Bester Einplatinencomputer Test und Übersicht

Einplatinencomputer bieten eine interessante Möglichkeit, mit einem Projekt zu beginnen, das mehr Rechenleistung benötigt als ein Mikrocontroller. Ob Sie etwas entwickeln möchten, das einen eingebetteten Mikroprozessor verwendet, der ein Linux-System ausführt, oder Sie möchten etwas in geringerer Stückzahl bauen und dabei ein eingebettetes Prozessormodul verwenden, oder den Einplatinencomputer zur Basis Ihres Projekts machen – es gibt für jeden etwas.

Einplatinencomputer haben wirklich an Fahrt aufgenommen mit der Einführung des Raspberry Pi im Jahr 2012. Kleinformatige Computer gibt es schon lange, aber seit der Veröffentlichung des Pi haben wir einen massiven Anstieg in der Anzahl der Nutzer solcher Systeme gesehen. Mit der zunehmenden Anzahl von Nutzern hat sich auch die Gemeinschaft um sie herum erweitert – sie bietet bessere Unterstützung und mehr Möglichkeiten, Rat und Anleitung zu erhalten, wie man seine Projektideen umsetzen kann. Vor dem Pi war eines der beliebtesten Systeme das BeagleBoard. Allerdings hat der Pi einen weitaus größeren Einfluss auf den Markt der Einplatinencomputer gehabt, wobei viele Platinen das Layout und die Konnektivität des Pi kopiert haben.

Vor der Revolution der Einplatinencomputer hätten Sie ein Entwicklungs-Kit mit einer Referenzimplementierung verwenden müssen, die sehr spezifisch für eine bestimmte Platine gewesen sein könnte. Oft hätten Sie von dem Hersteller oder der Community, die sich um die Platine gebildet hatte, kaum Unterstützung bekommen. Ich besaß mehrere Entwicklungs-Kits, die Linux, Android und andere Betriebssysteme unterstützten; jedoch war es oft eine echte Herausforderung, zumindest mit einem kleinen Team, ein Projekt zu starten, wenn man diese Kits verwendete. Einplatinencomputer verfügen heutzutage über leistungsfähigere Hardware, moderne Betriebssysteme auf dem neuesten Stand und großartige Communities, die sich um sie gebildet haben. Ein großer Vorteil dieser Systeme ist die Community, die das Betriebssystem aktuell hält und kontinuierlich neue Treiber und Hardwareunterstützung hinzufügt.

Ich habe einen Einplatinencomputer zusammengestellt, der einige der besten verfügbaren Optionen heute überprüft und warum Sie sie für den Start Ihres nächsten Projekts verwenden möchten.

Raspberry Pi 3 Model B

Obwohl es nicht das neueste Raspberry Pi-Modell ist, ist das Pi 3 Model B wahrscheinlich der beliebteste Einplatinencomputer auf dem Markt heute. Wenn Sie nicht alle Fähigkeiten des Raspberry Pi 4 benötigen, bietet Version 3 einen niedrigeren Preis und verfügt dennoch über viele Fähigkeiten. Das Modell 3 B hat Gigabit-Ethernet; jedoch ist sein Durchsatz durch seine Implementierung auf die maximale Geschwindigkeit des USB 2.0-Busses begrenzt, was Ihnen eine reale Leistung von etwa 225Mbps gibt, anstatt der 950Mbps des Modells 4.

Auf dem Board befinden sich alle Peripheriegeräte, die man von einem Computer erwartet: vier vollwertige USB 2.0-Anschlüsse, kabelgebundenes und drahtloses Netzwerk, HDMI- und LCD-Ausgänge, Stereo-Audioausgang und eine Kameraschnittstelle über MIPI. Jedes Board in der Raspberry Pi-Reihe verfügt über einen 40-Pin-IO-Anschluss, der einige niedrigere Peripheriegeräte und IO für die Implementierung Ihres Projekts herausführt. Pi-Erweiterungsboards (sogenannte Hüte) sind leicht zu finden und bieten fast jede Funktionalität, die Sie sich wünschen könnten. Das Board verwendet einen microSD-Kartensockel für die Installation des Betriebssystems und internen Speicher, was viel Flexibilität in Bezug auf die Speicherkapazität ermöglicht. Zusätzlich zur microSD können Sie auch USB-verbundene Laufwerke montieren, was Ihnen erlaubt, Terabyte an Speicher zu nutzen, allerdings nur mit USB 2.0-Geschwindigkeiten.

Wie oben erwähnt, ist der kabelgebundene Ethernet-Anschluss durch USB 2.0-Geschwindigkeiten begrenzt, was für viele Internet der Dinge-Projekte wahrscheinlich kein Problem darstellt. Sie erhalten auch WiFi für den Betrieb ohne Verbindung. Die CSI-Kameraschnittstelle eignet sich für die maschinelle Bildverarbeitung. Allerdings ist die Verarbeitungsleistung des Pi 3 nur gerade akzeptabel für grundlegende Anwendungen. Die DSI-Display-Schnittstelle ermöglicht es dem Pi, leicht für eine Mensch/Maschine-Schnittstelle oder Kiosktyp-Projekte verwendet zu werden.

Für mich liegt der größte Vorteil des Raspberry Pi in der dahinterstehenden Community. Man findet in der Regel eine Implementierung von etwas Ähnlichem zu dem, was man zu erreichen versucht, als Open-Source-Projekt, was einen großartigen Ausgangspunkt bieten kann. Die Unterstützung durch die Community ist hervorragend, und es gibt so viele Ressourcen, um zu lernen, wie man so ziemlich alles mit dem Pi machen kann.

Raspberry Pi 4

Der Raspberry Pi 4 bietet ähnliche Konnektivität wie das Modell 3, jedoch mit einem neuen, schnelleren Prozessor, Bluetooth 5, echtem Gigabit-Ethernet und USB 3.0-Anschlüssen. Für viele Computeranwender hat der Pi 4 ausreichend Leistung und Fähigkeiten, dass er problemlos einen Desktop-Computer ersetzen kann. Er ist mehr als fähig, die meisten Büroaufgaben zu bewältigen. Wenn Ihre IoT-Anwendung viel Rechenleistung für Anwendungen wie maschinelles Sehen, eine Menge an Konnektivität oder einen riesigen Speicherbedarf erfordert, ist der Pi 4 eine großartige Wahl.

Der Pi 4 kann auch als hervorragender Randserver für kostengünstige IoT-Datensammlungsknoten dienen. Er bietet eine lokale Datenbank-/Webserver für Knoten, um Daten zu übermitteln, bevor die Daten zu Cloud-Diensten übertragen werden - und bietet so ein hochzuverlässiges System, das eine hohe Zuverlässigkeit bietet und intermittierende Verbindungen zum Web überstehen kann.

Mit den erhöhten Verarbeitungskapazitäten und Konnektivitätsoptionen kommt ein erhöhter Stromverbrauch. Der Pi 4 wechselte zu einem USB-Typ-C-Anschluss für die Eingangsleistung, um die Versorgung mit 5V/3A über das 2,5A-Limit des Vorgängermodells zu ermöglichen. Zusätzlich zu den zusätzlichen Leistungsanforderungen benötigt der Pi 4 deutlich mehr Kühlung als das Vorgängermodell. Während ein Pi 3 im Allgemeinen in einem vollständig versiegelten Gehäuse ohne viel Aufwand platziert werden kann, wird beim Pi 4 über die thermischen Aspekte einer versiegelten Implementierung nachgedacht werden müssen.

ODROID C2

ODROID stellt mehrere Einplatinencomputer her, die mehr anwendungsspezifische Möglichkeiten bieten. Ihre Produkte sind teurer als der Raspberry Pi. Sie bieten jedoch einige interessante Möglichkeiten mit einem ähnlichen Layout wie der Raspberry Pi und einem ähnlichen 40-Pin-Anschluss. Dies macht einen ODROID-Einplatinencomputer leicht nutzbar mit verschiedenen Zubehörteilen und Erweiterungsplatinen, die für den Pi entworfen wurden.

Der ODROID C2 ist ein starker Konkurrent für den Raspberry Pi 3B. Er ist deutlich schneller und verfügt über eine leistungsfähige GPU. Neben der schnelleren Verarbeitung hat der C2 echtes Gigabit-Ethernet und SD-Karten-Zugriff. Der C2 bietet auch einige interessante zusätzliche Funktionen im Vergleich zum Pi, mit einem IR-Empfänger und einem integrierten ADC. Der integrierte ADC könnte für ein Projekt, das mit analogen Sensoren arbeitet, ein bedeutender Vorteil sein.

Die ODROID-Gemeinschaft ist ziemlich groß, und es gibt eine Reihe von Betriebssystemen, die für den C2 verfügbar sind. Allerdings ist sie nicht so groß wie die Pi-Gemeinschaft (keine andere Einplatinencomputer-Gemeinschaft ist es).

ODROID XU4

Wie oben erwähnt, hat ODROID mehrere verschiedene Formfaktoren. Das XU4 weicht vom Raspberry Pi-Stil ab; es ist jedoch ähnlich groß. Diese Platine verfügt über einen sehr leistungsstarken Octa-Core-Prozessor mit derselben GPU wie das C2 plus einen 3D-Beschleuniger. Mit all dieser Rechenleistung kommt die Platine komplett mit einem Kühlventilator und einem Kühlkörper, da sie unter moderater bis hoher Last aktiv gekühlt werden muss.

Obwohl dies ein sehr leistungsfähiger und fähiger Einplatinencomputer ist, hat er ein paar Nachteile. Nämlich, seine IO-Pins sind 1,8V. Sie müssen einen Pegelwandler verwenden, um die meisten Zubehörteile und Sensoren zu nutzen, die Sie mit anderen Einplatinencomputern verwenden würden. Das heißt, wenn Sie nach Rechenleistung und Grafikbeschleunigung suchen, ist es eine ausgezeichnete Option.

Ähnlich wie das C2 hat auch das XU4 einen IR-Empfänger und ADC an Bord. Während das Raspberry Pi Modell 4 ein 3A-Netzteil benötigt, empfiehlt das XU4 aufgrund seiner massiven Rechenleistung ein 4A-Netzteil.

Asus Tinker

Asus ist ein Riese im Bereich Desktop- und Laptop-Computer, und ihr Einstieg in den Markt der Einplatinencomputer ist sehr interessant. Das Board folgt dem Raspberry Pi-Stil. Es hat jedoch einige großartige Ergänzungen, wie einen farbcodierten 40-Pin-Header. Allerdings fehlt USB 3.0, was mittlerweile eine grundlegende Schnittstelle ist, die man bei einem Einplatinencomputer erwarten würde, aber es bietet eine Reihe von Standard-Schnittstellen über den 40-Pin-Header.

Die Fertigungs- und Ingenieurskunst von Asus ist mit der reichlichen Menge an Komponenten auf der Platine und deren Dichte äußerst offensichtlich. Damit einher geht ein signifikanter Anstieg an Low-Level-Kommunikationsprotokollen am 40-Pin-Header im Vergleich zum Raspberry Pi, der oft eine Softwareimplementierung vieler Protokolle erfordert. Der Tinker unterstützt alle gängigen Protokolle mit mehreren Ports, was die Konnektivität zu digitalen Sensoren und Peripheriegeräten zum Kinderspiel macht. Der Tinker verfügt über sein eigenes Linux-basiertes Betriebssystem und unterstützt eine große Bandbreite anderer Linux-Betriebssysteme.

Banana Pi M64

Banana Pi bietet eine große Auswahl an Pi-kompatiblen Platinen, aber in diesem Artikel werden wir uns nur das M64 ansehen. Die Banana Pis zeichnen sich alle durch hervorragende Ingenieurskunst und eine gute Community aus. Der Banana Pi verfügt auch über eines der größten Vertriebsnetzwerke hinter dem Raspberry Pi, was es sehr einfach macht, eines zum Ausprobieren zu erwerben.

Der Banana Pi hat nur zwei USB 2.0 Anschlüsse. Allerdings verfügt er über WiFi und Bluetooth. Je nach Ihrem Projekt könnte das eingebaute Mikrofon interessant sein. Der Banana Pi unterstützt die Betriebssysteme BSD, Linux und Android.

Nanopi Neo4

Während andere Boards versuchen, das Layout des Raspberry Pi zu kopieren, lebt der Nanopi seinem Namen nach und ist extrem kompakt im Vergleich zu ähnlich leistungsfähigen Boards. Sein kleineres Format und die respektable Verarbeitungsleistung plus GPUs machen die Integration in Ihr Produkt zu einem gangbareren Weg als die Verwendung des vollgroßen Raspberry Pi. Der Nanopi ist bei Smart Home/Automatisierungs-Communities aufgrund dessen beliebt.

Trotz der kleinen Größe unterstützt das Board immer noch USB 3.0, Gigabit-Ethernet und MIPI-CSI-Kamera-Schnittstellen, Bluetooth und WiFi. Die IO-Schnittstellen sind deutlich begrenzter als bei anderen Boards in dieser Liste, was es zu einer weniger idealen Wahl für die Schnittstelle mit Sensoren und Nicht-USB-Peripheriegeräten macht.

Eine der interessanten Funktionen dieses Boards ist die Echtzeituhr. Das Vorhandensein einer Echtzeituhr auf dem Board ermöglicht es Ihnen, das System in verschiedene Schlafmodi/niedrigenergetische Modi zu versetzen, im Vergleich zu anderen Boards in dieser Liste.

BeagleBone AI

Wie zu Beginn des Artikels erwähnt, war BeagleBoard einer der ersten beliebten Einplatinencomputer. Das Erbe hat sich fortgesetzt. Allerdings liegt die Beliebtheit des BeagleBone weit unter der des Raspberry Pi und beliebter Pi-kompatibler Geräte.

Der BeagleBone ist relativ teuer für die begrenzte Rechenleistung und die Funktionen, die er bietet; jedoch könnten die programmierbaren Echtzeiteinheiten und M4-Subprozessoren diese Kosten je nach Projekt durchaus rechtfertigen. Meiner Meinung nach ist die PRU die eigentliche Stärke des BeagleBone. Die meisten Einplatinencomputer verfügen über nichts, was den Echtzeitfähigkeiten nahekommt, und mit den programmierbaren Echtzeiteinheiten können Sie Aufgaben wie High-Speed-IO durchführen. Mit der Schnittstelle für Quadraturencoder kann dies für das Ansteuern von Servos mit unglaublichen Schrittraten verwendet werden, was über das hinausgeht, was ein Mikrocontroller leisten kann. Die zwei ARM Cortex M4 Kerne können das Auslagern von Echtzeitaufgaben ermöglichen und den Energieverbrauch für spezifische Aufgaben senken.

LattePanda 4/64

Wir haben darüber gesprochen, dass der Raspberry Pi 4 als vollständiger PC-Ersatz für einen typischen Büro- oder Heim-PC dienen kann; jedoch könnte es mit Linux als einzigem Betriebssystem schwierig sein, Menschen dazu zu bringen, etwas Neues auszuprobieren, wenn sie an Windows gewöhnt sind. Der LattePanda 4 läuft mit einem Intel Quad Core CPU, was ihm ermöglicht, vollständiges Windows 10 zu betreiben.

Dies macht ihn zur einzigen Platine in dieser Liste, die Windows ausführen kann. Es ist auch die teuerste Platine auf dieser Liste, aber immer noch weit günstiger als ein Computer. Das heißt aber auch, dass dies das teuerste LattePanda-Modell ist. Mit einem vollständigen Intel CPU, 4GB RAM, einer anständigen Menge an Onboard-Flash-Speicher und einer Intel GPU, ist dies eine interessante Option. Das günstigste Modell in der Reihe verfügt über 2GB RAM und 32GB Flash-Speicher an Bord.

Es verfügt auch über einen ATMega32U4, denselben 8-Bit-Prozessor, der von grundlegenden Arduino-Boards verwendet wird, welcher grundlegende Echtzeitverarbeitungsfähigkeiten bietet. Es gibt 20 GPIOs vom ATMega und 6 vom Intel CPU freigelegt. Zusätzlich dazu gibt es 6 „Gravity“-Anschlüsse. Mit HDMI- und MIPI-DSI-Ausgängen ist das Verbinden mit einem Display, um es als Kiosk oder Ähnliches zu betreiben, besonders einfach, vor allem mit dem onboard Touchpanel-Anschluss.

Fazit

Wir haben uns nur eine kleine Auswahl an Optionen in diesem Review von Einplatinencomputern angesehen, und es gibt noch viele mehr da draußen. Ich denke, diese Liste sollte Ihnen einen guten Überblick über einige der Fähigkeiten und Optionen geben, die Sie auf dem Markt finden werden. Mit einer Reihe von Verarbeitungskapazitäten, Konnektivitätsoptionen, Schnittstellen und Layouts, ist es wahrscheinlich, dass Sie einen Einplatinencomputer finden, der Ihren Wünschen entspricht.

Wenn Sie einfach nur nach einem Board zum Experimentieren suchen, ist es sehr schwer, an der Raspberry Pi Serie vorbeizukommen. Mit einem ausgezeichneten Preis, einer riesigen Community und mehr Anleitungen, als man zählen kann, hat der Pi viel zu bieten. Wenn Ihr nächstes Projekt mehr Konnektivität, Verarbeitungsleistung oder Grafikleistung benötigt, könnte eine der anderen hier vorgestellten Optionen perfekt für Sie sein. Diese Boards sind ausgezeichnete Plattformen für Experimente. Es ist einfach, auf die IO und Peripheriegeräte zuzugreifen, um auf einem Steckbrett zu arbeiten oder eine benutzerdefinierte Erweiterungsplatine zu bauen, die direkt auf den Einplatinencomputer passt.

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