Миникомпьютер raspberry или

Альтернативы Raspberry Pi

Свет клином не сошёлся на Raspberry Pi, и потому энтузиасты и гики могут экспериментировать с большим количеством самых разных одноплатных компьютеров (SBC). Предлагаю познакомиться с устройствами, которым под силу обрести популярность в 2021 году.

HackBoard 2

Hackboard 2 — это одноплатный компьютер, который появился во многом благодаря краудфандингу. Размеры платы — 120х80 мм, её основа — 64-х битный Intel Celeron N4020. Плата имеет компактный, но функциональный дизайн с кнопкой питания, светодиодным индикатором состояния питания и небольшой батареей RTC. Windows ставится из коробки, также могут быть легко установлены любые x86-совместимые дистрибутивы Linux.

Для платы предусмотрено несколько дополнительных устройств. Например, в Hackboard 2 Starter Kit входит Hackboard 2 с Windows 10 Pro, блок питания, теплоотвод, веб-камера, беспроводная клавиатура со встроенным тачпадом. В Hackboard 2 Complete Kit имеется ещё и дисплей 13.3″ IPS 1080p HD со встроенными динамиками.

Технические характеристики:

Двухъядерный процессор Intel Celeron N4020

4 ГБ оперативной памяти DDR4 64 ГБ EMMC

2 слота NVMe M.2, позволяющие установить SSD объемом до 4 ТБ

3 порта USB 3.0 типа B

Аудиоразъем для наушников

Intel UHD Graphics 600 с выводом 4K HDMI 2.1 output

40-контактный Pi-совместимый GPIO

Wi-Fi-модуль Intel dual-band AC95060

Цена

Стоимость Hackboard 2 начинается с $99 США с Ubuntu или $140 с Windows 10 Pro. Это может показаться дорогим по сравнению с Raspberry Pi 4 Model B, однако версия Windows 10 дешевле, чем лицензия Windows 10 Pro, и почти любой дистрибутив Linux или ОС x86 совместимы из коробки.

ZimaBoard

Запуск домашнего сервера на SBC не является чем-то принципиально сложным или необычным. Однако ранее никто не создавал SBC специально для этой цели, пока не появился ZimaBoard. Этот одноплатный компьютер предназначен для использования в серверных приложениях. Он доступен в двух различных конфигурациях:

Intel Celeron N3350

Intel Celeron N3450

2 порта SATA 6.0

2 порта SATA 6.0

1 Mini Display Port 1.2

1 Mini Display Port 1.2

120 x 74.5 x 25 мм

120 x 74.5 x 25 мм

ZimaBoard — небольшой, безвентиляторный и очень мало потребляющий SBC с процессором Apollo lake мощностью 6 Вт, что делает его идеальным в качестве легкого домашнего сервера. ZimaBoard объединяет платы от Orange Pi и ESPRESSObin в качестве специального модуля для создания пользовательских медиа-серверов. ZimaBoard также предлагает удобную потоковую передачу видео 4K и аудио высокого разрешения. Он имеет открытую экосистему и разнообразную поддержку более 30 приложений. Поставляется с предустановленным Linux (информации о дистрибутиве нет), но утверждается, что он совместим с Linux, Windows, OpenWrt , pfSense, Android, LibreELEC. Хотя ZimaBoard еще не закончил сбор средств на запуск в производства, ожидается, что он будет выпущен в 2021 году.

Цена

Обе модели скоро будут доступны на кикстартере по цене $69,90 и $129,90 соответственно.

Rock Pi4

Rock Pi 4 — это небольшой одноплатный компьютер на шестиядерном Hex Core Rockchip RK3399, довольно мощный для своего форм-фактора и цены. Компьютер подойдет для использования в качестве 4К мультимедиа приставки, игровой ретро-приставки или простого домашнего сервера. Rock Pi 4 соответствует форм-фактору платы Raspberry Pi 3 и ASUS Tinker. Существует два варианта Rock Pi 4 – модель A и B, две ревизии v1.3 и v1.4. Единственное реальное различие между моделью A и моделью B состоит в том, что вторая включает в себя модуль беспроводной сети и дополнительную поддержку для PoE. Поддерживает Android TV 7, Android TV 9, Ubuntu Server 18.04, Debian 9 Desktop.

Технические характеристики:

Процессор: 6 ядерный RK3399 (2 ядра по 2 ГГц и 4 по 1,5 ГГц);

Графика: Mali-T860MP4, с поддержкой OpenGL ES1.1 / 2.0 / 3.0, OpenCL1.2, DirectX 11.1.

Поддержка аппаратного декодирования: H.264, H.265, VC-1, VP9, VP8, MVC;

Оперативная память: 1 Гб (LPDDR4), также есть версии с 2 и 4 гигабайтами памяти;

Беспроводная связь: Wi-FI 802.11 ac, Bluetooth 5.0;

Разъёмы:

HDMI 2.0 (4k, 60 Гц);

eMMC, с поддержкой до 128 Гб;

Гигабитный Ethernet, с поддержкой PoE;

2 USB 3.0 и 2 USB 2.0;

microSD с поддержкой до 128 Гб;

M.2 NVME SSD, с поддержкой до 2 Тб;

3.5 мм аудио джек;

2 MIPI CSI для камер или дисплея, поддержка камер до 8 МП;

40-контактный разъем расширения, состоящий из: 2x UART, 2x SPI, 2x I2C, 1x PCM / I2S1, 1 SPDIF, 1 PWM, 1 ADC, 6 GPIO, 2 пина питания 5 В, 2 пина питания 3.3 В и земля;

USB Type C для питания, поддерживается блок питания от 5В до 20 В до 3A, поддерживается быстрая зарядка QC и PD;

Разъём RTC для батарейки (часы реального времени). В комплекте не идет, но можно просто синхронизировать время по интернету

Цена

Стоимость RockPi 4 начинается с 49 долларов за модель 1 ГБ, 59 долларов за модель 2 ГБ и 75 долларов за модель 4 ГБ. RockPi 4 можно купить на Али.

ODROID-H2+

Odroid-H2+ построен на аппаратной платформе Intel Gemini Lake Refresh. Это четырехъядерная плата x86 с процессором Intel J4115 2,5 ГГц и встроенной графикой Intel UHD Graphics 600. Хотя это не совсем SBC из-за наличия съёмных модулей памяти DIMMS, я всё же решил включить его в список. Отмечу, что отсутствие GPIO может сделать его непригодным для некоторых проектов. За отвод тепла от процессора в Odroid-H2+ отвечает пассивная система охлаждения на основе радиатора. Общие габариты одноплатного компьютера составляют 110×110×47 мм.

На устройстве может применяться операционная система Windows 10, Ubuntu 20.04 или другая программная платформа на ядре Linux. Благодаря Dual Nics это может стать отличным программным маршрутизатором или домашним сервером.

Технические характеристики:

Четырехъядерный процессор Intel J4115 (14-нм) с 4 МБ кэш-памяти, до 2,5 ГГц (однопоточный) или 2,3 ГГц (многопоточный)

Двухканальная память DDR4-PC19200 (2400 МТ / с)

До 32 ГБ ОЗУ с двумя слотами SO-DIMM 4 x PCIe 2.0 для одного хранилища M.2 NVMe (M.2 SATA SSD не поддерживается)

2 порта Ethernet 2,5 Гбит

2 порта SATA 3.0

Ускоритель SSE4.2 (SMM, FPU, NX, MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2, AES)

Intel UHD Graphics 600 (Gen9.5 LP GT1) до 700 МГц

HDMI 2.0 и DP 1.2 несколько видеовыходов 4K / 60 Гц

Резервная батарея RTC / BIOS входит в комплект

Цена

Odroid-H2+ можно приобрести за $119, хотя имейте в виду, что вам нужно будет приобрести ОЗУ DDR4-PC19200 SODIMM отдельно. Odroid-H2+ можно заказать из Великобритании или отсюда.

NanoPi R4S

NanoPi R4S — это одноплатный headless-ПК с процессором RK3399 и двумя гигабитными портами Ethernet. Он не предназначен для использования в качестве десктопа, т.к. не имеет видеовыхода. Зато этот крошечный (66×66 мм) SBC можно использовать в качестве основы для маршрутизаторов, компактных сетевых хранилищ данных, шлюзов и т.д. Заявленный диапазон рабочих температур простирается от минус 20 до плюс 70 градусов Цельсия. Устройство работает с OpenWrt, но можно использовать и другие сборки. Работает с Docker CE.

Технические характеристики:

64-битный процессор Rockchip RK3399 с тактовой частотой 1,8 ГГц SoC – Rockchip RK3399 с двухъядерным Core Cortex-A72, чертырёхъядерным Cortex-A53, плюс видеочип Mali-T86 с OpenGL ES1.1/2.0/3.0/3.1, OpenCL, DX11, поддержкой AFBC, 4K VP9 и 4K 10-bit H265/H264 60fps.

ОЗУ — 1 Gb DDR3 или 4 Gb — LPDDR4.

Слот для карт памяти microSD.

Сетевые подключения — 2 гигабитных порта Ethernet.

USB — 2x USB 3.0 Type-A и USB 2.0.

Расширения — 2*5 пиновый коннектор с SPI и l2C.

Отладка — 3-хпиновый UART.

Несколько светодиодов, включая power, SYS, LAN, WAN

Коннектор для подключения кулера.

Цена

Стоимость NanoPi R4S начинается с 45 долларов за модель 1 ГБ и 69 долларов за модель 4 ГБ. NanoPi R4S можно купить здесь.

ZeroPi

ZeroPi — ещё один продукт от Friendly Arm, который позиционируется как устройство для разработчиков, создающих smart-гаджеты и работающих с IoT-технологиями. Не имеющий видеовыхода одноплатник может служить в качестве базы для создания файлового сервера или роутера. Он оснащен четырёхъядерным процессором Allwinner H3, работающим на частоте 1,2 ГГц. Отсутствие GPIO сужает область применения устройства, однако для тех, кому нужен мало потребляющий и очень дешевый Linux SBC, это хорошее приобретение. Размеры этого компьютера составляют 40х40 мм. Гаджет работает со специализированной ОС Friendly Core, база которой — Ubuntu Core. При желании можно установить сборку OpenWrt на ядре Linux, которая предназначена для маршрутизаторов.

Технические характеристики:

SoC – четырёхъядерный процессор Allwinner H3 Cortex A7 @ 1.2 ГГц с графическим процессором Arm Mali-400MP2

Оперативная память – 256 или 512 Мб DDR3

Хранилище – слот для микро SD-карты, опционально SPI флэш-память

Сеть – гигабитный Ethernet через Realtek RTL8211E PHY

USB – 1 порт USB 2.0, 1 micro USB порт

Отладка – 4-контактный разъем для последовательной консоли

Разное – светодиоды состояния и питания

Питание – 5 В / 2 A через микро USB пор

Цена

ZeroPi доступен сейчас по цене $9,99, за дополнительные 3 доллара вы можете получить хороший металлический корпус. Доступно для покупки в Friendly Arm.

NVIDIA Jetson Nano 2GB

NVIDIA Jetson Nano 2GB — последняя разработка в линейке комплектов для разработки NVIDIA SBC с четырёхъядерным процессором Arm A57 @ 1,43 ГГц и 128-ядерным графическим процессором Maxwell. Компания уверяет, что это чуть ли не лучший стартовый комплект искусственного интеллекта и робототехники для студентов, преподавателей и любителей робототехники. Новинка поддерживается комплектом NVIDIA JetPack™ SDK, который поставляется со средой выполнения контейнера NVIDIA и полной средой разработки программного обеспечения Linux. Заявлена поддержка интерфейсов GPIO, I2C, I2S, SPI, PWM, UART. Решение оснащено пассивной системой охлаждения на базе радиатора, благодаря чему обладает нулевым уровнем шума. Быстродействие достигает 472 GFLOPS. Размеры устройства — 100х80х29 мм (с радиатором).

Технические характеристики:

CPU: 64-битный Quad-core ARM A57 (1.43 ГГц)

GPU: 128-core NVIDIA Maxwell™

GPU RAM: 2ГБ 64-bit LPDDR4

Связь: Ethernet 10/100/1000,

Порты: 2x USB 2.0, 1x USB 3.0, HDMI, 1х CSI Camera Connector.

Интерфейс: 40-пиновый GPIO (как на платформе RPi).

USB 2.0 Micro-B (для работы в режиме device mode)

4-хпиновый разъём для вентилятора

Питание через: USB-C 5V 3A

Цена

Если хорошенько поискать, то NVIDIA Jetson Nano можно купить примерно за 6 тыс. рублей.

Asus Tinker Board

Плата ASUS Tinker Board — это первый коммерческий SBC ASUS, разработанный как прямой конкурент Raspberry Pi Model B. Хотя в этой плате используется устаревшая технология, она по-прежнему является жизнеспособной альтернативой до уровня документации и поддержки, предоставляемых ASUS. Tinker Board напоминает RPi: здесь четыре порта USB, HDMI, Ethernet. GPIO выделены цветом — это очень удобно и симпатично. Сразу заметен другой цвет платы и другой процессор, а чипсет Ethernet поддерживает гигабитный интерфейс, в отличие от 100 Мбит/с на RPi. Плата позиционируется как обучающий материал при изучении электроники и программирования, как инструмент мейкера DIY, а также для изготовления промышленных приложений и устройств интернета вещей. Размеры Tinker Board: 85,6×54 мм.

Технические характеристики:

Процессор: четырёхъядерный 1,8 ГГц ARM Cortex-A17 (Rockchip RK3288)

GPU: ARM Mali-T764 GPU с поддержкой OpenGL ES1.1/2.0/3.0, OpenVG1.1, OpenCL, DirectX11

Память: 2 ГБ Dual channel LPDDR3

Связь: Gigabit LAN и Bluetooth 4.0 + EDR

Wi-Fi: 802.11 b/g/n с заменяемой антенной

USB: 4 порта USB 2.0

Интерфейсы расширения: 40 штырьковых контактов, в том числе 28 GPIO контактов для сигналов PWM и S/PDIF

Звук: RTL HD кодек, аудиоразъём 3,5 мм

Камера: разъём Camera Serial Interface (CSI) для подключения камеры

Дисплей: 15-штырьковый разъём Display Serial Interface (MIPI DSI) с поддержкой разрешения HD

Дисплей: один порт HDMI 2.0 с поддержкой разрешения до 4K

Внешняя память: разъём для флеш-карт Micro SD с поддержкой UHS-I

Операционная система: Debian OS / Kodi

Питание: 5V/2A Micro USB (кабель не входит в комплект).

Максимальное энергопотребление — 5 Вт. В неактивном режиме с HDMI — 2,25 Вт, без HDMI — 2 Вт

Цена

Плата ASUS Tinker Board стоит в разных магазинах по-разному (видел и за 7000, и за 10 000). Изучите варианты перед покупкой.

Sipeed XuanTie C906

О Sipeed XuanTie C906 известно немного, так как он еще не выпущен, но, похоже, это первый бюджетный одноплатный компьютер, использующий архитектуру RISC-V, что делает его несколько особенным. По всей видимости, у компании есть соглашение о неразглашении с Allwinner, поэтому информации о спецификациях почти нет. Единственная информация, доступная для этой платы, была опубликована еще в ноябре 2020 года в твиттере. То есть выход устройства ожидается в феврале 2021 года.

Заключение

Если вы ищете альтернативы Raspberry Pi, то можете повыбирать интересные устройства из списка выше. Там есть варианты с различными характеристиками и ценами. Пусть некоторые из этих SBC еще не выпущены, уже скоро их можно будет пощупать. Замечу, что я не имею ничего против Raspberry Pi, они заслуженно являются лидером на рынке. Если вы считаете, что я пропустил какую-то достойную альтернативу Raspberry Pi, можете написать в комментариях — возможно, я добавлю её в этот список.

Источник

Миникомпьютер

Содержание:

Миникомпьютер (также «одноплатный компьютер») – небольшой по размерам (сравнимый с размерами кредитной карты по площади) компьютер, собранный на базе одной печатной платы. На плате распаян минимум необходимых для работы ПК компонентов (процессор, оперативная память) и интерфейсов ввода-вывода (видеовыход, LAN-порт и/или Wi-Fi-модуль, слот под карту памяти и/или жёсткий диск, разъём питания и т.п.).

Также следует выделить отдельное подсемейство подобных устройств – одноплатные аппаратные платформы. В отличие от мини ПК, они не являются полноценными компьютерами, а используются лишь в качестве универсальных контроллеров в системах автоматизации и робототехнике. Такие девайсы имеют ещё меньшие размеры и вместо процессора используют транзисторные чипы-микросхемы, позволяющие контролировать проходящие через них импульсы.

На базе миникомпьютеров и одноплатных платформ энтузиасты сегодня собирают множество различных устройств: от ПК и медиацентров, до различных роботов и сложной электроники. В статье ниже мы попробуем разобраться во всём современном многообразии так называемых систем на кристалле (СнК или SoC – сокр. англ. «System-on-a-Chip»).

Raspberry Pi, Arduino и другие

Разбираемся в моделях и способах применения современных одноплатных компьютеров и одноплатных аппаратных платформ.

За появление сегодняшней статьи мне в самом начале хотелось бы поблагодарить одного из наших подписчиков по имени Савелий. Именно он обратил моё внимание на такое явление как миникомпьютеры и даже передал мне Raspberry Pi 3! Правда, пока я «малинку» ещё не получил (она находится у моего родственника в Германии, который приедет в наши края лишь к Новому году), но зато у меня появился стимул разобраться с тем, что же такое эти системы на кристалле и как их можно использовать.

Если Вам тоже интересно, что может компьютер размером с кредитку ценой в $35 или универсальный микроконтроллер с относительно слабенькой микросхемой вместо полноценного процессора всего за $5, предлагаю вникнуть в нижеприведённую выжимку из моих почти двухнедельных исканий на данную тему.

Зачем нужен мини ПК

Компьютерная техника всегда стремилась к миниатюризации. Сегодня, например, никого уже не удивишь мощным смартфоном, который легко помещается на ладони. Однако, телефон, хоть и «смарт», является эдакой «вещью в себе», к которой Вы далеко не всегда можете подключить что-нибудь (при отсутствии функции OTG для разъёма microUSB Вы не сможете подключить к своему телефону или планшету даже обычную клавиатуру).

Концепция же полноценного компьютера подразумевает взаимодействие с различной периферией, а также определённую свободу в выборе операционной системы. Кроме того, многими он рассматривается ещё и как платформа для программирования. Всё это в совокупности задаёт ряд критериев, которыми должен обладать компьютер:

  • наличие центрального процессора (или чипа микросхемы), способного выполнять нужные для работы ОС (или собираемого устройства) наборы команд;
  • поддержку запоминающих устройств для долговременного хранения информации;
  • наличие базовых стандартизированных интерфейсов ввода-вывода;
  • поддержку дополнительных плат расширения;
  • возможность самостоятельного программирования требуемых функций для взаимодействия с нестандартной периферией.

Очевидно, что смартфоны в данном случае удовлетворяют только первым двум пунктам списка. Даже для интеграции хотя бы нескольких базовых интерфейсов ввода-вывода (видеовыход, сетевой разъём и пара USB-портов) пришлось бы существенно увеличивать размеры устройства (подобная начинка есть в некоторых больших планшетах). С поддержкой же плат расширения и программированием в стане современных Android-устройств вообще туго.

Традиционные ПК (как бы ни пророчили им скорую «кончину») всё же покрывают все требования любых групп пользователей. Они имеют модульную архитектуру, так что Вы сами можете выбирать комплектующие своей системы, проводя апгрейд и повышая производительность. Для нестандартных же проектов существует COM-порт, к которому можно подключать собственноручно собранную периферию и программировать её работу!

Однако, в силу своей модульности традиционный компьютер имеет довольно крупные размеры. Поэтому и назрела необходимость в ПК с малыми габаритами. И здесь развитие, можно сказать, пошло двумя путями, оба из которых объединяют под общим названием «система на кристалле» (SoC – сокр. англ. «System-on-a-Chip»).

Суть таких систем в том, что в пределах одной микросхемы распаивается весь необходимый минимум компонентов, которые могут работать совместно, реализовать функции компьютера и имеют дополнительные универсальные разъёмы для работы с различной периферией. И вот здесь начинается разделение устройств на одноплатные компьютеры и одноплатные аппаратные платформы:

Одноплатные компьютеры при максимальном уменьшении физических размеров стараются сохранить в себе все функции традиционных ПК. На их карты памяти можно установить различные операционные системы. К ним можно подключить стандартные монитор, клавиатуру и мышь. Кроме того, по проводам или без, всё это можно подсоединить к Интернету. А при необходимости в свободные USB-порты легко подключается нужная офисная периферия (принтеры, сканеры и т.п.).

Одноплатные же платформы изначально пошли путём не только уменьшения, но и максимального упрощения. Здесь, обычно, вместо полноценного процессора стоит чип микросхемы с частотой всего в пару десятков мегагерц и не всегда есть даже LAN-разъём (не говоря уже о USB-портах и выходе на монитор). Зато имеется достаточно универсальных контактов ввода-вывода, к которым можно подключить готовые или самодельные модули расширений!

Очевидно, что одноплатные компьютеры можно использовать в качестве недорогой замены офисного ПК, тогда как аппаратные платформы больше подходят для реализации различных электронных самоделок. Однако, при желании, миникомпьютер можно приспособить, например, для управления самодельным роботом. А одноплатную платформу дополнить нужными платами расширений и превратить в практически полноценный компьютер. Всё это возможно за счёт наличия в обеих устройствах GPIO.

GPIO (сокр. англ «general-purpose input/output») расшифровывается как «интерфейс ввода/вывода общего назначения». По факту – это ряд контактов в виде штырьков или гнёзд под них, которые могут быть задействованы для подключения дополнительных устройств. Такие контакты обычно объединяются в блоки для более компактного расположения на небольших площадях печатных плат:

Преимущество GPIO перед другими универсальными разъёмами (например, USB) в том, что большинство их контактов заранее не имеют специального назначения и могут напрямую передавать сигналы между процессором или микросхемой и подключённым устройством. Это позволяет, во-первых, программировать передачу команд, а, во-вторых, выполнять их без непосредственного участия операционной системы (если такая имеется), что существенно снижает скорость ответа и требования к мощности аппаратной составляющей.

Несмотря на то, что GPIO сейчас в основном ассоциируется с одноплатными платформами, подобные разъёмы вполне можно встретить и в обычных системных блоках и даже на материнских платах ноутбуков. Например, похожая технология часто используется для внутреннего подключения к аудиочипу с целью вывести нужные аудиоразъёмы на фронтальную панель системника или задействовать дополнительные функции аудиокодеков:

Особенностью GPIO на миникомпьютерах является то, что только часть контактов можно программировать. Некоторые из них изначально выполняют ту или иную функцию (питание с определённым напряжением, приём или передача заранее определённых типов данных). Соответственно, данный факт нужно учитывать, рассматривая имеющееся количество свободных линий обмена сигналами.

GPIO на одноплатных устройствах обычно сгруппированы таким образом, чтобы к ним можно было подключать готовые стандартизированные платы расширения. Эти платы называются «шилдами» (от англ. «shield» – «щиток», «платформа») или «шляпами» (от англ «HAT» – «Hardware Attached on Top» – досл. «Устройства, прикреплённые сверху»). Шилды можно купить в готовом виде или спаять самостоятельно по имеющимся в Интернете схемам. Подключив нужный шилд и добавив микропрограмму к нему, Вы сможете добавить расширить возможности своего устройства:

Стоит учитывать, что шилды для одноплатных компьютеров и аппаратных платформ изначально несовместимы между собой. Однако, используя GPIO, Вы можете при желании и должной сноровке «подружить» их и даже подключить не только готовые платы, но и устройства собственного изготовления. Это могут быть как попытки сделать управляемый светодиод, так и сложные проекты из сферы робототехники!

Всё, что Вам нужно – понимать основы радиоэлектроники, уметь обращаться с паяльником и знать распиновку GPIO конкретно на Вашем миникомпьютере. Последнюю довольно легко найти в Интернете, поэтому дело остаётся лишь за осваиванием паяльника:

Ну а теперь, когда мы знаем об общих принципах работы миникомпьютеров и представляем, чем они могут быть полезны, давайте пройдёмся по самым популярным моделям в категориях одноплатных ПК и аппаратных платформ.

Raspberry Pi и аналоги

В качестве эталона одноплатных компьютеров обычно везде упоминается проект, который стоял у истоков данного направления – Raspberry Pi. Первые разработки прототипов этого миникомпьютера датируются ещё 2008 годом. Однако, публичный выпуск и продажи первой законченной версии стартовали только в 2012 году. Это были Raspberry Pi Model A и Model B, отличающиеся наличием дополнительных USB-портов (1 против 2-х у Model B), LAN-порта и объёмом встроенной оперативной памяти (256 и 512 МБ, соответственно):

Эти модели можно встретить в продаже и сегодня в варианте A+ и B+ (количество GPIO-контактов увеличено с 26 до 40) по ценам в $15-20. Актуальной же на данный момент является 3-я версия. Raspberry Pi 3 Model B+ построена на базе 4-ядерного процессора ARM Cortex-A53 x64 с частотой 1.4 ГГц, имеет 1 ГБ оперативной памяти, обладает встроенными модулями Wi-Fi стандарта 802.11.b/g/n/ac и Bluetooth 4.2, имеет 4 USB-порта, колодкой GPIO на 40 пинов:

В основе Raspberry Pi лежит ARM-процессор, поэтому, к сожалению, запустить на нём полноценную версию Windows, которая требует платформы x86-64, не получится. В 3-ей версии, правда, появилась поддержка Windows 10 IoT, но в ней нет полноценной поддержки привычного пользователям «Окошек» софта (Microsoft Office и т.п.).

Что интересно, полноценной реализации Android, несмотря на схожесть платформ, для Raspberry Pi тоже нет (в силу отсутствия аппаратного ускорения и средств виртуализации). Зато, существует более 30 различных дистрибутивов Linux, которые отличаются пониженным потреблением ресурсов и полностью совместимы с аппаратной частью Raspberry Pi. Основным же и официальным из них является Raspbian (Raspberry+Debian), который Вы можете загрузить с официального сайта:

Устанавливается система на SD-карту памяти (рекомендуется от 4 ГБ стандарта class 10 и более) через специальный инструмент под названием NOOBS (сокр. англ. «New Out Of the Box Software» – досл. «Новое программное обеспечение из коробки»). Он уже содержит все необходимые для запуска Raspbian файлы, поэтому достаточно просто перетащить содержимое архива на SD-карту (или купить флешку с предустановленной системой), а затем вставить её в Вашу «малинку».

Для установки альтернативных систем рекомендуется использовать инструмент Etcher. Чтобы развернуть операционную систему с его помощью Вам потребуется только выбрать ISO-образ нужной ОС, указать путь к SD-карте или USB-флешке (начиная с версии Raspberry Pi 3 поддерживается загрузка системы через USB-порт) и нажать кнопку «Flash» для прошивки выбранной системы на носитель:

Для начала работы с новоустановленной системой на Raspberry Pi достаточно подключить к Вашему миникомпьютеру через HDMI-выход монитор, а также клавиатуру и мышь через USB-порты и подать на плату питание. Всё! Ваша «малинка» работает и Вы готовы покорять премудрости её использования.

Однако, за последнее время Raspberry Pi обзавёлся рядом подражателей, которые за те же $35 (или немного дороже) предоставляют нам довольно интересные альтернативы микрокомпьютеров, которые могут кое в чём даже превосходить «малинку». Рассмотрим кратко некоторые из них и сравним конкурентов.

Orange Pi

Называть миникомпьютеры названиями фруктов на волне популярности «малинки» стали многие разработчики. Одними из подобных устройств стали одноплатные компьютеры Orange Pi (в простонародье – «Апельсин»). В модельном ряду этих устройств есть как небольшие малопроизводительные платы, вроде Orange Pi Zero, так и флагманские девайсы, такие как Orange Pi RK3399:

В первую очередь, стоит отметить наличие на большинстве устройств Orange Pi отдельного видеоядра (которое, правда, выкачивает память из «оперативы»), что позволяет полноценно запускать ОС Android. Кроме того, «Апельсин» имеет большее количество распаянных на плате интерфейсов. Например, в топовой на сегодня модели Orange Pi RK3399, кроме стандартных для «малинки» разъёмов, имеется:

  • дополнительный HDMI-вход (не только выход!);
  • miniPCIe и mSATA-порт для подключения SSD;
  • SPDIF-выход;
  • разъём USB Type-C;
  • разъём под батарею;
  • разъём под SIM-карту;
  • 2 ГБ оперативной памяти;
  • 6-ядерный процессор Rockchip RK3399 на 2 ГГц;
  • видеоускоритель Mali-T860;
  • eMMC-модуль памяти на 16 ГБ;
  • ряд сенсоров (микрофон, гироскоп, ИК-порт, компас, датчик освещения и т.д.);
  • несколько физических кнопок (включение, сброс, восстановление, регулировка звука и т.д.).

Ко всему этому можно добавить, что Orange Pi RK3399 имеет полностью совместимую с шилдами Raspberry Pi 40-пиновую GPIO-колодку, а в придачу ещё 5 программируемых GPIO-контактов и 7 специальных!

Минусами такого богатого набора возможностей является увеличенная плата миникомпьютера (99 мм на 129 мм), повышенное энергопотребление (12 Вольт), потребность в дополнительном охлаждении и цена почти в 3 раза выше, чем у «малинки» ($110).

Banana Pi

Ещё один «фруктовый» конкурент «малины» – устройства Banana Pi. Как и в случае с «апельсином», модельный ряд «бананов» весьма широк. Флагманом здесь является Banana Pi M3:

Особенностью этого миникомпьютера является мощнейший на сегодня 8-ядерный процессор Allwinner A83T ARM Cortex-A7 с частотой 1.8 ГГц и полноценный видеоускоритель PowerVR SGX544MP1, который в сочетании с 2 ГБ оперативной памяти позволяет без проблем запускать на базе Banana Pi M3 любой Android. Кроме того, «банан» может похвастаться:

  • 8 ГБ встроенной eMMC-памяти;
  • полноценным SATA-портом;
  • встроенным ИК-портом и микрофоном;
  • дополнительным разъёмом под внешнюю Wi-Fi-антенну;
  • дополнительными кнопками включения и сброса;

Набор интерфейсов дополнен совместимой с Raspberry Pi 40-пиновой GPIO-колодкой, что обеспечивает поддержку дополнительных шилдов. По мощности Banana Pi M3, пожалуй, лучший на сегодня миникомпьютер, но по оснащению он находится между оригинальной «малиной» и навороченным «апельсином». Размеры у него чуть больше, чем у оригинальной Raspberry Pi (92 на 60 мм, против 85 на 56 мм). Зато средняя цена выше почти в 3 раза ($95).

ASUS Tinker Board

Если Вам для каких-либо проектов покажется мало мощностей оригинальной Raspberry Pi, но Вы никак не захотите жертвовать линейными размерами миникомпьютера, то Вашим выбором может стать идентичная по габаритам плата ASUS Tinker Board S:

В модельном ряду миникомпьютеров от ASUS имеется всего два устройства. Tinker Board S отличается от прошлогодней платы без буквенного индекса только наличием распаянной eMMC-памяти на 16 ГБ. Кроме того, на плате компьютера имеется:

  • 4-ядерный процессор ARM Cortex-A17 на 1.8 ГГц;
  • 2 ГБ двухканальной памяти LPDDR3, которая по заверениям разработчиков на 30% быстрее одноканальных модулей у конкурентов;
  • видеоускоритель Mali-T764, поддерживающий воспроизведение видео стандарта UHD (4k);
  • беспроводные модули Wi-Fi 802.11n и Bluetooth 4.0;
  • 4 USB-порта и 1 LAN (как в оригинальном Raspberry Pi).

Ещё одним незначительным, но интересным и полезным ноу-хау ASUS Tinker Board являются цветные пины совместимой с шилдами Raspberry Pi GPIO-колодки. Они позволяют энтузиастам быстрее запомнить назначение всех 40 контактов и облегчить подключение к ним нужных устройств. Что же касается цены, то за старшую модель со встроенной памятью придётся выложить $90.

ODROID

Для тех, кто уже не чувствует себя новичком в сфере миникомпьютеров и хочет попробовать что-нибудь новое и мощное, можно посоветовать приглядеться к корейскому проекту ODROID. Флагманом здесь является модель 2018 года выпуска ODROID-XU4:

При цене в $59 (что не сильно выше, чем у Raspberry Pi 3) мы получаем миникомпьютер по габаритам даже чуть меньший «малинки» (83 на 58 мм), но по производительности круче в 5-6 раз! Всё это благодаря:

  • 8-ядерному процессору Samsung Exynos5422 Cortex-A15 на 2 ГГц;
  • 2 ГБ двухканальной памяти LPDDR3;
  • видеоускорителю Mali-T628 MP6;
  • встроенному скоростному модулю памяти eMMC v5 на 16 ГБ;
  • 3 портам USB 3.0 и 1 LAN-порту.

Кроме габаритов, ODROID-XU4 отличается от большинства аналогов отсутствием совместимости GPIO с шилдами Raspberry Pi. Здесь основная колодка имеет 30 штырьковых пинов, а также имеется дополнительная колодка ещё на 12 контактов. Кроме того, при всей мощности начинки в миникомпьютере нет встроенных модулей беспроводной связи и аудиоразъёма стандарта Jack 3.5, а потребляет устройство ток на 5В 4-6А, поэтому требует покупки специального блока питания, который не входит в комплект поставки и приобретается за отдельную плату ($12).

Сравнение миникомпьютеров

Характеристики Raspberry Pi 3 Model B+ Orange Pi RK3399 Banana Pi M3 ASUS Tinker Board S ODROID-XU4
Процессор 4x ARM Cortex-A53 x64 1.4 ГГц 6x ARM Rockchip RK3399 x64 2 ГГц 8x ARM Allwinner A83T Cortex-A7 2 ГГц 4x ARM Cortex-A17 1.8 ГГц 8x Samsung Exynos5422 Cortex-A15 2 ГГц
ОЗУ 1 ГБ 2 ГБ 2 ГБ 2 ГБ 2 ГБ
Видеоускоритель Mali-T860 PowerVR SGX544MP1 Mali-T764 Mali-T628 MP6
Флеш-память 16 ГБ eMMC 8 ГБ eMMC 16 ГБ eMMC 16 ГБ eMMC v5
Порты 4xUSB 2.0, HDMI-out, 100 Mbps LAN, MicroUSB Host (5V 2.1A), Audio Jack 3.5, CSI (для камеры), DSI (для дисплея), GPIO 40 pin 4xUSB 2.0, USB Type C Host, HDMI-out, HDMI-in, mSATA, 1000 Mbps LAN, SPDIF, Audio Jack 3.5, I2S, микрофон, гироскоп, компас, датчик освещения, CSI, DSI, GPIO 40 pin, 4xI2C , SPI, 2xUART, +5xGPIO 2xUSB 2.0, MicroUSB Host (5V 2A), HDMI-out, SATA, 1000 Mbps LAN, Audio Jack 3.5, микрофон, CSI, DSI, GPIO 40 pin 4xUSB 2.0, HDMI-out, 100 Mbps LAN, MicroUSB Host (5V 2.5A), Audio Jack 3.5, CSI, DSI, GPIO 40 pin 2xUSB 3.0, USB 2.0, HDMI-out, 1000 Mbps LAN, CSI, DSI, GPIO 30 pin + 12 pin
Беспроводные интерфейсы Wi-Fi b/g/n/ac, Bluetooth 4.2 Wi-Fi b/g/n/ac, Bluetooth 4.1, ИК-порт Wi-Fi b/g/n, Bluetooth 4.0, ИК-порт Wi-Fi b/g/n, Bluetooth 4.0
Размеры 56×85 мм 99×129 мм 60×92 мм 56×85 мм 58×83 мм
Потребляемый ток 5В 2-3А (официально 2.5А) 12В 2А 5В 2А 5В 3А 5В 4-6А
Цена $35-40 $110 $95 $90 $59 (+$12 – блок питания)

Arduino и аналоги

Рассмотрев настоящие миникомпьютеры, мы можем перейти к рассмотрению более неоднозначных устройств под общим названием одноплатные аппаратные платформы. Они могут иметь размеры значительно меньше, чем у устройств предыдущего класса, но и начинка у них менее серьёзная. В основе большинства подобных плат лежит микросхема, которая напрямую связана с GPIO-разъёмами и может без посредства ОС работать с поступающими сигналами.

Плюсом такой организации работы являются низкие требования к аппаратным ресурсам и питанию платы, мгновенность обработки импульсов GPIO, а также готовность устройства к работе сразу после включения. Программирование микросхемы происходит либо через компьютер (в т.ч. микрокомпьютеры, вроде Raspberry Pi), либо при помощи программаторов. Сами микропрограммы называются скетчами и подготавливаются в специальных IDE на языке C++.

Что интересно, если Вы «дружите» с паяльником, то сами можете собрать собственную одноплатную платформу, на базе тех же компонентов, что и покупные. Однако, для начала обычно рекомендуют купить готовое решение, которое совместимо с большинством плат расширения и позволяет в кратчайшие сроки собрать нужный Вам проект.

Наиболее известной маркой, под которой выпускаются готовые одноплатные аппаратные платформы, является Arduino. Название этих платформ стало именем нарицательным для всех подобных микроконтроллеров. В свою очередь оно произошло от названия небольшой пивнушки в итальянском городке Ивреа, которая была названа в честь короля Италии Ардуина Иврейского, правившего страной с 1002 по 1004 годы. Именно в этой пивнушке в 2005–2006 годах её владелец Массимо Банци с товарищами собрали новое на то время устройство:

После старта продаж плат Arduino в 2008 году между разработчиками произошёл раскол. В результате этого образовалось две независимые ветви развития платформы на разных сайтах arduino.cc и arduino.org. Это долгое время вносило путаницу, но на сегодняшний день разработчики снова объединили усилия и вернулись к оригинальным концепциям на едином сайте.

В отличие от миникомпьютеров Raspberry Pi, модельный ряд которых состоит из основной платы и уменьшенной (Zero), определяемых по версиям, моделей Arduino, даже официальных, существует несколько десятков! Что говорить уж о многочисленных альтернативах. Все они отличаются как размерами и формой, так и «начинкой»:

В первую очередь различия состоят в количестве GPIO-контактов и изначально распаянных на плате дополнительных интерфейсов. К таким интерфейсам могут относиться USB-порт, microUSB-разъём, LAN-порт, Wi-Fi-модуль, Bluetooth-модуль, ИК-порт и т.п. Если каких-то из них, которые Вам нужны, нет, то Вы можете их подключить в виде дополнительных шилдов.

Второй отличительной особенностью являются микросхемы, на которых базируются те или иные модели Ардуино. Если практически все миникомпьютеры работают на ARM-процессорах, то в стане микроконтроллеров есть довольно большое разнообразие: от простеньких AVR-микросхем ATmega (например, ATmega328 в одной из наиболее популярных моделей Arduino Uno), до почти полноценных ARM-процессоров (например, Cortex-M3 ARM x32 в Arduino Due) и даже Intel x86 (например, Intel Curie x86 в Genuino 101).

В силу больших различий в комплектации, ценах и совместимости с разными шилдами выбрать подходящую плату может быть весьма непросто. Для этого я бы рекомендовал Вам воспользоваться статьёй англоязычной Википедии, в которой приводятся сравнительные характеристики различных моделей Arduino и совместимых с ними платформах сторонних разработчиков.

Выводы

Тема микрокомпьютеров и аппаратных платформ на одном кристалле – весьма обширна. Она будет интересна всем, кто хочет попробовать свои силы в радиотехнике и электронике, но пока ещё не очень хорошо владеет паяльником и необходимым набором знаний. С универсальными разъёмами GPIO Вам не потребуется ничего паять – достаточно присоединить клеммы к нужным выводам на плате и создать необходимую программу, чтобы получить новое полезное устройство.

Помнится в советские времена существовали специальные радиоконструкторы, в которых на макетной плате без пайки можно было разместить готовые модули, связать их проводками и получить готовое устройство (электрозвонок, сигнализацию, рацию и т.п.). Фактически современные миникомпьютеры и аппаратные платформы являются тем же конструктором, но для взрослых и умеющих (или желающих научиться) программировать людей.

Думаю, когда моя «малинка» мне придёт, мы ещё не раз вернёмся к теме непосредственной разработки программ и устройств на её базе :) А пока, думаю, достаточно будет разобраться во всём многообразии современных миникомпьютеров и понять, нужны они Вам или нет.

Источник

Adblock
detector