임베디드 시스템 프로젝트를 위한 컨트롤러로서의 싱글 보드 컴퓨터

모바일 기기, 센서 네트워크의 일부, 또는 다른 시스템이든, 임베디드 컴퓨팅 장치는 특정 요구 사항을 가지고 있습니다. 이러한 요구 사항에는 처리 능력, 메모리, 무선 및 구리 통신 기능, 데이터 송수신을 위한 I/O 인터페이스가 포함됩니다. 임베디드 시스템 개발자라면, 시스템의 프로토타이핑 및 대규모 생산을 위한 플랫폼을 구축해야 할 것입니다.

미리 만들어진 개발 보드를 사용하는 영역에서, 우리는 단순한 아두이노 마이크로컨트롤러 보드와 같은 것에 대해 이야기하는 것이 아닙니다. 이러한 보드는 더 단순한 컴퓨팅이나 데이터 캡처 작업에 사용될 수 있지만, 극도의 계산 부담을 지닌 애플리케이션에 필요한 처리 능력이 없습니다. 대신, 단일 보드 컴퓨터에 가까운 것을 사용하고 싶을 것입니다. 이는 일부 비용을 절약하고 사용자 경험, 네트워킹, 임베디드 소프트웨어와 같은 다른 중요한 디자인 측면에 집중할 수 있게 합니다.

구축할 것인가, 말 것인가?

자체 보드를 개발하고 제조하고 싶은 유혹을 받을 수 있지만, 단일 보드 컴퓨터나 다른 임베디드 컨트롤러 위에 보드를 디자인하는 방법도 있습니다. 임베디드 컨트롤러를 구축하거나 구입하는 것은 모든 임베디드 시스템 디자이너에게 고전적인 딜레마 중 하나입니다. 자체 컨트롤러 보드를 구축하는 방법은 원하는 형태 요소, 통합 수준 및 구성 요소 세트에 맞게 보드를 사용자 정의할 기회를 제공합니다.

반면, 미리 만들어진 보드를 구입하면 자체 임베디드 컨트롤러를 디자인, 프로토타이핑, 테스트 및 생산하는 비용을 없앨 수 있습니다. 시장에 나와 있는 미리 만들어진 보드에는 보드에 직접 구축된 상당한 기능이 포함되어 있어, 준비된 완전 기능의 하드웨어 플랫폼을 활용할 수 있습니다. 그런 다음 시스템의 소프트웨어 개발 측면에 집중할 수 있으며, 이는 어떤 개발 예산의 상당 부분을 차지할 수 있습니다.

중요한 임베디드 컨트롤러 성능 지표

임베디드 시스템의 성능을 측정하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 가장 중요한 몇 가지는 아래에 나열되어 있습니다:

• 온보드 메모리: 임베디드 컨트롤러의 메모리는 RAM, 플래시, EEPROM, 심지어 고체 상태 메모리를 포함한 여러 형태로 제공됩니다. 만약 여러분의 보드가 소량의 메모리만을 사전에 탑재하고 있고, 여러분의 애플리케이션이 계산 집약적이라는 것을 알고 있다면, SD 카드 확장 슬롯이 있는 임베디드 컨트롤러를 선택하는 것이 좋습니다. 이를 통해 여러분의 보드에 수 GB에 달하는 메모리를 합리적인 읽기/쓰기 속도로 추가할 수 있습니다.
• 처리 능력: 이것은 단순히 여러분의 처리 장치의 속도를 의미하며, FPGA, GPU, 또는 CPU일 수 있습니다. 많은 상용 보드들이 합리적인 비용으로 GHz 처리 속도를 제공합니다.
• 연결성: 이것은 GPIO, USB, UART, 이더넷 및 구리를 통한 기타 프로토콜에 이르기까지 모든 것을 포함합니다. 만약 여러분의 시스템이 외부 디스플레이 장치와 인터페이스할 경우 HDMI도 원할 수 있습니다. 이것은 WiFi, Bluetooth, GPS, LoRa 또는 기타 프로토콜과 같은 무선 기능도 포함할 수 있습니다.
• 확장성: 이것은 연결성과 어느 정도 관련이 있으며, 여러분이 컨트롤러에 원하는 기능을 제공하는 다른 모듈을 추가하고 싶을 수 있습니다. 여러분의 시스템을 다른 장치에 연결하는 경우, 시스템을 설계할 때 커넥터 호환성을 확인하는 것이 중요합니다.

고 MHz에서 GHz 속도로 작동하는 임베디드 시스템용 프로세서는 상당한 전력을 소비할 수 있으며, 백업 전원에 접근할 수 없는 경우 시스템이 종료될 위험에 처할 수 있습니다. 이것도 설계 중에 고려해야 할 사항이며, 컨트롤러를 필요한 기간 동안 온라인 상태로 유지하기 위해 필요한 배터리 크기를 계산해야 합니다. 사전 제작된 임베디드 컨트롤러나 싱글 보드 컴퓨터를 사용하는 것의 큰 장점은 필요한 전력 조절 회로를 이미 포함하고 있으며, 여러분은 전력 소비에만 신경 쓰면 됩니다.

Digi International CC-SBE-WMX-JN58

Digi International의 CC-SBE-WMX-JN58 모듈은 NXP Semiconductor의 528 MHz CPU에 256 MB의 온보드 DDR3 RAM을 탑재하고 있습니다. 이 보드는 다른 모듈과의 인터페이스를 위한 다수의 커넥터, 확장된 저장 공간을 위한 microSD 슬롯, USB 및 이더넷 포트, 그리고 기타 연결 옵션(ADC, GPIO, I2C, JTAG, PWM, SPI, UART)을 포함하고 있습니다. 이 컨트롤러가 제공하는 확장 가능한 메모리와 무선 기능(WiFi 및 Bluetooth 4.2)은 계산 부담이 낮고 데이터 저장 요구가 높은 임베디드 애플리케이션에 이상적입니다. 예를 들어 원격 이미지 캡처 및 실시간 센서 모니터링이 있습니다.

Digi International에서 제공하는 CC-SBE-WMX-JN58 싱글 보드 컴퓨터의 사진.

BeagleBoard PocketBeagle-SC-569

PocketBeagle-SC-569 모듈은 소형 임베디드 컨트롤러에 아주 적합합니다. 이 보드는 1GHz ARM^® Cortex-A8을 탑재하고 있으며 512MB DDR3 RAM을 지원하고, 맞춤형 Debian GNU 및 Node.js의 Cloud9 IDE와 사용자 정의 라이브러리와 호환됩니다. 이 보드는 microSD 카드로 확장이 가능합니다. 이 보드는 이전 보드보다 낮은 가격대에 제공되지만, 통합 무선 통신 기능은 없습니다. WiFi, 셀룰러 또는 기타 통신 프로토콜을 지원하는 쉴드 보드를 위한 확장 커넥터를 구매할 수 있습니다.

PocketBeagle-SC-569의 크기 비교. BeagleBoard 제공.

Pi Supply PIS-0531

PIS-0531 단일 보드 컴퓨터는 메이커의 꿈에 가까우며, 빠른 처리 속도와 높은 메모리가 필요한 강력한 컴퓨팅 애플리케이션에 적합합니다. 이 보드는 쿼드 코어 1.8GHz ARM^® Cortex-A17 CPU, 2GB LPDDR3 메모리, 기가비트 LAN, Bluetooth 4.0, 802.11 b/g/n Wi-Fi, 그리고 4개의 USB 2.0 포트를 특징으로 합니다. 또한 28개의 GPIO 핀을 포함한 40핀 헤더도 포함하고 있습니다.

Pi Supply PIS-0531 단일 보드 컴퓨터. PIS-0531 데이터시트에서 제공.

다음 임베디드 시스템 프로젝트를 위한 컴퓨팅 옵션은 여기에 소개된 구성 요소로 끝나지 않습니다. Octopart는 당신의 다음 임베디드 시스템을 구축하는 데 필요한 다양한 단일 보드 컴퓨터 및 기타 구성 요소에 대한 접근성을 제공합니다. 다음 제품에 가장 적합한 옵션을 결정하기 위해 부품 선택 가이드를 사용해 보세요.

최신 기사를 계속 업데이트하려면 뉴스레터에 등록하세요.