Własne rozwiązanie jest coraz dostępniejsze

Rys. 4. Ocena, jaka była sytuacja na rynku w zakresie sprzedaży komputerów w pierwszej połowie 2011 roku

Kolejnym problemem jest to, że gdy planowana przez producenta seria sprzętu wykracza poza kilkanaście sztuk lub też potrzeby aplikacyjne nie są bardzo duże, można próbować wykorzystać własny sterownik. Te same rozważania dotyczą sytuacji, gdy komunikacja komputera z otoczeniem i resztą systemu nie jest szczególnie skomplikowana i nie wymaga wielu interfejsów.

Wówczas różnica w kosztach pomiędzy własnym sterownikiem wykonanym na mikrokontrolerze a gotowym komputerem może być ogromna. Dawniej zasoby pamięci i wydajności dostępne w ramach jednego układu scalonego były na tyle ograniczone, że decyzja dotycząca własnego sterownika oznaczała w praktyce pisanie oprogramowania w C lub korzystanie z ułomnych interpreterów języków wysokiego poziomu.

Obecnie wykorzystując przykładowy mikrokontroler AM3703 klasy Cortex A8 z serii Sitara produkowany przez TI, taktowany zegarem 800 MHz, można uruchomić Linuksa, Windows CE lub Androida. Układ ten kosztuje około 15 dolarów, po doliczeniu kosztu dodatkowej pamięci i innych peryferyjnych chipów koszt części sprzętowej może zawierać się poniżej 100 zł, a więc jeszcze kilkakrotnie mniej niż dla produktów konsumenckich.

Mikrokontrolery z rdzeniami ARM są coraz popularniejsze na rynku, zaczynają się pojawiać także w zastosowaniach przemysłowych i wygląda na to, że tandemowi Intela i Microsoft u rośnie powoli konkurencja. Szczególnie perspektywiczny wydaje się tutaj system operacyjny Android znany ze smartfonów, gdyż zapewnia obsługę interfejsu dotykowego i multimediów, a licencja jest tańsza od Windowsów.

Szybko rośnie liczba aplikacji i narzędzi do ich tworzenia dla Androida, przez co w przyszłości system ten może mieć potencjał zbliżony do tego, co obecnie jest dostępne dla platformy x86. Dowodem, że o tym systemie myśli się coraz poważniej, są pojawiające się projekty wykraczające poza obszar smartfonów, takie jak chociażby Android@ home, który ma na celu rozwój tego systemu w kierunku aplikacji automatyki budynkowej.

Również w przemyśle widać wzrost zapotrzebowania na produkty z przyjaznym interfejsem użytkownika (takim jak kolorowy ekran oraz dotykowość), co naturalnie tworzy przestrzeń dla Androida, a nie Linuksa. Atutem Linuksa oczywiście jest brak kosztów licencji, ale z obsługą grafiki i ekranu dotykowego nie jest łatwo.

Niski pobór mocy otwiera rynek na inne procesory poza Intelem

Rys. 5. Dochody ze sprzedaży modułów i komputerów jednopłytkowych dla 77% dostawców nie przekraczają 10% całości sprzedaży osiąganej przez fi rmy

Kiedyś na rynku komputerów jednopłytkowych wyścig technologiczny odnosił się głównie do rosnącej wydajności, a kolejne generacje procesorów dostarczały coraz więcej MIPS-ów, to obecnie szybkość przetwarzania jest tematem drugorzędnym. Zdecydowana większość komputerów ma ją na tyle dużą, że wystarcza ona do ogromnej większości aplikacji, a liczy się pobór mocy i wysoka skala integracji, pozwalająca mieć całego peceta na płytce o powierzchni poniżej 1 dm².

Ważna jest także duża liczba dostępnych interfejsów, portów albo wydajna grafika pozwalająca wyświetlać multimedia i obsługiwać dwa monitory. Na rynku poza Intelem i procesorami Atom, Celeronami, Core i3-i5 dostępne są układy AMD Geode, Via Eden, które konkurują z Intelem właśnie pod tymi aspektami. W kolejce do rynku przemysłowego czekają też układy ARM, a więc głównie mikrokontrolery Cortex A8.

Ich możliwości lokują się pomiędzy normalnymi procesorami a klasycznymi mikrokontrolerami, a swojego miejsca na rynku szukają w niszach związanych z niskim poborem mocy i dobrą wydajnością. Duży stopień integracji w ich przypadku ma szansę przełożyć się na korzystne ceny. Niemniej Corteksy w komputerach przemysłowych to sprawa przyszłości.

Wydaje się, że układy bazujące na ARM-ach będą trafiać głównie do komputerów typu SOM, a więc małych płytek przeznaczonych do wbudowania w większą całość. Przykłady takich produktów już się pojawiają - na przykład oferowane przez Gammę produkty Digi opisywane na stronie 60. Opinie specjalistów na temat ARM-ów w komputerach jednopłytkowych, a szczególnie tych najmniejszych wersjach przeznaczonych do osadzenia w gnieździe na własnej płytce, są bardzo ostrożne.

O ile nie ma wątpliwości, że możliwości techniczne tych układów sprzyjają zastosowaniom, w których liczy się niski pobór mocy, o tyle po wyjściu poza platformę sprzętową przed możliwościami aplikacyjnymi pojawia się już wiele problemów. Siłą napędową rozwoju architektury x86 jest z pewnością oprogramowanie, które jest popularne i szeroko dostępne oraz jest mocno związane funkcjonalnie z pozycjami, jakich używa się na domowych pecetach.

Systemy operacyjne też mają w tym duży udział, bo Windows Embedded można traktować jak okrojoną wersję biurkowych okienek, z takim samym interfejsem użytkownika, strukturą i zasadą działania. Z tego powodu firmy, które chcą szybko przygotować jakąś aplikację sterującą lub multimedialna, sięgają najczęściej po gotowe komputery jednopłytkowe zgodne z architekturą x86.

Tabela 1. Przegląd ofert krajowych producentów i dystrybutorów komputerów jednopłytkowych i modułów do systemów embedded

Bo w ten sposób mają od ręki działającą platformę sprzętową, system operacyjny (Windows lub Linux) i mogą w krótkim czasie przygotować działającą aplikację, posługując się przeglądarką internetową lub Power Pointem. Wyjście poza ten tandem nierzadko oznacza kłopoty, gdyż zamiast Windowsów konieczne staje się oparcie na Linuksie.

Zainstalować ten system wcale nie jest łatwo, a przygotowanie aplikacji bywa nierzadko jeszcze trudniejsze. Zmiana platformy jest w stanie przeszkodzić w szybkim cyklu projektowym i raczej leży w zakresie możliwości bardziej zaawansowanych użytkowników. Należy także pamiętać, że na procesorach ARM można uruchomić Linuksa. Mają one tyle pamięci, że system operacyjny w okrojonej wersji się w nich mieści.

Zamiast kupować gotowy komputer, można rozważyć kupno tylko mikrokontrolera, bo nakład pracy związany z oprogramowaniem będzie przecież podobny. W efekcie klienci zaopatrujący się w płytki SOM i COM coraz liczniej spoglądają w kierunku możliwości samodzielnego zaprojektowania i wykonania całych urządzeń opartych na np. coraz popularniejszych procesorach Cortex.

W miarę jak nabywają doświadczenia, taka zmiana coraz częściej jest dla nich korzystna. Innymi słowy ARM-y w zastosowaniach mogą pojawiać się nie w postaci produktów gotowych, ale jako własne konstrukcje firm OEM. Należy oczekiwać, że producenci mikrokontrolerów będą w przyszłości silnie wspierać takie działania, przekazując narzędzia i oprogramowanie ułatwiające tworzenie takich aplikacji. Podobnie było z ekranami dotykowymi, wyświetlaczami graficznymi.