Raspberry Pi世界的法拉利

March 2, 2017

Kickstarter上一個募資專案發佈的一款新信用卡大小的電腦板成為當今廠商標準Raspberry Pi2的強大替代品。這款UP板擁有相同的尺寸(85.6mm x 56.5mm)，但其目標卻是專業廠商市場，看下其處理器便知。正如一篇新聞稿中所述，這款板卡可以輕鬆裝進口袋，搭載的14 納米四核 Intel® Atom™ 處理器 x5-Z8350簡直就是一台「法拉利」(圖 1)。

圖 1. 搭載強大處理器的Raspberry Pi2替代品UP 板。

本文我們將來瞭解下這款新板卡的性能屬性及其他一些優點，還要說說其搭載的處理器。

UP – 一個電腦板與一個組織的誕生

這款板卡最初是AAEON、Emutex與Intel合作的產物，但現在它卻擁有了自己的新生命，一家名為「UP」的組織和同名系列產品。一支稱為「UP車庫團隊」的獨立軟硬體工程師團隊建立了UP網站和UP社區。該團隊一半成員來自工業電子市場，一半來自「廠商」市場。

該團隊運營著一個UP商店，提供各種組態設定和配件。與所有物聯網創新一樣，UP板的演變也是無止境的。原始設計為1GB DDR3L RAM和16GB eMMC。而最新的UP設計則擁有高達4GB DDR3L和64GB eMMC。

UP彌補了原型領域與高級量產嵌入式系統解決方案領域之間的差距。由華碩集團旗下的工業嵌入式公司研揚科技按照行業標準(寬泛的工作溫度、三年壽命、CE/FCC A級認證及RoHS合規)生產這些板卡。針對ODM客戶，UP可提供BIOS修改、縮減的I/O及系統定制。該板還提供各種可選配件，包括一個10英寸的防水觸控式螢幕及各種類型的卡盒。

組態設定

考慮到多功能性，UP還有一個40 GPIO，用於連線具有Raspberry Pi2相同介面和針腳定義的擴展板。透過集成一個Altera MAX V CPLD (輸出DC電流最高170mA)和一個ADC (8位/189KSPS)實現新混合類比/數位應用系列，升級了其原始的40針介面。

圖 2. UP板組態設定包括一個40 GPIO及其他一些與Raspberry Pi2相似的組態設定。

MAX V CPLD實現了「電路試驗板友好」的GPIO功能。MAX V CPLD GPIOs可重新程式設計以更改: GPIO-啟動程式強度、壓擺率(快/慢)、施密特觸發器、內部上拉和內部鉗位二極體。開發者也可以重新程式設計MAX V CPLD來集成「ad-hoc」有限狀態機，減少OS/驅動程式延遲實現更快回應。

官網發佈的最新板卡具有擴充記憶體並可執行多達兩個獨立顯示器。包含一個顯示器序列介面(DSI)並支援嵌入式顯示埠(eDP)和消費性電子控制(透過HDMI)。其他I/O包括介面上的4個USB 2.0埠、頭部的2個USB 2.0埠、1個USB 3.0 OTG介面、1個千兆乙太網(全速)介面及1個攝影機(MIPI-CSI)介面。

標準的工業級PC工作溫度範圍(32-104°F/0-60°C)使UP板滿足許多應用所需的耐用、可靠和靈活性，是理想的解決方案。UP板的其他特色功能包括:

包含即時時鐘 (RTC)
支援預啟動執行環境 (PXe)和網路喚醒
可執行Windows 8.1、Windows 10 Pro及Windows IoT Core
支援觸摸控制器部分(透過USB頭)

作業系統選項

開發者可以選擇最適合具體應用的作業系統 – Android 5.0 Lollipop、Microsoft Windows* 10或Linux*。所有進階計算功能和簡單的連線介面透過標準的Linux、Windows及Android APIs提供，UP社區會定期完善並提供支援。

UP透過了Microsoft Azure物聯網認證，是物聯網終端到雲端的理想之選。其還透過了Microsoft Azure物聯網服務相容性預測試和驗證，可輕鬆快速地打造物聯網解決方案。該認證也開啟了一個更廣的裝置與平臺生態系統，有利於加快投產時間。

Emutex透過一個新ubilinux* 發行版本幫助Linux使用者開始使用。Ubilinux是針對儲存功能有限的嵌入式裝置開發的一款基於Debian的嵌入式Linux發行版本。Emutex透過一個活躍的ubilinux社區提供持續支援。

對於想將UP平臺用於物聯網解決方案的廠商，Emutex提供了一個免費版的ubiworx*軟體框架。此解決方案可加快感測器監視物聯網閘道的解決方案開發和雲端連線。例如，使用Emutex的ubiworx物聯網軟體，開發者可開發一些解決方案，使感測器與UP板通訊並執行一些功能，如按下開關開燈或閘開時發出指示。

為物聯網設計的處理器

Intel Atom處理器x5-Z8350是一款1.44 GHz的系統晶片，1.92 GHz突發頻率，於2016年初發佈，這款Intel® Atom™處理器的進階處理功能使UP板成為機器人、無人機、機器視覺、智慧家居、教育、數位看板、智慧型汽車及普通物聯網應用的理想之選。

該款處理器為Intel® Atom™ 處理器 x5-Z8300產品系列的最新款，採用Intel最新的14 納米制程提供緊密集成的SoCs (圖3)。2 W的功率範圍使此款處理器系列非常適合受限環境。

圖 3. 此圖顯示了Intel® Atom™ 處理器 x5-Z8300 產品系列集成的豐富功能。

Intel Atom 處理器 x5-Z8350的四個CPU內核和2 MB末級快取可實現快速計算和高效多工處理。 Intel® Burst Technology可動態優化計算和圖形性能以處理峰值負載並實現更低的總體能耗。支援64位應用可為廣泛的物聯網用途提供更高的性能和更大的功能性。

較之Intel® Galileo板這樣的圖形和無頭設計較少的板，該處理器的集成顯卡為其提供了一大優勢。其Intel® 高清顯卡 (第8代)擁有12個執行單元，執行高達500MHz以提供卓越的3D圖形性能，包括4K視訊播放。卓越的視覺體驗和高品質圖片捕獲可改進視覺密集型物聯網應用的效果。集成支援硬體加速視訊轉碼、視訊會議、無線顯示連線及最新的圖形APIs(DX11.2, DX12)，在小、輕、低功耗的行動裝置上提供靈活、高品質的使用者體驗基礎。該處理器的圖形支援Open GL*4.2、Open CL*1.2 OGL ES3.0、H.264、HEVC (解碼)及VP8。

就安全性而言，該處理器提供了專業物聯網應用所需的硬體增強安全功能。這些功能包括: