Comparatif des cartes de développement

 

Aperçu

Les cartes de développement (plus exactement des cartes de développement à microprocesseur) sont constituées de circuits imprimés comportant un certain nombre d'éléments-clés. Ceux-ci incluent une interface de programmation pour simplifier le processus de programmation du microprocesseur à partir d'un PC, des composants d'entrée (le plus souvent des boutons) et de sortie (le plus souvent des voyants) basiques, des broches d'entrée et de sortie pour connecter la carte à des périphériques tels que des écrans LCD, des capteurs de température, des capteurs infrarouges, des moteurs et surtout un circuit électrique généralement configuré pour avoir une alimentation CC comprise entre 5 et 9 volts.

Avant l'avènement des cartes de développement, ces composants de circuits supplémentaires devaient être soigneusement montés, un par un, sur une platine d'expérimentation – une entreprise longue et laborieuse. Les cartes de développement ont mis fin à cet inconvénient, car tous les circuits nécessaires sont déjà construits et inclus sur la carte.

Les microcontrôleurs Arduino sont sans aucun doute les cartes de développement les plus célèbres et les plus utilisées aujourd'hui, principalement parce qu'ils sont très simples à utiliser et relativement peu coûteux en raison de leur développement en licence libre (le robot Arduino qui vient d'être lancé est vendu à un prix plus élevé, mais dispose également de capacités extrêmement variées). Les autres cartes de développement qui ont connu un essor et que nous examinerons sont la Raspberry Pi, la BeagleBone Black et l'Atmel. Il en existe cependant beaucoup d'autres.

 

Aspects techniques

À l'instar de toutes les cartes de développement Arduino, le robot Arduino s'articule autour d'un processeur Atmel. Au cœur des cartes, deux microcontrôleurs Atmel ATmega32u4 qui forment les niveaux supérieur et inférieur de l'appareil (contrôle et moteur). Ces contrôleurs 8 bits sont livrés avec 32 Ko de mémoire flash pour le stockage de données et du programme, 2,5 Ko de SRAM, 2 ports USB et une interface JTAG. Le ATmega32u4 est capable de générer plusieurs fonctions en un seul cycle d'horloge de 16 MHz et des « boucliers » d'extension Arduino supplémentaires peuvent étendre les capacités du robot.

Les deux processeurs permettent au robot de traiter et de prendre des décisions sur des charges relativement importantes de données et d’exécuter un répertoire de tâches différentes.

Le Raspberry Pi est actuellement disponible en deux modèles, le Modèle A (pourvu d'un port USB) et le Modèle B (qui, avec sa capacité Ethernet supplémentaire et ses deux ports USB, est un peu plus cher). La carte intègre un CPU ARM1176JZF-S de 700 MHz avec une Broadcom VideoCore IV GPU. Elle est assortie de 256 Mo de RAM (512 Mo sur le Modèle B) et est essentiellement conçue à des fins d'extension et d'enseignement de la technologie.

Le site Web Raspberry Pi propose trois systèmes d'exploitation Linux distro téléchargeables – Arch Linux Arm, QtonPi et Debian Squeeze. La configuration nécessite cependant une connaissance de Linux. Les capacités de la Raspberry Pi peuvent être étendues grâce à son trio d'en-têtes : une interface de caméra MIPI, Display Serial Interconnect (pour permettre la connexion à un appareil mobile) et une GPIO (General Purpose Input Output) à 26 broches.

La BeagleBone Black est une autre carte de développement en licence libre, que l'on doit à Texas Instruments et qui s'inspire de son système sur puce Sitara AM335x. Alimenté par un câble USB ou une alimentation indépendante de 5V avec une prise CC cylindrique, le dispositif est livré avec un impressionnant processeur monocoeur avec une fréquence d'horloge de 1 GHz – l'OMAP3530 (OMAP pour Open Multimedia Applications Platform). Il offre à la fois un rendu graphique en 2 et 3 dimensions par le biais de son GPU PowerVR SGX5330 d'Imagination Technologies et est doté d'un CPU ARM Cortex-A8 intégré qui peut exécuter plusieurs systèmes d'exploitation différents : Symbian, FreeBSD, OpenBSD, Linux et Android OS.

La carte inclut une fonctionnalité Secure Digital Input Output (SDIO) par le biais de son lecteur de carte SD/MMC, un port USB simple, une connexion JTAG et une connexion série RS-232. L'entrée et la sortie audio stéréo sont activées par deux micros prises HDMI de 3,5 mm. On dénombre au total 92 broches d'extension pour les connecteurs femelles disposées en deux rangées de 46 (une sur le côté de la carte), ce qui permet une utilisation facile des add-ons enfichables connus sous le nom de « capes », l'équivalent des boucliers d'Arduino sur Beagleboard. Le dispositif dispose de 256 Mo de RAM et de 256 Mo de mémoire flash NAND grâce à sa puce PoP intégrée.

 

Différences techniques (sous forme de tableau)

Plateforme de carte	Robot Arduino	Raspberry Pi (Modèle B)	BeagleBone Black
Système d'exploitation	OSX, Windows, Linux	RISC OS, Linux	Symbian, RISC OS, Windows CE, Linux, Android
Processeur	ATmega32u4 (AVR)	BCM2835 (ARM)	OMAP3530
Mémoire flash	32 Ko	-	256 Mo NAND
RAM/SRAM	2,5 Ko de SRAM	512 Go de RAM
USB	2	2	1
Audio	Carte SD	Input USC mic ; Stéréo out	Stéréo E/S
Vidéo	Écran LCD intégré	NTSC, PAL, HDMI	S-Video, DVI-D
Extensions	Nombreux « boucliers » enfichables pour des capacités supplémentaires	LCD, OTG, JTAG, USB, SD/MMC, RS-232	JTAG, SD, 10/100 Ethernet, add-on « capes »

 

 

Application du produit - utilisations potentielles de la carte

Bien que dotée de capacités d'extension variables, chacune de ces cartes convient aux novices désireux de mettre leurs capacités créatives en pratique sans devoir apprendre les subtilités de la programmation informatique. Elles sont extrêmement populaires parmi les passionnés, les bricoleurs et les créateurs.

 

Différences entre les cartes

L'extension des capacités repose sur une technologie qui diffère d'un dispositif à l'autre, mais les principes sous-jacents des « boucliers » d'Arduino et des « capes » de BeagleBone Black sont similaires. Les microprocesseurs utilisés dans les différentes plates-formes diffèrent également, tout comme les E/S audio et vidéo.

 

Avantages et limites des produits actuels

Les différentes cartes de développement présentées ici sont encore en développement. De nouvelles révisions découlant de découvertes et innovations ultérieures ne sont pas à exclure.