单板计算机作为嵌入式系统项目的控制器

无论是移动设备、传感器网络的一部分，还是任何其他系统，任何嵌入式计算设备都有一些特定的要求。这些要求包括处理能力、内存、无线和铜质通信能力，以及用于发送/接收数据的输入/输出接口。如果你是嵌入式系统开发者，你将需要构建一个平台，用于原型制作和你的系统的全规模生产。

在使用预制开发板的领域中，我们不是在谈论像简单的Arduino微控制器板那样的东西。这些板可以用于更简单的计算或数据捕获任务，但它们没有应对极端计算负担所需的处理能力。相反，你会想使用更接近单板计算机的东西。这样可以为你节省一些成本，并让你专注于其他重要的设计方面，如用户体验、网络和你的嵌入式软件。

是自己构建还是不构建？

虽然你可能会被诱惑去开发和制造你自己的板，但你也可以选择在单板计算机或其他嵌入式控制器上设计你的板。构建或购买嵌入式控制器是任何嵌入式系统设计师的经典困境之一。选择自己构建控制器板给了你一个机会，可以根据所需的外形尺寸、集成度和组件集来定制你的板。

相比之下，购买预制板可以让你省去设计、原型制作、测试和生产你自己的嵌入式控制器的费用。市场上的预制板内置了大量功能，允许你利用一个现成的、功能齐全的硬件平台。然后你可以专注于系统的软件开发方面，这可能会消耗开发预算的相当一部分。

重要的嵌入式控制器性能指标

有许多方法可以衡量嵌入式系统的性能。以下列出了一些最重要的：

• 板载内存：嵌入式控制器上的内存有几种形式，包括RAM、Flash、EEPROM，甚至固态内存。如果你的板子只预装了少量内存，并且你知道你的应用计算密集型，那么选择一个带有SD卡扩展槽的嵌入式控制器是个好主意。这允许你以相当快的读写速度向你的板子添加多GB的内存。
• 处理能力：这简单来说就是你的处理单元的速度，无论是FPGA、GPU还是CPU。许多市售的板子提供GHz级的处理速率，且成本合理。
• 连接性：这包括从GPIO、USB、UART、以太网和其他铜线协议。如果你的系统将与外部显示单元接口，可能还需要HDMI。这也可以包括无线功能，如WiFi、蓝牙、GPS、LoRa或其他协议。
• 可扩展性：这与连接性有些相关，因为你可能想要为你的控制器添加一些提供所需功能的其他模块。如果你将系统连接到其他设备，请在设计系统时务必检查连接器兼容性。

以高MHz至GHz速度运行的嵌入式系统处理器可能会消耗大量电力，使你的系统在无法访问备用电源的情况下容易关闭。这在设计时也应考虑，并且你应该计算出为保持控制器在线所需时间的电池大小。使用预制的嵌入式控制器或单板计算机的好处是它们已经包含了所需的电源调节电路，你只需要担心功耗。

Digi International CC-SBE-WMX-JN58

Digi International的CC-SBE-WMX-JN58模块基于NXP Semiconductor的528 MHz CPU，拥有256 MB的板载DDR3 RAM。这块板子包含了许多用于与其他模块接口的连接器，一个microSD插槽用于扩展存储，USB和以太网端口，以及其他连接选项（ADC, GPIO, I2C, JTAG, PWM, SPI, UART）。这款控制器提供的可扩展内存和无线功能（WiFi和蓝牙4.2）使其非常适合计算负担低且对数据存储需求高的嵌入式应用。一些例子包括远程图像捕捉和实时传感器监控。

CC-SBE-WMX-JN58单板计算机的照片。来自Digi International。

BeagleBoard PocketBeagle-SC-569

PocketBeagle-SC-569模块是一个小型嵌入式控制器的绝佳选择。这块板子搭载了1 GHz ARM^® Cortex-A8处理器，配备512 MB DDR3 RAM，兼容定制的Debian GNU和Cloud9 IDE在Node.js上带有自定义库。这块板子还可以通过microSD卡进行扩展。与之前的板子相比，这块板子的价格更低，尽管它缺少集成的无线通信功能。你可以购买可扩展的连接器，用于支持WiFi、蜂窝或其他通信协议的屏蔽板。

PocketBeagle-SC-569的尺寸比较。来自BeagleBoard。

Pi Supply PIS-0531

PIS-0531单板计算机更接近于制造者的梦想，尽管它的功能使其适用于需要快速处理速度和高内存的密集计算应用。这块板子配备了四核1.8 GHz ARM^® Cortex-A17 CPU、2 GB LPDDR3内存、千兆LAN、蓝牙4.0、802.11 b/g/n Wi-Fi和4个USB 2.0端口。它还包括一个带有28个GPIO引脚的40针头。

Pi Supply PIS-0531单板计算机。来自PIS-0531数据手册。

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