單闆機在一般辦公室或家庭可能用不上,但它可是工業電子的基本素材。它們有緊湊、高效和可靠的優點,是用于工業自動化、設備監控和其它方方面面的工業應用的重要器件。
單闆機和台式或個人電腦的分别并非在于它的功能,而是在于它的設計原理。單闆機是把一部完整電腦的所有元素集成進一塊電路闆上。而台式電腦的則是在母闆上提供用于各種接口,讓中央處理器、内存、硬盤、輸入輸出外設和其它基本組件通過這些接口和母闆連接。在單闆機設計中,這些組件都已經在内建在電路闆上。
單闆機擴展功能的方式也和台式電腦有顯著差異。台式電腦是通過把外設插進母闆上的接口來擴展功能。例如要在電腦加上一塊高端視頻顯示适配器,便要把顯示适配器插進母闆的專用插座。而在單闆機的情況下,這一應用和其它組件其實已經加載進電路闆,作為設備的一部分。
不同型款的單闆機,其工作能力可以有顯著的差異。有一些主要用于簡單控制工作的單闆機,它們的速度可能比一般台式計算機慢許多,功能上的限制也較大。
現在流行的單闆機類型包括:
‧樹莓派Raspberry Pi
‧Arduino
‧APC 8750
‧英特爾Intel Thin
單闆機的應用
單闆機被廣泛用于嵌入式應用。嵌入式計算機不能作任何擴展,它隻包括經設計用于特定工作需要的輸入和輸出能力。例如自動售賣機會包含一個嵌入式單闆機用于控制售賣機功能,但是不會允許加入更多用于擴展功能的硬件。
單闆機一般會搭配背闆使用,背闆允許輸入和輸出器件貼附在電腦上。單闆機也經常被安裝到機架系統中,使得它能夠穩固快速地集成到系統中。
單闆機擁有大部分自動化任務所需的功能,而市場也提供不少專有設計。相比于台式電腦,單闆機具有以下的顯著優點:
1,緊湊尺寸:
單闆機的尺寸非常細小,允許它們在空間受限的嵌入式設備中工作。這些計算機具有高效能,在要求低功耗的省電應用中提供優勢。此外,單闆機在闆上具備所有功能,可以在嚴苛的環境中可靠工作。
2,低成本:
單闆機縱使擁有相對于多闆式計算機較小的功能性,它們的售價卻與多闆式計算機相差不大甚至更昂貴。單闆機某程度上,是專有設備,意味着它們的産量并不像标準化多闆式母闆那麼大。不過單闆機的可能性使得它們成為工業應用中非常具成本效益的解決方案,而且因為所有需要的接口和器件已包含在電路闆上,如果需要替換的話,隻要換一塊新的單闆機便可以,再也簡單不過。
而多樣化的背闆選項也允許單闆機提供擴展功能,不至于受制于它們本身的設計。事實上單闆機搭配某些背闆類型能夠在更緊湊的空間中提供相較标準多闆式計算機更大的擴展功能。
單闆機的類型
單闆機有多種類型,最常見的是設計用于背闆連接的類型。不同類型可用于不同的架構,例如是英特爾或其它架構。這些類型包括PXI、VXI和 CompactPCI等等,這些背闆可以把單闆機和PCIX、PCI和其它架構的連接,全部都在廣泛銷售渠道提供。
系統主控闆是符合PICMG 1.3規範的背闆,而PICMG 1.2版本則提供PCIX支持。之前的老版本則支持PCI 和 IFA 連接。
有些單闆機會随闆包含硬盤,而另一些則不配備硬盤。無硬盤單闆機通常不能完全脫機工作。其它規格選項還包括Mini-ITX、PC/104、VMEbus、VPX、嵌入緊湊擴展(Embedded Compact Extended)以及AdvancedTCA。
單闆機的規格
單闆機可以應用于滿足多樣化的工作要求。有些附帶專門用于音頻應用、網絡應用或無線應用等等用途的輸出/輸出接口,如選購已預載這些功能的單闆機,便可以更方便地開展應用。
雖然單闆機和多闆機的最大分别在于前者已預載所有器件,但是也有一些提供擴展接口的型款。這些擴展接口包括已被廣泛應用的microSD、Mini PCI、PCI、ISA、PCI Express等等。市場上也提供一些具有特定專有端口的單闆機,例如是CRT、DVI、HDMI、VGA等等。
就如基本的電腦采購一樣,單闆機的規格跟台式電腦非常相似:處理器速度、前邊端口時鐘速度、設備選用的連接器類型、可支持的内存容量等等,這些都是采購單闆機的考慮因素。因為單闆機一般都是用于簡單的應用,購買相對台式計算機較低功耗的單闆機往往是節省成本的一個可行方法。
如果單闆機需要用于嚴苛的環境,确認單闆機設計能夠在預計的壓力下提供可靠工作是非常重要的。最大和最小工作溫度、器件尺寸、闆上提供的插口以及其它因素,都能夠影響設備能否适合某一特定應用。雖然在可擴展性方面,單闆機比多闆式設計具有較小靈活性,市場上也開始提供具有更多不同擴展接口的單闆機機種。另外還有其它專有設計,為空間受限的嵌入式應用提供非常強大的解決方案。
雖然單闆機在提供高端功能方面一般都及不上台式電腦,但是它們在嶄新功能的發展方面相當迅速。例如BeagleBoard、樹莓派或其它單闆機廠商在提供這些嶄新開發方面不遺餘力,允許開發人員在非常小的電路闆上得到完整的電腦功能并且可以輕易進行擴展,以建立實用的設備或是進行開發實驗。就如大部分電子設備一樣,即便是單闆機的功能不斷增加,價格卻變得越來越經濟,意味着可以更低的成本實現應用。
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