Mon. Oct 3rd, 2022

Llega un punto en el viaje de un diseñador de hardware profesional en el que un proyecto basado en una placa de desarrollo debe convertirse en algo que se pueda fabricar de forma viable. El factor de forma de una placa de desarrollo Arduino o Raspberry Pi típica puede presentar desafíos en este sentido. Pero diseñar circuitos personalizados completos también puede ser desalentador, especialmente si necesita funciones de procesamiento garantizadas. Afortunadamente, existe un término medio: usar módulos producidos por proveedores con placas de conexión personalizadas. Las necesidades informáticas y de E/S de su producto son solo una de las consideraciones de diseño al enviar productos a la naturaleza. ¿Qué tan grande será? ¿Necesita refrigeración? ¿Es imprescindible la impermeabilización? ¿Tiene que ser servicio de campo? ¿Cuáles son los requisitos de energía? Cada uno de estos, y una serie de otras preocupaciones, impulsan la elección de dónde lograr un equilibrio entre lo que construye y lo que compra para usar en un producto. Las placas como Arduino Uno o Raspberry Pi Model B se entienden muy bien, pero pueden ser frustrantes para su uso en diseños de productos. Agregar Wi-Fi a la mayoría de Arduinos generalmente requiere componentes externos, de ahí el uso común de ESP8266 en diseños comerciales. Raspberry Pi se basa en tarjetas SD que agregan puntos adicionales de falla o superficies de ataque a un sistema. Idealmente, un diseñador desarrollará a medida solo aquellos aspectos que representan la propuesta de valor única de su producto, y combinará su tablero personalizado con productos comerciales que proporcionen lo suficiente, pero no mucho más que sus necesidades mínimas. En algunos casos, la PCB personalizada es lo suficientemente pequeña como para que pueda ser una placa hija (por ejemplo, un “sombrero” o un “escudo”) para el procesador; en otros casos, el procesador puede ser considerablemente más pequeño que el PCB personalizado y conectarse a él como un módulo. En el extremo superior del diseño de producción, la potencia de procesamiento puede ser un chip comercial soldado a la PCB personalizada. Una placa de terceros puede encargarse de una amplia variedad de funciones básicas: procesamiento, redes, almacenamiento, reloj, administración de energía, GPS, etc. Pocas de estas funciones tienen sentido para el desarrollo personalizado. Determinar las necesidades de su diseño impulsará la selección del producto. ¿Por qué pagar por un GPS a bordo si tu producto no necesita servicios de localización? El factor de forma y el consumo de energía también son factores importantes a la hora de elegir el componente adecuado. ¿La PCB personalizada será más grande o más pequeña que la placa del procesador? ¿Quién está conectado a quién?
¿Puede el factor de forma del producto admitir placas apiladas a través de pines y encabezados GPIO, o debe permanecer plano y requiere conectores de borde o cables de cinta? Echemos un vistazo a algunas ofertas de sistema en módulo (SoM) que han logrado el éxito en el mercado: Raspberry Pi Compute Module, Sparkfun MicroMod, Particle SoM y la serie Nvidia Jetson. Existen muchas otras opciones, pero estas placas representan a los principales proveedores y ofrecen diferentes enfoques para la integración de productos.

MÓDULOS DE CÓMPUTO DE RASPBERRY PI

La serie Raspberry Pi de computadoras de placa única ha cambiado el panorama del desarrollo integrado al proporcionar un sistema operativo (SO) completo y común, Linux, en una plataforma del tamaño de muchas placas de microcontrolador. Con puertos USB, una gran cantidad de pines GPIO para interactuar con el mundo, HDMI y extensibilidad a través de placas HAT (hardware adjunto en la parte superior), los desarrolladores pueden aprovechar décadas de aplicaciones y conjuntos de herramientas de Linux para brindar potencia a nivel de PC a los problemas integrados.

El año pasado, el 10 % de las placas que vendió Raspberry Pi fueron módulos de cómputo (CM) de Raspberry Pi, una versión más pequeña de la Pi con memoria integrada en lugar de una tarjeta SD, pines pero sin puertos para interfaces como Ethernet y HDMI (arriba ), y menos pines GPIO. La compañía pronostica que los CM aumentarán hasta el 15% de las placas vendidas en 2021. Se espera que los usuarios creen una placa portadora personalizada para exponer los puertos necesarios, o que tengan que usar una de las placas Pi IO. Dirigidos a desarrolladores industriales y comerciales, el CM3 y el CM4 han demostrado ser extremadamente populares para aplicaciones de “integración profunda”. Las características importantes para estos mercados a menudo no son familiares para los fabricantes. El CM4 ofrece un arranque seguro asimétrico que confirma criptográficamente cada paso del proceso de arranque como protección contra malware. Esto puede ser simplemente interesante para los usuarios de bricolaje, pero es fundamental para una gran base instalada de IoT. Además, Raspberry Pi ha invertido en la creación de un programa de integración que conecta a los usuarios con un equipo dedicado en UL para navegar por el complicado mundo de las pruebas y el papeleo necesarios para cumplir con los estándares internacionales de cumplimiento, un requisito esencial para muchos productos.

Controles de procesos industriales de Sfera Labs

Pantallas de señalización digital de NEC Ahora encontrará tarjetas CM dentro de varios productos de consumo, como pantallas de señalización digital de NEC, controles y monitores de procesos industriales de Sfera Labs y la tableta CutiePi (cutiepi.io).

Tableta CutiePi También hay muchos zócalos que puede comprar, insertar sus propios CM y construir proyectos completamente nuevos. Las opciones Turing Pi 2 y StereoPi son dos buenos ejemplos.

EstéreoPi

Pi de Turing 2

SOM de PARTÍCULAS

Particle llegó al mercado con el objetivo muy claro de convertirse en el principal proveedor de IoT. Su oferta proporciona un ecosistema de extremo a extremo que consta de hardware, sistema operativo, conectividad e infraestructura en la nube. Las aplicaciones informáticas perimetrales se pueden desarrollar e implementar rápidamente con un conjunto listo para usar de protocolos de comunicación (Wi-Fi, celular y BLE), herramientas de administración, informes y seguridad, sin ensamblar piezas y partes de una variedad de vendedores. Particle ha invertido en kits para desarrolladores y ofrece planes gratuitos para hasta 100 dispositivos, lo que lo convierte en un camino de entrada atractivo y bien documentado para los desarrolladores. Sin embargo, para su uso en aplicaciones que dependen de un solo dispositivo, especialmente para los fabricantes de bricolaje, es posible que gran parte de la inversión de Particle en el manejo de una gran cantidad de dispositivos, computación en la nube avanzada, seguridad de IoT y fortalecimiento industrial no brinde mucho valor. Pero si está interesado en aprender a crear soluciones de IoT profesionales o está planeando un conjunto de dispositivos que vivirán en la naturaleza y se comunicarán en casa, todos estos atributos y la integración bien pensada entre ellos, brillo. Particle ofrece una amplia combinación de ofertas de hardware que proporcionan varias configuraciones de radio, procesador, memoria y factor de forma. La elección de la placa adecuada depende de las necesidades específicas de su aplicación. Un kit de desarrollador de Particle combinado con su plan de datos gratuitos ofrece un valor increíble para una introducción integral a la computación perimetral.

Dinámica

Jacuzzi

Aviación científica

Watsco Muchas empresas de consumo utilizan ahora controladores de partículas como parte de sus soluciones de IoT, incluidos Jacuzzi, Watsco (HVAC), Scientific Aviation (emisiones de metano para petróleo y gas) y Dynamis (rastreador de personal para la Guardia Nacional Aérea). Si está buscando una placa de conexión para SoM de partículas, MikroElektronika ha creado una opción que se conecta a sus placas Click.

Escudo de clic de Mikroe

NVIDIA JETSON

Nvidia es quizás mejor conocido como un proveedor de tarjetas gráficas de primer nivel, pero su procesador Tegra System on a Chip (SoC) ha sido una importante línea de negocios para ellos. La línea de productos Jetson ofrece una gama de placas basadas en Tegra destinadas al desarrollo de IA integrada. La más reciente de estas placas, la Nano, tiene un precio específico para apuntar al mercado educativo y de aficionados, mientras que las opciones más potentes (como la Jetson TX2 y la NX/AGX Xavier) cuestan un poco más pero brindan un rendimiento de nivel profesional serio. a la mesa. Jetson Nano tiene muchas especificaciones en común con Raspberry Pi. El procesador, la memoria, las E/S y la pantalla son casi iguales. Ambas plataformas ejecutan una distribución de Linux; para Nano, es Linux4Tegra basado en Ubuntu de Nvidia. La mayor diferencia fundamental es que el Nano tiene una unidad de procesamiento de gráficos (GPU) Maxwell de 128 núcleos a 921 MHz que se adapta perfectamente para manejar aplicaciones de inteligencia artificial, aprendizaje profundo y visión artificial. Para aprovechar la complejidad y la potencia de las placas Jetson, deberá desarrollar con el SDK JetPack de Nvidia. Esta colección de bibliotecas, API, ejemplos y herramientas para desarrolladores es el mismo conjunto de componentes basados ​​en Linux que utilizan los clientes profesionales de Nvidia. Si bien los desarrolladores que provienen de Arduino en lugar de Linux pueden encontrar la colección de componentes inicialmente desalentadora, Nvidia ha preparado un conjunto sólido de ejemplos, tutoriales y proyectos para ayudar a que los desarrolladores se pongan al día. Jetson y JetPack SDK ponen una asombrosa cantidad de poder para proyectos de inteligencia artificial y visión artificial en manos de los creadores, lo que permite todo, desde robots que pueden distinguir las malas hierbas de los cultivos, hasta automóviles que pueden identificar baches en tiempo real y drones que pueden detectar incendios

Kit de desarrollador de Nvidia Jetson La mayoría de los fabricantes se conectarán primero con uno de los kits de desarrollador de Nvidia, que consta del módulo Jetson y una placa portadora que desglosa todas sus funciones en puertos y pines de fácil acceso. Hay docenas de placas portadoras de terceros si está buscando interfaces más específicas.

Skydio Muchos dispositivos de consumo utilizan módulos Jetson, como los drones autónomos de Skydio (Jetson TX2) y Coretronic (Jetson Nano y NX). La cámara de campo de fútbol Staige K2 (soccerwatch.tv) también funciona con el Jetson TX2. Y eso es solo rascar la superficie; encuentre una lista completa en su sitio para desarrolladores.

Cámara Nvidia Soccerwatch

MICROMODO SPARKFUN

SparkFun tiene un objetivo diferente en el mercado comercial e integrado. Su ecosistema MicroMod proporciona un conjunto de tableros para mezclar y combinar destinados a acelerar el trabajo de creación de prototipos y prueba de concepto. Cuando el tiempo de comercialización es el factor esencial para una empresa, quedarse atascado o cometer errores en la fase de creación de prototipos puede ser fatal. MicroMod proporciona sensores y procesadores modulares que se pueden usar con diferentes placas portadoras. Todos los procesadores usan conectores M.2 estándar y se pueden intercambiar fácilmente para permitir una comparación rápida de las diferentes capacidades.

Las placas de procesador Sparkfun Micromod actuales incluyen las versiones ESP32, Artemis, SAMD51, Teensy, nRF52840, STM32 y RP2040. Las placas portadoras MicroMod ofrecen configuraciones para registro de datos, aprendizaje automático, entrada y visualización, y ATP (“Todos los pines”). La integración con el sistema I2C Qwiic Connect de SparkFun proporciona un método simple de 4 pines conectable a JST y encadenable para agregar más de 100 sensores, protectores, pantallas LCD, relés y otros accesorios. Si bien está dirigido a la fase de prototipo del ciclo de desarrollo del producto, MicroMod es potencialmente atractivo para los fabricantes de bricolaje que deseen experimentar con microcontroladores utilizando un conjunto de herramientas modulares. La increíble cantidad de permutaciones disponibles a partir de 7 procesadores, 7 placas portadoras y más de 100 sensores significa que los usuarios pueden probar fácilmente muchos enfoques sin soldaduras ni pruebas extensas; piense en esto como la versión de microcontrolador de SnapCircuits. SparkFun proporciona guías sobre cómo crear placas de soporte y placas de procesador MicroMod. También ofrecen un SparkFun MicroMod DIY Carrier Kit para quienes fabrican sus propias placas de soporte MicroMod. • • • Cada una de estas diferentes ofertas representa caminos algo diferentes más allá de los caballos de batalla de Arduino y Raspberry Pi. SparkFun MicroMod me da ganas de jugar. Los módulos de cómputo de Raspberry Pi me dan ganas de ponerme a trabajar y producir productos. Los tableros de partículas me dan ganas de obtener fondos de capital de riesgo para una solución de IoT que domine el mundo, y la línea Jetson de Nvidia me da ganas de idear un nuevo proyecto de arte/robótica/IA que abra nuevos caminos. ¡Nunca ha habido tantas opciones excelentes para ampliar el desarrollo de microcontroladores y SBC!