Computador de placa única - Como capturar rapidamente nosso mercado social

Em computadores de placa única, se você nunca viu uma onda em sua vida de engenharia, reserve um tempo para observar como os computadores de placa única estão dominando nossos mercados sociais. Eles se tornaram moda hoje em dia. Se você não interagir com eles no último automóvel que comprar, você os encontrará embutidos em uma máquina de lavar, em um sistema de segurança ou até no hospital. Não podemos evitá-los; teremos que abraçá-los.

Como fabricantes de PCB, não podemos mais evitar computadores de placa única; é hora de abraçá-los. Esta edição teve como objetivo explorar este campo interessantemente crescente de SBCs e como eles podem ajudar seus projetos ou vida diária. Como WellPCB, chegamos à maturidade na montagem de PCB, estamos dispostos a estender um ramo de oliveira oferecendo conselhos e uma fonte confiável para você fazer uma cotação. Fique por perto; não vai demorar muito; Eu prometo.

Um computador de placa única em um relance

1.1:O que é um computador de placa única (SBC)?

Um Computador de Placa Única é um computador totalmente funcional (o que significa que tem entrada e saída, uma memória e um processador) construído em uma única PCB (Placa de Circuito Impresso). Ao contrário de desktops e computadores pessoais (PCs) comuns, os SBCs contam com arquiteturas simples que não dão espaço para funções periféricas expandidas usando slots de expansão. A arquitetura de processador ARM (Advanced RISC Machine) com velocidades de processamento mais baixas e consumo de energia significativamente baixo alimenta a maioria dos SBCs. Por outro lado, alguns SBCs modernos estão em conformidade com a arquitetura do processador x86-Intel, como exploraremos nos capítulos seguintes.

1.2:Quais são seus usos?

Conforme descrito anteriormente, os SBCs podem ser utilizados para executar qualquer tarefa que um computador comum possa executar. Em seu início (por volta de maio de 1976), os SBCs foram inicialmente desenvolvidos para auxiliar o aprendizado. Mas com melhorias na tecnologia, eles evoluíram para executar vários aplicativos como computadores comuns. Sistemas de inteligência como aqueles que rodam carros inteligentes, sistemas de segurança inovadores e dispositivos automatizados, entre várias outras aplicações, contam com SBCs. Além disso, eles ainda são valiosos para aprendizado, prototipagem e experimentações entre aprendizes e amadores.

1.3:Por que eles são preferíveis aos computadores comuns?

É fundamental observar que os SBCs geralmente têm recursos bastante inferiores aos de seus equivalentes de PC. Por outro lado, eles continuaram aumentando sua demanda de mercado e sua capacidade de processamento ao longo dos anos. Por causa de seus usos variados, pode-se prever que os SBCs podem ultrapassar a popularidade dos PCs no futuro. Agora, várias razões tornam os computadores de placa única mais preferíveis aos PCs tradicionais. Algumas das razões notáveis ​​incluem:

Eles são portáteis. No topo da lista de sua peculiaridade em relação aos PCs está seu tamanho minúsculo. Raspberry Pi, um dos SBC populares do mundo, é pequeno o suficiente para caber no tamanho de uma palma. Graças ao seu pequeno tamanho, eles são portáteis e podem ser programados e incorporados em vários sistemas automatizados/inteligentes.

Eles são baratos: A maioria dos SBCs são muito baratos para adquirir. Quando comparados aos computadores convencionais, os computadores de placa única são significativamente mais acessíveis para desenvolver do que os PCs. Normalmente, com a redução do preço de compra, sempre há uma tendência de aumento da demanda por um produto desse tipo. Da mesma forma, as invenções sobre o uso de tais produtos aumentam. Os SBCs agora estão prontamente disponíveis e usados ​​por vários engenheiros elétricos e amadores para prototipagem. No momento, você pode até encomendar algumas placas SBC personalizadas de nós por uma pechincha incrível.

Eles consomem menos energia do que os PCs. Ao avaliar SBCs contra computadores convencionais no consumo de energia, você certamente encontrará uma redução muito significativa no consumo de energia. Um SBC médio consome apenas oito watts de energia em vez de 400 watts de energia consumidos pelos computadores tradicionais quando executados no modo de “economia de energia”. Neste ângulo, os SBCs são preferíveis aos computadores convencionais. Possivelmente, esse recurso de baixo consumo de energia os torna adoráveis ​​para incorporar em outros sistemas computadorizados.

1.4:A onda SBC já está varrendo os PCs

Se os números não mentem, então a melhor época para adotar SBCs foi em 2013; e o segundo melhor momento para abraçá-los é agora. Os dois gráficos acima mostram um contraste entre como as pessoas compraram PCs em relação à execução de projetos do tipo faça você mesmo (DIY) usando SBCs no mesmo período. Embora a demanda do mercado por PCs esteja em declínio constante, a necessidade de SBCs realizarem experimentos aumenta diariamente.

Uma simples análise da tendência dos hábitos de compra das pessoas mostra que os SBCs não são apenas a onda do futuro; SBCs são a onda atual que se tornará um tornado no futuro. Não podemos nos dar ao luxo de ser varridos; é hora de abraçarmos a onda e nadarmos junto. Infelizmente, a maioria dos engenheiros ainda não vê isso chegando.

Talvez a principal razão pela qual os SBCs estão em ascensão e ainda vão subir mais é que os SBCs permitem às pessoas a liberdade de programar computadores. Pessoas obcecadas por DIY desejam inventar e programar seus computadores para se adequarem melhor a seus ambientes específicos. Os SBCs atingem esse objetivo de liberdade por serem mais baratos, portáteis e programáveis. SBCs também têm menor consumo de energia.

Nos capítulos seguintes, vamos agora considerar em detalhes os diferentes processadores e arquiteturas de computadores de placa única e uma comparação dos melhores SBCs disponíveis no momento.

Arquiteturas de processador de computadores de placa única

Arquitetura de energia ARM, Intel e Freescale São os três principais designs de processador que alimentam os computadores de placa única. Como eu havia sugerido antes, a maioria dos SBCs roda em processadores ARM. Uma quantidade significativa do restante é alimentada pela Intel e algumas pela Power Architecture. Vamos começar examinando a arquitetura do processador ARM.

2.1:A arquitetura do processador ARM para computadores de placa única

Em essência, o ARM é uma arquitetura de CPU que se enquadra na família de RISC (Reduced Instruction Set Computers) desenvolvida pela Advanced RISC Machines (ARM). A Acorn Computers desenvolveu o design na década de 1980.

A ARM produz processadores de 32 bits e 64 bits como a Intel. No entanto, os processadores ARM são projetados para funcionar em velocidades mais altas processando Milhões de Instruções por Segundo (MIPS). Os processadores obtêm um melhor processamento eliminando instruções adicionais e otimizando os caminhos de processamento, obtendo assim um melhor desempenho com menor consumo de energia.

Os processadores ARM tendem a ter uma taxa de transferência menor do que os principais processadores Intel X86; no entanto, eles têm mais aplicativos do que os processadores X86 devido à sua capacidade de utilizar o consumo de energia.

No mercado atual, a arquitetura de processador ARM é a arquitetura de processador mais popularmente usada para computadores de placa única devido ao seu menor consumo de energia. Esses processadores são famosos por sistemas operacionais de código aberto como Linux e Android. Eles são executados em vários produtos de defesa, aeroespacial e eletrônicos de consumo, como smartphones, players multimídia e dispositivos vestíveis de fitness, entre outros dispositivos que utilizam SBCs.

A maioria dos SBCs líderes de mercado como The Raspberry Pi, Banana Pi, Orange Pi, BeagleBoard, Board, entre vários outros, utilizam esses processadores.

2.2 Computador de placa única —Processadores Intel

Intel lidera na fabricação de processadores para computadores pessoais. Nos últimos anos, a gigante da tecnologia fez progressos na fabricação de processadores de alta velocidade para SBCs.

Os processadores Intel Core e X86 de quarta geração registraram uma taxa de transferência mais alta no processamento de gráficos e instruções do processador do que os processadores ARM. Ao contrário dos SBCs ARM que contêm muitos processadores simples que compartilham a carga de trabalho (conhecidos como “escalonamento”), os SBCs Intel são projetados para conter poucos processadores de alta capacidade (às vezes chamados de “escalonamento”) que podem lidar com tarefas complexas com facilidade.

Devido ao seu processamento de alta capacidade, os processadores Intel são utilizados em campos que exigem alta precisão e velocidades de processamento mais rápidas, como mercados de automação, medicina, defesa, transporte e aeroespacial (como em veículos sem tripulação).

Apesar de seu alto rendimento e capacidade de processamento, os processadores Intel ainda são impopulares no mercado SBC devido ao seu alto preço e maior consumo de energia quando comparados aos processadores ARM. No entanto, a maioria dos processadores Intel tem uma desvantagem de superaquecimento. Assim, para projetos que exijam certificação para uso em ambientes quentes, é aconselhável pensar em projetar um sistema de refrigeração ou até mesmo usar um processador alternativo ao Intel.

Alguns dos principais computadores de placa pequena desenvolvidos pela Intel incluem aqueles produzidos pela Intel Company, como as gerações Intel Galileo e The UDOO Company, como UDOO Dual Basic, UDOO Quad e UDOO X86 advanced.

2.3:Arquitetura de energia em escala livre

A Freescale Company produz os processadores Power Architecture. Eles seguem a arquitetura do processador RISC como os processadores ARM. Eles funcionam como processadores X86 comuns. Seu design visa minimizar o estrangulamento.

Enquanto os processadores Intel enfrentam o desafio de superaquecimento devido à limitação em cargas de trabalho maiores, os processadores Power Architecture navegam facilmente pelo processamento sem consumir muita energia ou superaquecimento. Então, novamente, esses processadores raramente são usados ​​entre os SBCs. No momento, os processadores The Power rodam em SBCs como o MIPS Creator C120 Small Board Computer.

2.4:Computador de placa única —Conclusão do Capítulo

Até agora, fizemos uma visão geral para entender os Small Board Computers, seus usos e sua relevância no futuro dos computadores. Também dedicamos um tempo para estudar as três principais arquiteturas de SBCs com base em seus processadores. No próximo capítulo, começaremos a comparar SBCs ou marcas SBC específicas para determinar aquela que provavelmente terá um desempenho melhor do que as outras em relação à velocidade, rendimento e custo de compra.

Classificação dos melhores computadores de placa única

Se você quisesse executar um projeto de IoT, qual placa você escolheria entre as milhares à venda agora?

Honestamente, devido ao grande número de fabricantes e designers de SBC, às vezes você pode achar difícil escolher uma placa da longa lista de placas. Cada fabricante parece apresentar designs ou recursos superiores. Nesses casos, talvez seja necessário investir mais em informações antes de fazer um pedido, ou seja, prestar mais atenção do que mais dinheiro. E é por isso que investimos algum tempo para analisar vários SBCs e ajudá-lo a escolher o melhor entre as melhores marcas de Small Board Computers em nossos mercados. Vamos pular todas as outras explicações e mergulhar direto em nossa listagem SBC principal.

3.1:Os 3 principais computadores de placa pequena de todos os tempos

Rank 1:Raspberry Pi 3 Modelo B+

Raspberry Pi é o indiscutível “menino grande” na indústria de Small Board Computers. A empresa é respeitável por lançar placas altamente confiáveis ​​com suporte inabalável da comunidade de seus lançamentos de placas. Seu último lançamento de placa:O Raspberry Pi 3 Modelo B+, aprimora o famoso Modelo 3B. Possui as seguintes características:

Recursos

• Processador: Processador ARM quad-core de 2,4 GHz (e uma opção separada para 5 GHz para a rede) compatível com SO de 64 bits.

• USB: 4x USB 2.0

• Rede: Gigabit Ethernet (por USB com velocidade máxima de 300 mbps), Bluetooth 4.2/BLE

• Outras portas: Porta de exibição DSI e uma porta de câmera CSI.

Tem um sucesso em:

• Excelente suporte da comunidade: A Raspberry se orgulha de uma ótima comunidade onine que sempre responde aos seus desafios. Por ser mais popular e usar programas de código aberto, dificilmente há um desafio que você encontrará com o Raspberry nunca experimentado por outros desenvolvedores. A maioria dos problemas que você enfrentará podem ser resolvidos com uma simples pesquisa on-line.

• Ele tem recursos de processamento mais rápidos.

• barato para adquirir.

• Tem uma velocidade Ethernet rápida.

Falta em:

• Conectividade Bluetooth ruim:mesmo sendo nova no mercado, a placa já enfrentou relatos de conectividade Bluetooth não confiável.

O que penso sobre o Raspberry Pi 3 Modelo B+

Raspberry foi e permaneceu o rei dos computadores de placa única. Seu modelo mais recente é acessível e deve ser útil em vários experimentos. No entanto, a julgar pelas características e pontos fortes do modelo, o Modelo B+ é recomendado para projetos que exigem conectividade rápida à Internet, como projetos envolvendo GSM ou monitoramento/controle remoto.

Rank 2:Udoo X86 Ultra SBC

Este pequeno “menino” cospe classe e poder inimaginável. Udoo é um dos poucos SBCs que os processadores Intel alimentam. Seu preço de compra é muito maior do que até mesmo PCs, e sua velocidade de processamento é rápida o suficiente para superar a maioria dos PCs também. Honestamente, pode ser difícil resumir todos os seus recursos, mas aqui estão alguns dos recursos mais notáveis:

• Processador: Intel Pentium N3710 2,56 GHz Quad-Core

• RAM: 8 GB

• ROM: slot para cartão SD embutido que suporta até 32 GB

• USB: 3 X USB 3.0

• Driver gráfico: Intel HD Graphics 405

• Poder: 12V, 3A.

Tem um sucesso em:

• Tem excelentes capacidades de processamento: com um processador Intel de 2,56 GHz e 8 GB de RAM, o Udoo é o campeão de velocidade de processamento. O SBC pode executar aplicativos de software comuns, como um PC padrão, sem enfrentar obstáculos de processamento.

• Ele oferece excelentes recursos gráficos e multimídia

• É compatível com Arduino: O Udoo é consistente com a boa e velha placa de microcontrolador Arduino para experimentações de IoT. Essa capacidade o torna ideal, pois não requer transição para uso em projetos ou experimentos.

• Ele tem uma capacidade de armazenamento maior do que um SBC comum.

• O Udoo tem um bom suporte da comunidade para fazer backup de seus produtos.

Falta em:

• É caro: este SBC é caro do que muitos SBCs. Portanto, talvez você não queira comprá-lo para suas experiências.

• Consome mais energia do que um SBC comum. Mesmo que seu consumo de energia seja menor do que o de um PC, é notável que ele ainda consome mais eletricidade do que a maioria dos SBCs. Assim, é indigno de uso em projetos que exigem menos eletricidade para funcionar.

O que penso sobre o Udoo X86 SBC

Udoo ainda é uma comunidade em crescimento. Este SBC está registrado por armazenar uma RAM de 8 GB e um processador Intel de 2,56 GHz em um SBC. Por causa de seus excelentes recursos e alto preço de compra, eu o recomendaria a usuários industriais em vez de amadores e aprendizes.

Rank 3:Qualcomm Dragon Board

Qualcomm Dragon não é um SBC muito popular. É compacto, suporta várias plataformas e é poderoso do que as alternativas comuns de SBC. Então, novamente, ele tem bons recursos para adicionar ao menu de desenvolvimento do seu projeto. Possui as seguintes características:

Recursos:

• Processador: Processador ARM quad-core com velocidades de até 1,2 GHz (e 2,4 GHz para a rede). Compatível com alternativas de SO de 32 bits e 64 bits

• RAM: 1 GB

• USB: 2 x USB 2.0 ou um Micro USB

• Rede: Wi-Fi 802.11 integrado

• Outras portas: Porta de exibição HDMI.

Qualcomm Dragon tem sucesso em:

• Velocidade de processamento rápida

• Compatível com mais aplicativos de software e sistemas operacionais, incluindo Linux, Windows e Macintosh

• Tem conectividade de rede rápida.

Tem uma falta em:

• Um alto custo de compra:embora tenha recursos que se assemelham ao Raspberry Pi 3 modelo B, ele tem um custo de aquisição significativamente maior do que o Raspberry.

• Não é muito popular. Por não ser popular no mercado, falta uma comunidade de apoio para apoiá-lo. Portanto, não é ideal para alunos.

O que penso sobre o Qualcomm Dragon Board

A Qualcomm é uma excelente placa para projetos que exigem SBCs. É ideal para industriais, pois é estável e suporta outros aplicativos comuns de computador.

3.2:Os computadores de placa única mais baratos

Quando você está com um orçamento apertado, mas ainda gostaria de ter um SBC em suas mãos, existem algumas opções baratas de SBC que você deve considerar. Aqui estão alguns deles:

Pinho A64 SBC: um dos SBCs mais raros e poderosos que eu (pessoalmente) vi no mercado que custa cerca de US$ 15 é o Pine A64. Seu design leva muito depois do popular Arduino Uno.

Se você procura ter um projeto de IoT executado com taxas impressionantes, mas a um custo menor, considere o The Pine A64. Ele suporta até 2 GB de RAM e é executado em um processador ARM Cortes A53 Quad-core com velocidade de 1,2 GHz que pode suportar aplicativos de 64 bits. Tem excelentes velocidades de rede de cerca de 1000 Mbps. O único osso com o Pine A64 é seu suporte online remoto se você desenvolver problemas com a placa.

Raspberry Pi Zero: O Raspberry Pi Zero custa apenas cerca de cinco dólares. Tem 512 MB de RAM e uma velocidade de processador de 1 GHz single-core. Possui 40 pinos GPIO. O Pi Zero é ideal para alunos, amadores e até engenheiros ao realizar experimentos simples. O Pi Zero é recomendado por sua fácil disponibilidade e suporte maciço da comunidade.

Nano Pi NEO: O Nano Pi NEO é extremamente pequeno em tamanho e possui recursos limitados. Tem 256/512 MB de RAM e uma velocidade de processador de 1 GHz. Ele suporta Ethernet, Micro-SD e VGA. O Nano custa cerca de sete dólares e mantém aproximadamente 40 pinos GPIO. No entanto, ele tem uma capacidade de processamento significativamente lenta e um suporte menor da comunidade para fazer backup.

3.3 Computador de placa única —O mais poderoso computador de placa única

Quando você se cansar de brincar com placas Arduino e microcontroladores Raspberry Pi, e adoraria ir ao mundo do ilimitado, precisará verificar opções mais poderosas, rápidas e (geralmente) mais caras. Um desses computadores de placa pequena que conheço é o Intel NUC Kit (Intel NUC NUC7i3BNH). Mesmo em um ambiente de negócios, esse dispositivo é poderoso o suficiente para rivalizar com alguns servidores de computador (presumo que seja mais poderoso que um computador comum). Aqui está como ele funciona:

O kit de computador de placa única Intel NUC NUC7i3BNH

Recursos:

• Processador: ele é executado no 7 ^th da Intel processador de geração (Intel Core i3-7100U).

• RAM: Possui dois soquetes DDR4 SO-DIMM (suporte de até 32 GB a 2,133 GHz)

• USB: tem 4 x 3.0 USB e 2 x 2.0 USB.

• GPU: Ele usa Intel HD Graphics 620.

• Tem portas SATA e HDMI

Até agora, o kit NUC é a única placa que ousou oferecer uma velocidade de leitura Micro-SD de até 3 GB por segundo e um processador de sétima geração em um único painel. No entanto, é limitado porque é um kit e está aberto a ajustes de peças do fornecedor que podem aumentar ou diminuir seu desempenho.

É um SBC impopular para a maioria dos engenheiros devido ao seu alto custo de compra. No entanto, se você estiver interessado em aplicativos da vida real que exigem altas velocidades e mais espaço de armazenamento, você pode experimentar o Intel NUC NUC7i3BNH.

Conclusão

Os computadores de placa única tornaram-se acessíveis e valiosos ao longo do tempo. Como já exploramos, existem várias instâncias em que você pode incorporar SBCs em seus projetos. Também estudamos alguns dos mais excelentes computadores de placa única que o mercado atual oferece.

Agora, talvez depois de passar por isso, você possa ter algumas perguntas que podem exigir respostas; por favor, sinta-se à vontade para entrar em contato conosco através do nosso site oficial WellPCB. Se você quiser que recebamos uma nova impressão de PCB de computador de placa única, sinta-se à vontade para entrar em contato para fazer uma cotação on-line com uma pechincha incrível.