Embedded-Boards Raspberry, Arduino, BeagleBoard und Co. – ein Preis-/Leistungsvergleich

Autor / Redakteur: David Sandys * / Margit Kuther

Leistungsstarke Platinen unter 100 Dollar erobern den Markt. Entwickler, die die jeweiligen Vorteile kennen, können anspruchsvolle Projekte realisieren. Digi-Key präsentiert kostengünstige Entwicklungsplattformen.

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Arduino Due: mit Flash-basierter MCU SAM3X-ARM-Cortex-M3 von Atmel
Arduino Due: mit Flash-basierter MCU SAM3X-ARM-Cortex-M3 von Atmel
(Bild: Digi-Key)

Der Markt bietet zahlreiche leistungsstarke Boards für weniger als 100 Dollar. Doch wie finden Entwickler die ideale Platine für ihr Projekt? Das Vergleichstool von Digi-Key führt durch den Board-Dschungel.

In den letzten Jahren gab es eine Vielzahl modularer Entwicklungs- und Demokarten unter 100 Dollar, etwa Raspberry Pi, Arduino, BeagleBoard und das Tower-System von Freescale. Doch obwohl die Preise ähnlich sind, unterscheiden sich die Boards in Benutzerfreundlichkeit, Funktionalität und Flexibilität ungemein. Jedes von ihnen bietet Vor- und Nachteile wenn es darum geht, die anspruchsvollen Bedürfnisse der Entwickler zu erfüllen.

Doch obgleich die Platinen preiswert sind, lohnt es sich für Anwender, diese genauer unter die Lupe zu nehmen. Denn nur so finden potenzielle Nutzer die für ihre jeweilige Anwendung optimale Platine.

Raspberry Pi, eingeschränkt Industrie-tauglich

Zweifellos eine der prominentesten dieser Plattformen ist der Raspberry Pi. Für nur 25 Dollar erhalten Anwender eine Platine, eine GNU-basierende IDE und eine große, aktive Community. Rasperry Pi bietet beispielsweise alles, wenn man einen automatisierten Kühlschranktüralarm für das Zuhause entwickeln möchte, so dass etwa die Kinder daran erinnert werden, die offene Tür zu schließen. Doch für den industriellen Einsatz ist der Raspberry Pi nur bedingt geeignet.

Eine Umfrage der Crowdsourcing-Website Kickstarter zeigt, dass es rund 40 Live-Projekte auf der Suche nach Finanzierung zur Raspberry Pi-Plattform und rund 130 Projekte zur Arduino-Plattform gibt. Warum hat Arduino die Nase vorn? Die Ursache ist folgende: Soll ein Design in Produktion gehen, ist sicherzustellen, dass, nicht nur das Design abgedeckt ist, sondern auch Prototypen und Skalierbarkeit in der Produktion möglich sind.

Der Raspberry Pi verwendet aber ein ARM1176-basiertes SoC von Broadcom und obwohl es noch Lizenznehmer für den ARM11-Kern gibt, sind die meisten Lizenznehmer schon von den klassischen ARM-Architekturen auf die modernen Cortex-Systeme gewechselt. Auch ARM empfiehlt in seinem Beitrag „Considering an ARM1176-based design“einen Blick auf die Cortex-A5-basierenden Komponenten für neuere SoC-Designs zu werfen.

Darüber hinaus haben alle Alternativen zum Raspberry Pi mehrere Versionen, die die spezifischen Peripheriefunktionen des jeweiligen MCU-Familienmitglieds ausführen. Bis heute gibt es nur zwei Versionen der Raspberry Pi, Modell A und Modell B.

Die einzigen Unterschiede sind Speicherbelegung( Modell A: 256 MB RAM; Modell B: 512 MB RAM) , Anzahl der USB-Ports (einen bei Modell A, zwei bei Modell B), Ethernet-Anschluss (fehlt bei Modell A), eine Reset-Schaltung und ein Montageloch. Insgesamt ist die Funktionalität zwischen den beiden Pi-Plattformen ziemlich konstant.

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Raspberry-Pi-Projekte auf ELEKTRONIKPRAXIS.de

Arduino, populär und vielseitig einsetzbar

Arduino Due: mit Flash-basierter MCU SAM3X-ARM-Cortex-M3 von Atmel
Arduino Due: mit Flash-basierter MCU SAM3X-ARM-Cortex-M3 von Atmel
(Bild: Digi-Key)
Zuerst um die 8 Bit AVR-MCUs von Atmel erstellt, bietet Arduino eine komplette einfache Sprache, mit deren Hilfe fast jeder effektiv seine Werkzeuge programmieren kann. Ingenieure können auch eine Standard-C-Umgebung verwenden, wenn sie dies wünschen. Die Plattform wurde bis zu den 32 Bit ARM-Lösungen von Atmel erweitert. Rund um Arduino gibt es ein breit gefächertes Angebot und eine Community die Entwickler darin unterstützt, ihr Design zum Leben zu erwecken.

Über 50 Arduino-Basisboards

Bis heute gibt es mehr als 50 Basis-Boards von Arduino, und Drittanbieter. Desweiteren stehen Anwendern zahlreiche Shields zur Verfügung. Shields sind separate Add-On-Module, die mit einem Standard-Arduino-Board kombiniert werden können, um dessen die Funktionalität zu erweitern. Einige Shields bieten Wireless-Funktionalität, Sensoren, LC-Displays, Ethernet, GPS, Motorsteuerungen und so weiter. Mehrere Shields können gestapelt werden, um ein komplexeres System zu schaffen.

Die Arduino-Plattform wurde so populär, dass einige Shield-kompatible Boards von Lieferanten und Drittanbietern für MCUs von TI, Freescale, Microchip und NXP zur Verfügung stehen. Beispielsweise ist die neue Freedom-Plattform von Freescale für ihre ARM-Cortex-basierenden MCUs Arduino-Shield-konform und bietet gute Software-Entwicklungslösungen, die Designern helfen, ihre Produkte rasch auf den Markt zu bringen. Arduino-Plattformen sind ab etwa 25 Dollar verfügbar, die meisten kosten unter 50 Dollar.

BeagleBoard, große Funktionsvielfalt

BeagleBone Black: mit einem 1 GHz ARM-Cortex-A8-Kern AM355x
BeagleBone Black: mit einem 1 GHz ARM-Cortex-A8-Kern AM355x
(Bild: Digi-Key)
BeagleBoard, BeagleBone und BeagleBone Black sind eine weitere Reihe von kostengünstigen, hochfunktionellen Demo-/Entwicklungsumgebungen. Wie bei Raspberry Pi und Arduino ist die BeagleBoard-Community reich an Inhalt und Unterstützung. Diese Lösungen wurden rund um die Prozessoren und MCUs von Texas Instruments entwickelt.

Die BeagleBoards sind zwar ein wenig teurer als einige der anderen Plattformen; sie bieten Anwendern jedoch für wenig mehr Investitionen eine Vielzahl von Funktionen. So kostet das BeagleBone Black beispielsweise nur 49 Dollar, es verfügt jedoch über einen 1-GHz-ARM-Cortex-A8-Prozessor AM355x (mit 3D-Grafikbeschleuniger, Gleitkomma-Beschleuniger und 2 x PRU 32 Bit MCUs).

Desweiteren USB-Client und Host, Ethernet und HDMI und Unterstützung etwa für Linux, Android und Ubuntu. Auch für BeagleBoard gibt es Erweiterungskarten, so genannte Capes. Diese kleinen Tochterkarten werden über Steckerleisten mit dem Bord verbunden. Capes erweitern das Board um verschiedene Funktionen, etwa Motorsteuerung, LC-Displays, Wireless und Bus-Implementierungen.

Freescale Tower-System mit Echtzeit-Betriebssystem

Tower-Entwicklungssystem von Freescale: ermöglicht HCS08-, Coldfire-V1-, Kinetis- und Power-Architecture-basierende Designs
Tower-Entwicklungssystem von Freescale: ermöglicht HCS08-, Coldfire-V1-, Kinetis- und Power-Architecture-basierende Designs
(Bild: John Larsen)
Eine weitere Demo- und Entwicklungsumgebung ist das Tower-System von Freescale. Tower ist eine modulare Plattform, die über Kernmodule vieler verschiedener Freescale-Familien verfügt; Von den 8-Bit-Komponenten zu über die 32 Bit ARM-basierenden Kinetis-MCUs bis hin zu den Power-Architekturen.

Das Tower-System unterscheidet sich von den anderen Boards darin, dass fast alle der Module und Add-on-Module als Freescale-Teilenummern verfügbar sind. Die Add-on-Module bieten erweiterte Sensorik, Hochleistungs-A/D, Wi-Fi, LCD, Motorsteuerung und vieles mehr. Ein nettes Feature der Tower-Kinetis- und Tower-ColdFire-Lösungen ist, dass sie mit dem kostenlosen Echtzeit-Betriebssystem MQX RTOS ausgestattet sind.

Für Entwickler, die ein Echtzeit-Betriebssystem benötigen, sind die Tower-Lösungen mit den MCUs der Kinetis- und ColdFire-Familien eine empfehlenswerte Alternative. Die Preise für Tower-Plattformen beginnen bei rund 50 Dollar und mit einigen der erweiterten Funktionen erhalten Entwickler viel Leistung für wenig Geld.

mbed- und Xpresso-Kits, basierend auf NXP-LPC-MCUs

Wer eine Lösung basierend auf den LPC-MCUs von NXP sucht, für den gibt es kostengünstige mbed- und Xpresso-Demo- und Entwicklungsplattformen. NXP hat auch preiswerte Plattformen von Drittanbietern wie Keil und IAR – inklusive der jeweiligen Software-Suiten. Auch bei diesen Platinen gibt es Unterstützung von Gleichgesinnten: Denn NXP hat LPCware ins Leben gerufen, eine Online-Community, die sich auf MCU-Lösungen von NXP konzentriert.

Digi-Key präsentiert Entwickler-Kit-Vergleich

David Sandys, Digi-Key
David Sandys, Digi-Key
(Bild: Digi-Key)
Es gibt noch weit mehr kostengünstige und funktionsreiche Plattformen, wie das Wandboard mit seiner i.MX6-basierenden Single-Core-Lösung (rund 80 Dollar), Android Jellybean, Ubuntu und Linux BSPs. Desweiteren bieten Drittanbieter wie Olimex verschiedene Plattformen für mehrere Systeme an (ST Microelectronics STM32, Freescale i.MX21, Microchip PIC ...), so dass die Liste der Möglichkeiten nahezu endlos ist.

Digi-Key: Übersicht über kostengünstige Entwicklungsplattformen
Digi-Key: Übersicht über kostengünstige Entwicklungsplattformen
(Bild: Digi-Key)
Für eine detailliertere und vollständige Liste hat Digi-Key ein Demo/Entwicklungskarten-Auswahlwerkzeug erstellt. Weitere technische Unterstützung können Sie via Web-Chat, Telefon, eeWiki oder der technischen Online-Community, TechXchange, von Digi-Key erhalten.

* David Sandys Director für Supplier Marketing der Digi-Key Corporation

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