Os computadores de placa única (SBCs), conhecidos por seu tamanho compacto, alta flexibilidade, durabilidade excepcional e desempenho extraordinário, encontraram aplicações significativas nos campos da Internet das Coisas (IoT) incorporada e computação de ponta. Eles são particularmente adequados para ambientes industriais exigentes, onde as restrições de espaço impedem o uso de computadores comuns e equipamentos de refrigeração, mas há a necessidade de recursos específicos do sistema operacional. Em tais cenários, os computadores de placa única de nível industrial são a escolha mais adequada.
O que é um computador de placa única?
Um computador de placa única (SBC) é um hardware de código aberto comum que surgiu em 2018, projetado pela integração de microprocessadores, memória e componentes de interface em uma única placa de circuito impresso.
Nos últimos anos, os computadores de placa única (SBCs) ganharam popularidade devido ao seu formato compacto, baixo consumo de energia e desempenho impressionante. Atualmente, os SBCs são amplamente utilizados em várias aplicações, desde projetos amadores até automação industrial e até mesmo desenvolvimento de inteligência artificial.
Tamanho do mercado de computadores de placa única
De acordo com dados da Research and Markets, o mercado global de computadores de placa única foi avaliado em US$ 2,86 bilhões em 2019 e deve atingir US$ 3,8 bilhões até 2027, com uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 4,6% entre 2020 e 2027. O mercado de computadores de placa única possui características únicas quando comparado a outros segmentos da indústria de semicondutores.
Aplicações dos computadores de placa única
A comercialização de hardware de código aberto tem muitos exemplos de sucesso, incluindo computadores de placa única, como Raspberry Pi, Arduino, Beagleboard, e alguns projetos de fabricantes, como a impressora 3D MakerBot.
O hardware de código aberto também encontra utilidade no setor industrial, com alguns computadores de placa única tendo versões adaptadas para aplicações industriais. O conhecimento, os processos e as ferramentas para construir produtos usando hardware de código aberto podem ser compartilhados entre as empresas, fazendo com que a capacidade de fabricação não seja mais o principal diferencial, mas enfatizando a flexibilidade do design e a inovação dentro das empresas.
Os computadores de placa única normalmente fornecem ambientes de desenvolvimento integrados básicos, código-fonte e esquemas de hardware como recursos de código aberto, oferecendo aos desenvolvedores oportunidades para DIY e criação de seus aplicativos e projetos com base em informações de código aberto.
O design de hardware modular é amplamente utilizado em sistemas embarcados, e o surgimento dos computadores de placa única impulsionou a adoção de arquiteturas modulares. Os designers de sistemas embarcados podem utilizar simultaneamente hardware e software modular de código aberto, auxiliados por ferramentas de design adequadas para o desenvolvimento de produtos.
Os padrões de design modular dividem um sistema geral em partes independentes, cada uma das quais pode ser usada para expandir a funcionalidade de novos sistemas. O Computer-on-Module (COM) é um produto dessa abordagem de design, concentrando as funções principais de processamento em um módulo, permitindo que os usuários incluam recursos adicionais em placas transportadoras personalizadas, alcançando assim extensões de funcionalidade mais ricas.
Computadores de placa única RISC-V
Os computadores de placa única RISC-V estão entre os SBCs mais conceituados atualmente, principalmente devido à própria arquitetura RISC-V.
RISC-V é uma arquitetura de conjunto de instruções (ISA) de código aberto, que é um modelo que define como o software interage com componentes de hardware, como CPUs. Seguindo os princípios da Computação com Conjunto de Instruções Reduzido (RISC), o que diferencia o RISC-V é sua natureza aberta, permitindo que qualquer pessoa desenvolva CPUs/SoCs com base na ISA. Os computadores de placa única RISC-V suportam vários sistemas operacionais, com distribuições como o Ubuntu fornecendo suporte ao RISC-V há anos. Em contrapartida, os processadores baseados na arquitetura Arm exigem o pagamento de taxas de licenciamento à Arm para uso. Os processadores Arm são atualmente muito difundidos, beneficiando-se de mais pesquisa, financiamento e desenvolvimento.
A ISA RISC-V é aberta e a China, em particular, está na vanguarda do avanço de suas aplicações. Alguns chips RISC-V, como os da Alibaba Pingtouge e SaSi, surgiram. Os chips com arquitetura RISC-V conquistaram a preferência de várias instituições de pesquisa, fornecedores de sistemas operacionais, comunidades de código aberto e desenvolvedores. As vantagens do RISC-V, incluindo baixo consumo de energia, baixo custo e IP de código aberto, tornam-no adequado para várias aplicações, desde computação de serviços até controle e sensoriamento de IoT, de acordo com Shen Yipeng.
Tendências dos computadores de placa única
Como hardware de código aberto, o futuro dos SBCs reside no desenvolvimento de indústrias emergentes centradas em hardware modular de código aberto, como os drones. Estas indústrias emergentes representam novas exigências caracterizadas pela agilidade, personalização centrada no utilizador e desenvolvimento impulsionado pela comunidade. Os métodos tradicionais de fabricação e aquisição na indústria manufatureira serão influenciados por essa tendência. Para atender à crescente demanda por personalização, os fabricantes estão estabelecendo uma infraestrutura de fabricação descentralizada globalmente. Nessa tendência, o hardware de código aberto terá um papel mais significativo na incorporação à fabricação do produto final, levando a indústria manufatureira a uma maior eficiência e sustentabilidade.
Caixa para computador de placa única - Edge2
O Edge2 é um computador de placa única potente, rico em recursos e versátil, que oferece desempenho e funcionalidade avançados para várias aplicações.
A placa de desenvolvimento Edge2 mede aproximadamente 82 x 57 mm, tornando-a ainda menor do que a palma da mão de um adulto. No entanto, ela possui desempenho robusto e uma grande variedade de recursos. Vamos dar uma olhada mais de perto na aparência geral e nas especificações específicas do Edge2.
Em termos de funcionalidade, o Edge2 possui uma porta USB 3.0 Tipo A com uma fonte de alimentação máxima de 1,5 A, uma porta USB 3.1 Tipo C com suporte para saída DP, uma interface HDMI, uma porta USB-C para fornecimento de energia e uma porta USB 2.0 Tipo A com uma fonte de alimentação máxima de 1,3 A.
Além disso, o Edge2 inclui botões de função tradicionais, como botões de alimentação, função e reinicialização. O botão de função permite que a placa de desenvolvimento entre no modo MaskROM, facilitando a gravação do sistema.
Além disso, o Edge2 oferece uma variedade de interfaces de entrada e saída, incluindo dois microfones digitais na parte inferior e três interfaces MIPI-CSI para câmeras.
No outro lado da placa de desenvolvimento Edge2, há duas interfaces IO, incluindo I2C, UART, SPI, ADC, PWM, I2S, USB e duas interfaces de saída de vídeo MIPI-DSI.
Em resumo, embora o Edge2 seja relativamente compacto em tamanho, ele possui uma rica variedade de interfaces, incluindo interfaces de alto desempenho comumente usadas e portas IO mais especializadas para desenvolvimento e depuração. Obviamente, essas interfaces funcionais não seriam possíveis sem um suporte de hardware robusto. Vamos agora dar uma olhada mais de perto nos chips específicos da placa.
