Je me souviens lors de la construction d’un ordinateur utilisé un lot de cartes S100. Il s’agissait de machines 8 bits qui prenaient un rack et pouvaient même inclure un tas d’interrupteurs à bascule et de lumières pour la programmation. De nos jours, on peut commencer avec des planches qui tiennent dans votre main.

Trois plates-formes ont généré un suivi important, ce qui signifie un support, beaucoup de support logiciel et matériel. Ceux-ci incluent l’Arduino, le Raspberry Pi et le BeagleBone (Fig. 1). La petite carte en haut à droite est une carte d’extension sans fil pour l’Arduino. Il est de taille similaire à la plate-forme Arduino de base par rapport à la carte Digilent plus grande. Ce sont des plates-formes matérielles open source prises en charge par des logiciels open source.

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Figure 1. Le chipKit de Digilent utilise la plate-forme MIPS 32 bits de Microchip dans un facteur de forme Arduino.

Le matériel pour chaque plate-forme est disponible à partir d’un large éventail de sources. Les logiciels sont disponibles à partir de sources encore plus nombreuses, des simples ports série aux capteurs 3D comme le Microsoft Kinect. Ces plates-formes peuvent être utilisées pour ceux qui débutent dans le développement embarqué ou qui cherchent à développer des applications ou à consulter le matériel le plus récent.

Table des matières

  • Arduino
  • Raspberry Pi
  • BeagleBone
  • Et Le Gagnant Est?

Arduino

La plate-forme Arduino existe depuis un certain temps. 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. Des trois plates-formes, l’Arduino est le plus proche d’une plate-forme embarquée car un affichage ne fait pas nécessairement partie de la solution. De même, le logiciel est de bas niveau se passant souvent de tout type de système d’exploitation. Initialement, les performances du microcontrôleur limitaient ce qui pouvait être pris en charge, mais la dernière génération de microcontrôleurs 32 bits qui dominent maintenant la plate-forme Arduino sont plus que capables de gérer un système d’exploitation.

L’environnement de développement logiciel Arduino standard est destiné à l’enseignement de la programmation embarquée. Il a sa propre terminologie avec un logiciel appelé sketches. Il s’agit essentiellement de C avec unE simple, mais il a considérablement progressé par rapport au support AVR 8 bits de base et au support C de base.

La plupart des plates-formes prennent en charge plusieurs outils de développement, y compris les outils professionnels des fournisseurs de microcontrôleurs et leur support tiers. Certains outils sont gratuits. Une partie du défi consiste à gérer le support matériel, car la plupart des logiciels pour les boucliers Arduino ciblent l’environnement de développement Arduino.

La plupart des E/S sont gérées via des boucliers Arduino. Les connecteurs sonnent la majeure partie de la carte et permettent à la plupart des cartes d’être utilisées en les branchant. La plupart peuvent être empilés car on utilise rarement toutes les E / S. Une partie du défi pour toutes les plates-formes est de savoir comment les E / S sont mappées lorsque plusieurs cartes sont utilisées. Par exemple, I2C peut prendre en charge de nombreux appareils, mais ils ont chacun besoin de leurs propres E / S. De même, les sélections de puces SPI doivent être uniques.

Il existe en fait un certain nombre de facteurs de forme de bouclier Arduino, certains propriétaires. La plate-forme Arduino initiale définit la version la plus basique. Les versions étendues utilisaient plus de connecteurs qui exposaient plus d’E / S disponibles sur des microcontrôleurs plus performants utilisés sur les nouvelles plates-formes compatibles Arduino.

Le support logiciel d’E/S peut poser problème. Habituellement, le support C de base est fourni pour les environnements de développement Arduino. Une prise en charge plus avancée des périphériques tels que les modules sans fil a tendance à être plus spécifique à l’hôte. Toutes les combinaisons ne fonctionneront pas ensemble, mais si vous pouvez penser à une combinaison matérielle / logicielle, une combinaison Adrduino peut probablement être trouvée.

Raspberry Pi

La plate-forme Raspberry Pi est disponible auprès d’entreprises comme Element 14. Il a été conçu pour être une plate-forme à faible coût et haute performance capable d’exécuter Linux.

Le modèle B à 35 $ (Fig. 4) double la quantité de mémoire à 512 Mo. Il est basé sur une puce Système sur puce (SoC) Broadcom BCM2835 comme le modèle A à 25 $. Le BCM2835 à 700 MHz possède un cœur ARM1176JZF-S.

Sites Com de Conception électronique Fichiers com de conception électronique Téléchargés 2013 06 67211 Fig4sm Raspberry Pi

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Il utilise une carte SD pour le stockage et exécute généralement l’une des nombreuses variantes Linux, y compris Raspian, Arch, Debian et Fedora. Il exécute également RISC OS, FreeBSD, NetBSD et quelqu’un a le Plan 9 pour l’exécuter.

La carte est compatible USB et Ethernet 10/100 (modèle B). Il peut piloter un écran HDMI, une vidéo composite ou un panneau LCD. Il dispose d’une connexion CSI pour une entrée de caméra. Il a l’audio HDMI ainsi que l’I2S et une prise jack 3,5 mm. Les cartes nécessitent respectivement 300 mA et 700 Ma à 5V pour les modèles A et B.

Le Raspberry Pi a un seul en-tête d’extension avec GPIO, port série, SPI, I2C, I2S, 3.3V et 5V. Il existe un certain nombre de cartes de dérivation disponibles, mais le montage est un défi. Le Raspberry Pi a deux trous de montage mais ils ne se trouvent pas sur les coins comme la plupart des autres cartes. Il existe également un certain nombre de cas disponibles.

L’un des plus grands avantages du Raspberry Pi est le logiciel. Son faible coût et sa disponibilité ont suscité beaucoup d’intérêt et de nombreux logiciels adaptés.

BeagleBone

La plate-forme BeagleBone est similaire au Raspberry Pi. Il fonctionne sous Linux et prend en charge Ethernet, USB et graphique dans le cadre de son package de base. Il a maintenant une nouvelle incarnation appelée le BeagleBone Black (Fig. 5). Cette version à 45 $ a une MEM de 2 Go, elle est donc livrée avec un logiciel prêt à fonctionner. Il dispose également d’une prise microSD comme le Raspberry Pi et le BeagleBone d’origine à 89 $. Ce dernier est venu avec ArchLinux sur une carte microSD.

Sites de conception électronique Fichiers com de conception électronique Téléchargés 2013 06 67211 Fig5sm Beaglebone Black
Figure 5. Le BeagleBone Black utilise eMMC embarqué, mais comprend une prise microSD au cas où vous souhaiteriez un stockage amovible. Cela signifie qu’il peut être livré avec son propre logiciel prêt à fonctionner lorsque vous le branchez.
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Le BeagleBone Black est basé sur le BRAS AM335X 1GHz Cortex-A8 d’un Texas Instrument. Il dispose d’un accélérateur graphique 3D, d’un accélérateur à virgule flottante NÉON et comprend également une paire d’unités temps réel programmables (PRU) qui sont vraiment des microcontrôleurs 32 bits à part entière. Le Cortex-A8 est une plate-forme superscalaire à double problème qui a l’avantage des performances par rapport à l’ARM11 du Raspberry Pi. Les cartes ont des connecteurs Ethernet, HDMI et USB.

J’ai été vraiment impressionné par l’ensemble du package BeagleBone car c’est la seule plate-forme qui fonctionne dès la sortie de la boîte. Tout ce qui est nécessaire est un PC avec USB et un système d’exploitation relativement nouveau. Ce dernier est nécessaire pour fournir le support réseau RNDIS via la connexion USB.

Essentiellement, vous branchez le câble USB sur le PC et le BeagleBone Black. Le BeagleBone Black apparaît comme un lecteur flash USB, mais il établit également la connexion réseau. Cela fournit une interface Web s’exécutant sur le BeagleBone Black. Le navigateur Web sur le PC commence par un fichier HTML sur le lecteur flash mais qui redirige vers l’interface Web.

L’interface web fournit en fait unE et un ensemble d’outils basés sur le Web en plus d’une interface SSH basée sur le Web. Je n’entrerai pas dans tous les détails de ce que le BeagleBone black fournit, mais c’est impressionnant. C’est l’avantage d’utiliser le flash eMMC.

Le BeagleBone Black est compatible avec les cartes d’extension, également appelées capes, disponibles pour le BeagleBone d’origine. Ceux-ci utilisent la paire d’en-têtes à 46 broches de chaque côté du BeagleBone. Ceux-ci donnent accès aux E / S du microcontrôleur, y compris CAN, SPI et I2C plus, aux interfaces USB-série et USB-JTAG. Les systèmes ont également quatre trous de montage.

Et Le Gagnant Est?

Ok. Je vais gaufrer et dire que le choix dépend vraiment de vos antécédents et de vos exigences. Si vous cherchez à apprendre la programmation C et intégrée, Arduino est un bon choix car il vous rapproche du matériel. Il fournit également un bon moyen d’évaluer un microcontrôleur car de nombreux fournisseurs fournissent des cartes qui peuvent tirer parti des cartes d’extension Arduino.

Si un logiciel fonctionnant sous Linux ou un système d’exploitation est plus ce que vous voulez, Raspberry Pi, BeagleBone ou l’une de ces variantes est probablement un meilleur choix. De même, les tâches d’affichage ou d’audio lourdes sont plus faciles à gérer par ces deux plates-formes.

En tant que plate-forme de base, je me penche vers le BeagleBone Black. L’eMMC embarqué est rapide et efficace. C’est une mémoire limitée mais plus que suffisante pour la plupart des projets. Je suis également très impressionné par le logiciel de développement intégré. Pour certains travaux ROS (robot operating system), j’ai trouvé que le support de Raspberry Pi était bon.

Ce qui est vraiment intéressant de nos jours, c’est l’impact de ces plates-formes sur d’autres conceptions. Par exemple, l’UDOO (Fig. 6) est un projet Kickstarter qui combine le facteur de forme d’extension Arduino avec la fonctionnalité de Raspberry Pi, et essentiellement le BeagleBone. C’est une solution à double processeur qui commence avec l’Atmel Cortex-M3 trouvé dans l’Arduino Due. Il dispose également d’un Freescale i.MX6 à double ou quad core. Certainement une plate-forme robuste.

Sites de Com de conception électronique Fichiers com de conception électronique Téléchargés 2013 06 67211 Fig 6 Udoo
Figure 6. Le projet UDOO Kickstarter prend en charge les cartes d’extension Arduino mais utilise un processeur multicore Freescale i.MX6 plus un processeur SAM3X pour une combinaison multichip intéressante.

Le type de travail pour lequel vous comptez utiliser le système affecte définitivement la plate-forme que vous choisirez. Ne négligez pas d’autres alternatives comme la Ouya à 99 $ (voir Ouya apporte une console de jeu à 99 Via via Kickstarter) basée sur une NVidia Tegra 3 si les logiciels et les graphiques sont là où vous voulez être. Il fonctionne sous Android et prend en charge le WiFi et Ethernet.