Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Negeri Lembaga: Peraturan Perkakasan Kecil dan Mudah

Baca artikel dari majalah di sini Buat:. Tidak mempunyai langganan lagi? Dapatkan satu hari ini.

Sejak beberapa tahun kebelakangan ini, kami telah melihat pertumbuhan yang besar dalam bilangan dan pelbagai papan mikrokontroler dan komputer papan tunggal. Sama seperti pada awal tahun 1980-an, apabila ketibaan komputer rumah murah membawa kepada pelbagai pilihan dan pilihan, pertumbuhan bilangan papan mikrokontroler dalam pasaran hari ini bermakna pengeluar telah mencuba kedua-dua ciri dan faktor bentuk.

Walau bagaimanapun, kita hidup dalam masa yang berlainan, dan trend yang mendorong pertumbuhan mikrokontroler telah membawa kita ke jalan yang berbeza daripada yang mereka lakukan kali terakhir. Pada tahun 1980-an, kita melihat komputer rumah baru dan melihat bukan hanya skrin bersinar, tetapi kotak yang boleh dimanipulasi dalam beberapa cara. Komputer, telefon pintar dan tablet hari ini dilihat sebagai cara untuk berkomunikasi. Kini, mikropengawal - atau bahkan komputer "sebenar" - tanpa sambungan internet hanyalah batu bata.

Melihat ke belakang

Pasaran papan mikrokontroler hari ini bermula dengan papan pembangunan. Pada asasnya, ini adalah papan peletakan untuk cip baru yang pengeluar ingin membawa ke pasaran. Mereka membenarkan jurutera profesional untuk bereksperimen sebelum mereka membuat pesanan ribuan, atau mungkin berjuta-juta, cip untuk dimasukkan ke dalam produk mereka.

Dari perspektif hobi, papan perkembangan ini dibina untuk profesional dan pada umumnya terlalu mahal untuk digunakan. Untuk sebahagian besar, mikrokontroler PIC yang kini dihormati adalah tulang belakang pembuat elektronik pergerakan pembuat dan datang dengan cip, dan bukannya oleh lembaga.

Satu pilihan pengawal mikro PIC. Photo courtesy of Microchip Technology.

Era moden, yang ditakrifkan oleh mikrokontroler menjadi mudah dibungkus di papan, bermula dengan Arduino. "Papan biru kecil yang boleh" telah mengubah cara kita melakukan elektronik, bukan hanya untuk penggemar, tetapi juga para profesional. Mereka yang mahal - dan didokumentasikan dengan teruk - papan pemaju untuk pasaran profesional telah memberi laluan kepada papan mikrokontroler yang lebih murah yang lebih mudah diakses. Itulah yang baik untuk semua orang, termasuk profesional, dan kami mempunyai pembuat untuk mengucapkan terima kasih untuk itu.

Looking Forward

Ia adalah selamat untuk mengatakan bahawa populariti peranti pintar yang disambungkan dengan internet, yang dikenali sebagai Internet of Things (IoT), telah mengubah wajah pasaran papan mikrokontroler.

Papan generasi sekarang kini datang dengan radio, kadang-kadang banyak radio. Sebelum IoT, mikrokontroler, seperti komputer pada masa lalu, dilihat sebagai cara untuk mengautomasikan atau mengawal. Kini, mereka juga telah menjadi alat komunikasi.

Hanya itu, untuk sebahagian besar, mereka bercakap antara satu sama lain, bukan kepada kita.

Antena radio pada papan Adafruit Feather. Gambar oleh Hep Svadja.

Melontar di Sink Dapur

Pasaran papan mikrokontroler berada dalam peralihan. Sama seperti cara kami menggunakan komputer sedang berubah, cara kami membina perkakasan berubah dengannya. Oleh itu, pengeluar tidak pasti bagaimana orang akan menggunakan produk mereka. Sambutan daripada ramai telah panik, dan mereka "membongkar radio lain di atasnya."

Kedatangan apa yang saya panggil papan sinki dapur, yang cuba menjadi semua perkara kepada semua orang, telah menjadi salah satu trend utama sepanjang tahun lalu atau dua. Ini amat jelas pada Kickstarter, di mana orang sangat ingin membezakan papan mereka daripada yang lain.

Mikrokontroler akhirnya digunakan untuk mengawal perkara-perkara, dan itu bermakna tidak ada kes penggunaan tunggal. Tetapi itu tidak bermakna ia adalah idea yang baik untuk mempunyai satu lembaga - dengan semua kuasa dan semua radio yang diperlukan - untuk melakukan semua pekerjaan yang mungkin diminta oleh pengawal mikro. Papan sinki dapur yang biasa datang dengan pelbagai radio, dan lebih banyak CPU dan RAM daripada kebanyakan peranti yang terbenam akan perlu melakukan pekerjaan mereka. Dan perkakasan ini mahal. "Satu lembaga untuk memerintah mereka semua" tidak akan menjadi lembaga yang betul untuk digunakan. Sama dengan barisan arahan UNIX, orang harus mencuba dan memberi tumpuan untuk membina peralatan perkakasan yang kecil, bukan monolit gergasi.

Perkara Penting

Satu kecederaan yang timbul dari akhir komputer rumah awal kini terbukti: semakin banyak bilangan dan pelbagai faktor bentuk di mana komputer tersebut datang. Kami kini melihat hal yang sama untuk mikrokontroler dan, pada tahap tertentu, komputer papan tunggal.

Orang harus memberi tumpuan kepada membina alat perkakasan yang kecil dan mudah, bukan monolit gergasi.

Tata letak Arduino "klasik", termasuk mengotorkan, tidak teratur di antara pin 7 dan 8, telah menjadi standard, hampir secara lalai. Sebagai tambahan kepada klon dan peniru, komuniti besar di sekeliling dewan telah membawa bersama perisai dan perkakasan lain yang direka untuk konfigurasinya. Ini bermakna papan yang mungkin tidak menyerupai pengiraan Arduino yang masih menyerupainya secara fizikal.

Pemilihan papan faktor-faktor Arduino dengan offset pin ke-7 dan ke-8. Gambar oleh Hep Svadja.

Pembuat papan lain telah mula melihat reka bentuk mereka menjadi standard sekarang juga. Contohnya, papan bulu Adafruit mempunyai susun atur yang standard, salah satu yang meniru dan pesaing mula pendua.

Terdapat juga pergerakan yang berlaku di hujung pasaran yang lebih kecil di mana pengeluar telah mula menghasilkan modul bersepadu pada satu papan. Selalunya ditakdirkan untuk dipasang pada papan litar lain, modul yang dibuang sekarang adalah cara lalai untuk mendapatkan bahagian-bahagian permukaan permukaan hari ini ke tangan komuniti yang lebih luas yang sering tidak mempunyai alat, atau kemahiran, untuk menggunakan mereka secara langsung. Ini menjadi sangat jelas dengan ketibaan ESP8266, yang membawa kepada bentuk ESP-12 seperti menjadi lalai. Pesaing seperti RTL8710 kini datang dalam konfigurasi yang sangat serupa. Sesetengahnya juga serasi dengan pin.

Begitu juga, susun atur Raspberry Pi telah ditiru, dengan beberapa papan yang baru menduplikasinya dengan tepat. Salah satu daripada mereka, Asus 'Tinker, dengan cepat mengukir ceruk sebagai pusat media yang murah. Dan populariti Raspberry Pi Zero, bersama-sama dengan ketibaan varian wayarles baru-baru ini yang telah membuat papan jauh lebih berguna, mungkin mula memandu peniru. Tetapi kita tidak menyaksikan penyeragaman faktor bentuk penuh untuk komputer papan tunggal - sekurang-kurangnya belum lagi. Seperti tajuk pin Arduino, blok header Raspberry Pi telah menjadi piawai secara lalai, dan untuk pasaran SBC, mungkin itu cukup.

Pengkomputeran Itu Cukup Murah untuk Dihapuskan

Papan mikrokontroler umum menggunakan Wi-Fi di atas kapal kini boleh ditemui kurang dari dua dolar, manakala komputer papan tunggal boleh dijemput hanya dengan beberapa dolar lagi. Malah bagi kita yang telah membesar dengan Hukum Moore, yang kelihatannya hampir tidak dapat difahami. Walau bagaimanapun, kami sampai ke tempat di mana pengkomputeran tidak hanya murah, ia pada asasnya bebas.

Raspberry Pi Zero, ESP8266, dan CHIP. Gambar oleh Hep Svadja.

Itu mengubah cara orang menggunakan mikrokontroler. The ESP8266 telah menjadi kejayaan yang melarikan diri, dan dalam banyak cara adalah bertentangan dengan papan dapur "sinki" yang pengeluar - tidak pasti pasaran mereka - menolak sebagai penyelesaian kepada IoT.

"Cukup cukup" kadang-kadang semua yang diperlukan.

ESP8266 juga berjaya kerana komuniti yang telah berkembang pesat di sekelilingnya. Komuniti ini bersatu bukan kerana ciri-ciri yang ditawarkan oleh lembaga - terdapat faktor lain yang lain dari papan wayarles faktor - tetapi kerana satu ciri papan yang lain tidak menawarkan, titik harga. Hasilnya, ESP8266 telah menjadi "komuniti ketiga" pembuat dunia elektronik bersama Arduino dan Raspberry Pi. Walaupun beberapa kejayaan itu boleh dikaitkan dengan keserasian ESP8266 / Arduino, persekitaran pembangunan Lua yang dibina oleh komuniti cip sebenarnya jauh lebih banyak digunakan, yang menunjukkan titik harga benar-benar adalah perkara yang mendorong penggunaan masyarakat. Nampaknya "cukup baik" kadang-kadang semua yang diperlukan.

Kedatangan FPGA

Aras pintu masuk yang boleh diprogramkan (FPGAs) adalah jenis binatang yang sangat berbeza daripada mikrokontroler. Dengan mikrokontroler, apa yang anda ada kawalan adalah perisian, kod yang tinggal di cip. Dengan FPGA, anda bermula dengan slate kosong. Anda merancang litar. Tidak ada pemproses untuk menjalankan perisian sehingga anda merancangnya.

SiFive SOCs datang dari talian pembuatan. Photo courtesy SiFive.

Ia mungkin terdengar gila, tapi apa yang memberi anda fleksibiliti, dan usia pembuat FPGA telah tiba tanpa banyak gangguan. Sekarang terdapat toolchain sumber terbuka untuk iCE40 FPGA Lattice, dan papan FPGA yang khusus mensasarkan pasaran pembuat - seperti XLR8 Alorium - mula muncul. Papan ini memberikan fleksibiliti tahap perkakasan, membolehkan anda menyesuaikan perkakasan dan bukannya menggantikannya sebagai projek anda berkembang - sesuatu projek pembuat mempunyai kecenderungan untuk dilakukan dari masa ke masa.

Ia juga menarik untuk melihat rupa cip seperti FPGA di dalam produk "sebenar". Sebagai contoh, AirPods baru Apple sebenarnya dibina di sekitar cip Cypress PSoC.

Pekeliling Litar. Diilustrasikan oleh Rob Nance.

Pembelajaran Mesin Pembungkusan

Salah satu ciri yang paling menarik dari papan Arduino 101 apabila ia dibebaskan ialah rangkaian saraf 128 nod yang tersembunyi di dalam Intel Curie memandu papan. Selama beberapa bulan selepas dibebaskan, hampir tidak mungkin untuk mendapatkan apa-apa maklumat, atau akses kepada, rangkaian, dengan Intel menjanjikan sokongan dokumentasi dan perpustakaan "tidak lama lagi." Itu berubah dengan kedatangan Perpustakaan CurieNeurons dari Visi Umum. Versi percuma memberikan akses terhad; perpustakaan "Pro" menawarkan sokongan penuh pada kos $ 19 setiap pengguna (yang hampir dua pertiga kos lembaga itu sendiri), dan itu akan menjadi terlalu kaya untuk kebanyakan pembuat.

Inilah yang berlaku kepada penawaran Intel yang lain kepada pasaran pembuat. Dihadapkan ke arah pembuat high-end yang memerlukan prestasi yang tinggi, Galileo, Joule, dan papan Edison baru-baru ini dikeluarkan dari pasaran dengan sedikit amaran. Di pasaran di mana papan akhir rendah secara rutin diregangkan untuk melakukan perkara yang kebanyakan orang fikir mereka tidak boleh lakukan, yang mahal, dan didokumentasikan dengan tidak teratur, papan sentiasa menjadi jualan keras.

Apa yang Orang Ingin Tahu di Papan?

Kebanyakan orang, dan kebanyakan pembuat, mahu menyelesaikan masalah. Walaupun, bagi sesetengah orang, spesifikasi lembaga sangat penting, mereka adalah minoriti. Apa yang sesetengah pengeluar gagal difahami, kadang-kadang berulang kali, adalah kebanyakan orang tidak memerlukan lebih banyak prestasi daripada apa yang mereka perlukan, dan lebih suka membayar kurang untuk alat yang tepat daripada tambahan untuk sesuatu yang berlebihan. Pada akhirnya, kebanyakan orang tidak berminat dalam sinki dapur, kecuali ketika mereka perlu melakukan cucian.

Kongsi

Meninggalkan Komen