单板机在一般办公室或家庭可能用不上,但它可是工业电子的基本素材。它们有紧凑、高效和可靠的优点,是用于工业自动化、设备监控和其它方方面面的工业应用的重要器件。
单板机和台式或个人电脑的分别并非在于它的功能,而是在于它的设计原理。单板机是把一部完整电脑的所有元素集成进一块电路板上。而台式电脑的则是在母板上提供用于各种接口,让中央处理器、内存、硬盘、输入输出外设和其它基本组件通过这些接口和母板连接。在单板机设计中,这些组件都已经在内建在电路板上。
单板机扩展功能的方式也和台式电脑有显著差异。台式电脑是通过把外设插进母板上的接口来扩展功能。例如要在电脑加上一块高端视频显示适配器,便要把显示适配器插进母板的专用插座。而在单板机的情况下,这一应用和其它组件其实已经加载进电路板,作为设备的一部分。
不同型款的单板机,其工作能力可以有显著的差异。有一些主要用于简单控制工作的单板机,它们的速度可能比一般台式计算机慢许多,功能上的限制也较大。
现在流行的单板机类型包括:
‧树莓派Raspberry Pi
‧Arduino
‧APC 8750
‧英特尔Intel Thin
单板机的应用
单板机被广泛用于嵌入式应用。嵌入式计算机不能作任何扩展,它只包括经设计用于特定工作需要的输入和输出能力。例如自动售卖机会包含一个嵌入式单板机用于控制售卖机功能,但是不会允许加入更多用于扩展功能的硬件。
单板机一般会搭配背板使用,背板允许输入和输出器件贴附在电脑上。单板机也经常被安装到机架系统中,使得它能够稳固快速地集成到系统中。
单板机拥有大部分自动化任务所需的功能,而市场也提供不少专有设计。相比于台式电脑,单板机具有以下的显著优点:
1,紧凑尺寸:
单板机的尺寸非常细小,允许它们在空间受限的嵌入式设备中工作。这些计算机具有高效能,在要求低功耗的省电应用中提供优势。此外,单板机在板上具备所有功能,可以在严苛的环境中可靠工作。
2,低成本:
单板机纵使拥有相对于多板式计算机较小的功能性,它们的售价却与多板式计算机相差不大甚至更昂贵。单板机某程度上,是专有设备,意味着它们的产量并不像标准化多板式母板那么大。不过单板机的可能性使得它们成为工业应用中非常具成本效益的解决方案,而且因为所有需要的接口和器件已包含在电路板上,如果需要替换的话,只要换一块新的单板机便可以,再也简单不过。
而多样化的背板选项也允许单板机提供扩展功能,不至于受制于它们本身的设计。事实上单板机搭配某些背板类型能够在更紧凑的空间中提供相较标准多板式计算机更大的扩展功能。
单板机的类型
单板机有多种类型,最常见的是设计用于背板连接的类型。不同类型可用于不同的架构,例如是英特尔或其它架构。这些类型包括PXI、VXI和 CompactPCI等等,这些背板可以把单板机和PCIX、PCI和其它架构的连接,全部都在广泛销售渠道提供。
系统主控板是符合PICMG 1.3规范的背板,而PICMG 1.2版本则提供PCIX支持。之前的老版本则支持PCI 和 IFA 连接。
有些单板机会随板包含硬盘,而另一些则不配备硬盘。无硬盘单板机通常不能完全脱机工作。其它规格选项还包括Mini-ITX、PC/104、VMEbus、VPX、嵌入紧凑扩展(Embedded Compact Extended)以及AdvancedTCA。
单板机的规格
单板机可以应用于满足多样化的工作要求。有些附带专门用于音频应用、网络应用或无线应用等等用途的输出/输出接口,如选购已预载这些功能的单板机,便可以更方便地开展应用。
虽然单板机和多板机的最大分别在于前者已预载所有器件,但是也有一些提供扩展接口的型款。这些扩展接口包括已被广泛应用的microSD、Mini PCI、PCI、ISA、PCI Express等等。市场上也提供一些具有特定专有端口的单板机,例如是CRT、DVI、HDMI、VGA等等。
就如基本的电脑采购一样,单板机的规格跟台式电脑非常相似:处理器速度、前边端口时钟速度、设备选用的连接器类型、可支持的内存容量等等,这些都是采购单板机的考虑因素。因为单板机一般都是用于简单的应用,购买相对台式计算机较低功耗的单板机往往是节省成本的一个可行方法。
如果单板机需要用于严苛的环境,确认单板机设计能够在预计的压力下提供可靠工作是非常重要的。最大和最小工作温度、器件尺寸、板上提供的插口以及其它因素,都能够影响设备能否适合某一特定应用。虽然在可扩展性方面,单板机比多板式设计具有较小灵活性,市场上也开始提供具有更多不同扩展接口的单板机机种。另外还有其它专有设计,为空间受限的嵌入式应用提供非常强大的解决方案。
虽然单板机在提供高端功能方面一般都及不上台式电脑,但是它们在崭新功能的发展方面相当迅速。例如BeagleBoard、树莓派或其它单板机厂商在提供这些崭新开发方面不遗余力,允许开发人员在非常小的电路板上得到完整的电脑功能并且可以轻易进行扩展,以建立实用的设备或是进行开发实验。就如大部分电子设备一样,即便是单板机的功能不断增加,价格却变得越来越经济,意味着可以更低的成本实现应用。
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