《BeagleBone开发指南》——1.3 BeagleBone硬件
本節書摘來自異步社區《BeagleBone開發指南》一書中的第1章,第1.3節,作者【愛】Derek Molloy(莫洛伊), 鞠爾男 , 王偉 , 劉龍 , 佟佳珈 譯,更多章節內容可以訪問云棲社區“異步社區”公眾號查看。
1.3 BeagleBone硬件
作為核心部件,BeagleBone Black使用的是德州儀器公司的Sitara AM335x Cortex A8 ARM微處理器。而BeagleBone Black是本書的核心,多種主板已經被BeagleBoard.org開發出來,包括BeagleBoard、BeagleBoard XM、BeagleBone、BeagleBone Black和Arduino Tre(BeagleBoard和Arduino組合到一個塊板上)。下面將詳細介紹BeagleBone,以下是不同主板(按照歷史順序)的簡介。
- (2008)BeagleBoard(125美元):基于ARM開源的硬件設計原型開發的具有高清視頻支持功能的開發板。它具有720MHz ARM A8處理器,但沒有板載以太網。
- (2010)BeagleBoard xM(149美元):除了具有1GHz ARM(AM37x)處理器、512MB內存、4個USB接口和以太網支持外,其他與BeagleBoard類似。盡管新的BeagleBone主板成本較低,但BeagleBoard xM的C64+TMDSP核對數字信號處理(digital signal processing,DSP)應用是非常流行的。
- (2011)BeagleBone(89美元):比BeagleBoard引腳封裝更小。它具有720MHz處理器和256MB內存,支持以太網和低電位/輸出(例如,模擬到數字的轉化),但沒有板載視頻支持。
- (2013)BeagleBone Black(45~55美元):這是增強型的BeagleBone,具有1GHz處理器,512MB的DDR3內存,支持以太網和eMMC存儲以及HDMI(高清晰度多媒體接口)。
本書以BeagleBone Black平臺為核心進行介紹,主要是由于它的特征集和價格點與其他產品相比具有優勢。但是,本書中的絕大部分討論內容一般可以應用到所有的平臺中。
1.3.1 BeagleBone版本
就像剛剛提到的,目前BeagleBone有兩個版本可用:早期的版本BeagleBone White(BBW)(或者叫BeagleBone)和新的版本BeagleBone Black(也稱BBB)。兩種主板都具有非常小的規格,恰好適合裝在Altoids 鑄造的錫盒內部,如圖1-2(a)所示。傳統的Altoids錫盒已被工程師升級改造成為電子工程項目的低成本外殼。考慮BeagleBone主板的復雜性,它適合裝在錫盒的內部——這也是BeagleBone主板采用圓弧角設計的原因。在需要提供訪問主板連接器的情況下,還需要打一些過孔,當然在將連接器連接到主板前還需要使用電絕緣鋁錫進行絕緣。
為了實現如此小的外形, BeagleBone上密布著各種元件,并且采用6層的PCB板進行內部互連。舉個例子, BeagleBone平臺上使用的AM335x(ZCZ)處理器是帶有324針的球柵陣列封裝(BGA),引腳間距僅有0.80mm。
表1-1列出了BeagleBone Black板和BBW板的主要區別。第1個顯著的區別就是價格。盡管BeagleBone Black在特定方面有所改進,但其價格僅是BBW價格的一半多,并且與其他嵌入式Linux板的價格相比,如樹莓派(Model B+),也非常具有競爭力。
通過移除BBW的某些特定功能,可以降低BeagleBone Black的制造成本,如USB轉串行連接、USB轉JTAG調試仿真器和一個電源擴展接頭。然而,BeagleBone Black板提升了一些功能,其中包括板載eMMC存儲、HDMI視頻輸出、兩倍的內存空間以及更快的處理器等,但僅以剛剛超過一半的價格進行銷售,這些突顯出其可觀的經濟價值。很顯然,具有超高性價比的BeagleBone Black板,將成為一個非常流行的平臺。eLinux.org是一個記錄單板配送信息的網站,該網站顯示目前每月從CircuitCo運來13000個板子。盡管如此,其仍然是供不應求,最近一些新的廠商也開始進行生產,以便滿足市場的巨大需求。
1.3.2 BeagleBone Black硬件
圖1-3和圖1-4詳細介紹了BeagleBone Black板的核心系統。第1組插圖的編號是1到8,列出并描述了BeagleBone Black板的核心系統。BeagleBone Black板的微處理器采用德州儀器Sitara AM335x Cortex A8 ARM處理器。2該板的微處理器采用的是精簡指令集RISl處理器,運行于1000MHz時,該處理器每秒執行20億條指令。該處理器待機功耗為1W,滿負荷功耗為2.3W。
下一組插圖的編號是9~19,列出了BeagleBone Black的各種連接器及它們的物理特性和功能。對于18號連接器及JTAG連接器,預留了20個鍍錫點。為此需要購買一個連接器(例如FTR-110-03-G-D-06)并且仔細焊接到板子上。另外,還需要配置JTAG接口和相關的調試軟件。BBW板提供板載的USB轉JTAG支持。
如果你希望把這些圖表作為參考,在本章網站www.exploringbeaglebone.com/chapter1/中,有圖1-3~圖1-5的高清晰的PDF文件,可以打印使用。
圖1-5詳細闡述了P8和P9接頭中各種可用的IO端口。兩個插頭中共有92個引腳(2×46),但是,并不是所有的引腳都用作GPIO。其中一些連接用來進行固定的配置。
- 8個引腳連接到“數字”地。
- 9個引腳用于模擬信號輸入(7個模擬信號輸入、一個地和一個1.8V的參考電壓輸入)。
- 6個引腳分配給電壓供電:3.3V(最大電流是250mA),5V系統供電(最大電流是250mA)和5V的VDD(如果電源插座能夠提供的話,最大電流可以達到1A,也可以通過VDD_5V引腳直接給電路板供電)。
- 2個引腳分配給一個I2C總線。
- 2個引腳分配給電源和重置按鈕。
其余保留的65個引腳可以在多個功能里進行復用,圖1-5中列出了其中的一部分功能。每個I/O的功能將在第6章和第8章介紹。
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