Los ordenadores de placa única (SBC), conocidos por su tamaño compacto, gran flexibilidad, durabilidad excepcional y rendimiento sobresaliente, han encontrado importantes aplicaciones en los campos del Internet de las cosas (IoT) integrado y la computación periférica. Son especialmente adecuados para entornos industriales exigentes en los que las limitaciones de espacio impiden el uso de ordenadores normales y equipos de refrigeración, pero se necesitan capacidades específicas del sistema operativo. En tales casos, los ordenadores de placa única de grado industrial son la opción más adecuada.
¿Qué es un ordenador de placa única?
Un ordenador de placa única (SBC) es un hardware de código abierto común que surgió en 2018, diseñado mediante la integración de microprocesadores, memoria y componentes de interfaz en una sola placa de circuito impreso.
En los últimos años, los ordenadores de placa única (SBC) han ganado popularidad debido a su formato compacto, su bajo consumo energético y su impresionante rendimiento. Actualmente, los SBC se utilizan ampliamente en diversas aplicaciones, desde proyectos de aficionados hasta la automatización industrial e incluso el desarrollo de inteligencia artificial.
Tamaño del mercado de los ordenadores de placa única
Según datos de Research and Markets, el mercado mundial de ordenadores de placa única se valoró en 2860 millones de dólares en 2019 y se prevé que alcance los 3800 millones de dólares en 2027, con una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 4,6 % entre 2020 y 2027. El mercado de ordenadores de placa única posee características únicas en comparación con otros segmentos de la industria de los semiconductores.
Aplicaciones de los ordenadores de placa única
La comercialización del hardware de código abierto ha tenido muchos ejemplos de éxito, incluyendo ordenadores de placa única como Raspberry Pi, Arduino, Beagleboard y algunos proyectos de creadores como la impresora 3D MakerBot.
El hardware de código abierto también tiene utilidad en el sector industrial, ya que algunos ordenadores de placa única tienen versiones adaptadas para aplicaciones industriales. Los conocimientos, los procesos y las herramientas para crear productos utilizando hardware de código abierto pueden compartirse entre empresas, lo que hace que la capacidad de fabricación ya no sea el principal factor diferenciador, sino que se haga hincapié en la flexibilidad del diseño y la innovación dentro de las empresas.
Los ordenadores de placa única suelen proporcionar entornos de desarrollo integrados básicos, código fuente y esquemas de hardware como recursos de código abierto, lo que ofrece a los desarrolladores oportunidades para el bricolaje y la creación de sus aplicaciones y proyectos basados en información de código abierto.
El diseño de hardware modular se utiliza ampliamente en los sistemas integrados, y el auge de los ordenadores de placa única ha impulsado la adopción de arquitecturas modulares. Los diseñadores de sistemas integrados pueden utilizar simultáneamente hardware y software modular de código abierto, con la ayuda de herramientas de diseño adecuadas para el desarrollo de productos.
Los patrones de diseño modular descomponen un sistema general en partes independientes, cada una de las cuales puede utilizarse para ampliar la funcionalidad de nuevos sistemas. El ordenador en módulo (COM) es un producto de este enfoque de diseño, que concentra las funciones de procesamiento básicas en un módulo, lo que permite a los usuarios incluir características adicionales en placas portadoras personalizadas, logrando así extensiones de funcionalidad más completas.
Ordenadores monoplaca RISC-V
Las computadoras de placa única RISC-V se encuentran entre las SBC más apreciadas en la actualidad, principalmente debido a la propia arquitectura RISC-V.
RISC-V es una arquitectura de conjunto de instrucciones (ISA) de código abierto, que es un modelo que define cómo interactúa el software con los componentes de hardware, como las CPU. Siguiendo los principios de la computación con conjunto de instrucciones reducido (RISC), lo que distingue a RISC-V es su naturaleza abierta, que permite a cualquiera desarrollar CPU/SoC basados en la ISA. Los ordenadores de placa única RISC-V son compatibles con varios sistemas operativos, y distribuciones como Ubuntu llevan años ofreciendo compatibilidad con RISC-V. Por el contrario, los procesadores basados en la arquitectura Arm requieren el pago de derechos de licencia a Arm para su uso. Los procesadores Arm están muy extendidos en la actualidad, gracias a que se benefician de más investigación, financiación y desarrollo.
La ISA RISC-V es abierta y China, en particular, está a la vanguardia del avance de sus aplicaciones. Han surgido algunos chips RISC-V, como los de Pingtouge, de Alibaba, y SaSi. Los chips con arquitectura RISC-V se han ganado el favor de numerosas instituciones de investigación, proveedores de sistemas operativos, comunidades de código abierto y desarrolladores. Las ventajas de RISC-V, entre las que se incluyen el bajo consumo de energía, el bajo coste y la propiedad intelectual de código abierto, lo hacen adecuado para diversas aplicaciones, que van desde la computación de servicios hasta el control y la detección del IoT, según Shen Yipeng.
Tendencias de los ordenadores de placa única
Como hardware de código abierto, el futuro de los SBC reside en el desarrollo de industrias emergentes centradas en el hardware modular de código abierto, como los drones. Estas industrias emergentes representan nuevas demandas caracterizadas por la agilidad, la personalización centrada en el usuario y el desarrollo impulsado por la comunidad. Los métodos tradicionales de fabricación y adquisición en la industria manufacturera se verán influidos por esta tendencia. Para satisfacer la creciente demanda de personalización, los fabricantes están estableciendo una infraestructura de fabricación descentralizada a nivel mundial. En esta tendencia, el hardware de código abierto desempeñará un papel más importante al integrarse en la fabricación de productos finales, impulsando a la industria manufacturera hacia una mayor eficiencia y sostenibilidad.
Carcasa para ordenador de placa única - Edge2
Edge2 es un ordenador monoplaca potente, versátil y con numerosas funciones que ofrece un rendimiento y una funcionalidad avanzados para diversas aplicaciones.
La placa de desarrollo Edge2 mide aproximadamente 82 x 57 mm, lo que la hace incluso más pequeña que la palma de la mano de un adulto. Sin embargo, cuenta con un rendimiento robusto y una gran cantidad de características. Echemos un vistazo más de cerca al aspecto general y las especificaciones concretas de Edge2.
En términos de funcionalidad, Edge2 cuenta con un puerto USB 3.0 tipo A con una fuente de alimentación máxima de 1,5 A, un puerto USB 3.1 tipo C con soporte de salida DP, una interfaz HDMI, un puerto USB-C para suministro de energía y un puerto USB 2.0 tipo A con una fuente de alimentación máxima de 1,3 A.
Además, Edge2 incluye botones de función tradicionales, como los botones de encendido, función y reinicio. El botón de función permite que la placa de desarrollo entre en modo MaskROM, lo que facilita la grabación del sistema.
Además, Edge2 ofrece una variedad de interfaces de entrada y salida, incluyendo dos micrófonos digitales en la parte inferior y tres interfaces MIPI-CSI para cámaras.
En el otro lado de la placa de desarrollo Edge2, hay dos interfaces IO, incluyendo I2C, UART, SPI, ADC, PWM, I2S, USB y dos interfaces de salida de pantalla MIPI-DSI.
En resumen, aunque Edge2 tiene un tamaño relativamente compacto, cuenta con una amplia gama de interfaces, incluidas interfaces de alto rendimiento de uso común y puertos IO más especializados para el desarrollo y la depuración. Por supuesto, estas interfaces funcionales no serían posibles sin un sólido soporte de hardware. Veamos ahora más de cerca los chips específicos de la placa.
