RISC-V 隨著 Linux 就緒 SBC 的推出而成為現(xiàn)實(shí)

作者：Patrick Mannion，特約編輯

隨著 HiFive Unleashed 的推出，SiFive 將 RISC-V 架構(gòu)交到了開發(fā)人員手中，并在一個千篇一律的領(lǐng)域提供了獨(dú)特的替代方案。

相同并不是不好：對于長期的穩(wěn)定性和支持，沒有什么比為嵌入式應(yīng)用程序提供各種形式的功能強(qiáng)大的 Intel x86 單板計算機(jī) (SBC) 更令人放心的了。同樣，對于基于 Arm 的 SBC，從 Raspberry Pi 等愛好者和制造商 SBC 到堅固耐用的嵌入式 SBC，Arm 提供核心支持和路線圖，而社區(qū)提供 IC、電路板、操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。

曾經(jīng)有一段時間，x86 通過支持 Windows 與 Arm 區(qū)分開來，但隨后微軟為基于 Arm 的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備以及最近的筆記本電腦開發(fā)了 Windows 10 版本。現(xiàn)在 Arm 可以將 Windows 添加到包括 Android 和 Linux 的操作系統(tǒng)列表中。同時，x86 已經(jīng)擁有強(qiáng)大的 Linux 支持。

這種廣泛的支持基礎(chǔ)是為什么在宣布新的、免許可的 RISC-V 架構(gòu)時引起人們的關(guān)注：為什么有人會圍繞一個沒有真正支持、生態(tài)系統(tǒng)或工具的架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計？盡管如此，RISC-V 還是蓄勢待發(fā)，當(dāng) Nvidia 在 2016 年決定使用 RISC-V 作為替代其專有 Falcon 控制器的基礎(chǔ)時，它得到了巨大的推動。

雖然 RISC-V ISA 最初旨在作為一種低功耗、高效的開源架構(gòu)，但這并不排除強(qiáng)大的實(shí)現(xiàn)。第一個這樣的實(shí)現(xiàn)是 SiFive 的 Freedom U540 四核、1.5-GHz 片上系統(tǒng) (SoC)，這是第一個支持 Linux 的 RISC-V 實(shí)現(xiàn)。該 SoC 是 SiFive 剛剛發(fā)布的 HiFive Unleashed、Linux 支持的開發(fā)人員 SBC 的核心（圖 1）。

圖 1：HiFive Unleashed SBC 支持 Linux，并基于 SiFive 的 RISC-V 開源 ISA 的四核 1.6GHz SoC 實(shí)現(xiàn)。

在 Freedom U540 周圍，SiFive 放置了帶 ECC 的 8 GB DDR4（U540 支持高達(dá) 64 GB）、來自 ISSI 的 32 MB 四通道 SPI 閃存、一個用于額外存儲的 microSD 插槽和一個 FMC 連接器擴(kuò)展插槽。該板售價 999 美元，現(xiàn)已上市。

All Arm, no leg雖然利用 Linux 圍繞 RISC-V 進(jìn)行開發(fā)的機(jī)會本身可能是花費(fèi) 999 美元的充分理由，但工業(yè)嵌入式應(yīng)用程序的設(shè)計人員不必花費(fèi)一臂之力來獲得他們需要的性能. 以 Technologic Systems 的 TS-7970 SBC 為例（圖 2）。

圖 2：堅固耐用、面向工業(yè)的 Technologic Systems TS-7970 SBC 售價 229 美元，基于帶有一個或四個內(nèi)核的 Arm Cortex-A9。

該板基于分別以 800 MHz 或 1 GHz 運(yùn)行的 NXP i.MX6 Arm Cortex-A9 單核或四核 CPU，針對具有挑戰(zhàn)性的高性能應(yīng)用進(jìn)行了調(diào)整。因此，它配備旋入式電源和 I/O 端子，工作溫度范圍為 –40°C 至 85°C（在無風(fēng)扇外殼中）。

I/O 支持包括無線（Wi-Fi 和藍(lán)牙）、雙千兆以太網(wǎng)端口、多媒體支持（HDMI、LVDS 和音頻）以及 SATA II、MiniCard、數(shù)字 I/O、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、Modbus、USB 和 CAN。它在睡眠模式下消耗低于 3 W（典型值）和大約 15 mW。

在操作系統(tǒng)方面，它支持 Linux（Kernel、Debian、Yocto、Ubuntu 和 Ubuntu Core）、Android 和 QNX Neutrino RTOS。

英特爾 NUC 獲得工業(yè)級改造2017 年末，英特爾推出了 NUC7i5DNBE，這是其下一代計算單元 (NUC) 外形 SBC 的一個版本，該版本配備了第 7代iCore處理器 (i5-7300U)。雖然 NUC 被廣泛稱為獨(dú)立 PC 或工作站，但 NUC SBC 進(jìn)行了一些調(diào)整，使其更適合更堅固的嵌入式應(yīng)用程序（圖 3）。

圖 3：英特爾的 NUC7i5DNBE SBC 使用其第 7代iCore處理器，具有堅固耐用的特性，例如焊接 BGA 和固態(tài)存儲器。

該板保持相同的 4 x 4 英寸。外形尺寸，但具有用于處理器和 SSD 內(nèi)存的焊接 BGA，而不是旋轉(zhuǎn)盤片硬盤驅(qū)動器。它耗散 15 W 并使用 12 至 24 Vdc 電源供電。該板配備高達(dá) 32 GB 的 DDR4-2133 1.2-V SO-DIMM 內(nèi)存、集成顯卡，并可驅(qū)動多達(dá)三個顯示器。它支持 Windows 和 Linux。

成本 384 美元，很難忽視性能和 I/O 的結(jié)合。i5 Core 的主頻高達(dá) 3.5 GHz，并擁有高達(dá) 3 MB 的緩存。I/O 包括 PCI Express Gen 3、雙 HDMI 2.0a 端口、四個 USB 端口、兩個 SATA 端口和一個 GbE 端口。

雖然電路板帶有風(fēng)扇，但對于工業(yè)應(yīng)用，可以將其移除并將電路板放置在無風(fēng)扇外殼中。Logic Supply 已經(jīng)通過其 ML100G-31 外殼為 NUC 完成了這項(xiàng)工作。這包括一個定制設(shè)計的散熱器，以最大限度地提高從處理器到環(huán)境的熱傳遞（圖 4）。

圖 4：用于 NUC 的 ML100G-31 加固外殼配有定制散熱器，以最大限度地提高從處理器到環(huán)境的熱傳遞。

卸下風(fēng)扇大大提高了可靠性，因?yàn)樗俗鳛楣收蠙C(jī)制的風(fēng)扇并限制了水分、灰塵和金屬進(jìn)入。但是，邏輯電源也會屏蔽未使用的端口，以進(jìn)一步將內(nèi)部與環(huán)境隔離。基礎(chǔ)底盤售價 695 美元。

很難提及外形因素，而不包括最緊湊和最堅固的一種：COM Express Mini，尺寸為 2.2 x 3.3 英寸（圖 5）。

圖 5：NanoCOM-KBU 是第一款支持英特爾第 7 代酷睿處理器的 COM Express Type 10 迷你板。

在這些范圍內(nèi)，研揚(yáng)科技開發(fā)了 NanoCOM-KBU，這是第一款具有第 7 代核心處理器和英特爾圖形支持的 COM Express Type 10板。它帶有 4 GB 的內(nèi)存。研揚(yáng)科技還通過實(shí)時中斷升級了嵌入式控制器結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)更快的響應(yīng)。它還帶有一個用于連接外部 IC的 I 2 C 端口，端口方面，它包括 1 個 GbE 端口、8 個 USB 2.0 和 2 個 USB 3.0 端口、2 個 SATA II 接口和 4 個 PCIe 擴(kuò)展槽。定價尚未公布。

審核編輯 黃昊宇
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