Arduino BeagleBoard e Tecnologia Beacon

TM

prestazioni eccezionali grazie al potente microprocessore superscalare ARM Cortex -A8 da

600 MHz con coprocessore NEON TM SIMD e alle elevate performance audio/video

garantite dal processore di segnale digitale TMS320C64x+TM da 430 MHz e

dall'acceleratore grafico 2D/3D OpenGL ES 2.0, in grado di generare 20 milioni di poligoni

Come l’Arduino, anche

al secondo. la BeagleBoard è di tipo open-source: ricca di

documentazione hardware accessibile a tutti, una comunità open source in forte crescita ed

ampia possibilità di innovare.

I componenti di questa scheda sono:

 OMAP 3530;

 Chip DVI (Digital Visual Interface): il DVI è una connessione a basso costo tra un

dispositivo di elaborazione (per esempio, una scheda grafica) e una periferica di

visualizzazione, ed è il connettore standard per i display digitali per computer

.

desktop e i proiettori

 dall’inglese

JTAG a 14 pin: il JTAG, Joint Test Action Group, è un consorzio di 200

imprese che producono circuiti integrati e circuiti stampati allo scopo di definire un

protocollo standard per il test funzionale di tali circuiti. Questo standard ha lo scopo

di facilitare il controllo di questi dispositivi che tendono ad essere, infatti, sempre più

complessi e difficili da controllare, fino a rendere impraticabili i tradizionali metodi

manuali o automatici e ad aumentare, di conseguenza, in modo non competitivo il

7

Time To Market ;

 2 2 2

Connettore di espansione (I C, I S): la comunicazione I C è stata già trattata nel

capitolo precedente. Per quanto riguarda l’I 2 S, conosciuto come Integrated Interchip

si parla di un’interfaccia bus seriale

Sound, standard usata per connettere assieme

dispositivi audio digitali;

 Tasto user: permette di variare l'ordine dei dispositivi con cui effettuare il boot;

5 System-on-a-chip è un circuito integrato che in un solo chip contiene un intero sistema, o meglio, oltre al processore

centrale, integra anche un chipset ed eventualmente altri controller come quello per la memoria RAM, la circuiteria

input/output o il sotto sistema video.

6 Acronimo di Open Multimedia Application Platform. Rappresenta un processore RISC progettati per applicazioni

multimediali.

7 Il TTM indica il tempo che intercorre dall’idealizzazione di un prodotto alla sua effettiva commercializzazione.

16

 Tasto reset;

 USB 2.0 EHCI HS e USB 2.0 HS OTG: la connessione ad alta velocità USB 2.0 HS

OTG è molto flessibile e può comportarsi come una periferica quando è connessa ad

un PC tramite USB;

 SD/MMC+ e connettore HDMI;

 RS-232: è uno standard EIA equivalente allo standard europeo CCITT V21/V24, che

definisce un'interfaccia seriale a bassa velocità di trasmissione per lo scambio di dati

tra dispositivi digitali;

 Presa DC: per alimentare la scheda attraverso un adattatore di rete;

 Ingresso audio (stereo) e uscita audio (stereo): per microfono, cuffie o altoparlanti;

 S-Video: è un segnale video analogico che trasporta le informazioni attraverso due

segnali separati.

Componenti e caratteristiche sono rappresentati in Figura 7.

Figura 7. BeagleBoard

La scheda Beagle misura circa 75x75 mm e ha tutte le funzionalità di un computer di base.

Questa scheda utilizza fino a 2 W di potenza e può essere alimentata o tramite USB o

tramite un alimentatore separato da 5 V Uno degli obiettivi iniziali di BeagleBoard è quello

. 17

di creare una piattaforma open-source dedicata alla sperimentazione con hardware

incorporato. più recenti realizzati c’è il

Tra i device Beaglebone Black che rappresenta la scheda più

piccola ed economica del gruppo BeagleBoard. Questo device prevede un processore ARM

Cortex-A8 da 1Ghz, 512Mb di RAM, Ethernet, USB e HDMI ed è equipaggiato con 2Gb di

memoria interna, espandibili via SD. Nonostante BeagleBone sia una soluzione valida per

il computing general-purpose, il suo mercato di riferimento è molto ristretto; per questo

motivo si è trovata una soluzione intermedia: ogni scheda viene venduta con la versione

permette d’iniziare

Ångström Linux preinstallata e, connettendola a un computer, subito a

programmare in JavaScript con Cloud9 IDE su Node.js. Tuttavia il device non è adatto a

sostituire il desktop tradizionale: in realtà si può immaginare BeagleBone Black come

Arduino con l’aggiunta del sistema operativo.

2.1 Beagleboard vs Arduino

“The BeagleBoard is not for a novice.”

“With an Arduino, you can get an LED light blinking in minutes.”

Phil Torrone - senior editor at Make magazine and creative director at Adafruit.

Come accennato, la scheda Beagle è un computer a basso consumo, single-board, la cui

ultima versione è basata su un processore da 1 GHz ARM Cortex A8. Grazie a questo

processore la potenza di elaborazione è maggiore rispetto a quella dell’Arduino, eppure il

avuto lo stesso successo dell’Arduino.

BeagleBoard non ha Facendo un confronto tra queste

“circuiti”

due schede, BeagleBoard e Arduino sono, essenzialmente, due diversi: il primo è

“solo”

un computer single-board, mentre il secondo è un microcontrollore a 8-bit.

Ci sono almeno 5 motivi per cui Arduino è più popolare della BeagleBoard:

1. È più semplice iniziare con una base che scrivere tutto il programma da zero:

è in questo che la scheda Beagle è inferiore.;

Con un prezzo di 30 $ a pezzo, l’Arduino risulta economico per chi vuole

2. iniziare a provare a programmare una scheda. Per la BeagleBoard si parla di

un costo che si avvicina alle centinaia di dollari. Il motivo di questa differenza

risiede nel fatto che la scheda Arduino è facile da clonare;

3. I moltissimi utenti che usano Arduino stanno a significare la facilità di uso di

questa scheda. La mancanza di progetti ben documentati ed eseguiti con la

fa sì che gli utenti siano scoraggiati nell’uso di quest’altra

BeagleBoard

scheda;

L’anno di sviluppo delle due schede ha consentito all’Arduino di essere

4. conosciuto prima e meglio rispetto alla Beagle;

18

La semplicità dell’Arduino è un grande vantaggio: Arduino è un sistema

5. semplice progettato per gli utenti meno esperti nell’elettronica.

In Figura 8 vengono analizzati, in dettaglio, le differenze tra Arduino Uno e BeagleBone.

Figura 8. Confronto tra Arduino Uno e BeagleBone

Come si nota dalla figura, le differenze sostanziali si hanno nel costo - la BeagleBoard

arriva a costare circa 3 volte l’Arduino- nella memoria Flash (4 GB contro i 32 KB

dell’Arduino), nella velocità del clock (700 MHz contro i 16 MHz dell’Arduino), nella

RAM (256 MB contro i 2KB dell’Arduino), nella presenza della porta

memoria Ethernet.

Figura 9. A sinistra: Arduino Uno, a destra: BeagleBoard

19

Che hardware scegliere per Internet delle cose?

2.2

Per realizzare un prototipo per l’Internet delle cose serve, solitamente utilizzare una scheda

accade nell’ambiente e le azioni degli

dotata di sensori che possano rilevare quello che

utenti. La scheda potrebbe anche modificare lo stato dell’ambiente e interagire con le

persone.

Sebbene sia possibile realizzare da zero una scheda con un microcontrollore, per ridurre i

tempi si preferisce utilizzare una piattaforma di sviluppo. Da sempre i produttori di

microcontrollori offrono delle schede di valutazione quasi pronte all’uso (development

board). Attualmente esistono diverse soluzioni open-source, poco costose e semplici da

usare.

La soluzione attualmente più famosa per realizzare un circuito elettronico è la versione base

dell’Arduino, Arduino UNO. Nello specifico, come già visto, non dispone di connettività e

deve essere integrata con schedine aggiuntive. La gamma di schede disponibili è in continua

espansione e sul sito di Arduino.org è possibile trovate un lungo elenco di alternative

all’Arduino Uno. Una caratteristica importantissima è la semplicità in cui si può

programmare utilizzando il suo ambiente di sviluppo (IDE) e un semplice cavo USB. Le

dimensioni della scheda “standard” non sono molto piccole e non è ideale per essere

alimentato a batteria (anche se possibile). Risulta ottimo per prototipi veloci e test. Esistono

pronte all’uso.

moltissime schede di espansione (shield)

Oltre Arduino, un’altra soluzione è la scheda Beagle. Le BeagleBoard sono piccole schede

di elaborazione che impiegano i chip della Texas Instruments. Le ultime versioni della

BeagleBoard incorporano WiFi e Bluetooth 4. Il processore da 1GHz permette di installare

Linux (Ubuntu) o anche Android. La scheda ha numerosi pin di I/O facilmente utilizzabili e

video HDMI.

un’uscita Le possibilità sono molte e ogni giorno si possono trovare nuove

schede, alcune anche molto specifiche per realizzare dei progetti per IoT.

Le schede che abbiamo presentato sono comunque molto diffuse ed è facile ottenere

informazioni e supporto, anche dalla comunità online. Un sito da considerare è Olimex che

propone numerose schede per lo sviluppo di prototipi a costi moderati.

Ma come si fa a scegliere la migliore piattaforma?

domanda bisogna soffermarsi sia sull’aspetto tecnico della scheda

Per rispondere a questa

stessa sia sul livello di preparazione che ha l’utente su ciò che realmente vuole progettare.

L’aspetto tecnico risulta molto importante perché l’utente, sia l’esperto di elettronica che il

principiante, deve tener conto che si vuole utilizzare una scheda che consumi poco, che sia

efficiente e che non dia alcun tipo di errore o problema. In dettaglio possiamo definire varie

categorie di uso di una scheda piuttosto che di un’altra:

 Per gli utenti che si affacciano da poco al mondo della programmazione e per

si consiglia l’uso della scheda Arduino.

applicazioni di dimensione piccola La sua

20

semplicità, sia nella programmazione che nell’interfaccia con gli hardware esterni,

ha portato infatti molti utenti a sfruttarla grazie anche a tanti tutorial e progetti

esempio.

 Per le applicazioni che si connettono a Internet si consiglia la BeagleBone:

questo perché include le interfacce Ethernet e USB, in modo da potersi connettere

alla rete facilmente. Tramite USB, è possibile collegarsi a moduli wireless che

consentono quindi di collegarsi ad Internet senza fili. Inoltre, il sistema operativo

Linux ha molti componenti incorporati che forniscono funzionalità di rete piuttosto

avanzate. L’Arduino supporta periferiche plug-in chiamate "shields" che includono sì

la p