Revue et sélection des meilleurs ordinateurs à carte unique

Les ordinateurs à carte unique offrent une manière intéressante de démarrer un projet nécessitant plus de puissance de calcul qu'un microcontrôleur. Que vous cherchiez à développer quelque chose qui aura un microprocesseur embarqué exécutant un système Linux, ou que vous cherchiez à construire quelque chose en faible volume et à utiliser un module de processeur embarqué, ou à faire de l'ordinateur à carte unique la base de votre projet, il y a quelque chose de disponible pour tout le monde.

Les ordinateurs à carte unique ont réellement décollé avec l'introduction du Raspberry Pi en 2012. Les ordinateurs de petit format existent depuis longtemps, mais depuis la sortie du Pi, nous avons vu une augmentation massive du nombre d'utilisateurs de tels systèmes. Avec l'augmentation du nombre d'utilisateurs, il y a eu une expansion de la communauté qui les entoure - offrant un meilleur soutien et plus d'options pour obtenir des conseils et des orientations sur la manière de mettre en œuvre vos idées de projet. Avant le Pi, l'un des systèmes les plus populaires était le BeagleBoard. Cependant, le Pi a eu beaucoup plus d'influence sur le marché des ordinateurs à carte unique, avec de nombreux autres ordinateurs copiant la disposition et la connectivité du Pi.

Avant la révolution des ordinateurs à carte unique, vous auriez dû utiliser un kit de développement avec une implémentation de référence qui aurait pu être très spécifique à une carte. Souvent, vous n'auriez pas pu obtenir beaucoup de support de la part du fabricant ou la carte n'avait pas de communauté construite autour d'elle. Je possédais plusieurs kits de développement qui supportaient Linux, Android et d'autres systèmes d'exploitation ; cependant, il était souvent vraiment difficile de démarrer un projet, du moins avec une petite équipe, en utilisant ces kits. Les ordinateurs à carte unique de nos jours disposent de matériel plus puissant, de systèmes d'exploitation modernes et à jour, et de grandes communautés construites autour d'eux. Un avantage majeur de ces systèmes est la communauté qui maintient le système d'exploitation à jour et ajoute continuellement de nouveaux pilotes et supports matériels.

J'ai compilé un ordinateur à carte unique qui passe en revue certaines des meilleures options disponibles aujourd'hui, et pourquoi vous pourriez vouloir les utiliser pour démarrer votre prochain projet.

Raspberry Pi 3 Modèle B

Bien que ce ne soit pas le dernier modèle de Raspberry Pi, le Pi 3 Modèle B est probablement l'ordinateur monocarte le plus populaire sur le marché aujourd'hui. Si vous n'avez pas besoin de toutes les capacités du Raspberry Pi 4, la version 3 offre un prix plus bas et dispose toujours de nombreuses capacités. Le Modèle 3 B possède un Ethernet gigabit ; cependant, son débit est limité par son implémentation à la vitesse maximale du bus USB 2.0, vous offrant une performance réelle d'environ 225Mbps, plutôt que les 950Mbps du modèle 4.

Sur la carte se trouvent tous les périphériques que vous attendez d'un ordinateur : quatre ports USB 2.0 de taille normale, des réseaux filaires et sans fil, des sorties HDMI et LCD, une sortie audio stéréo et une interface de caméra via MIPI. Chaque carte de la gamme Raspberry Pi dispose d'un connecteur IO de 40 broches qui expose certains périphériques de niveau inférieur et des IO pour la mise en œuvre de votre projet. Les cartes d'extension Pi (appelées chapeaux) se trouvent facilement avec presque toutes les fonctionnalités que vous pourriez désirer. La carte utilise un socket de carte microSD pour installer le système d'exploitation et le stockage interne, ce qui permet une grande flexibilité en termes de capacité de stockage. En plus de la microSD, vous pouvez également monter des disques connectés en USB, vous permettant d'utiliser des téraoctets de stockage, bien que seulement à des vitesses USB 2.0.

Comme mentionné ci-dessus, le connecteur Ethernet filaire est limité par les vitesses USB 2.0, ce qui n'est probablement pas un problème pour de nombreux projets de type Internet des Objets. Vous obtenez également le WiFi pour une opération déconnectée. L'interface de caméra CSI convient à la vision par machine. Cependant, le traitement du Pi 3 n'est tout juste acceptable que pour des applications basiques. L'interface d'affichage DSI permet au Pi d'être facilement utilisé pour une interface homme/machine ou un projet de type kiosque.

Pour moi, le principal avantage du Raspberry Pi est la communauté qui le soutient. Vous pouvez généralement trouver une mise en œuvre de quelque chose de similaire à ce que vous essayez de réaliser sous forme de projet open source, ce qui peut fournir un excellent point de départ. Le soutien de la communauté est excellent, et il y a tellement de ressources disponibles pour apprendre à faire à peu près n'importe quoi avec le Pi.

Raspberry Pi 4

Le Raspberry Pi 4 offre une connectivité similaire au modèle 3, cependant, avec un nouveau processeur plus rapide, Bluetooth 5, un véritable Ethernet gigabit et des ports USB 3.0. Pour de nombreux utilisateurs d'ordinateurs, le Pi 4 a suffisamment de puissance et de capacités pour qu'il puisse facilement remplacer un ordinateur de bureau. Il est plus que capable de gérer la plupart des tâches de bureau. Si votre application IoT nécessite beaucoup de puissance de traitement pour des applications telles que la vision par ordinateur, beaucoup de connectivité, ou une énorme quantité de stockage, le Pi 4 est un excellent choix.

Le Pi 4 peut également constituer un excellent serveur périphérique pour des nœuds de collecte de données IoT à faible coût. Il fournit une base de données locale/un serveur web pour que les nœuds soumettent des données, avant que ces données ne soient transférées vers des services cloud - offrant un système hautement fiable capable de résister à une connectivité intermittente au web.

Avec l'augmentation des capacités de traitement et des options de connectivité vient une augmentation de la consommation d'énergie. Le Pi 4 a adopté un connecteur USB type C pour l'alimentation électrique afin de permettre la fourniture de 5V/3A, dépassant la limite de 2.5A du modèle précédent. En plus des besoins supplémentaires en énergie, le Pi 4 nécessite beaucoup plus de refroidissement que le modèle précédent. Alors qu'un Pi 3 peut généralement être placé dans un boîtier totalement scellé sans trop de problèmes, le Pi 4 nécessitera une réflexion sur les aspects thermiques d'une mise en œuvre scellée.

ODROID C2

ODROID propose plusieurs ordinateurs à carte unique offrant davantage de possibilités spécifiques aux applications. Leurs produits sont plus chers que le Raspberry Pi. Cependant, ils offrent certaines possibilités intéressantes avec une disposition similaire à celle du Raspberry Pi, et un connecteur à 40 broches similaire. Cela rend un ordinateur à carte unique ODROID facile à utiliser avec divers accessoires et cartes d'expansion conçus pour le Pi.

L'ODROID C2 est un solide concurrent du Raspberry Pi 3B. Il est nettement plus rapide et dispose d'un GPU puissant. En plus d'un traitement plus rapide, le C2 dispose d'un véritable Ethernet gigabit et d'un accès à la carte SD. Le C2 possède également quelques fonctionnalités supplémentaires intéressantes par rapport au Pi, avec un récepteur IR et un ADC intégré. L'ADC intégré pourrait être un avantage significatif pour un projet intégrant des capteurs analogiques.

La communauté ODROID est assez grande, et il existe une gamme de systèmes d'exploitation disponibles pour le C2. Cependant, elle n'est pas aussi grande que la communauté Pi (aucune autre communauté d'ordinateur à carte unique ne l'est).

ODROID XU4

Comme mentionné ci-dessus, ODROID propose plusieurs formats différents. Le XU4 se distingue du style Raspberry Pi ; cependant, il est de taille similaire. Cette carte est dotée d'un processeur octa-core très puissant avec le même GPU que le C2 plus un accélérateur 3D. Avec toute cette puissance de traitement, la carte est livrée complète avec un ventilateur de refroidissement et un dissipateur thermique, car elle doit être activement refroidie sous une charge modérée à élevée.

Bien que ce soit un ordinateur à carte unique très puissant et capable, il présente quelques inconvénients. À savoir, ses broches IO sont à 1,8V. Vous devrez utiliser un convertisseur de niveau pour utiliser la plupart des accessoires et capteurs que vous utiliseriez avec d'autres ordinateurs à carte unique. Cela dit, si vous recherchez de la puissance de traitement et de l'accélération graphique, c'est une excellente option.

Comme le C2, le XU4 dispose également d'un récepteur IR et d'un ADC embarqués. Alors que le Raspberry Pi Modèle 4 nécessite une alimentation de 3A, le XU4 recommande une alimentation de 4A en raison de sa puissance de traitement massive.

Asus Tinker

Asus est un géant des ordinateurs de bureau et portables, et leur entrée dans l'espace des ordinateurs à carte unique est très intéressante. La carte suit le style Raspberry Pi. Cependant, elle présente de superbes ajouts, tels qu'un connecteur à 40 broches codé par couleur. Entre-temps, elle manque de l'USB 3.0, qui est maintenant une interface de base que l'on s'attendrait à trouver sur un ordinateur à carte unique, mais elle fournit un certain nombre d'interfaces standard via le connecteur à 40 broches.

L'expertise en fabrication et en ingénierie d'Asus est extrêmement évidente avec la quantité copieuse de composants sur la carte, et leur densité. Cela entraîne une augmentation significative des protocoles de communication de bas niveau sur l'en-tête à 40 broches par rapport au Raspberry Pi, qui nécessite souvent une mise en œuvre logicielle de nombreux protocoles. Le Tinker prend en charge tous les protocoles courants avec plusieurs ports, facilitant ainsi la connectivité aux capteurs numériques et aux périphériques. Le Tinker dispose de son propre système d'exploitation de type Linux et prend en charge une large gamme d'autres systèmes d'exploitation Linux.

Banana Pi M64

Banana Pi propose une large gamme de cartes compatibles Pi, mais dans cet article, nous ne nous intéresserons qu'à la M64. Les Banana Pi bénéficient tous d'une excellente ingénierie et d'une bonne communauté. Le Banana Pi dispose également de l'un des plus grands réseaux de distributeurs après le Raspberry Pi, ce qui le rend très facile à se procurer pour essayer.

Le Banana Pi ne dispose que de deux ports USB 2.0. Cependant, il est équipé du WiFi et du Bluetooth. Selon votre projet, le microphone intégré pourrait vous intéresser. Le Banana Pi prend en charge les systèmes d'exploitation BSD, Linux et Android.

Nanopi Neo4

Là où d'autres cartes tentent de copier la disposition du Raspberry Pi, le Nanopi est fidèle à son nom et est extrêmement compact par rapport à des cartes de performances similaires. Son format plus petit et sa puissance de traitement respectable, plus les GPU, rendent son intégration dans votre produit plus viable que l'utilisation du Raspberry Pi de taille normale. Le Nanopi est populaire auprès des communautés de Maison Intelligente/Automatisation pour cette raison.

Malgré sa petite taille, la carte prend toujours en charge l'USB 3.0, l'Ethernet gigabit et les interfaces de caméra MIPI CSI, le Bluetooth et le WiFi. Les interfaces E/S sont considérablement plus limitées que celles des autres cartes de cette liste, ce qui en fait un choix moins idéal pour l'interfaçage avec des capteurs et des périphériques non USB.

L'une des caractéristiques intéressantes de cette carte est l'horloge en temps réel. Avoir une horloge en temps réel à bord vous permet de mettre le système dans différents modes de veille/modes basse consommation par rapport aux autres cartes de cette liste.

BeagleBone AI

Comme mentionné au début de l'article, BeagleBoard a été l'un des premiers ordinateurs à carte unique populaires. L'héritage se poursuit. Cependant, la popularité du BeagleBone est bien inférieure à celle du Raspberry Pi et des compatibles Pi populaires.

Le BeagleBone est relativement cher pour la puissance de traitement limitée et les capacités qu'il offre ; cependant, les unités de programmation en temps réel et les sous-processeurs M4 pourraient rendre ce coût tout à fait justifiable selon le projet. À mon avis, c'est dans les PRU que le BeagleBone brille vraiment. La plupart des ordinateurs à carte unique manquent de capacités en temps réel, et avec les unités programmables en temps réel, vous pouvez effectuer des tâches telles que des E/S à haute vitesse. Avec l'interface d'encodeur quadrature, cela peut être utilisé pour piloter des servomoteurs à des taux de pas incroyables, au-delà de ce qu'un microcontrôleur est capable de faire. Les deux cœurs ARM Cortex M4 peuvent permettre le transfert de tâches en temps réel et une consommation d'énergie réduite pour des tâches spécifiques.

LattePanda 4/64

Nous avons parlé du Raspberry Pi 4 comme pouvant remplacer un PC complet pour un usage typique de bureau ou domestique ; cependant, avec Linux comme seul système d'exploitation, il pourrait être difficile de convaincre les gens d'essayer quelque chose de nouveau s'ils sont habitués à Windows. Le LattePanda 4 fonctionne avec un processeur Intel Quad Core, ce qui lui permet d'exécuter Windows 10 intégralement.

Cela en fait la seule carte de cette liste capable de faire tourner Windows. C'est également la carte la plus chère de cette liste, mais reste bien moins coûteuse qu'un ordinateur. Cela dit, c'est aussi le modèle de LattePanda le plus cher. Avec un processeur Intel complet, 4 Go de RAM, une quantité décente de stockage flash intégré et un GPU Intel, c'est une option intéressante. Le modèle le moins cher de la gamme dispose de 2 Go de RAM et de 32 Go de stockage flash intégré.

Il intègre également un ATMega32U4, le même processeur 8 bits utilisé par les cartes Arduino de base, qui offre des capacités de traitement en temps réel basiques. Il dispose de 20 GPIOs de l'ATMega, et 6 du CPU Intel sont exposés. En plus de cela, il y a 6 connecteurs "Gravity". Avec des sorties HDMI et MIPI-DSI, se connecter à un écran pour fonctionner comme un kiosque ou similaire est trivial, surtout avec le connecteur de panneau tactile intégré.

Conclusion

Nous avons examiné une petite sélection d'options dans cette revue d'ordinateurs à carte unique, et il y en a beaucoup d'autres disponibles. Je pense que cette liste devrait vous donner un bon aperçu de certaines des capacités et options que vous trouverez sur le marché. Avec une gamme de capacités de traitement, d'options de connectivité, d'interfaces et de configurations, vous êtes susceptible de trouver un ordinateur à carte unique qui peut répondre à vos désirs.

Si vous cherchez simplement une carte pour expérimenter, il est très difficile de passer à côté de la série Raspberry Pi. Avec un excellent rapport qualité-prix, une immense communauté et plus de tutoriels que vous ne pourriez en explorer, le Pi a beaucoup à offrir. Si votre prochain projet nécessite plus de connectivité, de puissance de traitement ou de capacités graphiques, alors l'une des autres options présentées ici pourrait être parfaite pour vous. Ces cartes constituent d'excellentes plateformes d'expérimentation. Il est facile d'accéder aux entrées/sorties et aux périphériques pour travailler sur une plaque d'essai ou construire une carte d'extension personnalisée qui peut se connecter directement à l'ordinateur monocarte.

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