Состояние экосистемы интерфейса SBC: пора ли разработать стандарт?

Когда дело доходит до одноплатных компьютеров, мы избалованы выбором, независимо от того, основаны ли они на микроконтроллере или на более мощной SoC, способной работать под управлением такой операционной системы, как GNU/Linux. Их можно приобрести у известных брендов, таких как Arduino, Adafruit или Raspberry Pi, или на Диком Западе с более дешевыми дальневосточными модулями, имеющими множество различных архитектур.

У каждого есть свой фаворит, и вместе с этим существует экосистема операционных систем и сред разработки программного обеспечения. У этих досок есть еще один аспект, который эволюционировал; некоторые из них де-факто стали стандартами интерфейсных разъемов для аппаратной периферии. Имеют ли эти стандарты какой-либо смысл? Давайте поговорим об этом.

В большинстве случаев стандарт интерфейса является результатом усилий по его созданию. Возьмем, к примеру, порт USB-C. Это произошло не просто потому, что производитель решил установить на машину реверсивный высокоскоростной порт передачи данных с возможностью питания, а стало результатом многолетнего опыта и работы со стороны отраслевого консорциума. .

Однако иногда стандарт интерфейса появляется случайно. Автомобильная розетка для аксессуаров по любым меркам представляет собой довольно ужасную систему разъемов питания, возникшую несколько десятилетий назад как розетка для электрического прикуривателя. Поскольку другого удобного способа получить доступ к источнику питания 12 В в автомобиле не было, он стал источником питания для немногих доступных автомобильных электронных аксессуаров и с тех пор превратился в стандартную автомобильную розетку. Как ни странно, многие автомобильные розетки для аксессуаров теперь непригодны для своего первоначального назначения, поскольку больше не рассчитаны на то, чтобы выдерживать тепло элемента прикуривателя.

И вот мы подошли к разъемам одноплатных компьютеров. Почти все они имеют разъем расширения, который служит для объединения как можно большего количества доступных интерфейсов в одном месте. Некоторые из них хорошо спроектированы, другие - не очень, но ни один из них не спроектирован таким же образом, как разъем USB, чтобы быть независимым от конкретного оборудования и с учетом удобства для желаемого приложения. Вместо этого они оставлены на усмотрение разработчика платы, который, возможно, не ожидает, что устройство станет широко распространенным стандартом, и, следовательно, не может заранее продумать, как можно использовать их творение.

Если бы нас попросили назвать некоторые платы, интерфейсы которых стали непреднамеренными стандартами де-факто, то, что мы получили бы, не удивило бы большинство из вас. Оригинальный Arduino, Raspberry PI, Adafruit Feather и, возможно, Raspberry Pi Pico, возможно, BeagleBone, и тот, который мы видим все больше и больше, BBC micro:bit. Стоит на минутку взглянуть на них по отдельности, чтобы понять, что нам в них нравится, а что нет.

Дедушкой их всех должен быть Arduino. Мы не знаем, была ли это первая доска, подарившая нам идею щитов, но именно она, безусловно, популяризировала их. До появления Arduino на плате было более обычным иметь область для прототипирования рядом с заголовком с линиями ввода-вывода, к которым могла быть подключена дочерняя плата, Arduino дала начало идее создания семейства дополнительных плат. внутри определенной экосистемы.

Нам нравится распиновка расширения Arduino за организацию различных типов интерфейсов рядом друг с другом и в числовом порядке, и нам нравится использование недорогих 0,1-дюймовых штыревых разъемов, но размер этой штуки и необходимость в двух наборах разъемов поэтому далеко друг от друга выглядит явно громоздко и старомодно. Не заставляйте нас начинать со смещения нечетной строки. Тем не менее, вероятно, пройдет много времени, прежде чем мы освободимся от классического щита Arduino, потому что их еще очень много, но будет ли это разумным выбором для нового дизайна здесь, в 2022 году? Мы так не думаем.

40-контактный разъем Raspberry Pi и форм-фактор HAT, похоже, стали де-факто стандартом для более мощных плат, обычно тех, которые работают под управлением Linux. Это дань успеху маленькой платы из Кембриджа, но, несмотря на все хорошие вещи, которые принес нам Pi, мы бы сказали, что разъем расширения не входит в их число. Это жертва появления Pi в 2012 году от тогда еще крошечной организации, производившей, как они думали, относительно небольшую серию плат, которая в то время едва ли вышла из статуса прототипа.