Recuerdo que cuando construía una computadora usaba un lote de placas S100. Estas eran máquinas de 8 bits que ocupaban un rack e incluso podían incluir un montón de interruptores de palanca y luces para la programación. En estos días, uno puede comenzar con tablas que quepan en su mano.

Tres plataformas han generado un seguimiento significativo, lo que significa soporte, mucho soporte de software y hardware. Estos incluyen Arduino, Raspberry Pi y BeagleBone (Fig. 1). La pequeña placa en la parte superior derecha es una placa de expansión inalámbrica para Arduino. Es similar en tamaño a la plataforma básica Arduino en comparación con la placa Digilent más grande. Son plataformas de hardware de código abierto que son compatibles con software de código abierto.

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Figura 1. chipKIT de Digilent utiliza la plataforma MIPS de 32 bits de Microchip en un factor de forma Arduino.

Hardware para cada plataforma está disponible en una amplia gama de fuentes. El software está disponible de incluso más fuentes que admiten todo, desde simples puertos serie hasta sensores 3D como Microsoft Kinect. Estas plataformas se pueden utilizar para aquellos que son nuevos en el desarrollo integrado o para aquellos que buscan desarrollar aplicaciones o consultar el hardware más reciente.

Tabla de Contenidos

  • Arduino
  • Raspberry Pi
  • BeagleBone
  • Y El Ganador Es?

Arduino

La plataforma Arduino ha sido de alrededor durante bastante tiempo. It started with an 8-bit Atmel AVR processor but the platform has since expanded to include processors from Microchip’s 32-bit MIPS-based solution in Digilent’s chipKIT (Fig. 2) to the Arduino DUE (Fig. 3) is based on Atmel’s SAM3X8E Cortex-M3 microcontroller.

Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Files Uploads 2013 06 67211 Fig2sm Arduino Microchip
Figure 2. Digilent’s chipKit uses Microchip’s 32-bit MIPS platform in an Arduino form factor.
Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Files Uploads 2013 06 67211 Fig3 Arduino Due
Figure 3. The Arduino DUE is based on Atmel’s SAM3X8E with a Cortex-M3 processor.
  • Shielding Arduinos
  • PIC32 Arduino Modules

The two things Arduino platforms tend to have in common are Arduino shields and the software development tools. De las tres plataformas, Arduino está más cerca de una plataforma integrada, ya que una pantalla no es necesariamente parte de la solución. Del mismo modo, el software es de bajo nivel, a menudo sin ningún tipo de sistema operativo. Inicialmente, el rendimiento del microcontrolador limitaba lo que se podía soportar, pero la última cosecha de microcontroladores de 32 bits que ahora dominan la plataforma Arduino son más que capaces de manejar un sistema operativo.

El entorno de desarrollo de software Arduino estándar está dirigido a la enseñanza de la programación integrada. Tiene su propia terminología con el software que se llama bocetos. Es esencialmente C con un IDE simple, pero ha progresado significativamente desde la base AVR de 8 bits y el soporte básico de C.

La mayoría de las plataformas admiten múltiples herramientas de desarrollo, incluidas herramientas profesionales de los proveedores de microcontroladores y su soporte de terceros. Algunas herramientas son gratuitas. Parte del desafío es administrar el soporte de hardware, ya que la mayoría de los escudos de software para Arduino se dirigen al entorno de desarrollo de Arduino.

La mayoría de las E/S se manejan a través de escudos Arduino. Los conectores rodean la mayor parte de la placa y permiten que la mayoría de las placas se utilicen conectándolas. La mayoría se pueden apilar, ya que rara vez se utiliza toda la E/S. Parte del desafío para todas las plataformas es cómo se mapea la E/S cuando se utilizan varias placas. Por ejemplo, I2C puede admitir muchos dispositivos, pero cada uno necesita su propia E / S. Del mismo modo, las selecciones de chips SPI deben ser únicas.

En realidad hay una serie de factores de forma de escudo Arduino, algunos propietarios. La plataforma Arduino inicial define la versión más básica. Las versiones expandidas utilizaron más conectores que exponen más E / S disponibles en microcontroladores de mayor rendimiento utilizados en plataformas compatibles con Arduino más nuevas.

El soporte de software de E/S puede ser un problema. Por lo general, se proporciona soporte básico de C para los entornos de desarrollo de Arduino. El soporte más avanzado para dispositivos como módulos inalámbricos tiende a ser más específico del host. No todas las combinaciones funcionarán juntas, pero si puedes pensar en una combinación de hardware/software, probablemente se pueda encontrar una combinación de Adrduino.

Raspberry Pi

La plataforma Raspberry Pi está disponible en empresas como Element 14. Fue diseñado para ser una plataforma de bajo costo y alto rendimiento capaz de ejecutar Linux.

El Modelo B de $35 (Fig. 4) duplica la cantidad de memoria a 512 Mbytes. Se basa en un chip Broadcom BCM2835 System-On (SoC) como el modelo A de $25.El BCM2835 de 700 MHz tiene un núcleo ARM1176JZF-S.

Sitios Com de diseño electrónico Archivos com de diseño electrónico Subidos 2013 06 67211 Fig4sm Raspberry Pi

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Utiliza una tarjeta SD para el almacenamiento y normalmente ejecuta cualquiera de una serie de variantes de Linux, incluyendo Raspian, Arch, Debian y Fedora. También ejecuta RISC OS, FreeBSD, NetBSD y alguien consiguió que Plan 9 se ejecutara en él.

La placa tiene soporte USB y Ethernet 10/100 (Modelo B). Puede conducir una pantalla HDMI, vídeo compuesto o un panel LCD. Tiene una conexión CSI para una entrada de cámara. Tiene audio HDMI, así como I2S y un conector de 3,5 mm. Las placas requieren 300 mA y 700 mA a 5 V para los modelos A y B, respectivamente.

La Raspberry Pi tiene un solo cabezal de expansión con GPIO, puerto serie, SPI, I2C, I2S, 3.3 V y 5V. Hay varias tarjetas de conexión disponibles, pero el montaje es un desafío. La Raspberry Pi tiene dos orificios de montaje, pero no se encuentran en las esquinas como la mayoría de las placas. También hay varios casos disponibles.

Una de las mayores ventajas de Raspberry Pi es el software. Su bajo costo y disponibilidad ha generado mucho interés y una gran cantidad de software para igualar.

BeagleBone

La plataforma BeagleBone es similar a la Raspberry Pi. Funciona con Linux y tiene soporte para Ethernet, USB y gráficos como parte de su paquete básico. Ahora tiene una nueva encarnación llamada BeagleBone Black (Fig. 5). Esta versión de $45 tiene un eMMC de 2 Gb, por lo que viene con software listo para funcionar de inmediato. También tiene un conector microSD como el Raspberry Pi y el BeagleBone original de $89. Este último venía con ArchLinux en una tarjeta microSD.

Sitios Com de diseño electrónico Archivos com de diseño electrónico Subidas 2013 06 67211 Fig5sm Beaglebone Black
Figura 5. El BeagleBone Black utiliza eMMC integrado, pero incluye un conector microSD en caso de que desee un almacenamiento extraíble. Esto significa que puede venir con su propio software listo para ejecutarse cuando lo conecte.
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El BeagleBone Black está basado en el ARM Cortex-A8 de 1 GHz AM335x de Texas Instrument. Tiene un acelerador de gráficos 3D, un acelerador de punto flotante de NEÓN y también incluye un par de Unidades Programables en Tiempo Real (PRU) que en realidad son microcontroladores de 32 bits por derecho propio. El Cortex-A8 es una plataforma superescalar de doble emisión que tiene la ventaja en rendimiento en comparación con el ARM11 de Raspberry Pi. Las placas tienen conectores Ethernet, HDMI y USB.

Me impresionó mucho el paquete general de BeagleBone porque es la única plataforma que funciona de inmediato. Todo lo que se necesita es un PC con USB y un sistema operativo relativamente nuevo. Este último es necesario para proporcionar soporte de red RNDIS a través de la conexión USB.

Básicamente, enchufas el cable USB al PC y al BeagleBone Black. El BeagleBone Black aparece como unidad flash USB, pero también hace la conexión de red. Esto proporciona una interfaz web que se ejecuta en el BeagleBone Black. El navegador web del PC comienza con un archivo HTML en la unidad flash, pero que redirige a la interfaz web.

La interfaz web en realidad proporciona un IDE y un conjunto de herramientas basados en la web, además de una interfaz SSH basada en la web. No entraré en todos los detalles de lo que proporciona el BeagleBone black, pero es impresionante. Esta es la ventaja de usar el flash eMMC.

El BeagleBone Negro es compatible con las placas de expansión, también llamadas capas, disponibles para el BeagleBone original. Estos usan el par de cabezales de 46 pines a cada lado del BeagleBone. Estos proporcionan acceso a la E/S del microcontrolador , incluidas las interfaces CAN, SPI e I2C plus a USB a serie y USB a JTAG. Los sistemas también tienen cuatro orificios de montaje.

Y El Ganador Es?

Ok. Voy a waffle y decir que la elección es realmente depende de sus antecedentes y requisitos. Si está buscando aprender programación en C e integrada, Arduino es una buena opción porque lo acerca al hardware. También proporciona una buena manera de evaluar un microcontrolador, ya que muchos proveedores están entregando placas que pueden aprovechar las placas de expansión Arduino.

Si el software que se ejecuta en Linux o un sistema operativo es más de lo que desea, Raspberry Pi, BeagleBone o una de esas variantes es probablemente una mejor opción. Del mismo modo, las tareas de audio o de visualización de servicio pesado se manejan más fácilmente en estas dos plataformas.

Como plataforma base, me inclino hacia BeagleBone Black. El eMMC a bordo es rápido y eficiente. La memoria es limitada, pero más que suficiente para la mayoría de los proyectos. También estoy muy impresionado con el software de desarrollo integrado. Para algunos trabajos de ROS (sistema operativo de robots), he encontrado que el soporte para Raspberry Pi es bueno.

Lo que es realmente interesante en estos días es cómo estas plataformas están impactando otros diseños. Por ejemplo, el UDOO (Fig. 6) es un proyecto de Kickstarter que combina el factor de forma de expansión Arduino con la funcionalidad de Raspberry Pi, y esencialmente el BeagleBone. Es una solución de doble procesador que comienza con el Atmel Cortex-M3 que se encuentra en el Arduino Due. También tiene un i. MX6 Freescale de doble o cuádruple núcleo. Definitivamente una plataforma de servicio pesado.

Sitios Com de diseño electrónico Archivos com de diseño electrónico Subidas 2013 06 67211 Fig 6 Udoo
Figura 6. El proyecto UDOO Kickstarter es compatible con las placas de expansión Arduino, pero utiliza un procesador i.MX6 de escala libre multinúcleo más un procesador SAM3X para una interesante combinación multichip.

El tipo de trabajo para el que pretenda utilizar el sistema afecta definitivamente a la plataforma que elija. No pase por alto otras alternativas como la Ouya de 9 99 (consulte Ouya Trae una consola de juegos de 9 99 a través de Kickstarter) basada en una Nvidia Tegra 3 si el software y los gráficos están donde quiere estar. Funciona con Android y tiene compatibilidad con WiFi y Ethernet.