Modularne transformacije

Postavljanje SBC računara na prototipsku ploču veoma je praktična stvar za ljude koji se bave realizacijom hardverskih projekata u domaćim uslovima. Ranije smo na delu gledali pojedine modele Arduina ili uređaje bazirane na čipovima ESP 8266/32. Prvim predstavnikom „pravih” SBC računara sa mogućnošću postavljanja na prototipsku ploču može se smatrati model Onion Omega, koji se na tržištu pojavio pre dve godina po ceni od 20 dolara (posle je zamenjen modelom Omega 2, čija je cena 7,5 dolara). Ovaj računar je sa sobom doneo i koncept korišćenja dopunske pločice koja pojednostavljuje povezivanje sa periferijama. Nakon njega se pojavilo još nekoliko modela slične filozofije, ali se NanoPi Duo ističe znatno većom procesorskom snagom po vrlo konkurentnoj ceni. Korisnik može kupiti samo osnovni modul koji može koristiti na prototipskoj pločici ili uz njega naručiti i postolje koje omogućava pretvaranje računara u nešto što su prethodni modeli Raspberry Pi promovisali kao standard dizajna SBC računara.

Perolaka kategorija

Sa dimenzijama 50 × 25,4 milimetara i težinom od 7,8 grama, NanoPi Duo spada u red najkompaktnijih SBC računara. Dolazi sa fabrički zalemljenim pinovima (2 × 16 iglica) za postavljanje na prototipsku ploču. Odmah ćete primetiti neuobičajeno veliki broj sićušnih SMD komponenti, koje prekrivaju obe strane štampane pločice. Najveći čip na modulu je SoC mikroprocesor, koji je kreirala kompanija AllWinner, koja je dobro poznata ljubiteljima SBC računara. Reč je o modelu koji nosi oznaku H2+ i predstavlja neznatno oslabljenu varijantu modela H3, kome je onemogućena podrška za prikazivanje 4K HDMI rezolucije i upotreba Gigabit Etherneta. Dakle, to je četvorojezgarni Cortex-A7 procesor, koji radi na 1.2 gigaherca, podržava SIMD, NEON i VFP4 instrukcije i integriše grafiku Mali 400MP2. Računar poseduje znatno više procesorske snage od glavnog konkurenta Raspberry Pi Zero W.

Pinovi predviđeni za GPIO sadrže mikrofonski ulaz i audio-izlaz (oba stereo), I2C, SPI, dva UART porta, po jedan USB 2.0 i 3.0 interfejs, kompozitni video i šest linija za priključivanje LAN direktno na modul. Na prednjoj strani nalazi se konektor urađen po USB OTG standardu, preko koga se uređaj napaja strujom, a pored njega je i taster kome je programski moguće dodeliti neku funkciju. Za Wi-Fi je zadužen čip pod oznakom XR819 (AllWinner) i podržava rad po standardima b/g/n, ali ne i rad sa Bluetooth mrežama. Na štampanoj pločici je zalemljena keramička antena, dok se pored nje nalazi IPX/APEX konektor za eksterne antene. Performanse Wi-Fi podsistema koje koriste osnovne antene su se u praksi pokazale dosta loše (ispod 5 Mb/s), dok je priključivanjem jednostavne antene na IPX konektor brzina povećana na oko 12Mb/s, što je i dalje daleko od poželjnog. Glavni krivac za to je, po rečima znalaca, loše napisan drajver za čip XR819. Situacija sa Armbianom je nešto bolja.

Sa donje strane štampane pločice nalazi se slot za microSD karticu, SPI memorijski čip od dva megabajta i RAM čip kapaciteta 256 ili 512 megabajta. Već smo više puta govorili o tome da je 256 megabajta sasvim dovoljno za sve namene, osim za intenzivni rad sa grafikom. Cena modela sa 256 megabajta RAM-a iznosi nepunih osam dolara, dok je model sa 512 megabajta skuplji za četiri dolara. S obzirom na odnos cene i mogućnosti, ovaj model spada u najuži izbor SBC računara koji bi se koristili u okviru realizacije zahtevnijih hardverskih projekata.

Duo znači dva

Sve do sada napisano je samo deo priče o osnovnom modulu računara koji se može koristiti samostalno. Drugi deo priče se odnosi na postolje (ili šild), koje služi za proširivanje mogućnosti osnovnog modula. U pitanju je pločica dimenzija Raspberry Pi 2/3 (može koristiti njihova kućišta), pomoću koje NanoPi Duo dobija četiri dodatna USB 2.0 porta, jedan USB OTG, Fast Ethernet mrežni konektor i nešto što se do sada retko viđalo – mSATA interfejs za priključivanje SSD skladišne memorije. To je učinjeno uz pomoć čipa JMicron JMS567, koji ima ulogu mosta između USB 2.0/3.0 i SATA kontrolera i koji obezbeđuje znatno veće brzine prenosa od microSD kartica. Odmah treba napomenuti da je ovakav način povezivanja diskova dosta sporiji nego kada se koriste „čistokrvni” SATA kontroleri (ograničeni su na brzinu USB magistrale), ali je pomak u brzini evidentan. Naravno, cene minijaturnih SSD uređaja nisu male (FriendlyARM modul od 64 gigabajta prodaje po ceni od 45 dolara), ali su mnogo bolji izbor od mikro SD kartica istog kapaciteta. Uvođenje mSATA drajvova u igru otvara velike mogućnosti primene SBC računara u oblasti minijaturnih servera, ali ograničenje brzine USB magistrale (brzina čitanja i pisanja na nivou od oko 30 MB/s), kao i mrežnog adaptera sa maksimalnih 100 Mb/s (12,5 MB/s) prilično diskvalifikuje ovaj model kada je takva uloga u pitanju.

Zanimljiv detalj predstavlja četvoropinski UART (serijski) konektor na mestu gde očekujemo HDMI izlaz. Iz nekog razloga projektanti su odlučili da izbace HDMI, verovatno se vodeći logikom kako je u pitanju računar za hardverske projekte, ali mislimo da to nije bila dobra odluka. Ušteda od desetak centi na konektoru umnogome smanjuje opseg korišćenja ovog mališana. Doduše, kompozitni video-signal je relativno lako moguće prikazati na TV-u preko jednog od pinova osnovnog modula, ali sa HDMI-om bi mnoge stvari bile jednostavnije, a i prikaz slike mnogo kvalitetniji. Osnovni modul NanoPi Duo nema ugrađen UART<>USB čip, pa je za pristup računaru potrebno koristiti neki od eksternih uređaja te namene. Oni se relativno lako priključuju na tri pina osnovnog modula (TX, RX i GND) ili preko pomenutog konektora na dodatnom postolju. U gornjem levom uglu pločice smešteno je 18 GPIO pinova preko kojih je izveden napon (GND, 3,3 i 5 volti), kao i interfejsi I2C, SPI i UART. Sa donje strane pločice, na mestu gde obično stoji slot za SD karticu, smešten je dodatni SPI interfejs, zajedno sa pinovima za GND i 3,3 volta. Za pohvalu je što su na praznoj površini sa donje strane šilda ispisani nazivi pinova kako za pominjani GPIO port, tako i za pinove na osnovnoj pločici.

Zbog male površine, uređaj se brzo greje, a to je još izraženije kada je procesor maksimalno opterećen. Zbog toga je postavljanje pasivnog hladnjaka specijalno izrađenog za ovaj model praktično neophodno. Uz hladnjak dolazi i konduktivna silikonska masa koja obezbeđuje bolji prenos toplote na hladnjak. Tu su i vijci za fiksiranje hladnjaka, koji su nešto duži nego što je potrebno, pa dovode do neočekivanih problema. Naime, ukoliko ih postavimo tako da glava vijka bude sa gornje strane, a matica sa donje, možemo imati problem prilikom ubadanja pinova u prototipsku ploču. Ukoliko uradimo suprotno i matice postavimo prema vrhu, telo vijaka pravi probleme prilikom zatvaranja gornjeg dela kućišta. Rešenje je u korišćenju vijaka manje dužine, ubacivanju šajbi ispod glave vijka ili u skraćivanju tela vijaka.

• • •

Cena modela od 256 megabajta je osam dolara, model sa dvostruko više memorije košta dvanaest, dok za šild treba izdvojiti nepunih deset dolara. Tome treba dodati tri dolara za hladnjak i četiri za USB<>UART interfejs, plus eventualno kućište, što na kraju izađe ne baš tako malo. Dobra je vest da proizvođač nudi mogućnost kupovine kompleta koji sadrži sve navedeno po ceni od 18 dolara (20 sa modelom od 512 megabajta), što se može smatrati veoma fer ponudom. Videli smo da računar nije savršen i da mu nedostaje HDMI port, kao i da postoje određeni problemi sa brzinom Wi-Fi mreže. Nedostatak video-izlaza će svakako uticati na entuzijaste koji bi ovaj računar povremeno koristili u ulozi desktopa, mada je jasno da on i nije projektovan za tu namenu. Zato je NanoPi Duo u ovom trenutku najjeftiniji i najsnažniji SBC računar koji se može koristiti direktno sa prototipske pločice, što je dovoljan razlog da ga brojni proizvođači uzmu u razmatranje za hardversku osnovu njihovih projekata.

Igor S. RUŽIĆ