Skriv ut
Raspberry PiTEKNIK PÅ DJUPET:

Hobbykorten lämnar lekkammaren

Ingen trodde väl att den specialiserade världen av prototypkort plötsligt skulle få två superstjärnor – Arduino och Raspberry Pi är idolerna vars stjärnstatus nu alla utvecklare av processorkort nu vill kopiera. De började som kort för hobby och utbildning. Men branschen blir allt mer intresserad av att använda dem professionellt.
Arduino
Arduino är – helt enkelt – en familj utvecklingskort för åttabitars AVR-kretsar.
 Raspberry Pi
Den relativa nykomlingen Raspberry Pi är – helt enkelt – en inbyggnads-pc.
 
RASPBERRY PI
HITTADE SNABBT NISCHER
Raspberry Pi är en 200-kronors kreditkortsstor 350 mW Linuxdator på en Arm11-processor. För elektronikutvecklare är den idag ett alternativ som inbyggnads-pc. Den används industriellt bland annat för processtyrning , i informationskiosker, som fordons-pc, i kassaapparater och i 3D-skrivare.

Raspberry Pi släpptes i februari i fjol som ett verktyg för datorteknikundervisning och hade i juli år i år sålt i 1,5 miljoner exemplar – tusen gånger fler än det mål som sattes ursprungligen.

Liksom Arduino en dundersuccé med andra ord.

100 Mbit/s Ethernet, USB 2.0, 1920x1200 HDMI-utgång, ljud ut, kamera in och SD-diskanslutning – så ser man att den är en Linuxdator.

Men dessutom har den en 26-pinnars header med UART, I2C, SPI och åtta generella in- och utgångar för elektronikbyggen.

Elinux.org listar 76 stycken expansionskort. Motorstyrning är populärt, bland annat för robotik. Hemautomation är en annan nisch, att döma av variationen i expansionskort.

Piface och Gertboard är de mest kända generella expansionskorten. Det senare släpptes hösten 2012 och har motorstyrning, DA- och AD-omvandlare, lydioder och sex kollektorutgångar.

Ett av korten ger dig åtkomst till Arduino och dess sköldar, och möjlighet att dessutom programmera systemet med Arduinos verktyg.

Raspberry Pi kör Linux. Där tycks huvudintresset ligga för utveckling – även om den stöder många andra operativsystem och också kan köras utan sådant.

Linux och den starkare processorn gör att Raspberry Pi kan åta sig uppgifter som Arduino inte orkar med.

– Generellt kan man säga att den ofta hamnar i system där det tidigare suttit en industriell PC eller liknande större styrsystem, säger Pontus Oldberg.

Han konstruerar själv just nu ett testsystem där Raspberry Pi genererar signaler och mäter på testsystemet och sedan förmedlar loggar till en testserver via TCP/IP.

Tyska sensorföretaget Enocean presenterade nyss en liknande roll för Pi – en radiomodul kopplad till Pi låter den kommunicera med företagets trådlösa energi-skördande sensorer och analysera och presentera data.

Båda dessa exempel ligger inom det populära området Internet of Things.

Även konkurrerande produkter positionerar sig mot Raspberry Pi – vilket indirekt erkänner den som en sorts standard –”ARM-kort som Raspberry Pi blir allt populärare bland konstruktörer men de har bara en HDMI-utgång” låter det exempelvis i en färsk pressrelease om en skärmkrets.
 
Arduino YúnARDUINO MED
LINUX I HJÄLP-PROCESSOR
Raspberry Pi och ett eller flera Arduinokort kan bygga system tillsammans – detta var en tidig insikt.

Men numera klarar Arduino en del av de tillämpningarna på  egen hand. Det nya Arduinokortet Yún har nämligen en extra 32-bitarsprocessor – 400 MHz MIPS 24Kc – som hjälpprocessor. Den kör Linux och har 100 Mbps Ethernet. Till skillnad från Pi har den dessutom Wifi – 802.11n.

Å andra sidan saknar den video- och kameraportar.

Arduino YúnLeveranserna av Yún har nyligen (september 2013) inletts. På några timmar säger sig  webbutvecklaren Stefano Guglielmetti ha tagit fram en skärm som visar antal olästa email och en diod som signalerar viktiga brev. Hårdvarudelen av den konstruktionen består i att helt enkelt ansluta display och diod till Yún.

Arduino och Linux kommunicerar via Linux kommandogränssnitt.
 
Beaglebone BlackALLA VILL BLI NÄSTA STORA
HOBBYKORT

Typiskt är utmanarna faktiskt bättre än originalen på en eller flera punkter. (*)

Ett exempel är Texas Instruments Beaglebone Black. Den är ett svar på Raspberry  Pi men med en kraftfullare 1 GHz Cortex A8-processor och bättre IO, inklusive analoga ingångar.

FOTNOT:
(*) Ett par veckor efter att denna artikel skrevs släpptes dock Arduino Tre, med  samma processor som Beaglebone.
Arduino Nano
Digispark
Digispark
Arduino Nano
Självknytande skosnören, tröja med blinkers, automatiska persienner – det är projekt vi associerar med åttabitarskortet Arduino.

Det är hobbyister som bygger, de lockas av plattformens enkelhet.

Professionella utvecklare nickar välkomnande åt en ny flock ivriga inbyggare. Samtidigt tror de ofta inte att Arduino är något för dem. Plattformen har en amatörstämpel.

Men om man ska döma av intresset från branschen är det kanske dags att ompröva skepsisen? Produktnyheter som anknyter till Arduino regnar tätt. Och målgruppen är inte längre bara lekmän.

Arduino är något av elektronikvärldens svar på programspråket Visual Basic, som på 90-talet förvandlade programutveckling på pc till en barnlek. Med Arduino kan elektronikbyggaren börja arbeta direkt med sin tillämpning, sin idé, och behöver inte besvära sig med gränssnitt eller krångla med konfigureringar.

Uppslutningen kring Arduino har blivit enorm. Den – och kanske lika mycket dess växande samling dotterkort – har blivit något av en branschstandard.

Pontus Oldberg
Pontus Oldberg
– Det utvecklas kontinuerligt ny hårdvara som mer och mer går ifrån den labbmässiga formfaktorn och blir mer anpassad för professionella system, säger Pontus Oldberg, vd för konsulten och kortåterförsäljaren Invector.

– Där finns till och med system med lådor, baskort, expansionskort, et cetera, för att bygga industriella eller kommersiella system.

Ett AVR-kort bland andra

Att professionella konstruktörer använder Arduino för utveckling, bekräftas av Atmel, vars AVR-processorer används i Arduino.

– De använder Arduinokort för prototyper som sedan förvandlas till verkliga produkter, säger Eric Weddington på Atmel.

Att Arduino är ”för dummies” kan vara fördel även för proffs.

– Den gör prototypningen enkel, och hjälper dem därmed att komma till marknaden snabbare.

Därmed inte sagt att Arduino är det enda Atmega-utvecklingskort som behövs.

Skillnader som Eric Weddington ser mellan Atmels egna utvecklingskort är en större variationen i Atmels utbud. Plus djupare debuggning- och utvecklingsmöjligheter.

Som exempel tar han hobbyutvecklaren som plötsligt känner sig mogen att ta steget till en masstillverkad produkt.

– Då vill man ofta byta till ett skräddarsytt elektronikkort med en Atmelstyrkrets och portera sin kod till C eller C++ och använda alternativa kodbibliotek. Detta för kunna optimera hård- och mjukvara. Och då kan vi hjälpa till med verktyg.

Öppenlicens hela vägen ner

För den som började sin utveckling i Arduino har Atmel och brittiska Visual Micro tagit fram en särskild insticksmodul till utvecklingsmiljön Visual studio som underlättar övergången.

Att många idag faktiskt går Arduinovägen till Atmels processorer finns det statistik på. Nämnda insticksmodul är enligt Eric Weddington en av de allra populäraste och högst betygsatta.

Arduinokorten finns i ett dussin varianter. Plus dussintals kopior – som ritningar eller färdiga att beställa. Hela konstruktionen är öppen källkod så allt – utom namnet Arduino – är fritt att kopiera. Vilket både etablerade företag och privatpersoner gör, de senare gärna i ett kickstarterprojekt.

Dessutom finns mängder av påbyggnadskort, så kallade sköldar. De har reläer, strömförsörjning, AD-omvandlare, klockor, LED, GSM, wifi, sensorer, motorstyrning, Can, Bluetooth, Zigbee, CPLD och allt som är meningsfullt att koppla till en åttabitare. Och lite till.

Moduler för allt

Ardunio har blivit en av de elektronikplattformar som har mest stöd överhuvudtaget. Vad man än vill koppla ihop den med, så har någon ofta redan gjort det, skrivit biblioteksrutiner och lagt upp en guide på nätet.

På det viset liknar den operativsystemet Linux, som också är en öppen källkodskonstruktion och bland annat kännetecknas av detta ivrigt breda stöd med drivrutiner till allt under himlen.

Enbart Arduino-originalprodukterna i sig finns i 74 länder hos 450 återförsäljare – från Farnell till Kjell & Company – kompletta eller som komponenter för lödning.

Robustino Ruggeduino för hårda tag

AVR var redan populär bland hobbyister när Arduino skapades, bland annat för att den hade en tillgänglig öppen verktygskedja i GNU-utvecklingsverktygen.

Men många utvecklare gillar inte AVR. För dem finns Arduinokompatibla versioner med Pic-processor. Liksom det finns kompatibla kort för Arm7, Cortex M3, Freescale Kinetis, Infineon XMC1000, med flera.

Kopiorna finns där för att ta över stafettpinnen i projekt där AVR blivit otillräcklig. Eller så är kompatibiliteten med de många Arduinosköldarna ett tillräckligt argument i sig.

Inget av Arduinokorten är särskilt robust, inget är EMI-skyddat, temperaturtåligt, och så vidare. Så att klara högre krav är en av nischerna för kopiekorten. Ett av dem heter självklart Robustino Ruggeduino.

Arduinos formfaktor är klumpig bland annat eftersom den är konstruerad för att kunna handlödas. Där finns originalalternativet Arduino Nano i cirka 2?5?4 cm. Tredjepart har ännu mindre kort, exempelvis Digispark och Extracore på cirka 2?5?2 cm, och Femtoduino som är ytterligare en halv centimeter kortare.

Koka soppa på Arduino

Arduino är ett utvecklingskort och ska ju som sådant typiskt inte följa med till en masstillverkad slutprodukt. Ju större volymer, ju lägre pris, ju hårdare kravspecifikationer och ju mer omfattande utveckling som krävs, desto mindre av Arduino finns sannolikt kvar i slutprojektet. Desto mer av koka-soppa-på-Arduino är lösningen – i både hård- och mjukvara. När prototyperna är avverkade kanske Arduino plockats ur soppan helt.

Men visst följer hela Arduino ibland med till slutprodukter.

Printer
Printern tillverkas i upp till 100 exemplar om året och styrs av fyra Arduinokort – en bra modulär lösning, enligt konstruktören.
Klicka för större bild!
Tryckpress styrs av Arduino

Det mest omtalade exemplet just nu är en tryckpress som tillverkas i upp till 100 exemplar årligen. Den styrs av fem Arduinokort.

Lösningen motiveras med att Arduino fungerar som ett standardiserat och förmodligen ganska tidsbeständigt modulformat. Det är dessutom enkelt att handha för lekmän – de kan få ett nytt kort på posten och byta ut det själv utan specialverktyg.

Pontus Oldberg känner till fler exempel.

– Vi har kunder som löpande köper enheter av både Raspberry Pi och Arduino för montering i kommersiella större system.
Kategori: Teknik