Quanti produttori di computer a scheda singola vendono i propri prodotti negli Stati Uniti? Provo a indovinare, ipotizzando che siano 120. La lista di cui dispongo ne conta 80 e sicuramente non è completa. A volte sembra inoltre che esistano altrettanti formati di computer a scheda singola (SBC).
Immaginiamo pertanto che per un nuovo progetto si abbia bisogno di un modo semplice e a basso consumo di corrente per ottenere una certa potenza di elaborazione e una connessione all'Internet delle cose. Esistono numerose possibilità e diversi modi di procedere. Di recente, tuttavia, sono stati sviluppati alcuni nuovi SBC di piccole dimensioni, a basso costo e a bassa potenza, dotati di tutti gli strumenti progettuali più importanti e pronti all'uso.
Occorre specificare che si tratta di un misto di schede acquistabili in quantità e di progetti di riferimento che devono essere prodotti da altri. Solitamente, quest'ultimo aspetto non rappresenta un problema. Adesso, facendo attenzione affinché la gamma di temperature, l'affidabilità e la disponibilità a lungo termine del prodotto risponda alle proprie esigenze, analizziamo sette possibili alternative, alcune estremamente economiche e comunque tutte di costo inferiore ai $ 250.
NXP OM13063: una scheda compatibile di ARM-mbed
OM13063 LPC4088 QuickStart board di NXP è una scheda Cortex-M4 a prototipazione rapida di ARM compatibile con mbed per sfruttare al massimo gli strumenti della piattaforma ARM. Dispone di 8 Mbyte di quad SPI flash, oltre ai 512 Kbyte di program flash della CPU, 32 Mbyte di SDRAM, 96 kB di CPU SRAM e 4 Kbyte di CPU E²PROM. La scheda ha un RTC, 10/100 Ethernet (RJ45), USB Host (tipo A) e interfacce dispositivo (micro-B), interfaccia di debug mbed HDG debug, un connettore di espansione display da 61 pin, un connettore da 20 pin compatibile con XBee per l'add-on del modulo RF e l'interfaccia CMSIS-DAP (funzioni di interfaccia di debug). È un prodotto ISO9001 costruito da Embedded Artists.
Figure 1: OM13063 QuickStart di NXP. (Fonte: NXP Semiconductors)
La nuova AAEON Technology AIOT-X1000 utilizza un processore Intel
La scheda AIOT-X1000 di AAEON è dedicata all'IoT e vanta un processore Intel Quark X1000 SoC più 1 Gbyte di 800 MHz DDR3, uno slot per Micro SD, quattro USB 2.0 e due porte 10/100 Base-TX (RJ-45). La scheda è un po' più grande del solito e misura 5,75 x 4 pollici. Dispone di 16 I/O digitali, 8 ingressi analogici con un convertitore A/D a 12 bit e due porte RS-232. Può essere dotata di I/O Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee o 3G opzionali. La scheda utilizza Wind River Linux con McAfee per il supporto di sicurezza Moon Island o Yocto Linux e ha due connettori di espansione Mini-Card. Il funzionamento da -40° a 85° C è opzionale. Non ho trovato alcun benchmark su Quark SoC, ma tutte le versioni del processore impiegano poco più di 2 W.
Figura 2: La scheda AIOT-X1000 utilizza Intel Quark X1000. (Fonte: AAEON)
Supermicro A1SQN è un'altra opzione con Intel
La scheda gateway, a ciclo di vita prolungato e integrata A1SQN di Supermicro utilizza Intel Quark SoC X1021 da 2,2 W con 512 Mbyte di DDR3 ECC e dispone di due slot Mini-PCI-E, oltre a una presa per il modulo ZigBee. La scheda a fattore di forma E100 (4,1 x 4,0 pollici) ha porte RS-232 e RS-485, due porte Ethernet 10/100, conversione A/D da 12 bit e 8 canali e 8 Mbyte BIOS EEPROM. I processori quark sono basati su un Pentium core singolo, ma hanno 512 Kbyte di SRAM su chip per un accesso più rapido alla memoria, un'unità SIMD, un controller della memoria DDR3 a canale singolo e interfacce PCIe 2.0, Ethernet e USB 2.0. Tutti i chip Quark sono eseguiti a 400 MHz, con 16 Kbyte di cache L1 unificata. La scheda funziona da 0° a 60° C.
DART-MX6 System-on-Module di Variscite
Con appena 20 x 50 mm, DART-MX6 system-on-module di Variscite utilizza un processore Freescale i.MX6 da 800 MHz con core quad- o dual-Cortex-A9. La scheda offre fino a 1 Gbyte di LPDDR2, fino a 64 Gbyte di archiviazione eMMC, accelerazione grafica 2-D/3-D, interfaccia LCD da 24 bit, due interfacce del display LVDS, HDMI V1.4, MIPI DSI e interfacce fotocamera parallele e seriali. Dispone inoltre di interfacce Gigabit Ethernet, dual USB 2.0, PCIe e CAN Bus.
La scheda dispone di Wi-Fi e Bluetooth LE a doppia banda, con interfacce MIMO e A/V opzionali. Supporta temperature d'esercizio industriali tra 0° e 70° C o -40° e 85° C e utilizza un'alimentazione da 3,3 a 4,5 V con 220 mA a regime minimo e 650 mA a regime massimo senza GbE (con GbE, vanno aggiunti altri ~410 mA). La scheda supporta sistemi operativi Linux BSP, Windows Embedded Compact 7 o Android.
Figura 3: DART-MX6 utilizza un processore Freescale. (Fonte: Variscite)
BeagleBone Black di Texas Instruments
La scheda di sviluppo BeagleBone Black da 53 dollari dispone di un processore AM3358 Cortex-A8 ed è in grado di avviare Linux in meno di 10 secondi. La scheda da 3,4 x 2,1 pollici comprende 512 Mbyte di DDR3, 4 Gbyte di eMMC flash precaricata con una distribuzione Linux, un acceleratore grafico 3D, un acceleratore a virgola mobile NEON, una porta HDMI, due porte USB e una porta Ethernet 10/100. Utilizza inoltre un alimentatore da 5 V 1 A e dispone di una porta microSD.
Figura 4: BeagleBone Black utilizza un processore GHz AM335x. (Fonte: Texas Instruments)
Galileo Gen 2 di Intel utilizza un processore Quark SoC
Certificata come scheda di sviluppo open-source di Arduino, Intel Galileo Gen 2 si basa sul processore Quark SoC X1000. Il costo della scheda è di circa $ 70. Può essere programmata tramite Mac OS, Windows o Linux utilizzando l'IDE (Intelligent Development Environment) di Arduino. Galileo Gen 2 esegue Linux.
Figura 5: Intel Galileo Gen 2 è una scheda di sviluppo open-source di Arduino. (Fonte: Intel)
La scheda da 4,87 x 2,84 pollici ha uno slot mini-PCIe, una porta Ethernet RJ45 10/100 con supporto PoE, uno slot micro-SD, una piastra UART a 6 pin, host e client USB 2.0, 20 I/O digitali, sei ingressi analogici e sei PWM con risoluzione da 12 bit. Dispone di alimentatori da 7 a 18 V.
Raspberry Pi 2 Model B è estremamente invitante
Estremamente popolare, la scheda Raspberry Pi 2 offre numerosi vantaggi. Per prima cosa, il prezzo: appena $ 35. La nuova scheda Pi 2 offre inoltre una CPU quad-core Cortex-A7 a 900 MHz prodotta da Broadcom (BCM2836), più 1 Gbyte di LPDDR2 RAM e una porta Ethernet 10/100. La scheda comprende anche quattro porte USB 2.0.
Figura 6: La nuova scheda veloce Raspberry Pi 2 Model B. (Fonte: The PiHut)
Vanta una porta video HDMI e un co-processore multimediale VideoCore IV con supporto Open GL ES 2.0, OpenVG per hardware accelerato, e un decoder 1080p30 H.264 di alto profilo. Offre inoltre un'interfaccia del display seriale. La scheda da 3,35 x 2,20 x 0,67 è alimentata da una connessione 5 V, 2 A alla presa Micro USB. È dotata di una piastra di espansione a 40 pin con 27 linee GPIO. La scheda si avvia da una scheda Micro SD ed è in grado di eseguire l'intera gamma di distribuzioni ARM GNU/Linux, tra cui Snappy Ubuntu Core, così come Microsoft Windows 10.
Quelli appena descritti sono solo sette ottimi esempi di schede SBC in una costellazione di centinaia di opzioni disponibili. Nel nostro settore, non si fa altro che parlare di standardizzazione e, apparentemente, nessuno può fare nulla al riguardo. Pertanto, esistono numerose possibilità eccellenti e, ancora una volta, basta assicurarsi di ottenere garanzie di disponibilità a lungo termine per iscritto e da un'azienda che sia in grado di supportarle.