Arduino树莓派BeagleBone

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主流开源硬件对比

年8月21日,在美国圣地亚哥举办的Linux基金会开源峰会上,IBM为进一步彰显对于开源研发的支持,宣布将向开源社区授权关键技术:POWER指令集架构(ISA)。

围绕POWER架构,IBM已经贡献了超过两百万行开源系统固件代码和系统参考设计,以及大量的相关技术文档,由此赋能OpenPOWER开发者。随着ISA以及其他技术被纳入开源社区,开发者将拥有构建革新性新型硬件的利器,这些硬件将可借助POWER领先的企业级能力来处理数据密集型工作负载,从而打开AI和物联网快速发展的一条捷径。

像IBM这样的巨头都在往开源方向靠拢,可见开源的力量之巨大。那什么是开源硬件呢?

“开源”这一词语是在90年代后期OSI(开放代码促进会)成立时才正式被使用。OSI是为协作开发而成立的宣传和管理的组织,在早期,开源基本上指的就是开源软件(OSS),开源硬件(OSHW)的出现晚于开源软件,下面我们来梳理一下开源硬件的历史。

年,BrucePerens(开源定义的创造者,OSI的共同创立者,同时也是一个业余无线电操作员和爱好者)发布了开源硬件认证程序。该程序可以让硬件开发者将他们的产品自行认证为开源。

年,很多人给出了他们的想象中开源硬件的发展方向。DavidFreeman宣布了开源硬件规范工程(OHSpec);TroyBenjegerdes把将开源软件准则应用于硬件,并创立一个商业投机机构的想法公之于众;ReinoudLamberts创建了一个致力于低成本和开放设计电路的协作网站OpenDesignCircuits。

一年后,SepehrKiani博士,RyanVallance博士和SamirNayfeh博士参与一个项目,把开源哲学应用到机器设计应用,并共同建立了非盈利结构开源设计基金会(ODF),而且着手于开发一个开源设计定义。

直至开源硬件协会(OpenSourceHardwareAssociation)对开源硬件给出了这样的定义:开源硬件是可以通过公开渠道获得的硬件设计,任何人可以对已有的设计进行学习、修改、发布、制作和销售。硬件设计的源代码的特定的格式可以为其他人获得,以方便对其进行修改。理想情况下,开源硬件使用随处可得的电子元件和材料,标准的过程,开放的基础架构,无限制的内容和开源的设计工具,以最大化个人利用硬件的便利性。开源硬件提供人们在控制他们的技术自由的同时共享知识并鼓励硬件设计开放、交流、贸易。

开源硬件的发展史并不是一帆风顺的,在上世纪90年代末的时候爆发了许多围绕OSHW概念的活动,但由于其不成熟性,很快就胎死于概念阶段。直到年左右,OpenCores、Reprap、Arduino、IntelloTonInstructables和OpenProtheticsProject等几个主流的开源硬件项目和公司的出现,改变了这一僵局,开源硬件才再次成为焦点。

目前,主流的开源硬件有Arduino、树莓派、BeagleBone、Cubieboard、pcDuino、Kiwiboard、Mixtile等,下面给大家一一介绍一下。

Arduino

ArduinoUNO

Arduino的出现对于开源硬件具有里程碑式的意义,Arduino是一个欧洲团队开发的,出现于年,是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型台,包含硬件(各种型号的Arduino板)和软件(ArduinoIDE)两部分。两者都是开放的,也就是说如果你购买了Arduino电路板,既可以获得Arduino开发板的电路图,也可以获得ArduinoIDE的源代码,不需要支付额外的费用。

Arduino采用了Atmel公司的一款微处理器作为主芯片,具有体积小、价格实惠等特点。

不仅如此,Arduino除了可以独立运行外,在设计之初就考虑到了与不同的外设进行交互的需求,在与传感器、控制器件、LED、步进马达等连接时,几乎不需要增加支持电路。

ArduinoIDE是基于processingIDE开发的,具有灵活、简单的特点。

软件开发语言“Arduino语言”是基于wiring语言开发的,即是对avr-gcc库的二次封装,使用者不必掌握汇编语言和C语言等复杂技术就可以进行开发,所以说Arduino对初学者非常友好。

树莓派

树莓派4B

树莓派的尺寸只有信用卡大小,它是一款由英国的树莓派基金会所开发的,目的是以低价硬件(25)及自由软件刺激在学校的基本的电脑科学教育,后来演变为电脑业余爱好者、教师、学生以及小型企业等用户的迷你电脑。

树莓派采用了ARM11系列的一款处理器,主频达到M,以SD卡为内存硬盘,卡片主板周围有两个USB接口和一个网口,可连接电视、显示器、键盘、鼠标等设备和网线。同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和HDMI高清视频输出接口,具备所有PC的基本功能,使用者只需接通电视机和键盘,就能执行如电子表格、文字处理、玩游戏、播放高清视频等诸多功能。

目前树莓派的生态已经愈发完善,拥有详细的学习资料,丰富的附加模块以及Pidora(基于Fedora),Raspbian(Debian),Openelec(XBMC),和RISCOS等一系列可供选择的定制系统。

有树莓派爱好者总结了树莓派的十大妙用:

1。把Kindle电子书变成一个电脑

2。打造出一款老是街机

3。一个宠物喂食机

4。远程咖啡机

5。一台超级计算机

6。太阳能环保电脑

7。一个匿名化网站流量的Tor代理

8。一款掌上电脑

9。一台“时间机器”

10。一台比特币“挖矿机”

BeagleBone

BeagleBoneBlack

BeagleBoard,作为全球第一款开源的ARM开发板,让Beagleboard.org社区走进人们的视野。BeagleBoard实际是由TI支持的一个以教育为目的的开源项目。其发布的四款板子的硬件都是由TI的工程师GeraldColey一人设计。BeagleBone就是其中一款板子,主芯片采用了TI的基于Cortex-A8的芯片:AMx,板载DDR内存、eMMC存储芯片,还带有USB以及以太网接口,其性能完全称得上一个微型计算机。与上述两款开源硬件相比,BeagleBone的运转速度几乎是RaspberryPi的2倍,是Arduino的40倍。当然,代价就是BbeagleBone的价格是Arduino的十倍多。

BeagleBone是基于Linux系统开发的,支持程序并行运行,支持多语言编程,换句话说,在BeagleBone上可以运行Android、Ubuntu以及Debian等系统,所以你能选用自己最喜欢的编程语言和编译工具。BeagleBone有着性能强、价格相对较低、硬件扩展性强等特点,是为嵌入式Linux极客打造的产品。开发难度要比Arduino大一些,不太适合初学者。

Cubieboard

Cubieboard7

Cubieboard,简称CB,是年由一支中国珠海的技术团队Cubietech开发的一个开源MiniPC和开发板。Cubieboard这个名字源于在这个团队创业初期,一个海外创客告诉他“risc+linux+smallformfactor+


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