Les ordinateurs monocarte (SBC), connus pour leur taille compacte, leur grande flexibilité, leur durabilité exceptionnelle et leurs performances remarquables, ont trouvé des applications importantes dans les domaines de l'Internet des objets (IoT) embarqué et de l'informatique de pointe. Ils sont particulièrement bien adaptés aux environnements industriels exigeants où les contraintes d'espace empêchent l'utilisation d'ordinateurs classiques et d'équipements de refroidissement, mais où des capacités spécifiques du système d'exploitation sont nécessaires. Dans de tels scénarios, les ordinateurs monocarte de qualité industrielle sont le choix le plus approprié.
Qu'est-ce qu'un ordinateur monocarte ?
Un ordinateur monocarte (SBC) est un matériel open source courant apparu en 2018, conçu en intégrant des microprocesseurs, de la mémoire et des composants d'interface sur une seule carte de circuit imprimé.
Ces dernières années, les ordinateurs monocarte (SBC) ont gagné en popularité grâce à leur format compact, leur faible consommation d'énergie et leurs performances impressionnantes. Actuellement, les SBC sont largement utilisés dans diverses applications, allant des projets amateurs à l'automatisation industrielle, en passant par le développement de l'intelligence artificielle.
Taille du marché des ordinateurs monocarte
Selon les données de Research and Markets, le marché mondial des ordinateurs monocarte était évalué à 2,86 milliards de dollars en 2019 et devrait atteindre 3,8 milliards de dollars d'ici 2027, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 4,6 % entre 2020 et 2027. Le marché des ordinateurs monocarte possède des caractéristiques uniques par rapport aux autres segments de l'industrie des semi-conducteurs.
Applications des ordinateurs monocarte
La commercialisation du matériel open source a connu de nombreux exemples de réussite, notamment les ordinateurs monocarte tels que Raspberry Pi, Arduino, Beagleboard et certains projets de fabricants comme l'imprimante 3D MakerBot.
Le matériel open source trouve également son utilité dans le secteur industriel, certains ordinateurs monocarte proposant des versions adaptées aux applications industrielles. Les connaissances, les processus et les outils nécessaires à la fabrication de produits à l'aide de matériel open source peuvent être partagés entre les entreprises, de sorte que la capacité de fabrication n'est plus le principal facteur de différenciation, mais plutôt la flexibilité de conception et l'innovation au sein des entreprises.
Les ordinateurs monocarte fournissent généralement des environnements de développement intégrés de base, du code source et des schémas matériels sous forme de ressources open source, offrant ainsi aux développeurs la possibilité de bricoler et de créer leurs applications et leurs projets à partir d'informations open source.
La conception matérielle modulaire est largement utilisée dans les systèmes embarqués, et l'essor des ordinateurs monocarte a favorisé l'adoption d'architectures modulaires. Les concepteurs de systèmes embarqués peuvent utiliser simultanément du matériel et des logiciels open source modulaires, à l'aide d'outils de conception appropriés pour le développement de produits.
Les modèles de conception modulaire décomposent un système général en parties indépendantes, chacune pouvant être utilisée pour étendre les fonctionnalités de nouveaux systèmes. Le Computer-on-Module (COM) est un produit issu de cette approche de conception, qui concentre les fonctions de traitement de base dans un module, permettant aux utilisateurs d'inclure des fonctionnalités supplémentaires dans des cartes porteuses personnalisées, et d'obtenir ainsi des extensions de fonctionnalités plus riches.
Ordinateurs monocarte RISC-V
Les ordinateurs monocarte RISC-V comptent parmi les SBC les plus appréciés aujourd'hui, principalement en raison de l'architecture RISC-V elle-même.
RISC-V est une architecture de jeu d'instructions (ISA) open source, c'est-à-dire un modèle qui définit la manière dont les logiciels interagissent avec les composants matériels tels que les processeurs. Conformément aux principes du calcul à jeu d'instructions réduit (RISC), RISC-V se distingue par sa nature ouverte, qui permet à quiconque de développer des processeurs/SoC basés sur l'ISA. Les ordinateurs monocarte RISC-V prennent en charge divers systèmes d'exploitation, avec des distributions telles qu'Ubuntu qui offrent une prise en charge RISC-V depuis des années. En revanche, les processeurs basés sur l'architecture Arm nécessitent le paiement de droits de licence à Arm pour leur utilisation. Les processeurs Arm sont actuellement très répandus, bénéficiant de plus de recherche, de financement et de développement.
L'ISA RISC-V est ouvert, et la Chine, en particulier, est à la pointe du développement de ses applications. Certaines puces RISC-V, telles que celles de Pingtouge d'Alibaba et de SaSi, ont fait leur apparition. Les puces à architecture RISC-V ont séduit de nombreux instituts de recherche, fournisseurs de systèmes d'exploitation, communautés open source et développeurs. Selon Shen Yipeng, les avantages de RISC-V, notamment sa faible consommation d'énergie, son faible coût et son IP open source, le rendent adapté à diverses applications, allant de l'informatique de service au contrôle et à la détection IoT.
Tendances des ordinateurs monocarte
En tant que matériel open source, l'avenir des SBC réside dans le développement d'industries émergentes centrées sur le matériel open source modulaire, comme les drones. Ces industries émergentes représentent de nouvelles demandes caractérisées par l'agilité, la personnalisation centrée sur l'utilisateur et le développement communautaire. Les méthodes traditionnelles de fabrication et d'approvisionnement dans l'industrie manufacturière seront influencées par cette tendance. Pour répondre à la demande croissante de personnalisation, les fabricants mettent en place une infrastructure de fabrication décentralisée à l'échelle mondiale. Dans le cadre de cette tendance, le matériel open source jouera un rôle plus important en s'intégrant dans la fabrication des produits finis, ce qui permettra à l'industrie manufacturière de gagner en efficacité et en durabilité.
Boîtier pour ordinateur monocarte - Edge2
Edge2 est un ordinateur monocarte puissant, riche en fonctionnalités et polyvalent qui offre des performances et des fonctionnalités avancées pour diverses applications.
La carte de développement Edge2 mesure environ 82 x 57 mm, ce qui la rend encore plus petite que la paume d'une main adulte. Elle offre toutefois des performances robustes et de nombreuses fonctionnalités. Examinons de plus près l'apparence générale et les spécifications techniques de l'Edge2.
En termes de fonctionnalités, Edge2 dispose d'un port USB 3.0 Type-A avec une alimentation maximale de 1,5 A, d'un port USB 3.1 Type-C avec prise en charge de la sortie DP, d'une interface HDMI, d'un port USB-C pour l'alimentation électrique et d'un port USB 2.0 Type-A avec une alimentation maximale de 1,3 A.
De plus, Edge2 comprend des boutons de fonction traditionnels tels que les boutons d'alimentation, de fonction et de réinitialisation. Le bouton de fonction permet à la carte de développement d'entrer en mode MaskROM, facilitant ainsi la gravure du système.
De plus, Edge2 offre une variété d'interfaces d'entrée et de sortie, notamment deux microphones numériques sur la face inférieure et trois interfaces MIPI-CSI pour les caméras.
De l'autre côté de la carte de développement Edge2, on trouve deux interfaces E/S, dont I2C, UART, SPI, ADC, PWM, I2S, USB, et deux interfaces de sortie d'affichage MIPI-DSI.
En résumé, bien que Edge2 soit relativement compact, il dispose d'une large gamme d'interfaces, notamment des interfaces haute performance couramment utilisées et des ports E/S plus spécialisés pour le développement et le débogage. Bien sûr, ces interfaces fonctionnelles ne seraient pas possibles sans un support matériel robuste. Examinons maintenant de plus près les puces spécifiques présentes sur la carte.
