BeagleBone Black賦予嵌入式Linux簡(jiǎn)潔的Arduino樣式連接能力

1、(7第臺(tái)在線Vmm、.集合在線全球首個(gè)電子元器件團(tuán)購平臺(tái)Raspberry Pi自從2012年推出廢，為電子產(chǎn)業(yè)帶來重大貢獻(xiàn)。原本的定位是教育用途 的低成本電腦，但其吸引力迅速拓展到主流電子市場(chǎng)，成為專業(yè)工程師的原型開發(fā)與評(píng)估平 臺(tái)。除了用於教學(xué)運(yùn)算外，Pi也擁有廣大的電子熱衷族群與業(yè)余喜好者，這是許久未見的 榮景。在Pi所引起的回響下，很容易認(rèn)為以往都沒有類似的產(chǎn)品。然而，Arduino等 板件其實(shí)早就存在，也擁有眾多使用者，更有熱門的網(wǎng)路編程資源社群能輔助開發(fā)。當(dāng)然， 這兩種板件在基礎(chǔ)層面上也有一些不同。Arduino采用8位元Atmel AVR微控制器，并 提供足夠的IO,能連接實(shí)際應(yīng)用

2、。此外，也具有超容易使用的整合式開發(fā)環(huán)境(IDE)。 Arduino提供理想的基礎(chǔ)，不僅能學(xué)習(xí)透過類C程式語言針對(duì)嵌入式微控制器進(jìn)行編程， 亦可了解基本電子知識(shí)。相較之下，Raspberry Pi采用32位元ARM?架構(gòu)SoC，并且 著重在協(xié)助學(xué)校與其他高等教育機(jī)構(gòu)教導(dǎo)高階運(yùn)算語言和Linux等作業(yè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)。 許多嵌入式開發(fā)板皆具有Linux支援，相較於較低階的8位元板，提供更多優(yōu)勢(shì)。此外 也能在執(zhí)行中的多重程式與任務(wù)之間共用處理器。BeagleBoard-XM是Linux架構(gòu)的一個(gè) 范例，此真正開放原始碼開發(fā)板具有Texas Instruments的支援。 但這卻是Texas Inst

3、ruments最近期一款能引起廣泛討論的Linux開發(fā)板。BeagleBone Black在2013年 4月推出，被視為Raspberry Pi的強(qiáng)勁對(duì)手。不僅結(jié)合學(xué)習(xí)Linux運(yùn)算的理想平臺(tái)，也 能透過實(shí)際應(yīng)用的介接與互動(dòng)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)電子知識(shí)。BeagleBone規(guī)格初次推出是在2011年 末，不但在如同信用卡的小型封裝中納入BeagleBoard-XM絕大多數(shù)的功能，亦建立兩個(gè) 雙列46引腳連接器的標(biāo)準(zhǔn)覆蓋區(qū)，可用於一系列名為擴(kuò)充罩(Cape)的子板擴(kuò)充模組。 如同Arduino所用的擴(kuò)充板(Shield)，這些擴(kuò)充罩能連接多種插入板，提供更多進(jìn)階I/O。CircuitCo BeagleBon

4、e BlackDC Pqwbf1DJ1OO EtliernaLuSDBoct Button圖1： BeagleBone Black - 主要元件布局。BeagleBone Black 采用 TI 的 Sitara? AM3359 ARM Cortex?-A8 微處理器，運(yùn)作頻率為 1 GHz (2000 DMIPS)，Raspberry Pi 則采用 720 MHz 元件。最值得注意的是，Black 除了 400 MHz的512 MB DDR3記憶體外，還具有2 GB板載快閃記憶體。此板件具有micro D型HDMI連接器、乙太網(wǎng)路和USB連接埠，并由單一 5 VDC電源供電。此板件最 多僅消

5、耗250 mA，因此亦可透過USB供電。0集m在線k1集合在線全球首個(gè)電子元器件團(tuán)購平臺(tái)在軟體層面上，Black預(yù)載一整套軟體并且隨時(shí)能開機(jī)。僅需連接電源、HDMI、乙太 網(wǎng)路以及USB鍵盤/滑鼠，此板件就能啟動(dòng)Angstrom Linux發(fā)行版本，接著進(jìn)入Gnome 桌面。在開機(jī)期間，四個(gè)一組的使用者LED燈（USR0至3）會(huì)閃爍指示活動(dòng)狀態(tài)?？?自行選擇隨附的三種瀏覽器：Chromium、Firefox和Epiphany，迅速瀏覽網(wǎng)際網(wǎng)路。初次 運(yùn)作Raspberry Pi時(shí)，無需新增SD快閃記憶卡，也不用擔(dān)心要下載系統(tǒng)發(fā)行版本。對(duì)於 多數(shù)開發(fā)人員和熱衷者來說,Angstrom Linux

6、已經(jīng)足夠，但Black采用的ARM v7架構(gòu)（用 於Cortex-A8架構(gòu)裝置），亦可執(zhí)行Ubuntu或Android系統(tǒng)。在開發(fā)板上采用Linux的 另一項(xiàng)考量在於乙太網(wǎng)路介面可提供額外的連線能力。因此即可使用FTP、SSH、Telnet以 及其他遠(yuǎn)端存取服務(wù)所帶來的連線靈活性，并且能連線到Black自己的網(wǎng)路伺服器。CircuitCo BeagleBone Black 方塊圖圖 2： BeagleBone Black 方塊圖。在開發(fā)工具層面，Black也相當(dāng)完善。預(yù)載Python解譯器和C/C+編譯器，并具有 Cloud9 IDE的本機(jī)復(fù)本，并且已經(jīng)預(yù)先配置能執(zhí)行Node.js。此外也含有

7、Node.js架構(gòu)的 Bonescript函式庫，提供多種類似Arduino的功能可介接硬體。熟悉ArduinodigitalWrite 函數(shù)的讀者對(duì)於Bonescript內(nèi)的此函數(shù)與相似函數(shù)將迅速上手。社群資源 亦提供實(shí)用的范例專案庫、論壇，以及硬體/軟體說明文件。(?第呂在線、八心十:集合在線全球首個(gè)電子元器件團(tuán)購平臺(tái)CircuitCo BeagleBone Black GPIO 引腳配置P8P91 12 | DGNDGPIO 3B34GPtO_39GPIO .34S6GPfO . 067aGPIO. 67GP|O_flS9IOGPioeftGPIO 491112GPtO 441 314|

8、GPIO 26GPIO .47I slaGPIQ17IBGPIO1 |GPIO 221 B20GPtoasgo S32132掙哄3723GPIO 33es59 filGPtO 862728gpiombbK SDK2930J |GPIOIO313?GPiO_1 13334GGPiO 83936GPIOBO3738GPtO793940GPIOGPIO 7a41心GPIO 724344GPtO 734543GPIO_71圖 3： BeagleBone Black GPIO 引腳配置。Black具備這些工具并可使用豐富的GPIO，因此成為IT教育與基礎(chǔ)電子學(xué)習(xí)的理想 平臺(tái)。BeagleBone Bla

9、ck透過兩個(gè)雙列排針座P8和P9提供總共92個(gè)可使用引腳。這 些排針座提供遠(yuǎn)比Arduino或Raspberry Pi更多的GPIO，亦可連接擴(kuò)充罩。這些引腳能 提供多種不同的功能，包括IO控制、感測(cè)器讀取、繼電器操作到LED驅(qū)動(dòng)等。在眾多 第三方供應(yīng)商支援下，這些擴(kuò)充罩提供多種配置，包括簡(jiǎn)易的面包板區(qū)域、LCD螢?zāi)唬?及能用來控制水中車輛專案的完善擴(kuò)充罩。BeagleBone Black制造商CircuitCo提供的 社群網(wǎng)站，含有經(jīng)過測(cè)試且完全符合規(guī)范的相容擴(kuò)充罩清單。技術(shù)上 來說，只要GPIO使用上沒有沖突，每個(gè)擴(kuò)充罩上方可堆疊最多四個(gè)擴(kuò)充罩。此外請(qǐng)注意， GPIO具有多種設(shè)定和多工方

10、法。不同的作業(yè)系統(tǒng)可能會(huì)以不同的模式操作GPIO。Angstrom Linux的預(yù)設(shè)多工模式為模式7。Linux針對(duì)特定引腳的訊號(hào)名稱與板件所標(biāo)示 的引腳編號(hào)并不相同。目前最簡(jiǎn)易的GPIO實(shí)驗(yàn)方式就是使用Cloud9 IDE。Cloud9會(huì)在開機(jī)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)， 并可透過Black自己的網(wǎng)路伺服器進(jìn)行存取。Epiphany瀏覽器會(huì)在啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)尋找IDE， 但任何瀏覽器皆可指定到BeagleBone Black的IP位址埠號(hào)3000。使用方式與Arduino 的IDE相似，差別在於無需將程式碼上傳到板件;程式碼自動(dòng)儲(chǔ)存在檔案系統(tǒng)內(nèi)。Black自 己的網(wǎng)路伺服器提供便利的頁面組合，能讓使用者存取Clo

11、ud9 IDE以及一些簡(jiǎn)易的Bonescript程式碼范例，以便與板件進(jìn)行互動(dòng)。(7第臺(tái)在線V至，E集合在線全球首個(gè)電子元器件團(tuán)購平臺(tái)Cloud9整合式開發(fā)環(huán)境lAE VAmtanrrW | Q fyn 。PRmnvFill .ctouA*I - tmlOl2旦配mMSnfiCf3i 4:ftcwgd#ei5心 g.4i1gs bbrcijp4 卜 bwlOLjf5“ F3:jgAL11orvutjsi12 exportrootfibeai|lebonej7$ys/clagpio* Isexport Qpio44 gpio46 gpiochipO gpxochipJ? gpiochipBune

12、xportout direction1 value3 value46 /sys/dass/gpicj/uneKportroDtbeaglebonel/syl/clasi/gpio# cd gplo46 rootbeaglebone:/sys/class/gpio/9pio46# echo rootbeaglebDne:/sys/class/gpiD/gpio46# rootbealebone:Zsys/class/gpiD/opio4&# echo root$bea9lebone:/sys/class/gpiD/gpio46# echoroot$bealtbone:/sy5/clas5/gpiD/4pi04&#rootbeaglebone：/sys/cl3ss/gpio/9pio46# echorD&tbagleb&nei/sys/class/gpio# Is export gpio44 Qpiochip 9piochip32 gpi0chip64 gpiochipa& unewport rD