シングルボードコンピューターとは何ですか？どれが私に適していますか？

ここ数十年で、趣味の電子機器の風景が新しい種類のシングルボードコンピューターによって変化しました。 ご想像のとおり、これらのデバイスは、単一の回路基板上に構築されたコンピューター全体です。最新のデスクトップコンピューターとは異なり、SBCは起動するために追加のメモリやストレージを必要としません。 混雑したケースに電源ケーブルを通す必要はありません。また、RAMをストラップで固定したり、XNUMX万個のケースファンを接続したり、ヒートシンクの下にエンドウ豆サイズのサーマルコンパウンドの小球を押し込んだりする必要もありません。これらの構造の違い目的の違いを反映します。 シングルボードコンピューターでは、最新の高性能PCが行うことの多くを実行できません。 しかし、その後、それは試みません。 代わりに、SBCは、教育、商業、および産業のさまざまなアプリケーションで機能します。 それらはATM、仮想スロットマシン、ジュークボックス、自動チェックアウトなど、あらゆる場所で見つかりますが、私たちが関心を持っているデバイスは、意欲的なエンジニアやパートタイムのいじくり回しにアピールします。 この記事では、注目に値するXNUMX台のシングルボードコンピューターについて説明します。SBCとMCUの違いは何ですか？先に進む前に、SBCとMCUの重要な違いを説明しましょう。 MCU、またはマイクロコントローラーユニットは、コンピューター全体をXNUMXつのチップに組み込んだ組み込みシステムの形式です。 内部には、プロセッサ、メモリ、ストレージ、およびプログラム可能な入力ピンと出力ピンがあります。 マイクロコントローラーは強力ではなく、簡単に再プログラムすることもできません。 しかし、そうする必要はありません。 それらは、ほぼ無料で巨大な規模で製造でき、本格的なコンピューターには適さないさまざまなタスクを実行できます。マイクロコントローラーをテレビのリモコンに入れてください。 それを禁止するオペレーティングシステムも実行するプログラムもないので、それは数日または数週間休眠状態になり、ほとんど電力を消費しません。 つまり、ボタンを押すまで、接続ピンのXNUMXつで信号を生成し、それによって適切な信号を即座に発信します。 マイクロコントローラーは、産業用コンピューターから家庭内の最新のIOTエッジデバイスまで、さまざまな組み込みコンピューターに搭載されています。ただし、すべてのSBCの中で最も有名な、ユビキタスなRaspberryについて考えてみましょう。 Pi.Raspberry Pi RaspberryPiについて聞いたことがあるのには十分な理由があります。 このシングルボードコンピューターの次の世代は、世界中でXNUMX万台以上を販売しています。 これは、BBC Microコンピューターからインスピレーションを得たRaspberryPi Foundationの仕事であり、その後、RaspberryPiの後続モデルに名前が付けられました。 このSBCは教育ツールとして考案されたものであり、現在でも主にコーダー候補の教室向けに販売されています。 しかし、そのアプリケーションはそれをはるかに超えています。 リリースされると、それは世界のエレクトロニクスコミュニティの注目を集め、大成功を収め、模倣者の小さな軍隊を生み出しました（その仕事については後で説明します）。最初に、最新モデルの仕様を見てみましょう。 Raspberry Pi3モデルB +：CPU-Broadcom BCM2837B0、Cortex-A53（ARMv8）64ビットSoC @ 1.4GHzメモリ-1GBLPDDR2Connectivity-2.4GHzおよび5GHzIEEE 802.11.b / g / n / acワイヤレスLAN; Bluetooth 4.2; BLEギガビットイーサネットUSB 2.0経由（最大スループット300 Mbps）ピン配列-40ピンGPIOヘッダーポート-フルサイズHDMI4 USB2.0ポートCSIカメラポートDSIディスプレイポートコンポジットビデオポート4極ステレオ出力マイクロSDポートOS-RaspbianPower-V / 2.5ADC電源入力約$ 35、 Raspberry Pi 3 Model Bは議論の余地のない価値を表しており、50ドル未満のシングルボードコンピューターを探している人にとっては当然の選択です。 あなたのお金のために、あなたは1.2GhzクアッドコアARM cortex a53プロセッサを手に入れるでしょう、そのパフォーマンスは前の世代のそれよりも劣っています。 さらなるアップグレードは、組み込みの802.11n Wi-FiとBluetoothの形で提供され、前任者で最も頻繁に平準化されたXNUMXつの苦情に対処します。 このシングルボードコンピューターは、4Kで確実にレンダリングするために必要な筋肉が不足していますが、hdビデオも出力します。最初の課題は、デフォルトのOSであるRaspbianをmicro-sdカードにインストールしてから、起動することです。 包括的な（そして、より重要なことに、理解しやすい）ドキュメントのおかげで、これは非常に簡単です。 しかし、さらに有益なのは、Raspberry Piを使い始めたばかりのときに引き出すことができる、ユーザーが作成した膨大な知識です。 Raspberry Piで問題が発生すると、他の誰かが同じ問題に遭遇して解決策をオンラインで投稿する可能性が非常に高くなります。 そうでなければ、RaspberryPiフォーラムに頻繁に参加する専門家の小隊が喜んであなたに注意を向けさせてくれるでしょう。 少しインスピレーションが必要な場合は、Web全体からRaspberryPiプロジェクトのまとめを確認してください。Piにはいくつかの異なるフレーバーから選択できます。 多くの人にとって、必要なのは簡素化されたRaspberry PiZeroだけかもしれません。 Pi Zeroは、入手可能なシングルボードコンピューターが約5ドルしかないため、SBCの世界への優れたエントリーポイントになります。もちろん、非常に安価であるため、RaspberryPiには技術的な制限があります。 イーサネットポートとUSBは同じバスから電力を供給されるため、高速ルーティングには最適ではありません。 もう1つの問題は、メモリの制限に起因します。メモリが2 GBしかないため、DDR3の種類が古くなっています（新しいボードにあるddrXNUMX sdramとは対照的です）。 さらに、Wi-Fiの上限は約2.5mb / sです。これは、Blu-rayコレクション（または低解像度のYouTubeコンテンツ）をストリーミングする場合は悪いニュースです。とはいえ、過去を振り返ることは困難です。シングルボードコンピューターの世界への入り口としてのRaspberryPi。 それは大衆にプログラミングをもたらし、あらゆる種類の奇妙で素晴らしいデバイスの作成を可能にしました。 Raspberry Pi 3 B +を手に入れると、少なくとも2023年XNUMX月まで生産が継続されるという安心感が得られます。 ただし、それまでに、SBCでの冒険によって、別のより特殊なデバイスにたどり着いた可能性があります。Circuito.io回路にRaspberryPiを追加する方法を実行してみましょう。 それは非常に簡単です。 インターフェイスの左側にあるコンポーネントリストでRaspberryPiを検索し、そこから回路にPiをドラッグするだけです。 または、デバイスをクリックして関連する説明を表示し、ウィンドウの左下隅にある赤い「スワップ」ボタンを押すと、Raspberry Piが自動的に回路のハブを形成し、デフォルトのArduinoに置き換わります。 GPIOヘッダーへの接続を維持しながら。BeagleBoneBlackRaspberryPiの大成功により、手頃な価格の独自のSBCを立ち上げようとしている開発者が急増しました。 その中には、半導体の巨人であるTexas Instrumentsがあり、そのBeagleBoardシングルボードコンピューターは2008年から生産されています。 この製品は、最も人気のあるRaspberry Piの代替品の2013つに進化しました。BeagleBoneと呼ばれる低コストのコミュニティサポートプラットフォームで、XNUMX年にBeagleBone Blackになりました。このボードの目的は、新しいものを作成するためのプラットフォームを提供することです。システムオンチップデバイス。 発売時には、Piの技術的な一致でしたが、その後のPiのアップグレードにより、Blackは少しパワー不足のように見えました：CPU-AM​​335x1GHzARM®Cortex-A8GPU-PowerVRSGX530Memory-512MBDDR3Storage-4GB8ビットeMMC flashConnectivity-USBクライアント+ hostEthernetHDMIPinout-2x46ピンヘッダーポート-マイクロHDMI1USB2.0ポートマイクロSDポートOS-AngstromPower-5V / 2.5ADC電源入力BeagleBoneBlackの最大の強みは、Raspberry Piとは異なり、8が組み込まれていることです。ビットフラッシュ。LinuxをXNUMX秒フラットで直接起動できます。 そのため、カーネルを更新する必要があるまでSDカードを不要にすることができます。これにより、比較的簡単なプロセスを開始できます。 ボードはオングストロームを念頭に置いて開発されましたが、Ubuntu、Debian、およびよりエキゾチックなカーネルのホストとうまく連携しますが、BeagleBoneの本当の強みはその広範な接続オプションにあります。 上から46つの92ピンヘッダーが出ているので、XNUMXの接続ポイントから選択できます。 これらの中には、ほとんどのユーザーが合理的に必要とするよりも多くのI2C、CAN、SPIバスがあり、多くのタイマー、PWM出力、アナログ入力、GPIOピンがあります。すべてを征服するArduinoと同様に、Beagleboneはスタック可能なモジュールを介して拡張できます。両方のピンセットに貼り付けます。 それらは「ケープ」として知られており、実際にはドーターボードとしての資格があります。 Beagleboneは、その助けを借りて、LCD画面からバッテリーパック、オーディオインターフェイスに至るまで、あらゆる種類のデバイスで拡張できます。また、ブレッドボードや後続ケーブルがワークスペース全体に散らばることもありません。BeagleBoneBlackの大きな欠点のXNUMXつはUSBポートがXNUMXつしかないこと。 したがって、マウスとキーボードの両方を接続するには、USBハブを接続する必要があります。 横になっているものがあれば、大丈夫です。 そうしないと、余分なコストと煩雑さを考慮する必要があります.XNUMX歳になると、BeagleBoneのパフォーマンスは競合他社よりも遅れ始めています。 そのコンポーネントは、たとえば最新のRaspberryPiと直接比較してもお世辞になる可能性は低いです。 しかし、Beagleboneの魅力は、その生のコンピューティング能力ではなく、その適応性と単純な接続性にあります。 主要なラズベリーパイの代替品の2つとして、世界中のワークショップで役割を果たします-そしてそれはあなたにもぴったりかもしれません。NvidiaJetsonTXXNUMXゲーム（特にPCゲーム）に少しでも興味があるなら、あなたはNvidiaについて聞いたことがあるでしょう。 同社は、ピクセルをプッシュするハードウェアで最もよく知られています。 しかし、ララ・クロフトの髪型がヒマラヤのそよ風に現実的に転がることを可能にする同じコンピューティング馬力は、Jetsonプラットフォームが奨励しようとしている種類の洗練された機械学習システムを駆動することもできます.599ドルという驚異的な価格のJetsonTX2開発者キットは手頃な価格です趣味や高校生の手の届かないところに。 それはそれらの市場を対象としていないからです。 これは、AIを活用した未来の到来を告げるために構築された、信じられないほど素晴らしいエンジニアリングツールです。 そのようなタスクは、スペックの印象的なリストを保証します。 CPU-デュアルコアDenver2 +クアッドコアA57ARMGPU-NVIDIA Pascal、256 NVIDIA CUDA CoresMemory-8 GB128ビットLPDDR4Storage-32GB eMMC、SDIO、SATAConnectivity-最大6つの2レーンCameras4kビデオエンコーダーWi-FiBluetoothギガビットイーサネットCANコントローラーピン配列-40ピンおよび30ピンGPIOヘッダーポート-HDMIMicro-USB2.0USB 3.0MicroSDポートRJ-45イーサネットSDカードリーダーアンテナ端子4レーンPCIコネクター20ピンJTAGSATAデータおよび電源コネクターUARTコネクター5MPカメラOS-LinuxPower-5V / 2.5A DC電源入力各キットには、Jetsonモジュール、リファレンスキャリアボード、ケーブル、電源、および開始するための小さなプリインストールソフトウェアが含まれています。 TX2は、同社の10シリーズグラフィックスカードに見られるのと同じ「Pascal」マイクロアーキテクチャを採用しています。 生の計算能力に関しては、このリストにある他のデバイスをパークからノックアウトします。Jetsonの接続性も同様に印象的です。 モジュールは、400ピンコネクタを介してキャリアボードに接続します。 ボードの上には、安心して分厚いヒートシンクとファンに接続するアルミニウムプレートがあります。 内蔵のエンコーダーとデコーダーは、汗をかくことなく4フレームでXNUMXkビデオをジャグリングでき、SATAやPCIeなどのデスクトップPCのマザーボードに期待されるような接続オプションがあります。 消費電力に関しては、TX2は、マクスウェルを搭載した前身であるTX1とほぼ同等です。ただし、アイドリング時を除いて、かなり前に進みます。 1.8ピンGPIOヘッダーの特定のピンに対して3.3ボルトまたは40ボルトを切り替えることができ、CANバスを30ピンのバスにルーティングできます。 プロトタイピングが完了すると、399ドルでモジュールを購入できるようになります（XNUMX個以上購入する意思がある場合）。 この価格帯により、NvidiaはRaspberryPiのような安価なデバイスが享受する賑やかなコミュニティを育成することができませんでした。 ユーザー数は数百万人ではなく数千人であるため、飛躍する前にかなりのプログラミング経験が必要になります。工学の修士号を取得するために勉強していて、新しい倉庫用ドローンのプロトタイプを作成したい場合は、目の見えない人が通りを横切って助けを借りずに歩くのを手伝うのが好きなら、Jetsonはあなたの注目に値します。 ただし、ほとんどの愛好家にとって、Linuxを実行しているRaspberryPiができないことはあまりありません。UDOOQuadUDOOシリーズのSBCは、Arduinoの接続性とともにRaspberryPiの柔軟性を提供します。 そのため、その商業的存在は、クラウドファンディングの目覚ましい成功から始まりました。 数日以内に27,000ドルの目標を達成し、合計641,614ドルに達しました。最新のUDOOデバイスのラインナップには、UDOO Quad：CPU-NXP®i.MX6ARM Cortex-A9CPUがあります。クアッドコア1GHzAtmelSAM3X8E ARM Cortex-M3GPU-Integrated GraphicsMemory-1 GB DDR3Storage-SATA、Micro-SDConnectivity-Gigabit EthernetWi-FiPinout-76完全に利用可能なGPIOArduino互換R3ピン配置ポート-MicroUSB + USB OTGRJ1.0Sata（クアッドバージョンのみ）オーディオ出力およびマイク45mmジャック入力OS-UDOOBuntuPower-3.5VDC電源入力このデバイスは、12GhzでクロックされるクアッドコアARMプロセッサに加えて、ArduinoDueにあるのと同じAtmelCPUを備えています。 XNUMXつのCPUが一体となって、ArduinoとRaspberryPiの機能をXNUMXつのボードで提供します。 あなたが両方の所有者であり、XNUMX人に互いに話をさせたい場合は、UDOOを検討する価値があります。 135ドルの提示価格を本当に正当化するのはこの便利さです。 結局のところ、誰かがあなたに代わってすでに作業を行っているときに、86つのデバイスのインターフェイスに何時間も費やしたいのは誰ですか？デスクトップPCの代わりとなるものを探している場合は、XXNUMXULTRAを検討する価値があります。 そのクアッドコアx86ビットプロセッサと64GBRAMは、メディアハブとして機能する能力を提供し、十分なイーサネットとUSB接続が付属しています。 また、ジャイロスコープやXNUMX軸加速度計など、ボードのArduino側にいくつかの追加のガジェットが組み込まれています。UDOOデバイスは、既知の専用バージョンのUbuntuを含むさまざまなLinuxカーネルを実行できます。想像力を働かせて、UDOOBuntuとして。 このカスタムオペレーティングシステムは、UDOOコミュニティとの広範なコラボレーションの結果であり、デスクトップを全体像から取り除く手段として意図されています。 起動時間の改善、メモリ処理、外付けハードドライブを含むさまざまな周辺機器のサポートのためにすべてを合理化します。Quadは、50ドルのデュアルコアからのUDOOの半ダース以上の異なるエディションの267つにすぎません。 Neo Basicのモーダルから、86ドルの「UDOOxXNUMXUltra」を駆動するクアッドコアPentiumま​​で。 あなたの幸せな媒体は、これら3.3つの極端な中間のどこかにあるかもしれません.UDOOは5v Arduinoシールドでうまく機能し、いくつかの抵抗器の助けを借りて、XNUMXvシールドでもうまく機能します。 範囲は比較的小さいものの、活発な支持を享受しており、その親デバイスに適用可能な知識の多くをUDOOに生かすことができます。 これらのページで説明したように、ArduinoとRaspberryPiは非常に異なるデバイスです。 すでにどちらかに精通していて、それらを同じプロジェクトにまとめたい場合は、このSBCが最も魅力的なラズベリーパイの代替品の4つになるはずです。OdroidXU4最後に、OdroidXUXNUMXがあります。 HardKernelと呼ばれる韓国のハードウェア会社。 Odroidハードウェアが完全にオープンソースではないという事実にもかかわらず、その名前は「open」および「Android」という言葉に由来しています。 最初のバージョンは2009年にリリースされ、それ以来、新しい世代が定期的に登場しています。 XU4は2015年に出荷され、多くのハードウェアの改善と完全な下位互換性があります。CPU-SamsungExynos5422Cortex™-A15GhzおよびCortex™-A2OctaコアCPUGPU-Mali-T7MP628Memory-6GB LPDDR2Storage-eMMC3HS5.0またはMicroSDConnectivity-ギガビットイーサネットWi-FiUSB400ピン配列-3.0個の完全に利用可能なGPIOArduino互換R76ピン配列ポート-3xUSB1.0ホスト2xUSB 3.0 hostRJ1Sata（クアッドバージョンのみ）オーディオ出力およびマイク2.0mmジャック入力OS-LinuxPower-45V / 3.5ADC電源入力わずか5ドル、Odroidは、安価ないじくり回しボードよりもはるかに優れたパフォーマンスを提供します。 内部には、1.4〜2Ghzのクロックで動作するXNUMXつのコアがあります。 結果として、それはサービス可能なミニPCになります。 コードは超高速でコンパイルされ、デスクトップを閲覧すると、シングルボードコンピューターを使用していることを忘れてしまうかもしれません。Odroidには、さまざまな接続オプションも用意されています。 SBCのギガビットイーサネットポートに対する長年の需要を満たし、USB3.0ポートのペアが付属しています。 そのため、短時間で大量のデータを送受信する必要がある状況に最適です。起動に関しては、MicroSDカードまたはeMMCモジュールのXNUMXつのオプションから選択できます。 SBCの下部にあるスイッチを介してXNUMXつから選択できます。 最後に、ボードの横のボックスに電源が投入されています。 電源スイッチも内蔵されているので、ケーブルを引っ張ったり、壁の電源を切ったりすることなく、電源をオン/オフできます.XNUMXつのコアには少し冷却が必要です。 デバイスを帯電防止バッグから取り出したときに最初に気付くのは、前面にヒートシンクとファンアセンブリがボルトで固定されていることです。 ノイズに耐えられない場合は、これをパッシブヒートシンクに簡単に交換できますが、はるかに背が高くなります。 さらに、XNUMXつのコアのクロックが異なるため、目的に合わせてシステムを最適化するために、いじくり回す必要がある場合があります。 Wi-FiやBluetoothは内蔵されていないため、無線LANをお探しの方は周辺機器を接続する必要があります。 これらのマイナーな例外を除けば、より高度なSBC愛好家のためにXU4を責めることは難しいので、最高のシングルボードコンピューターは何ですか？このリストから導き出される単一の結論がある場合、SBC市場は多様で活気に満ちているということです。 Asus Tinker Board、GigabyteのApollo-Lakeを搭載したGA-SBCAP3350のような他の価値のある製品について言及することもできます。 単一の「最良の」SBCはありません。 それぞれが異なるニッチを満たします。 したがって、それらの間の直接比較は、ほとんどの場合、誤った方向に導かれます。 Odroidはパワーの点でRaspberryPiをはるかに上回っているかもしれませんが、XNUMX倍のコストがかかるため、XNUMXつは競合他社とは言い難いです。購入する前に、予算と要件を検討してください。 庭の土壌の含水率を監視し、結果のデータをスプリンクラーシステムに接続したい場合は、BeagleBoneの接続性が魅力的かもしれません。 燃やすお金があり、ロボット工学の分野で本当に革命的なことをしたいと思っているなら、Jetsonはきっと魅力的です。しかし、このまとめを読んでいる人のほとんどは、確信が持てない比較的新しい人です。彼らが探しているのは何ですか。 それがあなたなら、ラズベリーパイをお勧めします。 手頃な価格であるだけでなく、幅広いサポートを享受しているからです。 SBCの世界への最初の進出の際に必然的に困難に直面し（それはそれらを使用する喜びの一部です）、その専門知識を手に入れることで何時間もの欲求不満を免れることができます。 次に、自分自身と達成したいことを少し確信したら、より専門的なpiの選択肢のXNUMXつに切り替えることができます。

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