最高のシングルボードコンピューターのレビューとまとめ

シングルボードコンピュータは、マイクロコントローラよりも多くの計算能力が必要なプロジェクトを始めるための興味深い方法を提供します。 Linuxシステムを実行する組み込みマイクロプロセッサを開発したい場合でも、低ボリュームで組み込みプロセッサモジュールを使用したい場合でも、またはプロジェクトの基盤としてシングルボードコンピュータを使用したい場合でも、誰にとっても適したものがあります。

シングルボードコンピュータは、2012年のRaspberry Piの導入によって本当に普及しました。小型フォームファクタのコンピュータは長い間存在していましたが、Piのリリース以来、そのようなシステムのユーザー数が大幅に増加しました。ユーザー数の増加に伴い、それらを取り巻くコミュニティも拡大し、プロジェクトのアイデアを実装する方法についてのアドバイスやガイダンスを得るためのより良いサポートとより多くのオプションが提供されています。Piの前に最も人気のあったシステムの一つはBeagleBoardでした。しかし、Piはシングルボードコンピュータ市場にはるかに大きな影響を与え、多くのボードがPiのレイアウトと接続性をコピーしています。

シングルボードコンピュータの革命が起こる前は、非常にボード固有の参照実装を含む開発キットを使用する必要がありました。多くの場合、製造元からのサポートをほとんど受けられなかったり、そのボードにはコミュニティが構築されていなかったりしました。私はLinux、Android、その他のオペレーティングシステムをサポートするいくつかの開発キットを所有していましたが、これらのキットを使用して小規模チームでプロジェクトを始めるのは、しばしば本当に面倒でした。現在のシングルボードコンピュータは、より強力なハードウェア、最新のオペレーティングシステム、そしてそれらを取り巻く素晴らしいコミュニティを持っています。これらのシステムの主な利点は、オペレーティングシステムを最新の状態に保ち、新しいドライバーやハードウェアサポートを継続的に追加するコミュニティです。

今日利用可能な最良のオプションのいくつかについて、シングルボードコンピュータのレビューをまとめました。そして、次のプロジェクトを始めるためにそれらを使用したい理由です。

Raspberry Pi 3 Model B

最新のRaspberry Piモデルではありませんが、Pi 3 Model Bは今日市場で最も人気のあるシングルボードコンピューターである可能性が高いです。Raspberry Pi 4のすべての機能が必要ない場合、バージョン3はより低い価格を提供し、それでも豊富な機能を持っています。Model 3 Bにはギガビットイーサネットがありますが、そのスループットは実装によってUSB 2.0バスの最大速度に制限されており、実際のパフォーマンスは約225Mbpsであり、モデル4の950Mbpsではありません。

ボードには、コンピューターから期待されるすべての周辺機器が搭載されています：フルサイズのUSB 2.0ポートが4つ、有線および無線ネットワーク、HDMIおよびLCD出力、ステレオオーディオ出力、そしてMIPI経由のカメラインターフェース。Raspberry Piの範囲内の各ボードには、プロジェクトの実装に使用するいくつかの低レベルの周辺機器とIOをブレイクアウトする40ピンのIOコネクタがあります。Pi拡張ボード（帽子と呼ばれる）は、ほぼ任意の機能で簡単に見つけることができます。ボードは、オペレーティングシステムと内部ストレージをインストールするためにmicroSDカードソケットを使用し、ストレージ容量の点で多くの柔軟性を提供します。microSDに加えて、USB接続ドライブをマウントすることもでき、テラバイト単位のストレージを利用できますが、USB 2.0の速度に限定されます。

上記のように、有線イーサネットコネクタはUSB 2.0の速度に制限されていますが、これは多くのIoTタイプのプロジェクトにとって問題ではないでしょう。また、切断された操作のためのWiFiも利用できます。CSIカメラインターフェースは機械視覚に適しています。しかし、Pi 3の処理能力は基本的なアプリケーションに対してはかろうじて許容範囲です。DSIディスプレイインターフェースにより、Piを人間/機械インターフェースやキオスクタイプのプロジェクトに簡単に使用できます。

私にとって、Raspberry Piの最大の利点は、それを支えるコミュニティです。あなたが実現しようとしていることに似た何かの実装を、オープンソースプロジェクトとして通常見つけることができます。これは素晴らしい出発点となり得ます。コミュニティサポートは優れており、Piでほぼ何でもする方法を学ぶためのリソースがたくさんあります。

Raspberry Pi 4

Raspberry Pi 4は、モデル3と同様の接続性を提供しますが、新しい高速プロセッサ、Bluetooth 5、真のギガビットイーサネット、USB 3.0ポートを搭載しています。多くのコンピューターユーザーにとって、Pi 4は十分なパワーと機能を備えており、デスクトップコンピューターを簡単に置き換えることができます。ほとんどのオフィス作業に十分以上の能力を持っています。IoTアプリケーションが機械視覚などのアプリケーションに多くの処理能力、多くの接続性、または膨大な量のストレージを必要とする場合、Pi 4は素晴らしい選択です。

Pi 4は、低コストのIoTデータ収集ノードのための優れたエッジサーバーとしても活用できます。これは、ノードがデータを送信するためのローカルデータベース/ウェブサーバーを提供し、そのデータがクラウドサービスに転送される前に、インターネットへの断続的な接続に耐えうる非常に信頼性の高いシステムを提供します。

処理能力と接続オプションの増加に伴い、電力消費も増加します。Pi 4は、以前のモデルの2.5Aの制限を超える5V/3Aを供給するために、入力電源用にUSBタイプCコネクタに切り替えました。追加の電力要件に加えて、Pi 4は以前のモデルよりもはるかに多くの冷却が必要です。Pi 3は一般的に完全に密閉されたエンクロージャー内に置くことができますが、Pi 4は密閉された実装の熱面についていくつか考慮する必要があります。

ODROID C2

ODROIDは、よりアプリケーション特化した可能性を提供するいくつかのシングルボードコンピュータを製造しています。彼らの製品はRaspberry Piよりも高価です。しかし、Raspberry Piと似たレイアウトや同じ40ピンコネクタを持つなど、いくつかの興味深い可能性を持っています。これにより、ODROIDシングルボードコンピュータは、Pi用に設計されたさまざまなアクセサリーや拡張ボードと簡単に使用できます。

ODROID C2は、Raspberry Pi 3Bに対する堅実な競争相手です。それはかなり速く、強力なGPUを持っています。より高速な処理に加えて、C2は真のギガビットイーサネットとSDカードアクセスを持っています。C2には、Piと比較して、IRレシーバーやオンボードADCなど、いくつかの興味深い追加機能があります。オンボードADCは、アナログセンサーと統合するプロジェクトにとって大きなボーナスとなる可能性があります。

ODROIDコミュニティはかなり大きく、C2用のさまざまなオペレーティングシステムが利用可能です。しかし、それはPiコミュニティほど大きくはありません（他のシングルボードコンピュータコミュニティもそうではありません）。

ODROID XU4

上述の通り、ODROIDにはいくつかの異なるフォームファクターがあります。XU4はRaspberry Piスタイルから離れていますが、サイズは似ています。このボードには非常に強力なオクタコアプロセッサーが搭載されており、C2と同じGPUに加えて3Dアクセラレーターも備えています。この処理能力を持つボードは、中程度から高負荷の下で能動的に冷却される必要があるため、冷却ファンとヒートシンクが完備されています。

これは非常に強力で能力のあるシングルボードコンピューターですが、いくつかの欠点があります。特に、そのIOピンは1.8Vです。他のシングルボードコンピューターで使用するほとんどのアクセサリーやセンサーを使用するにはレベルコンバーターが必要になります。それでも、処理能力とグラフィックスアクセラレーションを求めているなら、優れた選択肢です。

C2と同様に、XU4にもIRレシーバーとADCがオンボードで搭載されています。Raspberry Pi Model 4が3Aの電源を必要とするところ、XU4はその大きな処理能力のために4Aを推奨しています。

Asus Tinker

Asusはデスクトップおよびラップトップコンピュータの巨人であり、シングルボードコンピュータスペースへの参入は非常に興味深いです。このボードはRaspberry Piスタイルに従っています。しかし、カラーコード付きの40ピンヘッダーなど、素晴らしい追加機能があります。一方で、USB 3.0を欠いていますが、これは現在、シングルボードコンピューターに期待される基本的なインターフェースですが、40ピンヘッダーを通じて多数の標準インターフェースを提供しています。

Asusの製造およびエンジニアリングの力は、ボード上の部品の多さとその密度に非常に明らかです。これにより、Raspberry Piと比較して40ピンヘッダー上の低レベル通信プロトコルが大幅に増加し、多くのプロトコルにソフトウェア実装が必要になる傾向があります。Tinkerは、すべての一般的なプロトコルを複数のポートでサポートし、デジタルセンサーや周辺機器への接続を容易にします。Tinkerには独自のLinuxフレーバーのOSがあり、他の多くのLinuxオペレーティングシステムをサポートしています。

Banana Pi M64

Banana PiはPi互換ボードを幅広く提供していますが、この記事ではM64についてのみ見ていきます。Banana Piはすべて優れたエンジニアリングと良好なコミュニティを持っています。Banana PiはRaspberry Piに次ぐ広範なディストリビューターネットワークを持っており、試しに手に入れやすいです。

Banana PiにはUSB 2.0ポートが2つしかありません。しかし、WiFiとBluetoothを搭載しています。プロジェクトによっては、オンボードマイクロフォンが興味深いかもしれません。Banana PiはBSD、Linux、Androidオペレーティングシステムをサポートしています。

Nanopi Neo4

他のボードがRaspberry Piのレイアウトをコピーしようとする中、Nanopiはその名の通り非常にコンパクトであり、同等の性能を持つボードに比べて相対的に小さいです。その小さなフォームファクターと尊敬すべき処理能力およびGPUは、フルサイズのRaspberry Piを使用するよりも、製品への統合をより実現可能なルートにします。このため、Nanopiはスマートホーム/オートメーションコミュニティで人気があります。

小さいサイズにもかかわらず、このボードはUSB 3.0、ギガビットイーサネット、MIPI CSIカメラインターフェース、Bluetooth、およびWiFiをサポートしています。IOインターフェースはこのリストの他のボードに比べてかなり限定されており、センサーや非USB周辺機器とのインターフェースにはあまり理想的ではありません。

このボードの興味深い特徴の一つは、リアルタイムクロックです。リアルタイムクロックを搭載することで、このリストの他のボードと比較して、システムを異なるスリープモード/低消費電力モードに設定できます。

BeagleBone AI

この記事の冒頭で触れたように、BeagleBoardは最初に人気を博したシングルボードコンピュータの一つです。その遺産は今も続いています。しかし、BeagleBoneの人気はRaspberry Piや人気のあるPi互換製品に比べて遥かに低いです。

BeagleBoneは、提供する処理能力と機能に対して比較的高価ですが、プロジェクトによっては、プログラミングリアルタイムユニットやM4サブプロセッサがそのコストを十分に価値あるものにするかもしれません。私の意見では、PRUがBeagleBoneの真の魅力を発揮する場所です。ほとんどのシングルボードコンピュータにはリアルタイム機能が欠けていますが、プログラマブルリアルタイムユニットを使用すると、高速IOのようなタスクを実行できます。クアドラチャエンコーダインターフェースを使用すると、マイクロコントローラが可能な範囲を超えて、信じられないほどのステップレートでサーボを駆動することができます。2つのARM Cortex M4コアは、リアルタイムタスクのオフロードと特定のタスクの低電力使用を可能にします。

LattePanda 4/64

ラズベリーパイ4が典型的なオフィスや家庭用PCの完全な代替品として機能することについて話しましたが、唯一のオペレーティングシステムがLinuxであるため、Windowsに慣れている人々が新しいものを試すのは難しいかもしれません。LattePanda 4はインテルクアッドコアCPUを搭載しており、フルWindows 10を実行できます。

これはこのリストの中でWindowsを実行できる唯一のボードです。また、このリストの中で最も高価なボードですが、それでもコンピュータよりはるかに安価です。それにもかかわらず、これは最も高価なLattePandaモデルでもあります。フルインテルCPU、4GBのRAM、十分なオンボードフラッシュストレージ、そしてインテルGPUを搭載しているため、これは興味深いオプションです。ラインナップの中で最も安価なモデルは、2GBのRAMと32GBのオンボードフラッシュストレージを備えています。

ATMega32U4を搭載しており、基本的なArduinoボードに使用されているのと同じ8ビットプロセッサで、基本的なリアルタイム処理機能を提供します。ATMegaからは20のGPIOが、Intel CPUからは6つが露出しています。さらに、6つの「Gravity」コネクタもあります。HDMIおよびMIPI-DSI出力により、ディスプレイに接続してキオスクなどとして実行するのは簡単で、特にオンボードのタッチパネルコネクタを使用する場合はそうです。

結論

このシングルボードコンピュータレビューでは、ごく一部のオプションを見てきましたが、市場にはもっと多くの選択肢があります。このリストが、市場で見つかるいくつかの機能とオプションの良いレビューになると感じています。処理能力、接続オプション、インターフェース、レイアウトの範囲により、あなたの要望を満たすことができるシングルボードコンピュータを見つけることができるでしょう。

もし実験用のボードを探しているだけなら、Raspberry Piシリーズを見逃すのは非常に難しいでしょう。優れた価格、巨大なコミュニティ、そして振り向くほどのチュートリアルがあるため、Piは多くを提供しています。次のプロジェクトがより多くの接続性、処理能力、またはグラフィックスパワーを必要とする場合、ここで紹介する他のオプションのいずれかが完璧かもしれません。これらのボードは優れた実験プラットフォームとなります。IOや周辺機器に簡単にアクセスして、ブレッドボードで作業するか、シングルボードコンピュータに直接取り付けることができるカスタム拡張ボードを構築することができます。

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