Banana Pi ArmSoM Forge1
Banana Pi ArmSoM Forge1 je pre industrijski razvojni sistem za Rockchip RK3506J koji se može embedovati u vaš projekat nego SBC. Od vas se definitivno očekuje da iskompajlirate sopstveni Linux OS u skladu sa potrebama, a proizvođač se potrudio da vam taj posao olakša izvornim kodom za OS i datim Buildroot i Yocto sistemima za gradnju OS imidža.
Pros
- Mala potrošnja i disipacija te nema termalnih problema
- Upotrebljene komponente pripadaju industrijskom razredu
- Originalni demo Linux OS imidž je veoma ograničen, te nema čak ni SSH
- DSMC Slave i Master kao i FlexBus prvi put srećemo i deluju veoma interesantno
- CAN FD interfejs i RS485 transiver su na ploči
- Izvorni kod OS-a ima implementiranu podršku za LVGL lightweight UI framework
Cons
- Nema HDMI izlaz pa je upotreba originalnog 7 inčnog LCD displeja neupitna
- Nema eMMC na ploči ni mogućnost povezivanja M.2 diskova
- Ethernet je ograničen na 100 Mbps bez PoE mogućnosti
- Nema integrisanu bežičnu povezivost
- Treba posvetiti više pažnje dokumentaciji, posebno: konfiguraciji Buildroot-a i Yocto-a, implementaciji FlexBus i DSMC-a i podrške za LVGL
- FlexiBus i DSMC su multipleksirani sa MIPI LCD izlazom
Nije prvi put da smo od kompanije Banana Pi dobili na recenziju industrijski SBC. Veoma interesantno rešenje smo videli ranije pod imenom Banana Pi BPi-F2P i ispratili i kasniju realizaciju cele jedne industrijske priče pod imenom Tibbo na specifičnom Plus1 (SP7021) SiP-u. Pod brendom ArmSoM videli smo celu Sige seriju (upoznali smo se sa: Sige1, Sige 5 i Sige 7 modelima) koja koketira na ivici mejkerskog SBC-a i industrijskog računara. Sada imamo novi Forge1 namenjen prvenstveno da bude upotrebljen u industriji.
Hardver
Srce ovog SBC-a čini Rockchip RK3506J. Da je u pitanju industrijska verzija, što pre svega znači širok temperaturni radni opseg (-40 °C do 85 °C) i ESD zaštita kola, vidimo iz oznake J na kraju. Nažalost da bi se obezbedile termalne karakteristike, indstrijski J modeli čipova po pravilu imaju niži takt od njihovih konzjumer pandana. Tako ovaj RK3506J na Forge1 juri na 1.2 GHz dok RK3506B ume da ide i do 1.5 GHz.
Procesor ima četiri jezgra, sa tim da su tri ARM Cortex-A7 na 1.2 GHz, a jedno je ARM Cortex- M0 i ono radi na 200 MHz. Cortex-A7 jezgra su vremešna, sa stanovišta dizajna, izrađuju se u 22 nm tehnologiji i imaju ARMv7-A instrukcioni set. Mogu raditi u rasponu od 520 MHz do 2.3 GHz, a na 900 MHz su radila u Raspberry Pi 2. Odabir, aproksimativno gledano, srednje vrednosti moguće brzine garantuje da RK3506J na svojih 1.2 GHz, koliko god bio opterećen neće ući u trotlovanje, pa time ni izgubiti svoju pouzdanost u radu – što je kritično važno za industrijske aplikacije. Ovde bi bilo dobro povući paralelu sa Banana Pi BPi-P2 Zero i Maker modelima baziranim na Allwinner H3 i H2+ SoC-evima koji imaju identična ARM Cortex-A7 jezgra.
Na ploči je i 512 MB industrijski rejtovanog DDR3L 32-bitnog RAM-a proizvođača Nanya oznake NT5CC256M16ER-EKI brzine 1866 Mbps (933 MHz). Tu je dodatnih 512 MB NAND SPI Flash-a za skladištenje operativnog sistema. Ono što proizvođač ističe je mogućnost podizanja sistema sa NAND-a za manje od 3 sekunde. Flešovanje se kao i kod svih modernih Rockchip baziranih modela radi uz pomoć RKDevTool alata koji traži Windows OS da bi se pokrenuo. Podaci se u NAND prebacuju preko USB C porta na ivici ploče. Alternativno, sistem se može pokrenuti i sa SD kartice.
Uz istu ivicu nalazi se i jedan USB-A 2.0 konektor pogodan za povezivanje sporih periferija, kao i 3.5 mm audio stereo izlaz i mono mikrofonski ulaz u jednom džeku.
Sa prednje strane je ulaz za napajanje – ovog puta 12 VDC. Specifikacije na sajtu govore da je potrebno čak 2 A, ali realno je da ploča neće povući više od 1 A. Uporedne ploče sa istim ovim SoC-om dimenzionišu napajanje sa 5 VDC/ 2 A.
Mrežna povezivost je žična preko dva Motorcomm YT8522H 10/100 Ethernet transivera, pa u isto vreme može da se obezbedi i povezivanje Forge1 sa eksternom mrežom i formiranje sopstvene preko ugrađenih RJ45 konektora.
Rockchip RK3506J podržava Rockchip Matrix IO koji omogućava softversko multipleksiranje GPIO-a, kako bi se kroz ograničen broj fizičkih pinova došlo do 78 funkcionih signala SoC-a. 40 pinski GPIO heder je na ploči lociran uz ivicu i prati Raspberry Pi šemu signala u smislu rasporeda naponskih i signalnih pinova. Na njemu su raspoređeni I2C, I2S, UART, SPI, PWM i standardni GPIO interfejsi koji su, kako smo već napomenuli multipleksirani. Tu su i multifunkcionalni eksterni Bus koji je veza GPIO-a i memorije pod imenom: FlexBus, ali i DSMC (Localbus) Slave i Master linije koje omogućavaju komunikaciju Slave i Master jedinica, kao i dodatno povezivanje Xcella i Hyperbus pSRAM-a sa Master jedinicom. FlexiBus i DSMC su multipleksirani sa MIPI LCD izlazom, što je veliki hendikep.
Dodatni 14-pinski GPIO heder je lociran uz zadnju ivicu ploče. On je interesantan zbog signala koje nosi. Prvo je tu mikrofonski ulaz i stereo audio izlaz. Veoma neobično raspoređen ulaz za eksternu RTC bateriju.
A onda, industrijsko „iznenađenje“. Par RS485 (A i B) koji je realizovan preko Silicon IoT-ovog SIT3485 half-duplex RS485 transivera brzine protoka do 12 Mbps koji se nalazi na poleđini ploče. Poslednja dva pina su CAN-FD interfejs koji je realizovan preko Silicon IoT SIT1042AQ interfejs čipa brzine protoka do 5 Mbps koji se nalazi uz RS485 transiver. Na slici ispod vidimo i push-push ležište za SD karticu koja se može koristiti i kao eksterni disk.
Gledajući ploču od gore vidimo da je pokušano da se zadrži format Raspberry Pi ploča i da se nije pratio interesantan Sige format. Sa jedne strane se opravdanje može naći u želji da u nekim aplikacijama Forge1 zameni Raspberry Pi ploče, ali je naše uverenje da postojeće nedoslednosti, a posebno nemogućnost potpune kompatibilnosti GPIO hedera ne opravdavaju gubitak sopstvenog Sige potpisa.
Ono što se da primetiti je odsustvo HDMI izlaza. Rockchip RK3506J ima hardverski 2D grafički akcelerator, nešto što je Rockchip RK3308 SoC-u u Banana Pi ArmSoM BPi-P2 Pro nedostajalo, ali je izlaz realizovan samo preko MIPI DSI izlaza (2Lane 1.5Gbps – dovoljno za 1280 x 800 pri 60 fpi). Pod brendom ArmSoM je moguće nabaviti 7″ LCD displej koji se može povezati na ovaj MIPI DSI.
Softver
Bitno je odmah shvatiti da ovaj Banana Pi ArmSoM Forge1 nije SBC u mejkerskom smislu gde bi uz njega trebalo očekivati bar jedan potpuni Linux OS i/ili Android imidž. Ovo je SBC koji je funkcionalno bliži razvojnom sistemu tj. golom hardveru. Korisnik će stoga u skladu sa svojim potrebama sam načiniti adekvatan OS imidž i koristiti ovaj industrijski računar prilagođen aplikaciji.
Da bi se olakšao razvoj, ArmSoM tim je obeznedio izvorni kod (Source code) OS-a sa potrebnim overlejevima i podrškom za LVGL lightweight UI framework. Dati su dodatno i Buildroot i Yocto open-source build sistemi kako bi se što više olakšalo građenje željenog imidža OS-a.
Kao demo, a smatramo da nije pogodan ni za šta mnogo više, dat je i jedan unapred kompajliran imidž Linux OS-a sa kernelom 6.1.99 u kome se mogu isprobati neke osnovne osobenosti ove ploče.
Busybox je instaliran u datom „demo“ imidžu pa smo pregled definisanih funkcija kako bi bar okvirno mogli da sagledate šta je moguće uraditi sa ponuđenim Linux OS-om. Nažalost implementacija SSH-a nije među njima, pa će pristup terminalu biti moguć samo preko dibag sonde – a mi za tu priliku koristimo Raspberry Pi Debug Probe.
Zaključak
Banana Pi ArmSoM Forge1 je korak unapred u odnosu na nekdašnji P2 Pro model uz jasan iskorak ka industrijskoj primeni. Budući da SoC ima neobičnu komubinaciju jezgara 3+1 nameću se dve kofiguracije korišćenja: 2 × ARM Cortex-A7 Linux + 1 × ARM Cortex-A7 RTOS + ARM Cortex-M0 HAL ili 3 × ARM Cortex-A7 RTOS + ARM Cortex-M0 HAL. Treba imati u vidu da ARM Cortex-A7 može pokrenuti Linux OS, RTOS ili Bare-metal program, dok ARM Cortex-M0 može izvšavati samo bare-metal programe.
Ovaj industrijski računar koji bi mogao da se embeduje u vaš projekat ima smisla nabaviti uz originalni MIPI displej. Ukoliko vam format od 7″ ne odgovara, preostaje vam ili da sami napišete overlej ili da načinite HDMi hardver, pošto HDMI izlaza na ploči nema. Za $23 ovo je 50% manje od trenutne cene Raspberry Pi 2, ali je sa druge strane cena gotovo identična sa cenom Banana Pi BPI-P2 Zero ($28) koji pritom ima i HDMI, 8 GB eMMC, PoE modul i Wi-Fi/BLE modul, ali upotrebljen SoC i memorija ne pripadaju industrijskom razredu komponenti i nema CAN FD i RS485 interfejse.
Na kraju, ovaj sistem bi mogao biti pravo rešenje ako realizujete industrijki gateway ili upravljački uređaj sa tač displejem, komercijalni displej ili totem, kao i ukoliko automatizujete pametnu zgradu i pri tome vam je potrebna industrijska pouzdanost i reakcije sistema u realnom vremenu.
