Arduino, RPI és társai

A Raspberry PI az egyik legnépszerűbb és legszélesebb körben ismert vezérlőegysége az automatizált rendszereknek.

Az eszköz egy teljes értékű Neumann-elvű számítógép. A hagyományos asztali számítógépektől a kis mérete, ARM architektúrája illetve alacsony fogyasztása és nem szokványos portjai különböztetik meg.

A Raspberry Pi és egy szokványos PC összehasonlítása

Az első oszlopban az ellátott funkció megnevezése van, a másodikban egy PC, a harmadikban pedig egy Raspberry esetén a megvalósítás.

A harmadik oszlopban (RPi) többször a különbség előnyei/hátrányai is szerepelnek.

Funkció	Port PC esetén	Port RPi esetén
Áramellátás	ATX	MicroUSB A MicroUSB szabványnak köszönhetően a rendszer akár még egy Powerbank-ről is üzemeltethető. Az alacsony (5V) feszültségnek köszönhetően az eszköz biztonságos és alacsonyabb a fogyasztása is.
Hálózat (internet és egyéb kommunikáció)	Ethernet	Ethernet
Szabványos perifériák csatlakoztatása	USB, ePCI, PCI	csak USB
Képernyő	HDMI, VGA vagy DVI, esetleg DisplayPort	HDMI és egy sajátos szalagkábeles csatlakozó
GPIO (bármire használható ki-/bemenetek)	-	26 db tű, amelyre bármilyen vezeték csatlakoztatható

Programozása

A Raspberry Foundation készített egy operációs rendszert az eszközéhez, amely egyszerűen telepíthető és rengeteg szoftvert tartalmaz, ami segít elindulni az eszköz felhasználásában.

A RPi végső soron egyszerű asztali számítógépként is használható, hiszen minden szükséges perifériával rendelkezik és az alacsony fogyasztás mellett viszonylag alacsony az előállítási költsége. Szoktak RPi-ből szerverfarmokat is építeni.

Személyes tapasztalat

Habár a RPi nagyon könnyen használható, sokszor túlzás ezt az eszközt választani egyszerű feladatok végrehajtásához. Legnagyobb előnye a széleskörűség, így tanulásra ideális, azonban éles projektben csak akkor érdemes alkalmazni, ha vagy valóban szükség van a RPi által nyújtott mértékű számítási kapacitás helyi meglétére, a fejlesztési költség jóval érzékenyebb mint a hardverköltség, szükség van egy felhasználóbarát végeszközre (aminek a funkcióját külső laptop vagy telefon nem tudja ellátni) vagy csak prototipizálunk.

Az Arduino egy népszerű és olcsó mikrovezérlő (ATMega 328P) köré épített fejlesztői lap, amely el van látva egyszerűen használható GPIO csatlakozókkal, feliratokkal, tápellátási elektronikával, USB csatlokozóval és beépített USB-Serial adapterrel, így nagyon egyszerűen tudunk ennek segítségével prototipizálni. Ha úgy gondoljuk, hogy a fejlesztői panel túl nagy helyet foglal, egyszerűen kivehetjük a központi IC-t (a mikrovezérlőt) az Arduino-ból és beforraszthatjuk a saját áramkörünkbe.

Az Arduino programozása

Az Arduino programozását nagyban megkönnyíti egy Arduino nevű IDE amely elrejti a programozó elől a szükségtelen technikai részleteket. Habár ez azt jelenti, hogy az Arduino gyors fejlesztést tesz lehetővé, én inkább csak kezdőknek ajánlom. A hardver azonban nagyon jó professzionális felhasználásra is.

Az Arduino Uno rendelkezik 6 ún. PWM kimenettel, amelyek speciális módon is vezérelhetőek (HW interrupt, PWM, ...), azonban bit-banging technológiával (az egyes kimenetek közvetlenül CPU-val való ki/be kapcsolgatásával) is elég jó eredményeket lehet elérni és kihasználható mind a 14 digitális IO port. Az Arduino Uno emellett tartalmaz 6 analóg bemenetet, ami 10 bites felbontással tud feszültséget olvasni.

Felhasználási területek

Az Arduino a megfelelő eszköz egyszerű elektronikai eszközök vezérlésére. Mivel a standard függvénykönyvtár nem igényel operációs rendszert, az eszközön futó szoftver könnyedén átlátható, így kevesebb hibalehetőséget hordoz. Talán kevéssé ismert funkció, hogy az Arduino adatok tárolására is képes, ahogy az alábbi videóban is látható.

Az eszközről általában

Ez egy viszonylag drága eszköz, azonban a jó minőségnek és a beépített FPGA-nak köszönhetően szinte bármely feladatot el tud látni. Tulajdonképpen inkább egy műszer mint egy vezérlőegység.

LabVIEW

Az eszköz a LabVIEW nevű grafikus programozási nyelvben programozható, amelynek óriási előnye hogy bárki tudja írni és olvasni egy rövid magyarázat után. Alább látható pár példaprogram néhány részlete.

FPGA

A MyRIO rendelkezik egy FPGA-val, ami egy olyan újfajta architektúra, amely képes a videókártyák mai feladatait akár sokkal hatékonyabban is ellátni. A működési elve az, hogy rengeteg digitális technikából ismert komponenssel rendelkezik (logikai kapuk, LUT-ok, stb.), amelyek programozható buszokkal vannak összekötve, így akár zéró futásidejű kódot is lehet rá írni.