Recensione e Panoramica dei Migliori Computer su Scheda Singola

I computer a scheda singola offrono un modo interessante per iniziare un progetto che necessita di più potenza di calcolo rispetto a un microcontrollore. Sia che tu stia cercando di sviluppare qualcosa che avrà un microprocessore incorporato che esegue un sistema Linux, sia che tu stia cercando di costruire qualcosa di basso volume e fare uso di un modulo processore incorporato, o rendere il computer a scheda singola la base del tuo progetto, c'è qualcosa disponibile per tutti.

I computer a scheda singola hanno davvero preso piede con l'introduzione del Raspberry Pi nel 2012. I computer di piccole dimensioni esistono da molto tempo, ma da quando è stato rilasciato il Pi abbiamo visto un massiccio aumento nel numero di utenti di tali sistemi. Con l'aumento del numero di utenti, c'è stata un'espansione della comunità che li circonda - fornendo un supporto migliore e più opzioni per ottenere consigli e guida su come implementare le tue idee di progetto. Prima del Pi uno dei sistemi più popolari era il BeagleBoard. Tuttavia, il Pi ha avuto un'influenza molto maggiore sul mercato dei computer a scheda singola, con molte schede che copiano il layout e la connettività del Pi.

Prima della rivoluzione dei computer a scheda singola, sarebbe stato necessario utilizzare un kit di sviluppo con un'implementazione di riferimento che poteva essere molto specifica per la scheda. Spesso non si sarebbe potuto ottenere molto supporto dal produttore o la scheda non aveva una comunità sviluppata attorno ad essa. Ho posseduto diversi kit di sviluppo che supportavano Linux, Android e altri sistemi operativi; tuttavia, spesso era davvero complicato iniziare un progetto, almeno con una piccola squadra, utilizzando questi kit. I computer a scheda singola oggi dispongono di hardware più potente, sistemi operativi moderni aggiornati e grandi comunità costruite attorno ad essi. Un grande vantaggio di questi sistemi è la comunità che mantiene il sistema operativo aggiornato e aggiunge continuamente nuovi driver e supporto hardware.

Ho compilato una recensione di computer a scheda singola per alcune delle migliori opzioni disponibili oggi, e perché potresti volerle utilizzare per iniziare il tuo prossimo progetto.

Raspberry Pi 3 Model B

Anche se non è l'ultimo modello di Raspberry Pi, il Pi 3 Modello B è probabilmente il computer a scheda singola più popolare sul mercato oggi. Se non hai bisogno di tutte le capacità del Raspberry Pi 4, la versione 3 offre un prezzo più basso e ha comunque molte capacità. Il Modello 3 B ha l'Ethernet gigabit; tuttavia, il suo throughput è limitato dalla sua implementazione alla velocità massima del bus USB 2.0, offrendoti una performance reale di circa 225Mbps, piuttosto che i 950Mbps del modello 4.

Sulla scheda sono presenti tutti i periferici che ti aspetti da un computer: quattro porte USB 2.0 di dimensioni complete, connettività cablata e wireless, uscite HDMI e LCD, uscita audio stereo e un'interfaccia per la fotocamera tramite MIPI. Ogni scheda della gamma Raspberry Pi dispone di un connettore IO a 40 pin che espone alcuni periferici di livello inferiore e IO per implementare il tuo progetto. Le schede di espansione Pi (chiamate cappelli) si trovano facilmente con quasi qualsiasi funzionalità desiderata. La scheda utilizza un socket per schede microSD per installare il sistema operativo e lo storage interno, il che permette molta flessibilità in termini di capacità di archiviazione. Oltre alla microSD, è possibile anche montare unità collegate via USB, consentendo di utilizzare terabyte di archiviazione, sebbene solo a velocità USB 2.0.

Come menzionato sopra, il connettore Ethernet cablato è limitato dalle velocità USB 2.0, il che probabilmente non rappresenta un problema per molti progetti di tipo Internet delle Cose. Si ottiene anche il WiFi per operazioni disconnesse. L'interfaccia della fotocamera CSI è adatta per la visione artificiale. Tuttavia, l'elaborazione del Pi 3 è solo appena accettabile per applicazioni di base. L'interfaccia del display DSI permette al Pi di essere facilmente utilizzato per un'interfaccia uomo/macchina o progetti di tipo chiosco.

Per me, il principale vantaggio del Raspberry Pi è la comunità che lo sostiene. Di solito, è possibile trovare un'implementazione di qualcosa di simile a ciò che si sta cercando di realizzare come progetto open source, il che può fornire un ottimo punto di partenza. Il supporto della comunità è eccellente e ci sono così tante risorse disponibili per imparare come fare praticamente qualsiasi cosa con il Pi.

Raspberry Pi 4

Il Raspberry Pi 4 offre una connettività simile al modello 3, tuttavia con un nuovo processore più veloce, Bluetooth 5, un vero Ethernet gigabit e porte USB 3.0. Per molti utenti di computer, il Pi 4 ha sufficiente potenza e capacità da poter facilmente sostituire un computer desktop. È più che capace di gestire la maggior parte dei compiti d'ufficio. Se la tua applicazione IoT richiede molta potenza di elaborazione per applicazioni come la visione artificiale, molta connettività o un'enorme quantità di memoria, il Pi 4 è un'ottima scelta.

Il Pi 4 può anche essere un ottimo server periferico per nodi di raccolta dati IoT a basso costo. Fornisce un database locale/server web per consentire ai nodi di inviare dati, prima che questi vengano trasferiti ai servizi cloud - offrendo un sistema altamente affidabile che può resistere a connettività intermittente alla rete.

Con l'aumento delle capacità di elaborazione e delle opzioni di connettività, aumenta anche il consumo energetico. Il Pi 4 è passato a un connettore USB tipo C per l'alimentazione in ingresso per consentire la fornitura di 5V/3A rispetto al limite di 2.5A del modello precedente. Oltre ai requisiti energetici aggiuntivi, il Pi 4 necessita di molto più raffreddamento rispetto al modello precedente. Mentre un Pi 3 può generalmente essere collocato in un involucro completamente sigillato senza molti problemi, il Pi 4 necessiterà di una certa attenzione agli aspetti termici di un'implementazione sigillata.

ODROID C2

ODROID produce diversi computer su scheda singola che offrono maggiori possibilità specifiche per applicazioni. I loro prodotti sono più costosi del Raspberry Pi. Tuttavia, offrono alcune interessanti possibilità con un layout simile a quello del Raspberry Pi e un connettore a 40 pin simile. Questo rende un computer su scheda singola ODROID facile da usare con vari accessori e schede di espansione progettate per il Pi.

L'ODROID C2 è un solido concorrente del Raspberry Pi 3B. È significativamente più veloce e ha una GPU potente. Oltre alla maggiore velocità di elaborazione, il C2 dispone di un vero Ethernet gigabit e accesso alla scheda SD. Il C2 ha anche alcune interessanti caratteristiche aggiuntive rispetto al Pi, con un ricevitore IR e un ADC integrato. L'ADC integrato potrebbe essere un notevole vantaggio per un progetto che integra sensori analogici.

La comunità ODROID è piuttosto ampia e c'è una gamma di sistemi operativi disponibili per il C2. Tuttavia, non è ampia quanto quella del Pi (nessuna altra comunità di computer su scheda singola lo è).

ODROID XU4

Come menzionato sopra, ODROID presenta diversi formati. L'XU4 si distacca dallo stile Raspberry Pi; tuttavia, è di dimensioni simili. Questa scheda dispone di un processore octa-core molto potente con lo stesso GPU del C2 più un acceleratore 3D. Con tutta questa potenza di elaborazione, la scheda è completa di ventola di raffreddamento e dissipatore, poiché necessita di essere raffreddata attivamente sotto carichi da moderati ad alti.

Sebbene questa sia una scheda computer monoscheda molto potente e capace, presenta un paio di svantaggi. In particolare, i suoi pin IO sono a 1.8V. Sarà necessario utilizzare un convertitore di livello per usare la maggior parte degli accessori e sensori che si utilizzerebbero con altri computer monoscheda. Detto ciò, se stai cercando potenza di elaborazione e accelerazione grafica, è un'ottima opzione.

Similmente al C2, anche l'XU4 dispone di un ricevitore IR e ADC a bordo. Mentre il Raspberry Pi Modello 4 necessita di un alimentatore da 3A, l'XU4 ne raccomanda uno da 4A a causa della sua enorme potenza di elaborazione.

Asus Tinker

Asus è un gigante nel campo dei computer desktop e laptop, e il loro ingresso nello spazio dei computer a scheda singola è molto interessante. La scheda segue lo stile del Raspberry Pi. Tuttavia, presenta alcune ottime aggiunte, come un'intestazione a 40 pin codificata a colori. Nel frattempo, manca di USB 3.0, che ora è un'interfaccia di base che ci si aspetterebbe di trovare su un computer a scheda singola, ma offre comunque un numero di interfacce standard tramite l'intestazione a 40 pin.

La competenza produttiva e ingegneristica di Asus è estremamente evidente data l'abbondante quantità di componenti presenti sulla scheda e la loro densità. Ciò comporta un significativo aumento dei protocolli di comunicazione a basso livello sul connettore a 40 pin rispetto al Raspberry Pi, che tende a richiedere l'implementazione software di molti protocolli. Il Tinker supporta tutti i protocolli comuni con molteplici porte, rendendo la connettività a sensori digitali e periferiche estremamente semplice. Il Tinker dispone del proprio sistema operativo basato su Linux e supporta un'ampia gamma di altri sistemi operativi Linux.

Banana Pi M64

Banana Pi produce una vasta gamma di schede compatibili con Pi, ma in questo articolo ci concentreremo solo sulla M64. Le Banana Pi hanno tutte un'ottima ingegneria e una buona comunità. Banana Pi ha anche una delle più grandi reti di distributori dopo Raspberry Pi, il che rende molto facile procurarsene una per provarla.

Banana Pi ha solo due porte USB 2.0. Tuttavia, dispone di WiFi e Bluetooth. A seconda del tuo progetto, potresti trovare interessante il microfono integrato. Banana Pi supporta i sistemi operativi BSD, Linux e Android.

Nanopi Neo4

Mentre altre schede cercano di copiare il layout del Raspberry Pi, il Nanopi è fedele al suo nome ed è estremamente compatto rispetto a schede di prestazioni simili. Il suo fattore di forma più piccolo e la rispettabile potenza di elaborazione più le GPU rendono l'integrazione nel tuo prodotto una via più praticabile rispetto all'uso del Raspberry Pi di dimensioni standard. Il Nanopi è popolare nelle comunità di Smart Home/Automazione per questo motivo.

Nonostante le dimensioni ridotte, la scheda supporta ancora USB 3.0, Ethernet gigabit e interfacce per fotocamere MIPI CSI, Bluetooth e WiFi. Le interfacce IO sono significativamente più limitate rispetto ad altre schede in questa lista, rendendola una scelta meno ideale per l'interfacciamento con sensori e periferiche non USB.

Una delle caratteristiche interessanti di questa scheda è l'orologio in tempo reale. Avere un orologio in tempo reale a bordo consente di mettere il sistema in diverse modalità di sospensione/modalità a basso consumo rispetto ad altre schede in questa lista.

BeagleBone AI

Come menzionato all'inizio dell'articolo, BeagleBoard è stato uno dei primi computer a scheda singola di grande popolarità. Questa eredità è continuata. Tuttavia, la popolarità del BeagleBone è molto inferiore rispetto a quella del Raspberry Pi e dei compatibili Pi più popolari.

Il BeagleBone è relativamente costoso per la limitata potenza di elaborazione e le capacità che offre; tuttavia, le Programming Realtime Units e i sottoprocessori M4 potrebbero rendere questo costo ben giustificato a seconda del progetto. A mio parere, il PRU è il punto di forza del BeagleBone. La maggior parte dei computer a scheda singola non ha nulla che si avvicini alle capacità in tempo reale, e con le unità real-time programmabili, è possibile eseguire compiti come l'IO ad alta velocità. Con l'interfaccia dell'encoder quadratura, questo può essere utilizzato per guidare i servo a velocità di passo incredibili, oltre a ciò che un microcontrollore è capace di fare. I due core ARM Cortex M4 possono permettere l'offloading dei compiti in tempo reale e un minor consumo energetico per compiti specifici.

LattePanda 4/64

Abbiamo parlato del Raspberry Pi 4 come possibile sostituto completo di un PC per ufficio o domestico; tuttavia, con Linux come unico sistema operativo, potrebbe essere difficile convincere le persone a provare qualcosa di nuovo se sono abituate a Windows. Il LattePanda 4 monta un processore Intel Quad Core, che gli permette di eseguire Windows 10 completo.

Questo lo rende l'unico scheda in questa lista che può eseguire Windows. È anche la scheda più costosa della lista, ma ancora molto più economica di un computer. Detto ciò, questo è anche il modello di LattePanda più costoso. Con un processore Intel completo, 4GB di RAM, una quantità decente di memoria flash integrata e una GPU Intel, questa è un'opzione interessante. Il modello più economico della gamma ha 2GB di RAM e 32GB di memoria flash integrata.

Dispone anche di un ATMega32U4, lo stesso processore a 8 bit utilizzato dalle schede Arduino di base, che offre capacità di elaborazione in tempo reale di base. Ci sono 20 GPIO dall'ATMega e 6 dal CPU Intel esposti. In aggiunta a ciò, ci sono 6 connettori "Gravity". Con uscite HDMI e MIPI-DSI, collegarsi a un display per funzionare come un chiosco o simile è banale, specialmente con il connettore per pannello touch integrato.

Conclusione

Abbiamo esaminato solo una piccola selezione di opzioni in questa recensione di computer a scheda singola, e ce ne sono molte altre là fuori. Credo che questa lista dovrebbe fornirvi una buona panoramica di alcune delle capacità e opzioni che troverete sul mercato. Con una gamma di capacità di elaborazione, opzioni di connettività, interfacce e layout, è probabile che troviate un computer a scheda singola che possa soddisfare i vostri desideri.

Se stai semplicemente cercando una scheda con cui sperimentare, è molto difficile ignorare la serie Raspberry Pi. Con un prezzo eccellente, una vasta comunità e più tutorial di quanti ne possa elencare, il Pi ha molto da offrire. Se il tuo prossimo progetto necessita di maggiore connettività, potenza di elaborazione o capacità grafica, allora una delle altre opzioni qui potrebbe essere perfetta per te. Queste schede sono eccellenti piattaforme di sperimentazione. È facile accedere agli IO e ai periferici per lavorare su una breadboard o costruire una scheda di espansione personalizzata che può essere inserita direttamente nel computer a scheda singola.

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