Одноплатный компьютер своими руками

Обновлено: 30.06.2024

Одноплатный компьютер — это по своей сути тот же обычный компьютер, но только работающий лишь благодаря одной плате, а не целому огромному системному блоку. Главная его ценность – более низкая цена и компактность. Поэтому многие предприятия ими и пользуются в силу того, что для их задач не нужен большой и дорогой вариант.

Иными словами – это плата, на которой есть только самое необходимое: процессор, видеочип, несколько портов, аудиовыходы, слоты для оперативки и сетевой контроллер.

Всё, что нужно сделать – взять в руки эту плату, подключить к ней блок питания, мышь, клавиатуру, монитор и диск. Желательно поставить все вышеуказанные элементы в какое-нибудь подобие корпуса, но последнее, конечно, необязательно.

Далее ставится операционная система и решается “дальнейшая судьба” устройства: либо одноплатный компьютер подключается к экрану и работает в текстовых редакторах, либо одноплатный компьютер превращается в Wi-Fi-роутер, сетевое хранилище данных или даже беспроводной сетевой плеер.

Главное о потребности, на которую направлен продукт

Когда рынок одноплатных компьютеров только зарождался, то, как правило, “одноплатники”, благодаря своей бюджетности и компактности, применялись в большинстве своём либо на уроках информатики в школах, либо обычными людьми, желающими превратить контроллер, например, в игровую консоль. Тем не менее, позже одноплатные компьютеры решили купить крупные компании для более масштабных целей и больших проектов.

Соответственно, рынок пополнился новыми производителями, а главными желающими купить одноплатный компьютер – стали теперь не только школы и индивидуальные программисты, но и, например, промышленные предприятия.

Поэтому основная потребность компаний: возможность использовать подобный продукт как некий контроллер, который можно подключить к различного рода аппаратуре и управлять предприятием с гораздо меньшими издержками при условии небольшой задействованной площади (в отличие от большого системного блока привычного компьютера).

Как мы исследовали рынок:

Возвращаясь к Raspberry. Как мы видим, данному продукту присуща многофункциональность, но направленность на аудиторию – также совсем иная, более B2C и… B2G, но только если говорить о популярности технологии в школах.

В B2B-сегменте всё более сдержано, а многофункциональность представляет собой либо разработку под заказ, либо широкий ассортимент с определённым расфокусом.

Потребности целевой аудитории

После проведенная исследования, мы поняли, что целью нашей работы будет объединение многофункциональности от Raspberry и фокуса на B2B- и B2G-сегмент. В последнем случае речь идёт не о школах, а, напротив, мы фокусируемся на иные структуры, отражая в позиционировании то, что мы российский производитель.

Причина, почему это интересно B2G?

Потому что здесь отдаётся приоритет российскому разработчику.

В данном случае желают купить российский одноплатный компьютер.

Почему это интересно в B2B?

Кроме многофункциональности, компактности и стоимости, если говорить по простому “человеческому”, то избавление от каких-либо нервов и сложностей при установке.

Как мы это выявили? Мы провели глубинные интервью с потребителями и выяснили, что зачастую в больших компаниях существует проблема долгой установки одноплатных компьютеров. Всё, что необходимо целевой аудитории – просто включить и запустить контроллер в работу без каких бы то ни было сложностей и долгих установок.

Фокус: на большие проекты и производительность.

Посмотреть на наше позиционирование и технические характеристики можно здесь.

Ради интереса я хотел бы построить свой собственный одноплатный компьютер, который я могу позже программировать. Я знаю, что уже есть много комплектов для разработки, которые продаются такими компаниями, как Altera и Xilinx, но я хочу попробовать создать такую плату с нуля.

Я прочитал некоторые курсы по цифровому дизайну и архитектуре процессора, поэтому я не беспокоюсь о самих компонентах. Что меня беспокоит, так это межсоединения, особенно если мне нужны промежуточные резисторы и конденсаторы. У меня есть некоторый опыт работы с аналоговыми схемами, но он ограничен. Я однажды построил свою собственную плату для управления четырьмя вентиляторами в моем корпусе компьютера с помощью некоторых операционных усилителей и резисторов.

Я не против написать свой собственный компилятор, если это необходимо, но он делает вещи намного проще, если таковые уже доступны. Кроме того, получить программу на EEPROM может быть немного сложно .

Знаете ли вы о каких-либо хороших книгах, веб-сайтах или других ресурсах, на которые можно указать мне, чтобы научиться создавать свой собственный одноплатный компьютер? Буду признателен за любую оказанную помощь.

4 ответа 4

Я не знаю, как это по теме, но я все равно отвечу.

Ваш первый шаг должен занять некоторое время, чтобы просмотреть потенциальных кандидатов для каждого компонента и решить, как низкоуровневый вы хотите перейти. Хотите ли вы собрать ЦП из отдельных компонентов или использовать предварительно собранный ЦП или получить микроконтроллер, в котором все основные детали были бы в одной упаковке? Следующим шагом будет получение и чтение таблиц данных для каждого компонента, который вы планируете использовать. Обычно вы сможете найти примеры схем и информацию о том, какие типы катушек или конденсаторов вам нужно использовать. Катушки в основном используются для фильтрации сигналов переменного тока, в то время как конденсаторы часто используются для фильтрации сигналов постоянного тока.

Следующим шагом будет попытка получить какую-то программу моделирования цепей. Это сделает все намного проще.

После этого вам нужно будет "настроить магазин". Для получения данных на чип вам понадобится программист. Самые дешевые могут быть сделаны из параллельных или последовательных портов, в то время как более дорогие будут использовать USB и поставляются с хорошей программой, которая будет загружать данные в чип. Здесь вы не ошибетесь, если получите программатор, рекомендованный производителем чипа. Например, этот рекомендуется для чипов AVR. Вам также нужно будет решить, собираетесь ли вы делать печатную плату или использовать только протоплаты. Если вы собираетесь пойти по пути печатной платы, вам понадобится электронный паяльник и сопутствующие инструменты. Вам также необходимо решить, собираетесь ли вы найти кого-то, кто изготовит печатную плату или изготовит ее самостоятельно. Есть много способов сделать PCB самостоятельно, но некоторые из них включают использование сильных кислот, поэтому они могут быть довольно опасными.

Вам также понадобится IDE для чипа, который вы решите использовать. Я не могу вам чем-то помочь, но вы не знаете, что собираетесь использовать, но большинство популярных сегодня чипов имеют IDE, которая, по крайней мере, поддерживает C.

Я знаю, что я был неточным с этим ответом, но я не могу вдаваться в детали, если не знаю, что вы на самом деле планируете делать.

Есть такая штука — одноплатный мини-компьютер. Одноплатный — значит, что весь необходимый минимум компонентов в них расположен на одной плате. Мини — значит, что плата маленькая. И всё это вместе позволяет делать компьютеры недорогими, но при этом — функциональными.

Вот несколько одноплатников, на которых можно работать, если подключить к ним монитор, мышь, клавиатуру и питание.

Для начинающих: Raspberry Pi 400

Цена: 120 долларов

Внутри этой клавиатуры стоит модифицированная плата Raspberry Pi 4 с двумя выходами на мониторы, поддержкой USB, проводного и беспроводного интернета, блютусом и 40-контактным выходом для внешних устройств.

Плюс такого решения в том, что в комплекте с клавиатурой идёт блок питания, карта памяти с операционной системой Raspberry Pi OS (по сути тот же Linux) и учебник по программированию (правда, на английском).

Если нужно что-то для начала, но не хочется тратить время на сборку корпуса и первоначальную настройку — это отличное решение. Включаете, загружаете линукс и программируете.

Для любителей SSH: Onion omega 2+

Цена: 25 долларов.

Этот одноплатник считается самым маленьким в мире полноценным компьютером: он весит 20 грамм, умеет запускать Linux, работать от батарейки и сразу поддерживает такие языки:

Ещё у него есть вайфай, выходы для подключения проводного интернета, 128 мегабайт оперативной памяти и разъём для SD-карт до 128 гигабайт. У него нет выходов для монитора, поэтому, чтобы им управлять, придётся писать программы на SD-карту заранее или подключаться к нему по SSH.

Всё и сразу: Geniatech XPI-iMX8MM

Цена: примерно 90 долларов за максимальную комплектацию

На плате размером меньше смартфона производители разместили:

четырёхядерный процессор Arm Cortex A53 1,8 гигагерц;
4 гигабайта оперативной памяти;
128 гигабайт для хранения данных;
выход HDMI для монитора с поддержкой 4k;
гигабитный порт для проводного интернета;
вайфай и блютус;
4 USB порта 2.0 и один порт USB-С;
кодеки для обработки видео;
выход на наушники;
40-контактную площадку для подключения внешних устройств, как у Raspberry Pi.

Это уже полноценный компьютер, в который можно воткнуть зарядку от телефона, подключить монитор с клавиатурой и загрузить полноценный Linux для разработки. Но главный плюс этой платы — мощность процессора и большой объём памяти.

Для любителей Windows: Atomic Pi

Цена: 49 долларов

Это одна из самых дешёвых мини-плат, на которых можно запустить Windows. В целом Windows довольно прожорливый, поэтому плат для него намного меньше, чем на Linux. Но тоже есть.

Эта плата не такая быстрая, как полноценный мини-компьютер с Алиэкспресса за 14 тысяч рублей, но он стоит почти в 5 раз дешевле, а работает не сильно хуже.

Максимум, который можно получить:

Intel Atom x5-Z8350;
2 гигабайта оперативной памяти;
16 гигабайт встроенной памяти, и ещё можно 256 гигабайт хранить на карте памяти;
проводной и беспроводной интернет;
блютус;
HDMI и отдельный процессор для графики Intel HD Graphics;
4 USB-выхода.

Минуса два: относительно слабое по современным меркам железо и громадный радиатор. Но от радиатора в этом процессоре никуда не деться.

Плата для MacOS: их нет, но есть Mac mini

Цена: 1030 долларов

Раньше в Mac Mini стояли жёсткие диски, SSD-накопители и планочки памяти. Но сейчас большая часть корпуса Mac Mini — пустая, там ничего нет. Весь компьютер выполнен на одной компактной плате, как на фото выше.

Это значит, что формально Mac Mini — это одноплатный компьютер. И если вы решите вопрос охлаждения и преобразования питания, вы сможете превратить его в некое подобие Raspberry Pi, получив шуструю одноплатную машинку с Mac OS. Непонятно только зачем.

Компьютер Pi-Top.

Для того чтобы получить этот компьютер, вам потребуется доступ к 3D-принтеру и набор для сборки стоимостью 290 долларов. В итоге у вас в руках окажется полноценный ноутбук с возможностью дальнейшей кастомизации и апгрейда. Авторы проекта надеются, что их компьютер будет полезен в первую очередь детям, которые смогут освоить как сборку устройства из комплектующих, так и работу с программным обеспечением и основы робототехники.

Основатели проекта — Райен Данвуди (Ryan Dunwoody), 23-летний выпускник Оксфорда и 27-летний Джесси Лозано (Jesse Lozano), юрист по образованию, самостоятельно освоивший программирование.

Джесси Лозано и Райен Данвуди — создатели Pi-Top

Читайте также: