Green Gateway — "всё в одном" от BeagleBone и Seeed Studio

В ассортименте нашего магазина недавно появилось это устройство, так что есть возможность более внимательно его рассмотреть. 
Итак, BeagleBone® Green Gateway Development Board — это одноплатный компьютер (SBC, single-board computer) коммерческого уровня. Он является совместной разработкой BeagleBoard со студией Seeed Studio и продолжает линейку моделей Green, являясь на сегодняшний день топовой версией, совмещающей в себе все функции связи, присутствующие у BeagleBone Green (Ethernet 10/100M) и BeagleBone Green Wireless (Wi-Fi 802.11b/g/n 2.4GHz + Bluetooth 4.1 LE). В результате данное устройство обладает всеми необходимыми проводными и беспроводными интерфейсами “под одной крышей”.

Сравнительная таблица серии BeagleBone Green и BeagleBone Black

Производитель этого микрокомпьютера — некоммерческая корпорация BeagleBoard.org, расположенная в Мичигане (США), основной задачей и целью которой является разработка аппаратного обеспечения с открытым исходным кодом и совместное его использование с программным обеспечением в образовательных и исследовательских целях. 

Изделия BeagleBoard используют в своей основе комплектующие компании Texas Instruments (многие модели построены на базе процессоров TI с ядром ARM Cortex-A8).

Линейка продукции компании BeagleBoard содержит серии: Blue — для направления робототехники, AI (white) — для направления работы с алгоритмами искусственного интеллекта, Green — для устройств связи и IoT устройств и сетей, и Black — лоу-кост исследовательская платформа для разработчиков и энтузиастов на ОС Linux, а также платы расширения для них и PocketBeagle — ультра-мини-USB-key-микрокомпьютеры. Все эти устройства позиционируются как компьютеры размером с кредитную карту и помещающиеся на ладони.

Существует множество плат расширения, предоставляющих дополнительный функционал данному микрокомпьютеру, таких как, например,  LCD-мониторы с диагональю экрана 5” и 7”, контроллеры двигателей (Motor Bridge Cape), HDMI-расширители (HDMI Cape).

Имея на борту самые необходимые интерфейсы связи, BeagleBone® Green Gateway может быть использован в различных решениях и исследовательских проектах. Он поможет с обработкой и передачей информации с различных датчиков и IoT-устройств, на его базе можно построить систему управления “Умный дом”, наладить автоматизацию и управление производственными процессами, настроить работу управляемых человеком интерфейсов и несложных роботов.

Комплектация и назначение основных элементов.

На лицевой части находятся все основные интерфейсы данного микрокомпьютера. Дизайн выполнен с расчетом на расширяемость функционала с помощью плат расширения, подключаемых через два 46-пиновых разъема. Режимы работы и активные интерфейсы визуально видно благодаря специальным светодиодам (WLAN Enable LED, Bluetooth Enable LED, USR0-3+WLAN Active LEDs). На плате также размещены встроенные антенны 2.4ГГц и кнопки управления. 

Интерфейс данного микрокомпьютера состоит из следующих элементов: Micro-USB для питания и связи, 2 хоста USB 2.0,  разъемы Grove I2C и Grove UART, 2 x 46-контактных разъема GPIO, Ethernet 10/100 Мбит, беспроводное подключение — Wi-Fi 802.11b/g/n 2,4ГГц и Bluetooth 4.1 Low Energy и разъем питания DC12V.

На тыльной части размещен разъем для карт памяти (Micro SD Card Slot), компоненты встраиваемой энергонезависимой памяти eMMC и интерфейс JTAG для отладки и программирования процессора. 

Одним из главных преимуществ данного микрокомпьютера, кроме его цены, является небольшой размер. При габаритах 89мм х 54,6мм х 19,6мм он легко может быть встроен в компактные системы управления.

Имея на борту мощный процессор Sitara™ AM3358 Arm® Cortex® A8 от Texas Instruments, основанный на 32-разрядном процессоре RISC ARM Cortex-8 с частотой 1000 МГц, а также ускоритель 3D-графики (PowerVR SGX™), предназначенный для поддержки эффектов отображения и оснащенный 2 сетями контроллеров (CAN), двухъядерными программируемыми блоками реального времени (PRU), BeagleBone® Green Gateway является отличным решением для работы с изображениями, обработки графики и данных с периферийных устройств промышленных интерфейсов, таких как EtherCAT и PROFIBUS. 

Поскольку чип Sitara AM3358 оснащен двумя 32-битными микроконтроллерами с малой задержкой, которые могут работать независимо от процессора ARM Cortex-A8, то характерной особенностью этого устройства является возможность использования подсистемы программируемых модулей реального времени (PRUs) для приложений реального времени — сбор данных в реальном времени, доступ к показаниям датчиков и управление техпроцессами с помощью управляющих сигналов, получаемых после обработки данных с сенсоров и датчиков, т.е. возможность работать с процессами, имеющими критичные ко времени работы требования.

Разъем GPIO позволяет использовать 65 цифровых канала ввода-вывода (I/Os) в режиме прерывания:

Плата позволяет настроить до 8 выводов широтно-импульсной модуляции (ШИМ) и таймеры для генерации сигналов управления или создания псевдоаналоговых уровней напряжения:

Аналоговые выходы работают с максимальным уровнем напряжения 1,8В. Плата оснащена 12-битным аналогово-цифровым преобразователем с 8 каналами, 7 из которых доступны на разъемах.

Интерфейс UART0 имеет выделенный разъем к которому можно подключиться с помощью специального отладочного кабеля. 5 дополнительных последовательных портов добавлены в разъем, но только один из них однонаправлен.

Интерфейс I2C имеет две шины, первая из которых используется для чтения EEPROMS и не может использоваться для других операций ввода/вывода, а вторая шина доступна для настройки и использования.

Для быстрой передачи данных предназначен последовательный периферийный интерфейс (шина SPI).

Технические характеристики BeagleBone® Green Gateway

BeagleBone® Green Gateway является Open Source устройством, что подразумевает выполнение таких требований к программной и аппаратной частям, как  свободное распространение, доступные исходники и возможность модификации. Благодаря всему этому, сообщество пользователей и разработчиков, использующих данную платформу стабильно растет, а наличие большой библиотеки данных и активное обсуждение на форуме позволяют любому энтузиасту присоединиться и быстро начать работать с данными устройствами.

Устройство поддерживает работу с операционными системами высокого уровня (HLOS), а для разработчиков доступны SDK поставляемые бесплатно компанией TI. Поддерживаемое программное обеспечение: Debian, Android, Ubuntu, Cloud9 IDE on Node.js с библиотекой BoneScript library и др.

В завершение обзора хочется добавить, что производитель позиционирует Seeed Studio BeagleBone® Green Gateway как низкобюджетное, но производительное устройство, которое может менее чем за 10 секунд загрузить операционную систему Linux и менее чем за 5 минут после этого дать вам возможность приступить к разработкам, имея только подключение по USB-кабелю.