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El mercado de placas integradas Linux consta de una gama de productos, que incluyen computadoras de placa única (SBC) completas, personalizables, módulos de sistema en un chip (SoM) y opciones más potentes que generalmente se conocen como PC integradas o PC industriales. Sin embargo, los diferentes tipos de placas Linux generalmente se pueden clasificar en cuatro tipos principales:
Computadoras de placa única:
Las computadoras de placa única (SBC) pueden servir como computadoras de propósito general a pequeña escala. Unidades como la Raspberry Pi y BeagleBone entran en esta categoría. Las SBC pueden variar en tamaño, pero a menudo son de tamaño pequeño y livianas en comparación con las computadoras de escritorio o portátiles convencionales. Debido a que las SBC tienen todos los componentes que normalmente se encuentran en una PC (CPU, memoria, puertos de E/S, etc.) integrados en una sola placa de circuito, se les llama computadoras de placa única. Las SBC se utilizan en diversas aplicaciones integradas y ofrecen opciones de personalización flexibles para que los usuarios adapten la placa a sus requisitos específicos.
Módulos de sistema en un chip (SoM):
Los SoM son similares a las SBC en función, pero están compuestos por dos partes: el módulo de computación y la placa portadora. Proporcionan más flexibilidad para los diseñadores de sistemas integrados. Los diferentes tipos de SoM incluyen el módulo Toradex Colibri iMX7, Variscite DART-MX93 y DSA i.MX93 SOM. El diseñador puede personalizar la placa portadora con las interfaces de E/S y las funciones deseadas mientras utiliza un módulo de computación estandarizado que contiene el procesador, la memoria y las interfaces esenciales. Esto facilita la integración y optimización del sistema integrado para casos de uso específicos, especialmente en productos con limitaciones de espacio o donde una arquitectura modular es beneficiosa.
PC integradas/PC industriales:
Las PC integradas o PC industriales son típicamente versiones más potentes y robustas de las placas integradas, adecuadas para entornos exigentes y aplicaciones industriales. A menudo vienen con características adicionales como rangos de temperatura extendidos, resistencia a los golpes e interfaces de E/S robustas para conectar máquinas y sensores en fábricas, vehículos u otros entornos hostiles.
Soluciones virtualizadas:
Hay placas integradas especializadas que pueden ejecutar varias instancias de Linux en modo virtualizado. Esto puede ser útil para proporcionar varios entornos Linux separados para diferentes aplicaciones o usuarios en una configuración integrada.
La función de una placa integrada Linux es permitir que un dispositivo realice una función específica dentro de un sistema más grande. Debido a que estas placas son componentes integrales de los sistemas integrados, su función está inextricablemente ligada a la aplicación prevista del sistema en el que están alojadas. Por lo tanto, un sistema integrado con núcleo Linux se puede utilizar para controlar el funcionamiento de un motor en un brazo robótico diseñado para cirugía o para procesar datos de sensores para mantener la temperatura de un horno. La multitud de aplicaciones para las que se utilizan los sistemas integrados en diversas industrias significa que se puede decir que las placas integradas tienen una amplia gama de funciones.
Las siguientes características del sistema integrado Linux respaldan sus funciones:
Además de las aplicaciones de aficionados y educativas, las placas de sistemas integrados Linux se utilizan ampliamente en aplicaciones industriales y comerciales. Su pequeño tamaño, bajo costo y capacidad de comunicarse de forma inalámbrica los hacen ideales para las siguientes aplicaciones:
Electrónica de consumo
Se espera que las pequeñas placas Linux manejen la transmisión y el procesamiento de datos multimedia en dispositivos electrónicos de consumo como marcos de fotos digitales, televisores inteligentes, decodificadores y reproductores multimedia en streaming.
Atención médica
Los sistemas integrados Linux se utilizan para dispositivos de monitoreo médico y diagnóstico, como máquinas de rayos X, bombas de infusión, termómetros digitales y herramientas de gestión de la diabetes.
Automotriz
En aplicaciones de vehículos, los sistemas integrados se utilizan para navegación, telemática, sistemas avanzados de asistencia al conductor y sistemas de información y entretenimiento dentro del vehículo. Las aplicaciones automotrices requieren una informática robusta con capacidades de operación en tiempo real.
Automatización industrial
Muchas placas integradas ofrecen opciones de conectividad para máquinas industriales, como dispositivos IIoT que permiten la recopilación de datos de sensores y actuadores para fines de monitoreo y control. Estas placas se pueden utilizar en PLC y sistemas SCADA. Se fabrican para resistir entornos industriales hostiles como celdas de trabajo robóticas, estaciones de montaje, máquinas de producción y máquinas de envasado.
Dispositivos para el hogar inteligente
Los dispositivos como cerraduras inteligentes, iluminación, sistemas de calefacción y electrodomésticos inteligentes utilizan sistemas integrados para mejorar la comodidad, la conveniencia y la seguridad de los ocupantes del edificio.
Comercio minorista
En entornos minoristas, la informática integrada se utiliza en etiquetas electrónicas de estantes, terminales de punto de venta y quioscos interactivos. Las empresas minoristas utilizan estos dispositivos para optimizar las operaciones, mejorar la participación del cliente y mejorar la gestión del inventario.
Aeroespacial y defensa
Las placas integradas son adecuadas para aplicaciones robustas, lo que las hace ideales para equipos de comunicación, aviónica, sistemas de vigilancia y sensores remotos en aplicaciones militares y aeroespaciales.
Aplicaciones de IoT
El tamaño compacto y el bajo consumo de energía de las placas Linux de pequeño factor de forma las hacen ideales para dispositivos IoT como pasarelas y sensores. Estos dispositivos pueden realizar la computación de borde para analizar datos localmente y responder a situaciones en tiempo real.
Un buen sistema integrado Linux puede ayudar a las empresas a alcanzar sus objetivos operativos y optimizar sus flujos de trabajo. Al elegir un sistema integrado basado en Linux, es importante considerar las posibles aplicaciones para las que se utilizará el sistema. Esto ayudará a determinar qué características son más relevantes para el caso de uso. Tómese el tiempo para asegurarse de que las aplicaciones sean variadas, ya que servirán como guía tanto para los requisitos de hardware como de software.
Luego, considere la potencia de procesamiento del sistema. Las placas integradas Linux cerradas vienen con diferente potencia de procesamiento, y la cantidad necesaria dependerá de la complejidad de la aplicación. Por ejemplo, las tareas simples de E/S se pueden manejar mediante microcontroladores como ARM Cortex-M, mientras que las placas de gama alta con procesadores Intel o ARM se pueden utilizar para estaciones de trabajo o aplicaciones exigentes.
Además, considere las opciones de conectividad de la placa, como GPIO, I2C, SPI, USB, UART, Ethernet, CAN, wifi y Bluetooth. La placa integrada debe admitir interfaces para periféricos, sensores u otros dispositivos necesarios para la aplicación. Asegúrese de que la placa tenga los puertos y protocolos adecuados para la conectividad deseada. Tenga en cuenta la disposición física de la placa integrada Linux, incluidas las opciones de montaje y el factor de forma.
Observe las temperaturas de funcionamiento máximas y mínimas, ya que algunas placas pueden soportar condiciones más duras. También es importante considerar la distribución de Linux que viene con el sistema de computación integrada. Se debe elegir una distribución que ofrezca un soporte estable, junto con documentación de usuario y soporte de la comunidad. Asegúrese de que la versión de Linux sea adecuada para la plataforma de hardware específica.
Luego, evalúe la capacidad de RAM y almacenamiento del sistema. Estos dos componentes son cruciales para que el sistema integrado Linux ejecute aplicaciones y almacene datos. Considere la cantidad de espacio que necesita para determinar las opciones de almacenamiento y la placa integrada Linux antes de comprar.
Finalmente, las empresas deben pensar si necesitan una placa abierta o cerrada, lo que está relacionado con el acceso y la licencia. Las placas cerradas tienen hardware y software patentados que no se pueden modificar, mientras que las placas abiertas permiten el acceso a los códigos fuente para que se puedan realizar modificaciones.
P1. ¿Se puede ejecutar una distribución completa de Linux en una placa integrada?
R1. Sí, se puede ejecutar una distribución completa de Linux en una placa integrada. Si bien las placas integradas Linux están diseñadas para tareas específicas, el uso de una placa integrada con recursos suficientes (CPU, RAM, Almacenamiento) puede ejecutar una distribución completa de Linux como Ubuntu o Debian.
P2. ¿Cuál es la diferencia entre un sistema integrado y un sistema Linux?
R2. El sistema integrado ejecuta un sistema operativo en tiempo real (RTOS) o un sistema operativo basado en Linux simplificado para uso integrado. En contraste, las placas o sistemas integrados Linux son de propósito general y ejecutan Linux en el escritorio o el servidor.
P3. ¿Qué incluye un sistema integrado Linux?
R3. Un sistema integrado Linux incluye un kernel de Linux personalizado, bibliotecas (como glibc) y utilidades de espacio de usuario (como systemd e init). También puede incluir un RTOS (sistema operativo en tiempo real), herramientas de compilación cruzada y hardware integrado (como SoC, almacenamiento, interfaces de comunicación).
P4. ¿Cuál es el papel de Linux en los sistemas integrados?
R4. Linux administra los recursos del sistema como CPU, Memoria y almacenamiento en las placas de sistemas integrados, proporcionando una plataforma para ejecutar aplicaciones y servicios integrados como controladores de dispositivos, interfaces del sistema y demonios.
