Борьба мотивов. Выбор МИКРОЭВМ для DIY-проектов (Arduino vs Raspberry Pi)

Не сомневаюсь, что умеющий читать заинтересованный мозгочин перевернул груды литературы с описаниями платы Arduino, Raspberry Pi, Beaglebone и даже PCDuino в поисках оптимального контролера для DIY-проекта.

Это, однако, не мешает многим из читателей до сих пор пребывать в пичальке раздумьях о том, какую плату все же выбрать.

В этой статье я попытаюсь кратко описать самые популярные микроконтроллеры и микроЭВМ, приведу их спецификации и направления применения. В конце-концов, надеюсь, моё творение поможет вам сделать правильный выбор.

ИТАК, В ЧЕМ РАЗЛИЧИЕ?

Для нуба начинающего, все перечисленные устройства могут выглядеть если не одинаковыми, то вполне сходными по назначению и характеристикам. Фактически же, все они отличаются как по архитектуре, так и по назначению.

Например, Arduino является микроконтроллером. Не более и не менее. А микроконтроллер – всего лишь крошечная часть современных вычислительных машин, исполняющая свою, как правило, очень узкоспециализированную роль. Кроме того, несмотря на то, что Arduino может быть запрограммирован при помощи С-подобного языка через специальную консоль, это устройство не имеет собственной операционной системы.

С другой стороны, Raspberry Pi и PCDuino являются настоящими компьютерами, которые под управлением полноценных операционных систем самостоятельно осуществляют полный рабочий цикл – от холодного старта до интерпретации и выполнения команд.

 Здесь то и зарыта собака – «а что же мне собственно надо для успешного запуска завершения проекта»?

РАДИОКОНСТРУКТОР ARDUINO

Несомненно, является лучшим другом радиолюбителя выбором для проектов, связанных с автоматикой и робототехникой. Главный плюс ARDUINO – подобных плат – простота сборки на соплях прототипирования. Например, без единого взмаха паяльником вы просто подключаете к выводам микроконтроллера всё, что вам необходимо - от детонатора до елочной гирлянды. Программирование микроконтроллера осуществляется через специальную консоль, которая одновременно является средой разработки и терминалом последовательного порта.

Скачать консоль можно с официального сайта проекта.

Работать с ARDUINO не просто, а очень просто. Загрузив программный код в память микроконтроллера, специальной кнопкой на плате (или командой «логическая единица») на выбранный цифровой порт ввода/вывода, вы запускаете программный код на циклическое (то есть по-кругу повторное) исполнение. Цикл будет исполняться вечно до выключения питания микроконтроллера, либо до команды, которая может быть активизирована как снаружи (через изменение состояния портов ввода/вывода), так и изнутри (программный счетчик насчитал 5 циклов или высчитал число Пи до миллионного знака).

Наиболее распространенными микроконтроллерами семейства ARDUINO являются платы Arduino UNO и ее китайские братья клоны, которые работают под управлением микроконтроллера ATmega328. В то же время, выбор платы зависит только от Вас и Ваших потребностей – от микроскопической Arduino Nano до монструозной ArduinoTre.

Давайте рассмотрим потроха спецификацию Arduino UNO:

• Микроконтроллер: ATmega328
• Рабочее напряжение питания: 5 Вольт
• Рекомендованное входное напряжение питания: 7-12 Вольт
• Граничные значения входного напряжения питания: 6-20 Вольт
• Количество цифрових портов ввода/вивода: 14 (из которых 6 поддерживают ШИМ-модуляцию)
• Количество аналогових портов ввода: 6
• Максимальный ток нагрузки на портах ввода/вывода: 40 МиллиАмпер
• Максимальный ток нагрузки на выводе 3.3. Вольта: 50 МиллиАмпер
• Оперативная память: 32 Килобайта (из которых 0.5 Килобайта - загрузчик)
• Статическая оперативная память: 2 Килобайта
• ПЗУ: 1 Килобайт
• Частота процесcора: 16 Мегагерц
• Размер: 68х53х17 мм
• Ориентировочная стоимость: 14-25 USD

КЛУБНИЧКА RASPBERRY PI

А вот это уже не игрушки полноценный микрокомпьютер, который работает под управлением полноценной операционной системы (семейства Linux), и использует жестяк SD – карту для хранения прикладного и системного программного обеспечения. «Взрослость» микрокомпьютера усугубляется усиливается возможностью подключения широкого ассортимента интерфейсов, в частности, сетей Ethernet, 3G, разного рода экранов.

Чуть ниже будут приведены полные технические характеристики микроконтроллера, сердцем которого является микропроцессор ARM1176JZF-S с тактовой частотой 700 Мегагерц. Микроконтроллер настолько прекрасен миниатюрен, что человек- потребитель, слабо знакомый с достижениями микроэлектроники, может просто не поверить своим глазам, увидев полноценную Linux - систему, вычислительный модуль которой размером чуть больше кредитной карточки. Вычислительные возможности RASPBERRY PI вкупе с миниатюрностью, позволяет успешно использовать микрокомпьютер во встроенных системах, или проектах, требующих обработки значительных объемов данных.

Технические характеристики:

• Чипсет: Broadcom DCM2835 SoC процесор для обработки FullHD мультимедиа
• Центральный процесор: AMR 1176JZ-F с пониженным потреблением энергии
• Частота процессора: 700 меггагерц
• Оперативная память: 512 Мегабайт
• Тип оперативной памяти: SDRAM
• Сетевой интерфейс: 10/100 Ethernet, встроенный RG45
• USB 2.0
• Видеовыход: HDMI RCA (піддержка стандартов PAL и NTSC)
• Аудиовыход: HDMI, 3.5 аудиоджек
• Возможность расширения памяти: Да, встроенный разъем для карт SD, MMC, SDIO
• Поддержка операционных систем: Linux
• Размер: 86х54х17 мм
• Ориентировочная цена: 30-35 USD

  СОБАЧИЙ КОСТЯК BEAGLE BONE

В принципе, вид сбоку на подобен вышеописанной Raspeberry Pi, однако отличается большей вычислительной мощностью и возможностями по расширению. Система построена на вычислительном процессоре TI Sitara AM335x с ядром A8 Cortex, котрого, в принципе, хватает даже для работы достаточно мощных планшетов. Лауреат победитель конкурса «Достижения встроенной бытовой техники» 2013 года, с рождения в бинарном исчислении, не женат. Необходимо отметить, что сообщество владельцев и разработчиком BEAGLE BONE исключительно дружественно к новичкам и энтузиастам.

 Спецификация:

• Чипсет: TI AM3359
• Центральный процессор: ARM Cortex-A8
• Частота процессора: 1 Гигагерц
• Оперативная память: 512 Мегабайт
• Тип оперативной памяти: DDR3
• Порты ввода/вывода: 2х49 = 92 пина
• USB 2.0: хост-порт с разъемом тип А (стандартный). Дополнительный порт для мини-USB разъема.
• Видеовыход: микроHDMI RCA
• Аудиовыход: микроHDMI
• Встроенная память: 2 Гигабайта Flash-память с напряжением питания 3.3 Вольта
• Возможность расширения памяти: Да, встроенный разъем для карт SD, MMC, SDIO
• Сетевой интерфейс: 10/100 Ethernet, встроенный RG45
• Поддержка операционных систем: Linux, Android, Cloud9, и др.
• Размер: 86х54х17 мм
• Ориентировочная цена: 45 USD

ПИСИДУИНО (ПАААРУЧЧИК – МАААЛЧАТЬ!)

PCDUINO, Arduino+PC

Еще одна более производительная версия, в первую очередь рассчитанная на разработчиков. Палата разработана с учетом лучших свойства Raspeberry Pi и Arduino, как то, вычислительная мощность, удобство программирования, Arduino-совместимый интерфейс. Разумеется, цена устройства соответственно выросла. В базовой версии оборудована 2 гигабайтами встроенной памяти с возможностью ее увеличения SD-картами объемом до 32 гигабайт. По сравнению с обычной Raspeberry Pi это достоинство, но вот BEAGLE BONE явно выглядит привлекательней, особенно, с учетом цены, в то же время, для Arduino-проектов PCDUINO все же предпочтительней, особенно с учетом поддержки языка программирования Python.

Спецификация:

• Центральный процессор: ARM Cortex-A8
• Частота процессора: 1 Гигагерц
• Оперативная память: 1 Гигабайт
• Тип оперативной памяти: DDR3
• USB 2.0: хост-порт с разъемом тип А (стандартный). Дополнительный порт для мини-USB разъема.
• Видеовыход: HDMI
• Встроенная память: 2 Гигабайта Flash-память с напряжением питания 3.3 Вольта
• Возможность расширения памяти: Да, встроенный разъем для карт SD, MMC, SDIO
• Сетевой интерфейс: 10/100 Ethernet, встроенный RG45, поддержка внешних модулей WiFi
• Дополнительные интерфейсы: Arduino-совместимые
• Поддержка операционных систем: Linux, Android
• Размер: 1156х68х15 мм
• Ориентировочная цена: 59 USD

ГДЕ КУПИТЬ?

Тут все понятно – либо на сайтах производителя, либо через Amazon.

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЙ ВОПРОС: ЧТО ЖЕ ВЫБРАТЬ?

Все опять-таки зависит от вас и вашего проекта. Как уже говорилось, для начинающих идеальны платы на основе Arduino. Например, начало и завершение проекта «Hello World!» в сфере Arduino – сборка схемы мигающего светодиода занимает всего пару минут времени и включает в себя подключение светодиода к соответствующим порта и загрузку кода в микроконтроллер. На остальных указанных в статье контроллерах, вам придется повозится, сначала загрузив в память операционную систему, правильно сконфигурировав её, установив необходимые библиотеки управления портами ввода/вывода, и, наконец, собрав электронную схему.

Как видите, один и тот же простейший проект реализуем и на Arduino и на Raspeberry Pi, однако при использовании последнего, затрат труда и времени гораздо больше, и, в принципе, овчинка выделки не стоит. Однако, при проектировании сложных встроенных систем вычислительные возможности и операционные системы семейства Raspeberry Pi не идут ни в какое сравнение с Arduino.

В то же время, не стоит забывать про огромное количество плат расширения (шилдов) для Arduino, номенклатура которых включает практически всё – начиная от светодиодных матриц и ЖК-экранов, и заканчивая GPS и GSM платами, которые позволяют собрать полноценный сотовый телефон своей конструкции.

СПОРЫ В БЛАГОРОДНОМ СЕМЕЙСТВЕ. ВЫБОР RASPEBERRY PI

Автор статьи выбрал именно классическую Raspeberry Pi, причем сам признался, что это произошло не в последнюю очередь из-за её низкой цены. В то же время, он уверен, что остальные платы, которые описаны в статье , при необходимости с успехом будут использованы в любых мозгопроектах.

(A-Z )