet Čítačka SD kariet Anténové terminály45-žilový konektor PCI4-pinový konektor JTAGSATA s rozširujúcim dátovým a napájacím adaptérom 20MP cameraOS - LinuxPower - 5V/5A jednosmerný vstup Vnútri každej súpravy získate modul Jetson, ako aj referenčnú nosnú dosku, káble a napájací zdroj a malý predinštalovaný softvér, ktorý vám pomôže začať. TX2 využíva rovnakú mikroarchitektúru „Pascal“, akú majú grafické karty série 10 spoločnosti; pokiaľ ide o surový výpočtový výkon, vyradilo to ostatné zariadenia na tomto zozname. Konektivita Jetson je podobne pôsobivá. Modul sa pripája k doske nosiča prostredníctvom 400-kolíkového konektora. Na doske je hliníková doska, ktorá sa pripája k upokojujúcemu robustnému chladiču a ventilátoru. Vstavané kodéry a dekodéry dokážu žonglovať s 4k videom pri XNUMX snímkach bez toho, aby sa zapotili, a budete mať k dispozícii také možnosti pripojenia, aké by ste očakávali na základnej doske stolného počítača, vrátane SATA a PCIe. Pokiaľ ide o spotrebu energie, TX2 je zhruba ekvivalentom predchodcu poháňaného motorom Maxwell, TX1-s výnimkou voľnobehu, kde ťahá dostatočne dopredu. Budete môcť prepínať medzi 1.8 alebo 3.3 V pre dané kolíky na 40-kolíkovej GPIO hlavičke a zbernicu CAN môžete nasmerovať cez 30-kolíkovú. A tak ďalej. Po dokončení prototypovania si budete môcť vyzdvihnúť modul za 399 dolárov (za predpokladu, že ste ochotní kúpiť si ich viac ako tisíc). Tento cenový bod zabránil spoločnosti Nvidia podporovať rušnú komunitu, ktorú využívajú lacnejšie zariadenia, ako je Raspberry Pi. Existujú tisíce, a nie milióny používateľov, a preto budete potrebovať značnú skúsenosť s programovaním, než sa vydáte na skok. Ak študujete na magisterskom stupni inžinierstva a chcete prototypovať nový skladovací dron, alebo by ste radi pomáhate nevidiacim chodiť bez pomoci cez ulicu, potom Jetson stojí za vašu pozornosť. Pre väčšinu nadšencov to však nerobí veľa toho, čo Raspberry Pi so systémom Linux nedokáže. UDOO Quad Séria UDOO SBC ponúka flexibilitu Raspberry Pi spolu s konektivitou Arduina. Jeho komerčná existencia začala ako taká s veľkolepým úspechom crowdfundingu. Svoj cieľ 27,000 641,614 dolárov prekonal v priebehu niekoľkých dní na ceste k úchvatnej celkovej sume 6 9 dolárov. Medzi najnovšiu zostavu zariadení UDOO patrí procesor UDOO Quad:CPU - NXP® i.MX 1 ARM Cortex-A3 CPU Štvorjadrový 8GHzAtmel SAM3X1E ARM Cortex-M3GPU - Integrovaná grafická pamäť - 76 GB Úložisko DDR3 - SATA, Micro-SD Pripojenie - Gigabit EthernetWi-FiPinout - 1.0 plne dostupných GPIOArduino-kompatibilný R45 3.5 pinový výstup Porty - Micro USB + výstup Quarter USB OTGRJA a mikrofónové vstupy 12 mm jack OS - UDOOBuntuPower - 1 V DC napájanie Zariadenie obsahuje rovnaký procesor Atmel, aký nájdete na Arduino Due, spolu so štvorjadrovým procesorom ARM taktovaným na XNUMX GHz. Oba CPU spoločne poskytujú funkčnosť Arduina a Raspberry Pi na jednej doske. Ak ste vlastníkom oboch a chceli by ste, aby sa títo dvaja navzájom rozprávali, stojí za zváženie UDOO. Je to toto pohodlie, ktoré skutočne odôvodňuje požadovanú cenu 135 dolárov. Koniec koncov, kto chce tráviť hodiny prepojením týchto dvoch zariadení, keď už niekto vo vašom mene vykonal prácu? Ak hľadáte niečo, čo by nahradilo váš stolný počítač, potom stojí za zváženie X86 ULTRA. Jeho štvorjadrový x86 64-bitový procesor a 8 GB RAM mu poskytujú silu slúžiť ako mediálny rozbočovač a je dodávaný s dostatočným ethernetovým a USB pripojením. Dostanete tiež niekoľko ďalších miniaplikácií zabudovaných do Arduino strany dosky, vrátane gyroskopu a šesťosového akcelerometra. Zariadenia UDOO sú schopné spustiť celý rad linuxových jadier, vrátane známej špeciálnej verzie Ubuntu, nápadito, ako UDOOBuntu. Tento vlastný operačný systém je výsledkom rozsiahlej spolupráce s komunitou UDOO a je určený ako prostriedok na úplné odstránenie pracovnej plochy z obrazu. Zefektívňuje všetko pre vylepšené časy zavádzania, manipuláciu s pamäťou a podporu pre celý rad periférnych zariadení vrátane externých pevných diskov. Quad je len jednou z viac ako pol tuctu rôznych edícií UDOO, od 50 dolárovej dvojjadrovej ' Neo Basic' modal až po štvorjadrové Pentium, ktoré poháňa UDOO x267 Ultra za 86 dolárov. Vaše šťastné médium môže ležať niekde medzi týmito dvoma extrémami. UDOO hrá pekne s 3.3 V štítmi Arduino a pomocou niekoľkých odporov aj s 5 V. Sortiment sa teší aktívnemu nasledovaniu, aj keď je relatívne malý, a veľkú časť znalostí vzťahujúcich sa na jeho rodičovské zariadenia je možné využiť v UDOO. Ako sme už diskutovali na týchto stránkach, Arduino a Raspberry Pi sú veľmi odlišné zariadenia. Ak už poznáte obe a chcete ich spojiť do jedného projektu, potom tento SBC bude určite patriť medzi najatraktívnejšie alternatívy malinového pi. Odroid XU4Nakoniec tu máme Odroid XU4, dielo juhokórejská hardvérová spoločnosť s názvom Hard Kernel. Jeho názov je odvodený zo slov „otvorený“ a „Android“, napriek tomu, že hardvér Odroid nie je úplne otvorený. Prvá verzia bola vydaná v roku 2009 a odvtedy pravidelne vychádzajú nové generácie. XU4 bol dodaný v roku 2015 s množstvom hardvérových vylepšení a plnou spätnou kompatibilitou. CPU - Samsung Exynos5422 Cortex ™ -A15 2Ghz a Cortex ™ -A7 Octa core CPU GPU - Mali -T628 MP6Memory - 2 GB LPDDR3Storage - eMMC5.0 HS400 or MicroSDConnectivity - Gigabitový ethernet Wi -FiUSB 3.0Pinout - 76 plne dostupných GPIOArduino -kompatibilný R3 1.0 pinout Porty - 2x USB 3.0 hostiteľ 1x USB 2.0 hostiteľ RJ45Sata (iba verzia pre Quad) Vstupy zvuku a mikrofónu, 3.5 mm jack vstupy OS - LinuxPower - 5V/4A DC vstup , Odroid ponúka výkon, ktorý ďaleko prevyšuje výkon lacnejších drotárskych dosiek. Pod kapotou je osem jadier s frekvenciou 1.4 až 2 GHz. V dôsledku toho je to prevádzkyschopný mini-počítač; kód sa kompiluje rýchlosťou blesku a pri prehliadaní pracovnej plochy možno zabudnete, že používate jeden doskový počítač. Odroid tiež ponúka pôsobivú škálu možností pripojenia. Spĺňa dlhodobý dopyt po gigabitovom ethernetovom porte na SBC a je dodávaný s dvojicou portov USB 3.0. Ako taký je skvelý pre situácie, keď potrebujete prenášať a prijímať množstvo dát v krátkom čase. Pokiaľ ide o bootovanie, budete mať na výber z dvoch možností: MicroSD karta alebo eMMC modul. Medzi týmito dvoma možnosťami si môžete vybrať pomocou prepínača v spodnej časti SBC. Nakoniec nájdete napájací zdroj vhozený do krabice vedľa dosky. K dispozícii je dokonca aj vstavaný vypínač, ktorý vám umožní zapnúť a vypnúť zariadenie bez vytrhnutia kábla alebo prerušenia napájania v stene. Týchto osem jadier vyžaduje trochu chladenia. Prvá vec, ktorú si všimnete, keď vyberiete zariadenie z antistatického vrecka, je, že vpredu je priskrutkovaný chladič a ventilátor. Ak nemôžete vydržať hluk, je možné ho ľahko vymeniť za pasívny chladič - aj keď oveľa vyšší. Okrem toho, keďže osem jadier je taktovaných odlišne, môže byť potrebné vykonať určité úpravy na optimalizáciu systému pre vaše účely. Neexistuje vstavané Wi-Fi ani Bluetooth, a preto tí, ktorí hľadajú bezdrôtovú sieť LAN, budú musieť pripojiť periférne zariadenia. Okrem týchto drobných výnimiek je ťažké vyčítať XU4 pokročilejším nadšencom SBC. Aký je teda najlepší jednodoskový počítač? Ak z tohto zoznamu možno vyvodiť jediný záver, trh SBC je rôznorodý a rušný. Mohli by sme spomenúť ďalšie hodnotné produkty, ako je Asus Tinker Board, Gigabyte GA-SBCAP3350 s napájaním Apollo-Lake. Neexistuje jediný „najlepší“ SBC; každý uspokojuje iný výklenok. Priame porovnania medzi nimi sú preto takmer vždy scestné. Odroid môže z hľadiska výkonu ďaleko prevyšovať Raspberry Pi, ale pretože stojí dvakrát toľko, je ťažké ich označiť za konkurentov. Pred kúpou zvážte svoj rozpočet a požiadavky. Ak by ste chceli monitorovať obsah vlhkosti v pôde vo vašej záhrade a výsledné údaje pripojiť k zavlažovaciemu systému, potom môže byť pripojenie BeagleBone lákavé. Ak máte peniaze na spálenie a hľadáte niečo skutočne revolučné v oblasti robotiky, Jetson vás určite osloví. Väčšina ľudí, ktorí si prečítajú tento súhrn, však bude relatívne nováčikom, ktorí si nie sú istí. čo to hľadajú. Ak ste to vy, potom odporúčame Raspberry Pi. Nielen preto, že je cenovo dostupný, ale aj preto, že sa teší najširšej podpore. Počas svojich prvých nájazdov do sveta SBC sa nevyhnutne stretnete s ťažkosťami (to je súčasť radosti z ich používania) a ak budete mať po ruke tento súbor odborných znalostí, ušetrí vám to hodiny frustrácie. Potom, keď si budete trochu istý sám sebou a tým, čo by ste chceli dosiahnuť, môžete prejsť na jednu zo špecializovanejších alternatív pi.

Zanechajte správu 

zoznam správ