Ordenador de una sola placa

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Computadora de placa única (SBC, ing.  computadora de placa única ) - una computadora autosuficiente ensamblada en una sola placa de circuito impreso, en la que se encuentran un microprocesador, RAM, sistemas de entrada-salida y otros módulos necesarios para el funcionamiento de la computadora instalado. Las computadoras de placa única se fabrican como sistemas de demostración, sistemas para desarrolladores o educación, o para su uso como computadoras industriales o integradas . .

A diferencia de las computadoras personales de "escritorio" tradicionales (estándares AT, ATX, etc.), las computadoras de placa única a menudo no requieren la instalación de ninguna placa periférica adicional. Algunos sistemas de placa única se fabrican como una placa compacta con un procesador y memoria, conectados a la placa posterior para expandir las capacidades, por ejemplo, para aumentar la cantidad de conectores disponibles. .

La mayoría de las veces, estas soluciones deben ser robustas o muy compactas, por lo que todos los componentes deben estar en la misma placa. .

Dichos ahorros, por un lado, hacen que todo el dispositivo sea más compacto y mucho más barato debido al uso de un sistema en un chip; por otro lado, es difícil expandir las capacidades (cambiar el procesador o la memoria), ya que la mayoría de las veces estos Los componentes están soldados a la placa. .

Historia

La primera computadora de placa única se introdujo en 1976, fue la "Dyna-Micro" (posteriormente rebautizada como MMD-1: "Mini-Micro Designer 1") de E&L Instruments; se construyó sobre la base del procesador Intel 8080A y tenía un tamaño de 140 mm x 305 mm x 254 mm [1] [2] [3] . Después de él, se lanzaron varios SBC más populares en el siglo XX: Nascom (1979), BBC Micro (1981), Ferguson Big Board II (1982), etc., y en el siglo XXI: Raspberry Pi (2012), Banana Pi / Pro, Intel Edison/Galileo, Cubieboard, Beaglebone/Beagleboard, etc. [4] .

Aplicación

Los ordenadores de placa única se utilizan a menudo en las siguientes áreas [5] [6] :

• Instituciones educacionales;
• producción industrial y automatización;
• fabricación de equipos e instrumentos de medición;
• sistemas de automatización (casa inteligente);
• sistemas de seguridad;
• aviación;
• transporte;
• comercio;
• entretenimiento;
• telecomunicaciones;
• dispositivos móviles;
• asistencia sanitaria (supervisión médica);
• agricultura (invernaderos) y ganadería (seguimiento de animales).

Conceptos relacionados

Superseries

Los superconjuntos SBC se consideran "dispositivos de placa única" (SBD, dispositivo de placa única ing.  ) o, como también se les llama, "arquitecturas de placa única" (SBA, arquitectura de placa única ing. ) y "arquitectura de placa única" . Los sistemas de placa” (SBS, ing. single-board system ) son dispositivos cuyos componentes principales (memoria, puertos de E/S, microcontrolador/microprocesador) están ubicados en la misma placa. Estos incluyen [7] [8] [9] [10] :   

• en realidad, SBC;
• "microcontroladores de placa única" (SBM, microcontrolador de placa única ing.  o placa de microcontrolador ing.  ), como STM32F103C8T6, STM8L15X, TMS320C6457, Wiring V1.1, Adafruit HUZZAH ESP8266, Arduino / Genuino UNO Rev. 3, Arduino/Genuino MKR1000, Teensy LC y otros;
• “[dispositivos] de placa única con FPGA ” ( eng.  placa única con FPGA ), como Papilio DUO, Alchitry Au, Alhambra II, MKR Vidor 4000, ORP SoC, ZPUino, CVA6 y otros.

Subconjuntos

Los subconjuntos de SBC se consideran "módulos de placa única" (COM, ing.  computer-on-module , literalmente "computadoras en el módulo") y "sistemas en el módulo" (SOM, ing.  system-on-module ): son no son computadoras completas, pero contienen todo lo necesario para integrarse en la placa base ( ing.  baseboard , literalmente "placa principal") del sistema, creando así un cuasi-SBC. Todas las fuentes de alimentación principales y las interfaces de usuario se encuentran en la placa principal [11] [12] [13] [14] [15] [16] .

El enfoque modular es bueno porque permite, si es necesario, reemplazar el módulo sin afectar la placa principal. En igualdad de condiciones, los módulos serán más grandes que los SBC, ya que tienen un conector para conectarse al conector de la placa portadora [11] .

COM

Como regla general, solo los componentes principales y las interfaces se instalan en dichas placas [17] [15] [16] [11] [12] :

1. CPU con bajo consumo de energía;
2. conjunto de chips;
3. BIOS;
4. memoria;
5. controladores adicionales;
6. conectores;
7. fuentes de energía secundarias.

SOM

A diferencia de COM, son un subsistema completo capaz de realizar una o más funciones.

1. DSP ;
2. convertidores (DAC, ADC, etc.);
3. puertos de interfaz industrial (RS-232, RS-482, CAN, SPI, etc.);
4. reloj en tiempo real;
5. etapas terminales de interfaces (Ethernet, etc.);
6. indicadores, botones, conectores y más.

Ejemplos

Ejemplos de ordenadores comunes de placa única [18] [19] [20] [21] [22] [23] [7] :

• Tablero Tinker de ASUS;
• Plátano pi ;
• Tablero Beagle ;
• hueso de beagle negro;
• Sistemas Calao USB-A9G20-C01;
• Tablero de cubos ;
• DragonBoard410c;
• Junta de desarrollo de Google Coral
• Gumstix Verdex Pro XL6P/Overo Tierra;
• HardKernel Odroid C1/C2/XU3/XU4;
• Intel Galileo/Edisson;
• I.MX6Q SABRE LITE;
• LattePanda;
• NanoPC-T3 Plus;
• NanoPi Duo2;
• OLINUXINO;
• Cebolla Omega 2+ ;
• Naranja Pi;
• PANDABOARDES ;
• Tablero Parallella P1601;
• Pino A64;
• Radxa Rock Lite;
• Frambuesa Pi 1/2/3/Cero;
• DISTINTIVOS;
• Toradex Colibrí T30;
• Udoo x86 Ultra;
• UP al cuadrado;
• Variscita DARTMX8M-MINI;
• Giro en Z de Xilinx.

Notas

1. ↑ Ryakova D. A., Kornilov Yu. V. Historia de las computadoras de placa única // Tecnologías innovadoras en ciencia y educación. - 2016. - núm. 2.- S. 278-279.
2. ↑ Romin A. Cerraduras y frambuesas: un estudio comparativo de computadoras de placa única para control de acceso. — 2016.
3. ↑ Ortmeyer C. Entonces y ahora: una breve historia de las computadoras de placa única // Electron. Des. descubierto. - 2014. - T. 6. - S. 1-11.
4. ↑ Ashwin Pajankar. Raspberry Pi Supercomputación y Programación Científica. - Apress, 2017. - P. 3. - 171 p.
5. ↑ Leshukov E. V., Tanaeva M. S. MODELO DE NEGOCIO "PUESTA EN MARCHA DEL CUBO" HITO DE LA COMPUTADORA DE PLACA ÚNICA //INNOVATIKA-2019. - 2019. - S. 494-498.
6. ↑ Dobrovolsky N. S. Aplicación de computadoras de placa única en sistemas para monitorear parámetros ambientales // Problemas de automatización y control. - 2015. - núm. 1.- S. 171-174.
7. - 2021. - T. 21. - No. 18. - S. 6303.
8. ↑ K. Srujan Raju, Roman Senkerik, Satya Prasad Lanka, V. Rajagopal. Ingeniería de Datos y Tecnologías de la Comunicación. - Singapur: Springer, 2020. - S. 681. - 963 p.
9. ↑ Kuka L. Vom Consumer zum Maker: der interdisziplinäre Einsatz von Single-Board Platinen im Schulwesen/eingereicht von Dipl.-Ing. Lisa Kuka: dis. – Universidad de Linz, 2019.
10. ↑ Klaus Dembowski. Mikrocontroller - Der Leitfaden für Maker: Schaltungstechnik und Programmierung für Raspberry, Arduino & Co.. - Heidelberg: dpunkt.verlag, 2014. - 396 p.
11. ↑ 1 2 3 Computer-on-Module (COM) versus Single-Board Computer (SBC) Archivado el 31 de marzo de 2022 en Wayback Machine // Winsystems, 19/11/2019
12. ↑ 1 2 3 Strashun Yuri Pavlovich. El estado actual del desarrollo de los sistemas de automatización y control  // Información minera y boletín analítico (revista científica y técnica). - 2015. - Nº 7 .
13. ↑ 1 2 Fernando Moreira, Hojjat Adeli, Irena Orovic, Luís Paulo Reis, Sandra Costanzo, Álvaro Rocha. Tendencias e Innovaciones en Sistemas y Tecnologías de la Información. Tomo 2. - 2020. - S. 37-38. — 842 pág.
14. Fundamentos de Sistemas Embebidos. - Springer, 2019. - S. 32-33. — 167 pág.
15. ↑ 1 2 3 O. V. Shishov. Medios modernos de sistemas de control de procesos automatizados. - Moscú-Vólogda: Infra-Ingeniería, 2021. - P. 48-49. — 532 págs.
16. Tecnologías modernas de automatización industrial. - Moscú-Berlín: Direct-Media, 2015. - S. 18-19. — 368 págs.
17. Ingeniería Inversa Funcional de Máquinas Herramienta. - Prensa CRC, 2019. - 350 p.
18. ↑ Schindler V. et al. Las posibilidades de utilizar ordenadores de placa única para la seguridad de la transmisión de datos médicos //Przegląd Elektrotechniczny. - 2013. - T. 89. - No. 6.- S. 56-60.
19. ↑ Ortmeyer C. Breve historia de las computadoras de placa única // Una empresa Premier Farnell, Electronic Design Uncovered, EE. UU. - 2014. - núm. 06. - Pág. 11.
20. ↑ Lencse G., Répás S. Evaluación comparativa de más computadoras de placa única para construir una mini supercomputadora para la simulación de sistemas de telecomunicaciones // Revista internacional de avances en telecomunicaciones, electrotecnia, señales y sistemas. - 2016. - V. 5. - No. 1.- S. 29-36.
21. ↑ Johnston SJ et al. Clústeres de computadoras de placa única de productos básicos y sus aplicaciones // Sistemas informáticos de generación futura. - 2018. - T. 89. - S. 201-212.
22. ↑ Mishra A. Plataformas de desarrollo integradas para diseñar prototipos de aplicaciones de Internet de las cosas (IoT): un estudio. //Revista internacional de investigación en tecnología adventista, Vol.7, No.4, abril de 2019
23. ↑ Prabhu GRD, Urban PL Elevar la investigación química con un conjunto de herramientas de electrónica moderna //Chemical Reviews. - 2020. - T. 120. - No. 17.- S. 9482-9553.

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