Qué es una placa SBC o Single Board Computer

¿Qué significa “Single-Board Computer” (SBC)?

Un Pc de placa única o Single Board Computer (SBC) es un ordenador completo en la que una placa de circuito único comprende la memoria, la entrada/salida, un microprocesador y todas las demás características necesarias. Sin embargo, a diferencia de un ordenador personal, no depende de expansiones para otras funciones. Un PC de placa única reduce el costo global del sistema, ya que se reduce el número de placas de circuito, conectores y circuitos conductores.

A diferencia de un ordenador de sobremesa moderno, un SBC no necesita memoria o almacenamiento adicional para arrancar. No requiere que pases los cables de alimentación a través de una caja llena de cables, ni tampoco requiere que conectes la memoria RAM, un millón de ventiladores de caja, etcetera.

Los ordenadores de una sola placa están diseñados de forma diferente a los ordenadores de sobremesa o personales estándar, ya que son completamente autónomos. A menudo utilizan una amplia gama de microprocesadores y tienen una mayor densidad para los circuitos integrados utilizados. Actualmente están disponibles en dos configuraciones, a saber, con soporte de ranura o sin soporte de ranura. También están disponibles con una amplia gama de capacidades, aunque algunas son lentas y limitadas en comparación con los ordenadores personales, ya que se utilizan para controlar procesos sencillos.

El uso de estos ordenadores de una sola placa tiene muchas ventajas. Sus características están bien integradas debido a que casi todo es nativo de la máquina. A menudo se proporcionan ranuras para la interconexión, y se dispone de configuraciones de ranuras y placas base. Los SBC pueden producirse fácilmente y tienen un tiempo de comercialización rápido en comparación con los ordenadores personales o portátiles. Son más livianas, compactas, más confiables y mucho más eficientes en el consumo de energía que los ordenadores de placa múltiple.

Sin embargo, los ordenadores de una sola placa también tienen sus limitaciones. Su formato estándar puede no ser adecuado o considerado como un buen ajuste para las necesidades particulares de un cliente. También pueden ser difíciles de utilizar para aplicaciones que requieran la eliminación de cables o el uso de conectores especiales de entrada/salida.

los ordenadores de una sola placa se utilizan principalmente en aplicaciones integradas. También se utilizan en aplicaciones de control de procesos, como los sistemas robóticos complejos y las aplicaciones de uso intensivo de procesadores. A menudo se consideran una excelente alternativa a los microcontroladores.

¿Cuál es la diferencia entre una SBC y una MCU?

Antes de proceder, hagamos una importante distinción entre una SBC y una MCU. Un MCU, o Unidad de Microcontrolador, es una forma de sistema incorporado que incorpora un ordenador entero en un solo chip. Bajo el capó hay un procesador, memoria, almacenamiento y pines de entrada y salida programables. Los microcontroladores no son potentes ni fácilmente reprogramables. Pero no tienen por qué serlo; pueden fabricarse a una escala enorme por casi nada, y pueden realizar una serie de tareas para las que un ordenador completo no sería adecuado.

Tome el microcontrolador del control remoto de su televisión. Sin un sistema operativo que lo inhiba, ni programas que ejecutar, estará inactivo durante días o semanas, consumiendo casi nada de energía. Es decir, hasta que presione un botón, generando una señal en una de sus clavijas de conexión y causando así que dispare inmediatamente las señales apropiadas. Los microcontroladores se encuentran en una gama de ordenadores integrados, que se pueden encontrar en todas partes, desde ordenadores industriales hasta los últimos dispositivos de borde IOT en el hogar.

Veamos ahora varios tipos de SBC del mercado, el más famoso, la Raspberry Pi.

Raspberry Pi

Hay una buena razón por la que probablemente hayas oído hablar de la Raspberry Pi. Las sucesivas generaciones de este ordenador monoplaca han vendido más de 19 millones de unidades en todo el mundo. Fue el trabajo de la Fundación Raspberry Pi, que se inspiró en el ordenador BBC Micro, del que han tomado el nombre los modelos posteriores de la Raspberry Pi. Esta CBS fue concebida como una herramienta educativa, y todavía se comercializa principalmente en las aulas de los aspirantes a programadores. Pero sus aplicaciones van mucho más allá. Tras su lanzamiento, llamó la atención de la comunidad electrónica mundial, disfrutó de un enorme éxito, y generó un pequeño ejército de imitadores (ejemplos que veremos más adelante).

Raspberry Pi - Qué es una placa SBC o Single Board Computer

Primero, echemos un vistazo a algunas de las especificaciones del último modelo, la Raspberry Pi 4:

  • Broadcom BCM2711
  • núcleo cuádruple-A72 (ARM v8) 64-bit SoC @ 1.5GHz SDRAM LPDDR4-2400 de 1 GB, 2 GB o 4 GB (según el modelo)
  • 2,4 GHz y 5,0 GHz IEEE 802.11ac inalámbrico,
  • Bluetooth 5.0, BLE
  • Gigabit Ethernet 2 puertos USB 3.0; 2 puertos USB 2.0. Cabezal GPIO estándar de 40 pines de Raspberry Pi (totalmente compatible con las placas anteriores)
  • 2 × puertos micro-HDMI (soportados hasta 4kp60)
  • Puerto de pantalla MIPI DSI de 2 vías
  • Puerto de cámara MIPI CSI de 2 carriles
  • Puerto de audio estéreo de 4 polos y de vídeo compuesto H.265 (decodificación 4kp60), H264 (decodificación 1080p60, decodificación 1080p30)
  • Gráficos OpenGL ES 3.0
  • Ranura para tarjetas Micro-SD
  • 5V DC a través de conector USB-C (mínimo 3A*) 5V DC vía cabezal GPIO (mínimo 3A*)
  • Alimentación a través de Ethernet

Con un precio de alrededor de 35 euros, el valor de esta Raspberry Pi representa un valor incuestionable, y la elección obvia para aquellos que buscan un ordanador de una sola placa por debajo de 50 euros. Por su dinero, obtendrá un procesador ARM de cuatro núcleos de 1,5Ghz de corteza a53, cuyo rendimiento empequeñece el de las generaciones anteriores. Otras mejoras vienen en forma de Wi-Fi y Bluetooth 802.11n incorporados, que resuelven dos de las quejas más frecuentes de sus predecesores. Este ordenador de una sola placa también produce video de alta definición, aunque carece del músculo necesario para rendir de manera confiable en 4k.

El primer desafío será instalar el sistema operativo predeterminado, Raspbian, en una tarjeta micro-sd, y luego arrancarlo. Gracias a una completa documentación, esto es bastante sencillo. Pero aún más instructivo es el enorme cuerpo de conocimiento creado por el usuario del que serás capaz de sacar cuando recién empieces con Raspberry Pi. Si encuentras un problema con tu Raspberry Pi, es muy probable que alguien por ahí se haya encontrado con el mismo problema y haya puesto la solución en línea. Y si no lo han hecho, el pelotón de expertos que frecuentan el foro de Raspberry Pi estará más que dispuesto a prestarte su atención.

Hay varios tipos diferentes de Pi para elegir. Para muchos, la Raspberry Pi Zero básica puede ser todo lo que se necesita. La Pi Zero es el único ordenador de 5 dólares disponible, y es un excelente punto de entrada al mundo de SBC.

Por supuesto, siendo tan barato, la Raspberry Pi tiene sus limitaciones técnicas. Como el puerto ethernet y el USB son alimentados por el mismo bus, no es la mejor opción para el enrutamiento de alta velocidad. Otro problema proviene de la memoria limitada: sólo hay 1GB de ella, en algunos de sus modelos, y es de la variedad anticuada DDR2 (a diferencia de la ddr3 sdram que se encuentra en las placas más nuevas). Además, el Wi-Fi tiene un límite de alrededor de 2,5mb/s, lo cual es una mala noticia si quieres transmitir tu colección de Blu-ray (o incluso contenido de YouTube de baja resolución).

Dicho esto, es difícil mirar más allá de la Raspberry Pi como punto de entrada al mundo de los ordenadores monoplaca. Ha llevado la programación a las masas, y ha permitido la creación de todo tipo de dispositivos extraños y maravillosos.

BeagleBone Black

El enorme éxito de Raspberry Pi provocó una estampida de desarrolladores que buscaban lanzar sus propios SBCs asequibles. Entre ellos se encontraba el gigante de los semiconductores Texas Instruments, cuyos ordenadores monoplaca BeagleBoard están en producción desde 2008. El producto evolucionó hasta convertirse en una de las alternativas más populares de Raspberry Pi: una plataforma de bajo coste, apoyada por la comunidad, llamada BeagleBone, que llegó a convertirse en el BeagleBone Black en 2013.

BeagleBone Black - Qué es una placa SBC o Single Board Computer

El propósito de esta placa es proporcionar una plataforma para la creación de nuevos dispositivos System-on-Chip. En el momento del lanzamiento, fue una coincidencia técnica para los Pi, pero las posteriores actualizaciones de los Pi han dejado a los Black un poco en el lado de la falta de potencia:

  • CPU – AM335x 1GHz ARM® Cortex-A8
  • GPU – PowerVR SGX530
  • Memoria – 512MB DDR3
  • Almacenamiento – 4GB 8-bit eMMC flash
  • Conectividad – Cliente USB+hostEthernetHDMI
  • Pinout – 2x 46 pin headers
  • Puertos – puerto micro HDMI1 USB 2.0Puerto micro SD
  • OS – Angstrom
  • Alimentación – 5V/2.5A Entrada de energía DC

La mayor fortaleza del BeagleBone Black es que, a diferencia del Raspberry Pi, tiene un flash de 8 bits incorporado, desde el cual puede arrancar Linux directamente en diez segundos. Por lo tanto, puede prescindir de la tarjeta SD hasta que necesite actualizar el núcleo, lo que hace que empezar a trabajar sea un proceso relativamente indoloro. Aunque la placa fue desarrollada con Angstrom en mente, funcionará bien con Ubuntu, Debian y un montón de kernels más exóticos.

Pero la verdadera fuerza del BeagleBone radica en sus amplias opciones de conectividad. Con dos cabeceras de 46 pines brotando de la parte superior, tendrás 92 puntos de conexión para elegir. Entre ellos hay más buses I2C, CAN y SPI de los que la mayoría de los usuarios razonablemente necesitarán, junto con un montón de temporizadores, salidas PWM, entradas analógicas y pines GPIO.

Al igual que Arduino, el Beaglebone puede ser expandido a través de módulos apilables, que se fijan a ambos conjuntos de pines. Se conocen como “capas”, y realmente se califican como placas hijas. Con su ayuda, el Beaglebone puede ser ampliado con todo tipo de dispositivos, desde pantallas LCD a baterías o interfaces de audio, y sin la molestia de las placas de circuitos impresos y los cables de arrastre que se extienden por todo el espacio de trabajo.

Una desventaja significativa del BeagleBone Black es que ofrece un solo puerto USB. Por lo tanto, tendrás que conectar un concentrador USB para conectar tanto un ratón como un teclado. Si tienes uno por ahí, entonces no hay problema. Si no, tendrás que tener en cuenta el coste adicional y el desorden.

A los cinco años, el rendimiento del BeagleBone está empezando a ir a la zaga de sus competidores. Es poco probable que haga competencia al último modelo de Raspberry Pi. Pero el atractivo del Beaglebone radica en su adaptabilidad y simple conectividad, más que en su potencia de cálculo en bruto. Como una de las principales alternativas de a la Raspberry, cumple un papel en los talleres de todo el mundo.

Nvidia Jetson TX2

Si estás interesado en los juegos (y en los juegos de PC en particular), entonces habrás oído hablar de Nvidia. La compañía es más conocida por sus tarjetas gráficas. Pero la misma potencia de computación que permite mover los últimos y más exigentes juegos, también puede impulsar sofisticados sistemas de aprendizaje automático, del tipo que la plataforma Jetson pretende fomentar.

Nvidia Jetson TX2 - Qué es una placa SBC o Single Board Computer

Por la friolera de 599 dólares, el kit de desarrollo de Jetson TX2 tiene un precio que está fuera del alcance de un aficionado o de un estudiante de secundaria. Eso es porque no está dirigido a esos mercados; es una herramienta de ingeniería increíblemente elegante, construida para marcar el comienzo de un futuro impulsado por la IA. Tal tarea merece una lista impresionante de especificaciones. Y así lo demuestra en sus características:

  • CPU – Denver 2 de doble núcleo + ARM A57 de cuádruple núcleo
  • GPU – NVIDIA Pascal, 256 núcleos NVIDIA CUDA
  • Memoria – 8 GB 128-Bit LPDDR4
  • Almacenamiento – 32 GB eMMC, SDIO, SATA
  • Conectividad – Hasta 6 cámaras de 2 carriles Codificadores de vídeo de 4kWi-FiBluetoothGigabit Controlador EthernetCAN
  • Pinout – cabezales GPIO de 40 y 30 pines
  • Puertos – HDMIMicro-USB 2.0USB 3.0Micro SD portRJ-45 Lector de tarjetas EthernetSD Terminales de antenasConector PCI de 4 carrilesConector de datos y alimentación JTAGSATA de 20 pinesConector UARTCabeza de expansión de la cámara, preinstalada con una cámara de 5MP
  • OS – Linux
  • Alimentación – 5V/2.5A Entrada de energía DC

Dentro de cada kit obtendrás un módulo Jetson, así como una placa portadora de referencia, cables y una fuente de alimentación, y un poco de software preinstalado para empezar. El TX2 emplea la misma microarquitectura “Pascal” que se encuentra en las tarjetas gráficas de la serie 10 de la compañía; en términos de potencia de cálculo bruta, deja fuera de juego a los otros dispositivos de esta lista.

La conectividad de Jetson es igualmente impresionante. El módulo se conecta a la placa portadora a través de un conector de 400 pines. En la parte superior de la placa hay una placa de aluminio que se conecta a un disipador térmico y un ventilador. Los codificadores y decodificadores incorporados pueden hacer malabares con vídeo 4k a sesenta fotogramas sin necesidad de sudar, y tendrás el tipo de opciones de conectividad que esperarías encontrar en la placa base de un PC de sobremesa, incluyendo SATA y PCIe. En términos de consumo de energía, el TX2 es más o menos equivalente a su predecesor con motor Maxwell, el TX1 – excepto cuando está en ralentí, en el que va muy por delante. Podrá cambiar entre 1,8 o 3,3 voltios para determinados pines en el cabezal GPIO de 40 pines, y podrá encaminar el bus CAN a través del de 30 pines. Y así sucesivamente.

El precio ha impedido a Nvidia fomentar la bulliciosa comunidad que disfrutan los dispositivos más baratos como la Raspberry Pi. Si estás estudiando un máster en ingeniería y quieres hacer un prototipo de un nuevo drone para almacenes, o si quieres ayudar a los ciegos a cruzar la calle sin ayuda, entonces Jetson merece tu atención. Para la mayoría de los aficionados, sin embargo, con una Raspberry Pi les servirá.

UDOO Quad

La serie UDOO de SBCs ofrece la flexibilidad de la Raspberry Pi junto con la conectividad del Arduino. Como tal, su existencia comercial comenzó con un espectacular éxito de financiación colectiva. Rompió su objetivo de 27.000 dólares en un par de días en su camino a un total de 641.614 dólares.

UDOO Quad - Qué es una placa SBC o Single Board Computer

Entre la última línea de dispositivos UDOO está el Quad UDOO:

  • CPU – NXP® i.MX 6 ARM Cortex-A9 CPU Quad core 1GHzAtmel SAM3X8E ARM Cortex-M3
  • GPU – Gráficos integrados
  • Memoria – 1 GB DDR3
  • Almacenamiento – SATA, Micro-SD
  • Conectividad – Gigabit EthernetWi-Fi
  • Pinout – 76 completamente disponibles Pinout R3 1.0 compatible con GPIOArduino
  • Puertos – Micro USB + USB OTGRJ45Sata (sólo en la versión Quad) Salida de audio y entradas de micrófono 3.5mm.
  • OS – UDOOBuntu
  • Alimentación – 12V DC de entrada de energía

El dispositivo tiene la misma CPU Atmel que se encuentra en el Arduino Due, junto con un procesador ARM de cuatro núcleos que funciona a 1Ghz. Juntos, los dos CPUs proporcionan la funcionalidad de la Arduino y la Raspberry Pi en una sola placa. Si eres el dueño de ambos y quieres que los dos hablen entre sí, entonces vale la pena considerar el UDOO. Es esta conveniencia la que realmente justifica el precio de venta de 135 dólares.

Si estás buscando algo para reemplazar tu PC de escritorio, entonces vale la pena considerar el X86 ULTRA. Su procesador x86 de cuatro núcleos de 64 bits y 8 GB de RAM le permite servir como un centro multimedia, y viene con amplias conexiones ethernet y USB.También tendrás unos cuantos gadgets extra incorporados en el lado Arduino de la placa, incluyendo un giroscopio y un acelerómetro de seis ejes.

Los dispositivos UDOO son capaces de ejecutar una serie de núcleos de Linux, incluyendo una versión de Ubuntu construida a propósito, conocida, imaginativamente, como UDOOBuntu. Este sistema operativo personalizado es el resultado de una extensa colaboración con la comunidad UDOO, y está pensado como un medio para sacar el escritorio de la imagen por completo. Agiliza todo para mejorar los tiempos de arranque, el manejo de la memoria y el soporte de una serie de periféricos, incluyendo los discos duros externos.

El Quad es sólo una de las más de media docena de ediciones diferentes del UDOO, que van desde el modal de doble núcleo ‘Neo Basic’ de 50 dólares hasta el Pentium de cuatro núcleos que maneja el ‘UDOO x86 Ultra’ de 267 dólares. Tu medio feliz podría estar en algún lugar entre esos dos extremos.

UDOO funciona bien con los escudos Arduino de 3.3v, y, con la ayuda de un par de resistencias, con los de 5v, también. La gama goza de un seguimiento activo, aunque relativamente pequeño, y gran parte de los conocimientos aplicables a sus dispositivos de origen se pueden aplicar a la UDOO.

Como hemos discutido en estas páginas, el Arduino y la Raspberry Pi son dispositivos muy diferentes. Si usted ya está familiarizado con cualquiera de ellos, y está buscando reunirlos en el mismo proyecto, entonces esta CBS está seguro de estar entre las alternativas más atractivas a la Raspberry Pi.

Odroid XU4

Por último, tenemos el Odroid XU4, el trabajo de una empresa de hardware surcoreana llamada Hard Kernel. Su nombre se deriva de las palabras “abierto” y “Androide”, a pesar de que el hardware de Odroid no es totalmente de código abierto. La primera versión fue lanzada en 2009, y las nuevas generaciones han venido regularmente desde entonces. El XU4 salió en 2015, con una serie de mejoras en el hardware y una total compatibilidad con las versiones anteriores.

Odroid XU4 - Qué es una placa SBC o Single Board Computer

  • CPU – Samsung Exynos5422 Cortex™-A15 2Ghz y Cortex™-A7 Octa core CPUs
  • GPU – Mali-T628 MP6
  • Memoria – 2GB LPDDR3
  • Almacenamiento – eMMC5.0 HS400 o MicroSD
  • Conectividad – Gigabit EthernetWi-FiUSB 3.0
  • Pinout – 76 pinout R3 1.0 totalmente disponibles y compatibles con GPIOArduino
  • Puertos – 2x USB 3.0 host1x USB 2.0 hostRJ45Sata (sólo en la versión Quad) Salida de audio y entradas de micro de 3,5 mm.
  • OS – Linux
  • Alimentación – 5V/4A Entrada de energía DC

Por sólo 59 dólares, Odroid ofrece un rendimiento que supera con creces el de los SBC más baratos. Bajo el capó hay ocho núcleos de relojes entre 1,4 y 2 Ghz. Como consecuencia de ello, se convierte en un mini PC utilizable; el código se compila a la velocidad del rayo, y, navegando por el escritorio, puedes olvidarte de que estás usando un ordenador monoplaca.

El Odroid también ofrece una impresionante variedad de opciones de conectividad. Satisface una demanda de larga data de un puerto ethernet gigabit en un SBC, y viene con un par de puertos USB 3.0. Por lo tanto, es ideal para situaciones en las que se necesita transmitir y recibir grandes cantidades de datos en poco tiempo.

A la hora de arrancar, tendrás dos opciones para elegir: una tarjeta MicroSD o un módulo eMMC. Puedes elegir entre los dos a través de un interruptor en la parte inferior de la SBC. Finalmente, encontrarás una fuente de alimentación lanzada en la caja junto a la tarjeta. Incluso hay un interruptor incorporado, que permite encender y apagar la cosa sin tirar del cable o cortar el suministro de la pared.

Esos ocho núcleos requieren un poco de refrigeración. Lo primero que notarás cuando saques el aparato de su bolsa antiestática es que hay un disipador y un ventilador atornillados en la parte delantera. Si no puedes soportar el ruido, entonces esto puede ser fácilmente cambiado por un disipador térmico pasivo, aunque uno mucho más alto. Además, ya que los ocho núcleos están sincronizados de forma diferente, se podría necesitar algún ajuste para optimizar el sistema para sus propósitos. No hay Wi-Fi o Bluetooth incorporados, así que aquellos que busquen una red LAN inalámbrica tendrán que conectar dispositivos periféricos. Con estas pequeñas excepciones aparte, es difícil que los entusiastas de la CBS más avanzados no puedan fallar al XU4.

¿cuál es el mejor ordenador monoplaca?

Si hay una sola conclusión que se puede sacar de esta lista es que el mercado de los SBC es variado y bullicioso. Podríamos haber mencionado otros productos dignos de mención como el Tinker Board de Asus, el GA-SBCAP3350 de Gigabyte alimentado por el Apollo-Lake.

No hay una única “mejor” SBC; cada una satisface un nicho diferente. Por lo tanto, las comparaciones directas entre ellos son casi siempre erróneas. El Odroid puede superar con creces a una Raspberry Pi en términos de potencia, pero como cuesta el doble, los dos difícilmente pueden ser descritos como competidores.

Antes de comprar, considera tu presupuesto y requerimientos. Si deseas controlar el contenido de humedad del suelo en su jardín, y enganchar los datos resultantes a un sistema de rociadores, entonces la conectividad de un BeagleBone podría ser tentadora. Si tienes dinero para gastar y buscas hacer algo verdaderamente revolucionario en el campo de la robótica, entonces el Jetson seguramente te servirá.

La mayoría de las personas que lean este resumen, sin embargo, serán relativamente nuevos que no están seguros de lo que están buscando. Si ese eres tú, entonces te recomendamos la Raspberry Pi. No sólo porque es asequible, sino porque goza del más amplio apoyo. Inevitablemente encontrarás dificultades durante tus primeras incursiones en el mundo de la SBC (eso es parte del placer de usarlos), y tener ese cuerpo de expertos a mano te ahorrará horas de frustración. Luego, una vez que estés un poco más seguro de tí mismo y de lo que te gustaría lograr, puedes hacer el cambio a una de las alternativas de Pi más especializadas.

Última actualización el 2020-04-02 / Enlaces de afiliados / Imágenes de la API para Afiliados

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