Linux长期以来一直处于打入嵌入式系统的边缘,但一个障碍是缺乏经济实惠的开发板,处理器速度足够快,存储空间足以应对Linux。在过去几年中,情况发生了变化,并且有许多低成本的开发板,每个板都有一系列插件外设和带有处理器的处理器,其功能和内存可以舒适地执行基于Linux的应用程序。本文将介绍BeagleBoard/BeagleBone和PandaBoard。它还将研究制造商解决同一问题的方法 - 飞思卡尔塔式开发系统,特别强调MPC8309 PowerQUICC II Pro处理器。
图1:德州仪器BeagleBoard。
开发出第一款BeagleBoard是为了展示TI OMAP3530片上系统的功能。 OMAP™(开放多媒体应用平台)产品是TI DaVinci™平台的一部分,顾名思义,它的目标是媒体处理,但也可以看作是一款功能非常强大的“片上计算机”。 3530采用运行频率高达720 MHz的ARM®Cortex™-A8内核,并在片上集成了TI TMS320C84x DSP和Imagination Technologies PowerVR SGX图形引擎。片上还有一个显示子系统,一个摄像头接口,一系列串行接口和四个USB控制器,以及内核和64 kB SRAM和128 kB ROM的内存缓存。增加低功耗(TI不提供整体功耗数据,声称它取决于应用程序)以及它是当时最强大的基于ARM的设备这一事实,并且您拥有一台非常吸引人的小型计算机。
在TI内部,一小组人士决定将3530安装在极小的电路板上。该团队决定只提供标准扩展总线,如USB 2.0,SDIO和DVI-D以及MMC/SD(多媒体卡/安全数字)卡插槽,而不是添加LCD或Wi-Fi或以太网等功能。 。有了这些,几乎可以添加任何外围设备或外部设备,以创建低成本的计算机。由于整体电路板功耗低于2瓦,因此无需风扇即可通过USB连接供电,从有源USB集线器或5 V外部电源供电。除此之外还有一个价格低廉(125美元= 105英镑)的Angstrom Linux发行版,通过读卡器加载。
很快,专业人士和热心的爱好者就开始接受董事会,并开始在BeagleBoard.org上分享他们的经历。 BeagleBoard社区现有5,000多名成员。他们能够在没有额外软件或专家接口成本的项目上工作,这是增加设备占用率的重要驱动因素,并且非常快速地将许多其他Linux发行版(包括Android,Fedora和Ubuntu)移植到装置。还开发了用于各种功能的扩展板。 BeagleBoard.org上的项目列表显示了一系列惊人的创造力,从机器人到电子西藏唱歌碗。
图2:Circuitco Electronics BeagleBoard-xM。
原始电路板设计经过多次修改,并于2010年推出了新版BeagleBoard-xM。它托管了TI OMAP 3730,它具有更快(1000 MHz)的ARM Cortex-A8版本以及相应升级的其他功能,包括DSP和图形。 BeagleBoard-xM体积更大,具有集成的以太网端口,四个USB端口和一个摄像头端口。
2011年,开发BeagleBoard的团队创建了一个新产品--BeagleBone。这使用TI Sitara™AM335X系列,非常便宜(体积价格低于5.00美元)设备,再次使用ARM Cortex-A8。该板非常基本,信用卡大小,USB连接和MicroSD读卡器。速度取决于电源:如果电路板由USB供电,则处理器速度限制为500 MHz,而使用5 V连接器则允许720 MHz。所有其他功能都是通过扩展卡(或Beagle行话中的Capes),因此该板有两个双排,46针连接器接头,理论上允许连接多达四个Capes。 Capes涉及一系列主题,从双步进电机控制器和驱动器到触摸屏LCD显示器。同样,该主板运行各种Linux版本。
图3:Circuitco Electronics BeagleBone。
另一款采用TI处理器的低成本Linux中心板是PandaBoard。这是基于OMAP系列的另一个成员OMAP44xx。这是一款双核ARM Cortex-A9设备,具有多媒体加速器,更快的Imagination Technologies图形核心和图像信号处理器。该板比BeagleBoard更大,但功能更强大。它具有WLAN/蓝牙,以太网,HDMI和DVI,相机连接器,RS232,USB,音频和JTAG端口。它还具有扩展连接器,LCD扩展接口,存储卡笼和1 GB RAM。
图4:SVTronics PandaBoard ES。
最初的PandaBoard配备了OMAP4430,而后来的PandaBoard ES配备了OMAP4460。同样,低价格和免费操作系统鼓励了一个以pandaboard.org为基础的大型社区开发各种不同的应用程序。
使用所有这些主板,从解锁到运行Linux只需几分钟。如果已在PC上的Linux下创建应用程序,则可以立即执行这些应用程序。社区也有所帮助,因为在创建系统软件,中间件和应用程序方面有共同的努力。低成本但功能强大的硬件和FOSS(免费和开源软件)开发工具和强大的社区相结合,正在推动使用TI处理器的强大开发工作。
飞思卡尔采用不同的方法。 2008年,该公司决定为其许多处理器开发板建立标准模块系统。其中包括用于8位,16位和32位MCU和MPU,外设模块和插件的处理器板。处理器和外围模块插入电梯板,电梯板通过串行和扩展总线提供通信,并且组装完成时具有更多信号路径的辅助电梯。整个包装作为一个3.5英寸的立方体坐在板凳上。插件,比如子卡,通过TWRPI(塔式插头)连接器与模块连接,并提供触摸板,键盘,加速度计和其他功能。
图5:飞思卡尔塔式系统。
处理器模块的一个例子是MPC8309 PowerQUICC II Pro,它是一种用于工厂自动化和低级网络的低成本控制器。 MPC8309具有Power Architecture处理器,可执行控制平面处理,以及飞思卡尔的QUICC Engine(双核RISC架构),适用于所有通信活动。 TWR-MPC8309模块具有以太网,现场总线,IEEE 1588,RS232和USB 2.0接口。 SD/SDIO扩展端口提供额外的存储,Wi-Fi,GPS和其他连接,迷你PCI端口允许802.11n进一步提供Wi-Fi连接。可以通过USB端口或JTAG/COP头进行调试。除模块外还有一个插件,MPC830x-TLCD模块,可直接安装3.2“QVGA彩色LCD触摸屏和12键电容式触摸板。这意味着塔架不需要PC主机,另外还需要塔式模块,带有第三个10/100以太网的TWR-INDCRT,四个CAN,两个SPI,一个I²C和四个电机控制端口。
飞思卡尔已经建立了一个专门的网站towergeeks.org,以创建塔式系统用户社区。这已经产生了20个小组,涵盖了从飞思卡尔FOSS到机器人技术的一系列主题。同样,有许多Linux发行版可用,具体取决于主处理器板中的处理器。
低成本强大开发板与一系列免费开源开发工具的结合,为业余爱好者开辟了系统开发,同时也让专业系统开发人员更容易探索选项,然后再做出重大承诺。实施产品的特定途径。
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