V posledných rokoch sme boli svedkami obrovského nárastu popularity jednodoskových počítačov. Každý mesiac vstupujú na trh nové, výkonnejšie a lacnejšie modely. Väčšina z nich, tak ako populárny Raspberry Pi, sú vybavené viacjadrovými procesormi, založenými na architektúre ARM. Pomerne prekvapivý je UP Board – jednodoskový počítač vybavený 64-bitovým procesorom s architektúrou x86, vyrobený 14 nm technológiou.

UP Board je výrobok taiwanskej firmy AAEON, spoločnosti ktorá je súčasťou skupiny ASUS. Bol navrhnutý s ohľadom na tvorcov prototypov a je tiež vynikajúcim vybavením pre kick-up a start-up projekty. Vďaka svojej bohatej multimediálnej podpore môže byť použitý napríklad ako kancelársky terminál.  Počítač Up Board ponúkajúci rôzne riešenia, ktoré doteraz existovali len v priemyselných počítačoch, je tiež zaujímavou platformou pre nadšencov vytvárajúcich zariadenia pre vlastné použitie.
 
Technické špecifikácie počítača UP Board
UP Board je vybavený 64-bitovým štvorjadrovým procesorom Intel Atom™ x5-Z8350 CPU s 2MB vyrovnávacej pamäte cache. Podľa výrobcu, je maximálna taktovacia frekvencia jadra 1,92 GHz.

Obr. 1: Rozmery počítača UP Board sú 85,6mm x 56,5mm

V závislosti od verzie má UP Board pamäť RAM DDR3L-1600 s kapacitou 1, 2, alebo 4 GB. Je tiež vybavený technológiou Intel HD Graphics 400, ktorá beží na frekvencii 500 MHz. Počítač poskytuje široký súbor rozhraní, ktorý zahrňuje okrem iného: DSI, CSI (do 4 Mpix), HDMI, Ethernet, 4x USB 2.0 a 1x USB 3.0 OTG. Prístroj je napájaný zo zásuvky 5V DC a má rozsah prevádzkových teplôt od 0 °C do 60 °C. Charakteristickým rysom dosky sú jej malé rozmery (85,60 mm × 56,5 mm). UP Board bez problémov podporuje video stream s rozlíšením 4K. Na obr. 2 je ukázaný príklad takého videa, ktoré sa prehráva na prehliadači Chrome a beží na ubilinux.
 

Obr. 2: UP Board môže ľahko spracovať 4K video stream

Obr. 3: Základné technické špecifikácie UP Board

Obr. 4: Výsledky štandardných testov z programu Hardinfo-System Information a Benchmark. Čím je skóre nižšie, tým lepšie. Výsledky iných platforiem môžete vidieť, keď navštívite napr. portál openbenchmarking.org.

Zabudovaná pamäť eMMC
Silnou výhodou počítača UP Board je integrovaná energeticky nezávislá pamäť eMMC s kapacitou 16 GB, 32 GB, alebo 64 GB (v závislosti na verzii). Preto nie je potrebné pripojenie externej SD karty, ako napr. v prípade Raspberry Pi. Takéto riešenie výrazne zvyšuje odolnosť systému voči otrasom a vibráciám a jeho všeobecnú spoľahlivosť, najmä v nepriaznivých podmienkach.
 
40-pinový konektor
UP Board je vybavený 40-pinovým expanzným konektorom, ktorý je kompatibilný s Raspberry Pi. Jeho jednotlivé piny ovládajú univerzálne porty (GPIOs), komunikačné rozhrania (UART, I2C, SPI), výstup signálu PWM, vstup ADC prevodníka a napájacie vedenia 3,3 V a 5 V. Opis a rozloženie jednotlivých pinov 40-pinového konektora môžete vidieť v tabuľke 1 (na konci článku).
 
40-pinový konektor sa môže využívať s adaptérmi, ako napr. MIKROE-1879, ponúkaný firmou Mikroelektronika. Táto spoločnosť tiež vyrába expanzné moduly (nazývané clicks), ktoré umožňujú vybaviť systém dodatkovými komponentmi, akými sú teplotné snímače, merač zrýchlenia, displej, dodatočná pamäť a veľa iného.

Obr. 5: UP Board s namontovaným expandérom MIKROE-1879, ktorý umožňuje pripojenie rozširujúcich modulov, tzv. clicks.

Dostupné operačné systémy
UP Board môže pracovať s operačnými systémami Linux, Windows 10, alebo Android. Výrobca poskytuje ovládače, ktoré umožňujú inštaláciu linuxových distribúcií Ubuntu a ubilinux™ (založené na Debiane a určené pre vložené systémy), rovnako ako ovládače pre Yocto Project. Operačný systém je nainštalovaný pomocou bootovacej pamäte USB.
 
Inštalácia ubilinux™
Aby ste mohli nainštalovať ubilinux™ potrebujete správne nakonfigurovanú pamäť USB s obrazom OS. V systéme Windows môžete na konfiguráciu pamäte USB použiť napr. nástroj Rufus[1]. Obrazy tohto a iných operačných systémov pre túto platformu sú dostupné na internete[2]. Skôr než začnete pracovať s UP Board, potrebujete monitor s rozhraním HDMI, myš a klávesnicu USB a napájací zdroj 5 V, ktoré nie sú súčasťou zostavy.
Všetko čo potrebujete urobiť pred inštaláciou ubilinuxu, je vložiť pamäť USB s OS do USB portu pred zapnutím napájania a po zapnutí napájania postupovať podľa pokynov zobrazených na obrazovke.

Obr. 6: Úvodná obrazovka systému ubilinux

UP Board ako autonómny modul IoT
Ak sa rozhodnete nainštalovať ubilinux, získate okrem OS aj predinštalovaný ubiworx™ IoT Framework, ktorý vám umožní jednoducho zmeniť UP Board na autonómny modul IoT. Súčasťou súpravy sú knižnice a ovládače, ktoré umožňujú doske ovládať rôzne snímače. Prostredie ubiworx™ implementuje aj zásobník sieťových protokolov, čo výrazne skracuje čas vývoja softvéru.

Obr. 7: Prostredie ubiworx™ umožňuje vytvorenie systému, ktorý sa skladá z množstva modulov IoT.

Obr. 8: Prostredie ubiworx poskytuje grafické rozhranie (GUI) pre definovanie pravidiel správania modulov a ich skupín.
 
Široký výber modulov click
UP Board môže ovládať, okrem iného, rozširujúce dosky click od spoločnosti MikroElektronika, čo je znázornené na obr. 9. Prezentovaná zostava pozostáva z 2 modulov: MIKROE-1879, adaptér pre mikrobus, určený pre 40-pinové konektory používajúce štandard Raspberry Pi, a tiež MIKROE-1877, čo je doska IO MM7150 (IO je integrovaný gyroskop MEMS, akcelerometer a magnetometer). Modul MM7150 podporuje komunikáciu v štandarde HID-Over-12C. Po inštalácii príslušných ovládačov (ktoré sú štandardne predinštalované v ubilinux), môžete tento integrovaný obvod ovládať pomocou štandardných príkazov a deskriptorov protokolu HID. Spoločnosť MikroElektronika ponúka širokú škálu modulov click s rôznymi funkciami.

Obr. 9: UP Board s doskou click od spoločnosti MikroElektronika

Podpora modulu MM7150
Aby bol operačný systém schopný podporovať IO MM7150, musí byť vytvorený konfiguračný súbor na správnej ceste (obvykle v adresári /linux/arch/arm/boot/dts/overlays), ktorý sa potom musí kompilovať. Tento súbor musí obsahovať základné definície a informácie o podporovanom čipe. Zvyknúť si na špecifiká protokolu HID a komunikácie v štandarde HID-Over_12C je užitočné.[3]
 
Podpora GPIO
Nižšie nájdete príklady príkazov, ktoré konfigurujú jeden z portov GPIO (Linux GPIO 26) ako výstupný port a nastavujú jeho logický stav ako vysoký:
 
echo 26 > /sys/class/gpio/export
echo out > /sys/class/gpio/gpio26/direction
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio26/value
Každý z 28 GPIO portov môže byť konfigurovaný a nastavený nezávisle.

Podpora UART
Príklad uvedený nižšie konfiguruje port UART1 na prácu pri 115200 bps a ukazuje jednu z metód na posielanie a prijímanie dát.

stty -F /dev/ttyS1 115200 raw -echo -echoe -echok -crtscts

echo "Hello World" > /dev/ttyS1

cat /dev/ttyS1

V systéme ubilinux^TM je prístup k portu /dev/ttyS1 možný tiež prostredníctvom nasledujúceho aliasu: /dev/ttyAMA0, ktorý ho robí kompatibilným so softvérom vyvinutým pre Raspberry Pi.
 
Zhrnutie
Jednodoskový počítač UP Board, vybavený procesorom x86, je zaujímavou alternatívou k populárnym platformám založeným na architektúre ARM. V mnohých aplikáciách môže UP Board nahradiť profesionálne priemyselné počítače, ponúkajúc podobnú funkčnosť za oveľa nižšiu cenu. Záruka dlhej dostupnosti tejto platformy je tiež dôležitá výhoda. Výrobca zaručuje, že tento model bude v ponuke minimálne do roku 2020. UP Board dostupný v ponuke firmy Transfer Multisort Elektronik (www.tme.eu).
 
 
Tabuľka: Opis vývodov 40-pinového konektora

 
Referencie
[1] https://rufus.akeo.ie/
[2] https://up-community.org/downloads/category/15-up
[3] Microsoft Corporation, “HID Over I2C Protocol Specification: Device Side”, version 1.00, 04/24/2012
[4]USB-Sig, “HID Usage Table Sensor Page”, https://www.usb.org/developers/hidpage/HUTRR39b.pdf

• O autorovi
• Najnovšie príspevky

TME s.r.o.

Najnovšie články od TME s.r.o. (zobraziť všetky)

• Programovateľné laboratórne zdroje GW INSTEK série GPP - 1. októbra 2024
• Tieniace a uzemňovacie pásky PPI - 1. septembra 2024
• Komplexné vybavenie každej dielne – značka MILWAUKEE® v TME - 2. augusta 2024