Мини-обзор мини-возможностей мини-компьютеров

Мини-компьютеры стремительно занимают свою нишу на рынке технологичных устройств. Казалось бы, не так много времени прошло с момента появления Raspberry Pi, а на рынке стали появляться другие интересные и недорогие решения. Преуспели в этом, как обычно, китайцы, представляющие ряд интересных ARM-решений, умещающихся на плате площадью чуть более 50 см². Но если мы и затронули эту тему, то стоит начать с самого начала…

Raspberry Pi

За последний год вокруг Raspberry Pi образовалось довольно активное сообщество пользователей, разработчиков и компаний, которые решили заняться производством и разработкой различных аксессуаров, проектов и программного обеспечения. Да и сам одноплатный компьютер успел претерпеть некоторые изменения в аппаратной части, например, в новых версиях прошивки убрали ряд недочетов, а в модели В объем оперативной памяти увеличили до 512 Мb.

Первый прототип этого устройства появился в 2006 году. Уже тогда он должен был стоить 25 долларов и предназначался для обучения школьников азам общения с компьютером. Основателями проекта стали сотрудники и преподаватели Компьютерной лаборатории Кембриджского университета, которые столкнулись с фактом того, что с каждым годом уровень подготовки абитуриентов неуклонно снижался. Сожаление разработчиков Raspberry Pi понятно, ведь их молодость пришлась как раз на время появления и расцвета первых по-настоящему персональных компьютеров Amiga, BBC Micro, Spectrum ZX и Commodore 64. Их пользователи в основном сами были не только программистами, но и хорошо понимали принципы работы аппаратной составляющей. Самые продвинутые брали в руки паяльник, ведь периферийных устройств поначалу тоже было немного. Но с этого момента прошло достаточно много времени, компьютеры стали доступны простым пользователям, а число энтузиастов заметно убавилось. Преподаватели Кембриджского университета такая ситуация не устраивала и они загорелись идеей создания платформы, которая возродила бы интерес к самостоятельному изучению компьютеров. Вдохновлялись они, судя по всему, историей некогда легендарного учебного компьютера BBC Micro. Raspberry Pi и BBC Micro имеют две аппаратные, незначительно различающиеся версии: Model A и Model B. Оба основаны на RISC-подобной архитектуре, да и несут они одинаковую задачу, которая заключается в том, чтобы заинтересовать подрастающее поколение компьютерными технологиями на достаточно продвинутом уровне.

BBC Micro планировалось продать не более 12000 штук, но за 10 лет в итоге было продано около 1,5 млн. Пробная партия Raspberry Pi объемом 10000 экземпляров разошлась за несколько минут, причем, на старте продаж больше одного мини-компьютера в одни руки не отпускали. Год спустя, во время старта продаж в США история повторилась. На текущий момент, то есть почти через полтора года после запуска, продано более 1,5 млн. этих устройств, и это далеко не предел.

Процесс был запущен в 2008 году, когда через 2 года после появления первого прототипа и создания различных вариантов мини-компьютеров не стало ясно, что процессоры для мобильных устройств стали доступными и достаточно мощными для работы с медиаконтентом, и именно их, а не микроконтроллеры, следует использовать для претворения идеи в жизнь. В 2009 году была создана благотворительная организация Raspberry Pi Foundation, в задачи которой входит разработка и продвижение одноименного компьютера. Еще 2 года потребовалось на создание аппаратной и программной части будущего устройства, заключение договоров и соблюдение прочих формальностей. В какой-то момент даже была идея сделать мини-компьютер в виде большой флешки (с одной стороны порт USB, а c другой — HDMI). Кстати, именно такими устройствами на платформе Android сегодня изобилует рынок. Наконец, в 2011 году появились первые альфа- и бета-версии плат, и только в середине 2012 года первая партия Raspberry Pi появилась на рынке.

Именно потому, что Raspberry Pi является некоммерческим проектом, так много времени ушло на его разработку, и именно поэтому не стоит ждать от этого устройства функциональности даже самого простенького нетбука. Основная идея разработчиков заключалась в том, чтобы за несколько десятков долларов создать инструмент для домашних экспериментов. Новичку сегодня проще разобраться с Raspberry Pi, чем с микроконтроллерами, так как он намного удобнее и функциональнее плат мини-роутеров, которые нередко используются в исследовательских задачах, его цена заметно ниже, чем у всех остальных одноплатных решений, пусть и более функциональных.

Raspberry Pi называют одноплатным компьютером размером с кредитную карту. На самом деле он чуть крупнее (85,6x56x21 мм), не имеет закругленных краев, некоторые порты попросту торчат снаружи, а карта памяти формата SD будет заметно выпирать за пределы платы. Весит устройство всего 54 гр. Как мы отметили выше, Raspberry Pi выпускается в двух версиях: Model A и Model B. У Model A нет порта Ethernet, один порт USB 2.0 и 256 Mb оперативной памяти. Официальная цена устройства — всего 25 долларов. Model B оснащена портом Ethernet 10/100 Mbps, двумя портами USB 2.0 и 512 Mb оперативной памяти. Цена — 35 долларов без учета возможных налогов и расходов на доставку. Так что не удивляйтесь, если цена в Баку на эти устройства окажется значительно выше. Также при покупке стоит обратить внимание на маркировку SoC. Номер партии для «старых» версий Model B с 256 Mb RAM начинается с K4P2G, а у ревизии с 512 Mb памяти — с K4P4G.

Основой Raspberry Pi является система-на-кристалле Broadcom BCM2835 (линейка BCM2708), которая включает процессорное ядро ARM11 с базовой частотой 700 MHz (возможен разгон до 1 GHz) и графическое ядро Broadcom VideoCore IV. Из-за того, что использована ныне слегка устаревшая архитектура ARM v6, ряд дистрибутивов не поддерживает данный процессор. К ним относится, например, Ubuntu. Про Android тоже нельзя сказать, что он хорошо работает на Raspberry Pi. С другой стороны, разработчики приложили максимум усилий для того, чтобы как следует подготовить операционную систему к работе на данном устройстве. GPU поддерживает стандарты OpenGL ES 1.1/2.0, OpenVG 1.1, Open EGL, OpenMAX и способно кодировать, декодировать и выводить Full HD-видео (1080p, 30 FPS, H.264 High-Profile). Для аппаратного ускорения MPEG-2 и VC-1 лицензии придется докупать отдельно. Чип памяти производства Samsung или Hynix напаян прямо поверх основного чипсета, так что увеличить RAM самостоятельно не получится. Память здесь общая, поэтому пользователь сам выбирает, сколько мегабайт отдать GPU. Видеовыходов два — композитный RCA (576i или 480i, PAL-BGHID/PAL-M/PAL-N/NTSC/NTSC-J) и HDMI 1.3a с поддержкой HDCP и протокола CEC (управление с одного ПДУ всеми мультимедийными устройствами). Так что для создания простенького медиацентра Raspberry Pi вполне подойдет, а наличие готового решения Raspbmc значительно упрощает задачу. Выбор именно таких видеовыходов объясняется очень просто — компьютер рассчитан на подключение к телевизору, а не к мониторам, поэтому нет, например, разъема DVI. Переходник с HDMI можно приобрести отдельно. Звук передается либо через HDMI, либо выводится через обычный 3,5 мм разъем.

Загружаться Raspberry Pi умеет только с карт памяти формата SD (сама операционная система может располагаться на USB-накопителе, но загрузчик всегда должен быть на карте памяти). Кнопок включения и сброса нет. Устройство включается при подаче питания, которое подается от порта micro-USB или с пары выделенных выводов GPIO. Для Model A рекомендуется источник на 5 В и 500-700 мА, а для Model B — на 5 В и 700-1200 мА. То есть порта USB 3.0 или зарядного устройства для телефона должно хватить, хотя лучше подобрать более стабильный источник питания. Сами платы потребляют чуть меньше, но часть энергии требуется для работы подключенных к USB-портам устройствам. На плате есть пять светодиодов, трое из которых указывают на активность и режим работы Ethernet, а два сигнализируют о наличии питания и работе с картой памяти. Теперь, что касается низкоуровневых интерфейсов, которые позволяют подключать к Raspberry Pi платы расширения, внешние контроллеры, датчики и прочие аксессуары. Здесь есть 15-пиновые слоты CSI-2 для подключения камеры и DSI для установки дисплея, а также колодка на 26 линий ввода-вывода общего назначения (GPIO, General Purpose Input/Output), из которых по факту для управления доступно только 17. На них же реализованы интерфейсы UART, консольный порт, SPI и I²C. На новых ревизиях плат разведены, но не распаяны еще четыре GPIO, дополнительно дающие I²C и I²S (названия широко распространенных в микроэлектронике стандартов подключения одних устройств к другим).

Есть у мини-компьютера и ряд явных недостатков. Здесь, например, нет собственных часов реального времени (Real Time Clock, RTC). Единственный способ получения времени — это синхронизация с NTP-серверами. SoC содержит в себе цифровой сигнальный процессор (DSP), но полного доступа к его API тоже нет. Выводы GPIO никак не защищены от короткого замыкания, поэтому ошибка в монтаже может сгубить весь мини-компьютер. Также он способен обрабатывать только цифровые сигналы. Видеовыходы не могут одновременно выводить картинку, а аудиовхода вообще нет. Но напомним, что все делалось в угоду цене устройства на выходе с конвейера.

Это устройство может стать и медиацентром, и управляющим центром «умного дома», и игровой приставкой для любителей 8-битной классики, и сердцем радиоуправляемых моделей. Все зависит от вашей фантазии, желания и навыков общения с электроникой. В интернете можно найти немало готовых проектов, сообществ пользователей и целых магазинов, посвященных Raspberry Pi. Есть даже официальный on-line магазин под названием The Pi Store с небольшим количеством программного обеспечения, играми, руководствами и собственным журналом.

Сайт разработчика: www.raspberrypi.org

Cubieboard

Первый open-source-hardware продукт команда Cubieteam разработала в августе 2012 года, а буквально через год один из разработчиков команды Cubieteam, сказал что проект уже вышел на новый технологический уровень, сопоставимый с промышленными решениями. Cubieteam — это небольшая команда, которую объединяет мечта о создании дешевого мини-компьютера и обмен технологиями с гиками со всего мира.

Проект получил более 90000 долларов в качестве предоплаты от энтузиастов для начала производства Cubieboard. Первая пробная партия Cubieboard в 200 экземпляров была распродана в сентябре прошлого года. Устройство базировалось на 1 GHz ARM-процессоре Allwinner A10 (Cortex-A8) с видеоускорителем Mali400 (аппаратно декодирует HD-видео и поддерживает OpenGL ES). Первая модель оснащалась 1 Gb оперативной памяти DDR3 480 MHz, 4 Gb Nand Flash-накопителем с предустановленным загрузчиком и операционной системой, HDMI-выходом, портом Ethernet, двумя портами USB, слотом для карт памяти формата microSD, интерфейсом SATA и инфракрасным портом. Для энтузиастов были выведены дополнительные 96 пин, через которые можно получить доступ к интерфейсам I²C, SPI, RGB/LVDS, CSI/TS, FM-IN, ADC, CVBS, VGA, SPDIF-OUT и R-TP. Цена платы составляла всего 49 долларов.

Многие называют этот мини компьютер самым главным конкурентом так громко заявившего о себе в последнее время Raspberry Pi. Он несет в себе такую же функционально-идейную направленность, как и Raspberry Pi, однако характеристики Cubieboard оказались на порядок выше конкурента по рынку. Работает устройство под управлением Android, Ubuntu или любой другой версии Linux. Но команда Cubieteam не остановилась на достигнутом и продолжила разработку. В июне этого года разработчики представили новую версию своего продукта. Отладочная плата Cubieboard2 является модифицированной платой Cubieboard первой версии. Отличие заключается в установке новой версии SoC AllWinner A20 ARM Cortex-A7 Dual-Core. Благодаря соответствию контактной площадки AllWinner A20 с предыдущим чипом AllWinner A10, не потребовалось переделывать топологию печатной платы. Прочие характеристики мини-компьютера нового поколения практически повторяют первый Cubieboard. В портфеле предложений от создателей Cubieboard есть и еще одно устройство под названием Cubietruck с 54 контактами подключения: I₂S, I₂C, SPI, CVBS, LRADC x2,UART, PS2, PWMx2, TS/CSI, IRDA, LINEIN&FMIN&MICIN, TVINx4

Сайт разработчика: http://cubieboard.org

Итоги

Конечно, это далеко не все модели мини-компьютеров, которые можно заказать и привезти в Баку, но многие из них или несут уже определенные цели, или стоят на порядок дороже, или предоставляют меньше возможностей для проведения экспериментов. Мы рассказали именно о тех моделях, которые дают свободу действия энтузиастам, как в аппаратном отношении, так и в программном. Впрочем, почти каждый найдёт для себя что-нибудь интересное в работе с Raspberry Pi или Cubieboard. Так что можно признать, что интерес одноплатным к мини-компьютерам будет только расти, так как они представляют собой довольно удобную платформу для домашних экспериментов — простую, недорогую и не столь сложную в освоении. Есть даже предположение, что подобные проекты финансирует ARM Ltd., которая хочет переманить увлекающихся электроникой пользователей на свою сторону. Вряд ли это так, но мы все-таки рекомендуем всем, кто хочет хотя бы попробовать свои силы в новой и очень интересной области, начать знакомство с ней именно с мини-компьютеров.

Подготовлено по материалам habrahabr.ru и www.3dnews.ru.