I computer a scheda singola (SBC), noti per le loro dimensioni compatte, l’elevata flessibilità, l’eccezionale durata e le prestazioni eccezionali, hanno trovato applicazioni significative nei settori dell’Internet delle cose (IoT) embedded e dell’edge computing. Sono particolarmente adatti per ambienti industriali esigenti in cui i vincoli di spazio impediscono l’uso di computer e apparecchiature di raffreddamento standard, ma è necessaria una specifica funzionalità del sistema operativo. In tali scenari, i computer a scheda singola di livello industriale sono la scelta più adatta.
Cos'è un computer a scheda singola?
Un computer a scheda singola (SBC) è un hardware open-source comune emerso nel 2018, progettato integrando microprocessori, memoria e componenti di interfaccia su una singola scheda a circuito stampato.
Negli ultimi anni, i computer a scheda singola (SBC) hanno guadagnato popolarità grazie al loro formato compatto, al basso consumo energetico e alle prestazioni impressionanti. Attualmente, gli SBC sono ampiamente utilizzati in varie applicazioni, che vanno dai progetti amatoriali all’automazione industriale e persino allo sviluppo dell’intelligenza artificiale.
Dimensione del mercato dei computer a scheda singola
Secondo i dati di Research and Markets, il mercato globale dei computer a scheda singola è stato valutato a 2,86 miliardi di dollari nel 2019 e si prevede che raggiungerà i 3,8 miliardi di dollari entro il 2027, con un tasso di crescita annuale composto (CAGR) del 4,6% dal 2020 al 2027. Il mercato dei computer a scheda singola possiede caratteristiche uniche rispetto ad altri segmenti all’interno dell’industria dei semiconduttori.
Applicazioni dei computer a scheda singola
La commercializzazione dell’hardware open-source ha visto molti esempi di successo, tra cui computer a scheda singola come Raspberry Pi, Arduino, Beagleboard e alcuni progetti maker come la stampante 3D MakerBot.
L’hardware open-source trova anche utilità nel settore industriale, con alcuni computer a scheda singola che hanno versioni personalizzate per applicazioni industriali. La conoscenza, i processi e gli strumenti per la costruzione di prodotti utilizzando hardware open-source possono essere condivisi tra le imprese, rendendo la capacità di produzione non più il fattore di differenziazione principale, ma piuttosto enfatizzando la flessibilità del design e l’innovazione all’interno delle aziende.
I computer a scheda singola forniscono tipicamente ambienti di sviluppo integrati di base, codice sorgente e schemi hardware come risorse open-source, offrendo agli sviluppatori opportunità per il fai-da-te e la creazione delle proprie applicazioni e progetti basati su informazioni open-source.
Il design hardware modulare è ampiamente utilizzato nei sistemi embedded e l’ascesa dei computer a scheda singola ha alimentato l’adozione di architetture modulari. I progettisti di sistemi embedded possono utilizzare contemporaneamente hardware e software modulari open-source, supportati da strumenti di progettazione appropriati per lo sviluppo del prodotto.
I modelli di progettazione modulare suddividono un sistema generale in parti indipendenti, ciascuna delle quali può essere utilizzata per espandere la funzionalità di nuovi sistemi. Computer-on-Module (COM) è un prodotto di questo approccio di progettazione, che concentra le funzioni di elaborazione principali in un modulo, consentendo agli utenti di includere funzionalità aggiuntive in schede carrier personalizzate, ottenendo così estensioni di funzionalità più ricche.
Computer a scheda singola RISC-V
I computer a scheda singola RISC-V sono tra gli SBC più apprezzati oggi, principalmente grazie all’architettura RISC-V stessa.
RISC-V è un’architettura di set di istruzioni (ISA) open source, che è un modello che definisce come il software interagisce con i componenti hardware come le CPU. Seguendo i principi del Reduced Instruction Set Computing (RISC), ciò che distingue RISC-V è la sua natura aperta, che consente a chiunque di sviluppare CPU/SoC basati sull’ISA. I computer a scheda singola RISC-V supportano vari sistemi operativi, con distribuzioni come Ubuntu che forniscono supporto RISC-V da anni. Al contrario, i processori basati sull’architettura Arm richiedono tasse di licenza ad Arm per l’utilizzo. I processori Arm sono attualmente diffusi, beneficiando di più ricerca, finanziamenti e sviluppo.
L’ISA RISC-V è aperta e la Cina, in particolare, è in prima linea nel promuoverne le applicazioni. Sono emersi alcuni chip RISC-V, come quelli di Alibaba’s Pingtouge e SaSi. I chip di architettura RISC-V hanno ottenuto il favore di numerosi istituti di ricerca, fornitori di sistemi operativi, comunità open source e sviluppatori. I vantaggi di RISC-V, tra cui il basso consumo energetico, il basso costo e la proprietà intellettuale open source, lo rendono adatto a varie applicazioni, che vanno dal calcolo di servizi al controllo e al rilevamento IoT, secondo Shen Yipeng.
Tendenze dei Computer a Scheda Singola
In quanto hardware open source, il futuro degli SBC risiede nello sviluppo di industrie emergenti incentrate su hardware open source modulare, come i droni. Queste industrie emergenti rappresentano nuove esigenze caratterizzate da agilità, personalizzazione incentrata sull’utente e sviluppo guidato dalla comunità. I metodi tradizionali di produzione e approvvigionamento nel settore manifatturiero saranno influenzati da questa tendenza. Per soddisfare la crescente domanda di personalizzazione, i produttori stanno stabilendo infrastrutture di produzione decentralizzate a livello globale. In questa tendenza, l’hardware open source svolgerà un ruolo più significativo nell’incorporarsi nella produzione di prodotti finali, guidando l’industria manifatturiera verso una maggiore efficienza e sostenibilità.
Custodia per Computer a Scheda Singola - Edge2
Edge2 è un computer a scheda singola potente, ricco di funzionalità e versatile che offre prestazioni e funzionalità avanzate per varie applicazioni.
La scheda di sviluppo Edge2 misura circa 82 x 57 mm, rendendola ancora più piccola del palmo di una mano adulta. Tuttavia, vanta prestazioni robuste e una ricchezza di funzionalità. Diamo uno sguardo più da vicino all’aspetto generale e alle specifiche di Edge2.
In termini di funzionalità, Edge2 è dotato di una porta USB 3.0 Type-A con un’alimentazione massima di 1,5 A, una porta USB 3.1 Type-C con supporto per l’uscita DP, un’interfaccia HDMI, una porta USB-C per la fornitura di alimentazione e una porta USB 2.0 Type-A con un’alimentazione massima di 1,3 A.
Inoltre, Edge2 include pulsanti di funzione tradizionali come i pulsanti di accensione, funzione e reset. Il pulsante di funzione consente alla scheda di sviluppo di entrare in modalità MaskROM, facilitando la masterizzazione del sistema.
Inoltre, Edge2 offre una varietà di interfacce di input e output, inclusi due microfoni digitali sul lato inferiore e tre interfacce MIPI-CSI per le fotocamere.
Sull’altro lato della scheda di sviluppo Edge2, sono presenti due interfacce di I/O, tra cui I2C, UART, SPI, ADC, PWM, I2S, USB e due interfacce di uscita display MIPI-DSI.
In sintesi, sebbene Edge2 sia relativamente compatto nelle dimensioni, vanta una ricca gamma di interfacce, tra cui interfacce ad alte prestazioni comunemente utilizzate e porte di I/O più specializzate per lo sviluppo e il debug. Naturalmente, queste interfacce funzionali non sarebbero possibili senza un solido supporto hardware. Diamo ora uno sguardo più da vicino ai chip specifici sulla scheda.
