Bài này bàn hai quyết định đi liền nhau khi đưa bo mạch đơn RSB-3430 vào một thiết bị: mở rộng UIO cho RSB-3430 thế nào, và chọn hệ điều hành nào để chạy. Thông số đầy đủ, ngân sách điện năng 4 W và các chỗ dùng thực tế đã trình bày ở bài bảng thông số đầy đủ bo mạch đơn 2,5 inch RSB-3430, nên ở đây không lặp lại bảng thông số. RSB-3430 là bo mạch đơn khổ 2,5 inch nền NXP i.MX6 hai nhân, tức một tấm bo chạy được ngay khi cấp nguồn, còn vỏ máy và bộ nguồn do đơn vị chế tạo thiết bị tự lo.
Mở rộng UIO cho RSB-3430 hoạt động thế nào
UIO là giao diện mở rộng dạng lắp chồng: bảng mở rộng gá thẳng lên bo mạch lõi qua một hàng chân cắm, không cần cáp nối giữa hai tấm. Cách này khác hẳn hướng cắm thẻ vào khe mở rộng nằm ngang, và có ba hệ quả thực tế.
- Cụm mạch vẫn mỏng và vẫn cứng. Hai tấm mạch nằm song song, gá bằng trụ đồng ở bốn góc, nên chịu rung tốt hơn hẳn so với cụm nối bằng cáp dẹt. Với thiết bị gắn trên máy hoặc trên xe, đây là điểm đáng kể.
- Số cổng tăng mà không tăng diện tích bo. Theo tài liệu, giao diện UIO đưa thêm 4 cổng USB 2.0, 12 chân vào ra số, 2 cổng UART 2 dây và 1 cổng UART 2 dây dùng chung với CAN, cùng 1 giao tiếp I2C. Bo lõi giữ nguyên khổ 2,5 inch.
- Đổi được bộ cổng giữa các đời máy. Cùng một bo lõi, đổi bảng mở rộng là đổi bộ cổng. Nhờ vậy phần mềm và phần cơ khí lõi giữ nguyên qua nhiều biến thể sản phẩm.
Đổi lại, mỗi tầng lắp chồng là thêm một bộ chân cắm và thêm chiều cao. Vì vậy quy tắc đơn giản: đếm cổng theo thiết bị thật trước, chỉ lắp thêm bảng mở rộng khi bo lõi thiếu. Bo lõi đã có sẵn một cổng Gigabit, một cổng nối tiếp 4 dây, hai cổng USB 2.0 và một khe mini-PCIe khổ đầy đủ.
Các bảng mở rộng UIO đang có trong danh mục
Trục phân biệt của nhóm bảng mở rộng là thứ chúng đưa thêm ra ngoài. Bảng dưới xếp ba mã đang được nhắc tới theo đúng trục đó; ô không có số liệu công bố ghi theo tài liệu hãng.
| Bảng mở rộng | Thứ đưa thêm ra ngoài | Nền bo lõi công bố kèm | Chọn khi nào |
|---|---|---|---|
| UIO-4036 | Bộ chia mạng Gigabit Ethernet 4 cổng | Bo mạch đơn 2,5 inch nền UIO40-Express | Thiết bị phải nối nhiều nút mạng tại chỗ mà không muốn đặt thêm bộ chia rời trong tủ |
| UIO-4032 | Các tuỳ chọn mở rộng vào ra bổ sung, theo tài liệu hãng | Bo mạch lõi 2,5 inch nền UIO40-Express | Cần thêm cổng vào ra nhưng chưa đến mức phải làm bảng mở rộng riêng |
| UIO-4030 | Bảng mở rộng thêm 1 cổng RS-232 hai dây, 1 cổng RS-485 cùng 4 vào số và 4 ra số, kích thước 146 x 31 x 22 mm | Bo mạch lõi 2,5 inch như RSB-3430, RSB-3720, RSB-3710 (đặt riêng, không kèm bảng mở rộng) | Cần thêm cổng nối tiếp và vài kênh vào ra số điện áp 2,5 đến 24 V cho thiết bị điều khiển nhỏ |
Khả năng tương thích với từng mã bo cụ thể phải đối chiếu tài liệu hãng trước khi đặt, vì số chân và bố trí đầu nối thay đổi theo đời bo. Khi cần cùng lúc nhiều cổng mạng và sức tính toán cao hơn, hướng thay thế là bo 2,5 inch mạnh hơn trong bài bo mạch đơn 2,5 inch RSB-3710 nền RK3399, vốn đã có sẵn hai cổng Gigabit trên bo lõi.
Chọn hệ điều hành cho RSB-3430
Tài liệu ghi ba lựa chọn: Yocto Linux, Ubuntu và Android. Đây không phải ba mức chất lượng mà là ba cách làm phần mềm khác nhau, kéo theo ba cách bảo trì thiết bị trong suốt vòng đời.
| Hệ điều hành | Thế mạnh | Đánh đổi | Hợp với thiết bị nào |
|---|---|---|---|
| Yocto Linux | Bản ảnh gọn, chỉ chứa đúng gói cần dùng; khởi động nhanh; kiểm soát chặt từng thành phần đưa vào máy | Phải dựng môi trường biên dịch chéo và học cách viết công thức dựng; thêm một thư viện mất nhiều công hơn | Thiết bị chạy nền, sản xuất số lượng lớn, cần bản ảnh ổn định nhiều năm |
| Ubuntu | Cài thư viện nhanh bằng trình quản lý gói quen thuộc; nhóm phát triển làm việc như trên máy để bàn | Bản ảnh nặng hơn, khởi động lâu hơn, nhiều gói không dùng vẫn nằm trong máy | Giai đoạn dựng mẫu, thiết bị số lượng ít, phần mềm phụ thuộc nhiều thư viện sẵn có |
| Android | Khung giao diện cảm ứng có sẵn; quản lý vòng đời ứng dụng và cập nhật ứng dụng đã chuẩn hoá | Tầng phần mềm dày hơn, tốn bộ nhớ hơn; truy cập trực tiếp phần cứng phải đi qua lớp trung gian | Máy tra cứu, quầy tự phục vụ, thiết bị có màn cảm ứng và giao diện dạng ứng dụng |
Nên chốt hệ điều hành ngay trong đợt chạy thử đầu tiên. Đổi giữa chừng tốn nhất ở hai chỗ: phần trình điều khiển cho các cổng vừa mở rộng thêm, và cơ chế cập nhật từ xa. Phần mềm ứng dụng viết bằng C hoặc Python thường chuyển được, nhưng phần khởi động, phần khai báo thiết bị và cách đóng gói bản cập nhật phải làm lại từ đầu.
Ghép bảng mở rộng với hệ điều hành: ba tình huống
Hai quyết định trên không tách rời nhau. Ba tình huống dưới đây cho thấy chúng ràng buộc lẫn nhau thế nào.
- Tủ khoá nhiều ngăn. Cần 12 chân vào ra số của bảng mở rộng để điều khiển khoá, cảm biến cửa và đèn báo. Phần mềm đọc ghi chân vào ra liên tục nên hợp với Yocto Linux: bản ảnh gọn, khởi động nhanh sau mất điện, và truy cập chân vào ra không phải đi qua lớp trung gian.
- Máy tra cứu đặt tại sảnh. Cần màn cảm ứng và giao diện dạng ứng dụng nên chọn Android. Phần mở rộng chủ yếu là cổng USB cho đầu đọc mã và máy in hoá đơn, tức bảng mở rộng thiên về USB thay vì thiên về chân vào ra số.
- Cổng thu dữ liệu trong tủ điện. Cần cổng UART dùng chung với CAN để đọc bộ điều khiển và cảm biến hiện trường. Giai đoạn dựng mẫu chạy Ubuntu cho nhanh, nhưng khi vào sản xuất nên chuyển sang bản ảnh Yocto để rút gọn và cố định phiên bản. Vai trò của lớp thiết bị này trong nhà máy được mô tả ở bài ứng dụng IoT trong quản lý năng lượng nhà máy.
Mua bo mạch đơn RSB-3430 và bảng mở rộng ở đâu
RSB-3430 cùng các bảng mở rộng UIO không nằm trong nhóm hàng bán sẵn trên trang cửa hàng, nên cấu hình và thời gian giao được xác nhận theo từng đơn. Các bài cùng nhóm nằm ở chuyên mục giải pháp nhúng. Bản đồ toàn bộ dòng bo mạch đơn RSB, xếp theo nền xử lý và cỡ bo, nằm ở bài bo mạch đơn RSB-4221 và bản đồ dòng RSB.
Khi gửi yêu cầu báo giá, năm thông tin nên nêu trước: hệ điều hành đã chọn, danh sách cổng cần dùng kèm số lượng và loại, có lắp bảng mở rộng UIO hay không, chiều cao tối đa cho phép của cụm mạch trong vỏ, và sản lượng dự kiến theo năm. Nếu chưa chốt được có cần bảng mở rộng hay không, gửi kèm bản đếm cổng theo thiết bị thật để đối chiếu.
Bối cảnh chung của nhóm máy tính nhúng và cách chúng được dùng trong thiết bị có tại chuyên mục máy tính nhúng Advantech trên IPC247. Khi cần so nhanh phương án máy hộp đã có vỏ và nguồn thay cho việc tự ghép bo và bảng mở rộng, dùng công cụ chọn máy theo số cổng và môi trường.
Câu hỏi thường gặp về mở rộng UIO cho RSB-3430
Giao diện UIO trên RSB-3430 đưa thêm những tín hiệu gì?
Theo tài liệu, giao diện mở rộng UIO đưa thêm 4 cổng USB 2.0, 12 chân vào ra số, 2 cổng UART 2 dây và 1 cổng UART 2 dây dùng chung với CAN, cùng 1 giao tiếp I2C. Bảng mở rộng lắp chồng lên bo mạch lõi nên cụm mạch vẫn mỏng, không cần thêm dây nối giữa hai tấm.
Có bắt buộc dùng bảng mở rộng UIO không?
Không. Bo mạch lõi đã có sẵn một cổng Gigabit, một cổng nối tiếp 4 dây, hai cổng USB 2.0 và một khe mini-PCIe. Chỉ lắp thêm bảng mở rộng khi đếm cổng theo thiết bị thật thấy thiếu. Bỏ được bảng mở rộng là bớt một điểm tiếp xúc có thể lỏng do rung và bớt chiều cao lắp đặt.
RSB-3430 nên chạy Yocto Linux, Ubuntu hay Android?
Yocto Linux khi cần bản ảnh gọn, khởi động nhanh và kiểm soát chặt từng gói. Ubuntu khi nhóm phát triển quen môi trường máy để bàn và muốn cài thư viện nhanh trong giai đoạn dựng mẫu. Android khi thiết bị có màn cảm ứng và giao diện dạng ứng dụng.
Đổi hệ điều hành giữa chừng có tốn không?
Tốn, và tốn nhiều nhất ở phần trình điều khiển cùng cơ chế cập nhật từ xa. Phần mềm ứng dụng viết bằng C hoặc Python thường chuyển được, nhưng phần khởi động, phần khai báo thiết bị và cách đóng gói bản cập nhật phải làm lại. Nên chốt hệ điều hành ngay trong đợt chạy thử đầu tiên.
Bảng mở rộng UIO có dùng chung cho bo mạch khác không?
Các bảng mở rộng UIO được công bố cho bo mạch lõi 2,5 inch theo nền UIO40-Express của Advantech. Khả năng tương thích với từng mã bo cụ thể phải đối chiếu tài liệu hãng trước khi đặt, vì số chân và bố trí đầu nối thay đổi theo đời bo.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
