BeagleBone Black赋予嵌入式Linux简洁的Arduino样式连接能力

1、(7第台在线Vmm、.集合在线全球首个电子元器件团购平台Raspberry Pi自从2012年推出废，为电子产业带来重大贡献。原本的定位是教育用途 的低成本电脑，但其吸引力迅速拓展到主流电子市场，成为专业工程师的原型开发与评估平 台。除了用於教学运算外，Pi也拥有广大的电子热衷族群与业余喜好者，这是许久未见的 荣景。在Pi所引起的回响下，很容易认为以往都没有类似的产品。然而，Arduino等 板件其实早就存在，也拥有众多使用者，更有热门的网路编程资源社群能辅助开发。当然， 这两种板件在基础层面上也有一些不同。Arduino采用8位元Atmel AVR微控制器，并 提供足够的IO,能连接实际应用

2、。此外，也具有超容易使用的整合式开发环境(IDE)。 Arduino提供理想的基础，不仅能学习透过类C程式语言针对嵌入式微控制器进行编程， 亦可了解基本电子知识。相较之下，Raspberry Pi采用32位元ARM?架构SoC，并且 着重在协助学校与其他高等教育机构教导高阶运算语言和Linux等作业系统的基础知识。 许多嵌入式开发板皆具有Linux支援，相较於较低阶的8位元板，提供更多优势。此外 也能在执行中的多重程式与任务之间共用处理器。BeagleBoard-XM是Linux架构的一个 范例，此真正开放原始码开发板具有Texas Instruments的支援。 但这却是Texas Inst

3、ruments最近期一款能引起广泛讨论的Linux开发板。BeagleBone Black在2013年 4月推出，被视为Raspberry Pi的强劲对手。不仅结合学习Linux运算的理想平台，也 能透过实际应用的介接与互动学习基础电子知识。BeagleBone规格初次推出是在2011年 末，不但在如同信用卡的小型封装中纳入BeagleBoard-XM绝大多数的功能，亦建立两个 双列46引脚连接器的标准覆盖区，可用於一系列名为扩充罩(Cape)的子板扩充模组。 如同Arduino所用的扩充板(Shield)，这些扩充罩能连接多种插入板，提供更多进阶I/O。CircuitCo BeagleBon

4、e BlackDC Pqwbf1DJ1OO EtliernaLuSDBoct Button图1： BeagleBone Black - 主要元件布局。BeagleBone Black 采用 TI 的 Sitara? AM3359 ARM Cortex?-A8 微处理器，运作频率为 1 GHz (2000 DMIPS)，Raspberry Pi 则采用 720 MHz 元件。最值得注意的是，Black 除了 400 MHz的512 MB DDR3记忆体外，还具有2 GB板载快闪记忆体。此板件具有micro D型HDMI连接器、乙太网路和USB连接埠，并由单一 5 VDC电源供电。此板件最 多仅消

5、耗250 mA，因此亦可透过USB供电。0集m在线k1集合在线全球首个电子元器件团购平台在软体层面上，Black预载一整套软体并且随时能开机。仅需连接电源、HDMI、乙太 网路以及USB键盘/滑鼠，此板件就能启动Angstrom Linux发行版本，接着进入Gnome 桌面。在开机期间，四个一组的使用者LED灯（USR0至3）会闪烁指示活动状态。可 自行选择随附的三种浏览器：Chromium、Firefox和Epiphany，迅速浏览网际网路。初次 运作Raspberry Pi时，无需新增SD快闪记忆卡，也不用担心要下载系统发行版本。对於 多数开发人员和热衷者来说,Angstrom Linux

6、已经足够，但Black采用的ARM v7架构（用 於Cortex-A8架构装置），亦可执行Ubuntu或Android系统。在开发板上采用Linux的 另一项考量在於乙太网路介面可提供额外的连线能力。因此即可使用FTP、SSH、Telnet以 及其他远端存取服务所带来的连线灵活性，并且能连线到Black自己的网路伺服器。CircuitCo BeagleBone Black 方块图图 2： BeagleBone Black 方块图。在开发工具层面，Black也相当完善。预载Python解译器和C/C+编译器，并具有 Cloud9 IDE的本机复本，并且已经预先配置能执行Node.js。此外也含有

7、Node.js架构的 Bonescript函式库，提供多种类似Arduino的功能可介接硬体。熟悉ArduinodigitalWrite 函数的读者对於Bonescript内的此函数与相似函数将迅速上手。社群资源 亦提供实用的范例专案库、论坛，以及硬体/软体说明文件。(?第吕在线、八心十:集合在线全球首个电子元器件团购平台CircuitCo BeagleBone Black GPIO 引脚配置P8P91 12 | DGNDGPIO 3B34GPtO_39GPIO .34S6GPfO . 067aGPIO. 67GP|O_flS9IOGPioeftGPIO 491112GPtO 441 314|

8、GPIO 26GPIO .47I slaGPIQ17IBGPIO1 |GPIO 221 B20GPtoasgo S32132挣哄3723GPIO 33es59 filGPtO 862728gpiombbK SDK2930J |GPIOIO313?GPiO_1 13334GGPiO 83936GPIOBO3738GPtO793940GPIOGPIO 7a41心GPIO 724344GPtO 734543GPIO_71图 3： BeagleBone Black GPIO 引脚配置。Black具备这些工具并可使用丰富的GPIO，因此成为IT教育与基础电子学习的理想 平台。BeagleBone Bla

9、ck透过两个双列排针座P8和P9提供总共92个可使用引脚。这 些排针座提供远比Arduino或Raspberry Pi更多的GPIO，亦可连接扩充罩。这些引脚能 提供多种不同的功能，包括IO控制、感测器读取、继电器操作到LED驱动等。在众多 第三方供应商支援下，这些扩充罩提供多种配置，包括简易的面包板区域、LCD萤幕，以 及能用来控制水中车辆专案的完善扩充罩。BeagleBone Black制造商CircuitCo提供的 社群网站，含有经过测试且完全符合规范的相容扩充罩清单。技术上 来说，只要GPIO使用上没有冲突，每个扩充罩上方可堆叠最多四个扩充罩。此外请注意， GPIO具有多种设定和多工方

10、法。不同的作业系统可能会以不同的模式操作GPIO。Angstrom Linux的预设多工模式为模式7。Linux针对特定引脚的讯号名称与板件所标示 的引脚编号并不相同。目前最简易的GPIO实验方式就是使用Cloud9 IDE。Cloud9会在开机时自动启动， 并可透过Black自己的网路伺服器进行存取。Epiphany浏览器会在启动时自动寻找IDE， 但任何浏览器皆可指定到BeagleBone Black的IP位址埠号3000。使用方式与Arduino 的IDE相似，差别在於无需将程式码上传到板件;程式码自动储存在档案系统内。Black自 己的网路伺服器提供便利的页面组合，能让使用者存取Clo

11、ud9 IDE以及一些简易的Bonescript程式码范例，以便与板件进行互动。(7第台在线V至，E集合在线全球首个电子元器件团购平台Cloud9整合式开发环境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