Bildergalerie
Bild 1. Der Beaglebone Black enthält alles was ein Entwickler braucht, um in kürzester Zeit mit der Arbeit zu beginnen.
Bild 2. Der Beaglebone Black hat eine hohe Performance und vielfältige Anschlussmöglichkeiten.
Bild 3. Zahlreiche Capes werden angeboten, um die Funktionalität zu erweitern.
Bild 4. Die Bone-Script-Bibliothek sorgt für eine Arduino-ähnliche Einfachheit.
Bild 5. Der Beaglebone Black kommt auch in der Beagle-Stache-Kamera zum Einsatz, die jeder fotografierten Person einen eindrucksvollen Schnurrbart verpasst.
Bild 6. In dem Projekt Beaglebone Beer hilft der Beaglebone Black die Gärtemperatur beim Brauen von Bier zu regeln.

Auf einen Blick

Low-cost-Boards werden immer populärer. Ihre Quelloffenheit gibt allen Entwicklern die Möglichkeit, auf die Technologie zuzugreifen und sich rasch einzuarbeiten. Bei BeagleBoard.org gibt es für 45 US-Dollar den sofort einsatzbereiten, mit 1 GHz getakteten Open-Source-Computer Beaglebone Black. Die Community setzt sich für die Erschaffung leistungsstarker, offener Embedded-Geräte ein.

Im Lieferumfang des Beaglebone Black ist alles enthalten was Entwickler brauchen, um in weniger als fünf Minuten mit der Arbeit zu beginnen. Mithilfe des mitgelieferten USB-Kabels lässt sich das Board an einen PC anschließen, und mit dem Browser Google Chrome kann umgehend mit dem Entwickeln begonnen werden. Vom PC wird der Beaglebone Black automatisch identifiziert, der Bootvorgang startet und eine Entwicklungsoberfläche erscheint. Erfahrene Anwender können sich über den mitgelieferten Web-basierten Ssh-Client in das Board einloggen und erhalten sofort Zugriff auf maschinennahe Tools. Für Entwickler ohne Vorkenntnisse bieten das Tutorial im Browser und die Java-Script-Bibliothek eine gute Möglichkeit, sich über die Fähigkeiten des Boards und über Embedded-Linux-Systeme im Allgemeinen zu informieren. Jetzt lassen sich nach dem Cut-and-Paste-Prinzip Beispiele in die Web-basierte IDE übertragen und Programme in den Autorun-Ordner ziehen.

Die hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit von rund 2000 Dhrystone-MIPS bei 1 GHz ist dem ARM-Cortex-A8-basierten Prozessors Sitara AM335x von Texas Instruments zu verdanken. Für eine schnellere und kosteneffektivere Speicherung sorgt ein eingebauter 8-Bit-Embedded-MMC-Speicher (eMMC). Installiert ist zudem ein stromsparendes DDR3L RAM mit einer Kapazität von 512 MByte. Die Verdoppelung von Kapazität und Geschwindigkeit des nichtflüchtigen Speichers sorgt für eine schnellere Verarbeitung der Software.

Hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit

Ausgestattet ist der kreditkartengroße, schnelle und energieeffiziente Computer mit einer Vielzahl von Schnittstellen wie USB, Ethernet und HDMI. Verbesserte Benutzeroberflächen erleichtern den Anschluss von Tastatur, Maus, HD-LCD und weiteren. Zusätzlich zu der Vielzahl kommerzieller Peripheriegeräte, die zum Beaglebone Black kompatibel sind, steht der Community eine Vielzahl von Steckkarten zur Verfügung, die sogenannten „Capes“. Eines oder mehrere dieser Capes können auf die Erweiterungsstecker des Boards gesteckt werden. Bis zu vier Capes lassen sich aufeinander stecken. So lässt sich der Funktionsumfang des Boards erweitern und ein noch umfangreicheres Spektrum von Projekten realisieren.

Open-Source-Vorteile

Ein weiterer Pluspunkt des Beaglebone Black ist, dass es echte Open-Source-Hard- und Software bietet. Positiv ist weiterhin, dass sämtliche Bauelemente auf der Platine einschließlich des Sitara AM335x-Prozessors bereits in geringen Stückzahlen zu erhalten sind. Zur Beschleunigung des Entwicklungsprozesses ist das Board standardmäßig mit einer Ångström-Linux-Distribution und der Cloud9-IDE, einer Online-Entwicklungsumgebung für Node.js-basierende Javascript-Applikationen ausgestattet sowie mit HTML, CSS, PHP, Java, Ruby und 23 weiteren Sprachen, die alle auf einem eMMC-Speicher installiert sind. Dadurch bleibt der microSD-Steckplatz des Boards für weitere Speichermedien frei. Die Optimierung der Linux-Software ermöglicht es auch unerfahrenen Embedded-Linux-Anwendern, kreative Applikationen zu erstellen.

Mit einem Ökosystem, das den kostenlosen Zugang zu Dokumentation und Codebeispielen sowie den neuesten Linux-Kernel-Support für Ubuntu, Android und Fedora einschließt, können erfahrene Anwender in kürzester Zeit Prototypen generieren und neue, innovative Produkte auf den Markt bringen. Support gibt es seitens der TI-, Linaro-, Ubuntu- und Yocto-Project-Communitys. Dank der Kernel- und Treiber-Flexibilität ist es möglich, neue Hardware und Treiber schnell und problemlos zu integrieren.

Die ursprünglich für den Beaglebone geschaffene Bone-Script-Library ist auch zum Beaglebone Black kompatibel. Diese node.js-basierende Bibliothek ist optimiert für Physical Computing auf Embedded-Linux und benutzt in Java-Script geschriebene, Arduino-ähnliche Funktionen. Mit dieser Bibliothek kann die Verarbeitungsleistung des mit 1 GHz getakteten Sitara-AM335x-Prozessors und das von Linux gebotene hohe Funktionalitäts-Niveau umfassend ausgeschöpft werden, während gleichzeitig die komplexe Funktionalität für den Programmierer abstrahiert und dokumentiert wird. Die von der node.js socket.io-Bibliothek gebotene Messaging-Funktionalität gibt den im Browser laufenden Java-Script-Programmen die Möglichkeit, die Funktionen der Bone-Script-Bibliothek zu nutzen. Sie hält dazu interaktive Tutorial-Umgebungen zum Erlernen der Bibliothek und zum Anschließen Dutzender Hardwarekomponenten für das Physical Computing bereit.

Die Community BeagleBoard.org spielt eine zentrale Rolle, um das volle Potenzial des Boards auszuschöpfen. Jeder, der den Wunsch hat, mit anderen Entwicklern zu interagieren, Neues zu lernen, Fragen zu beantworten oder Ideen auszutauschen, kann sich einbringen und die Beiträge der Open-Source-Entwickler nutzen. Es gibt Foren für Entwickler jeglichen Kenntnis- und Erfahrungsstands, vom Studenten bis zum professionellen Entwickler.

Mehr Leistungsfähigkeit und höhere Funktionalität

Der Beaglebone Black verfügt über mehr Leistungsfähigkeit sowie höhere Funktionalität und er ist preisgünstiger als sein Vorgänger. Eine ganze Reihe von Projekten wurde mit ihm bereits entwickelt, unter anderem die Beagle-Stache-Kamera, die jeder fotografierten Person einen eindrucksvollen Schnurrbart verpasst. Beim Projekt „BeagleBone Beer“ werden ein Wärmetauscher und eine Wasserpumpe so gesteuert, dass während des Gärvorgangs eine konstante Temperatur herrscht. Dies ist notwendig, um das Entstehen unerwünschter Aromen im Bier zu unterbinden. Hierzu wird eine von Wasser durchflossene metallene Rohrschlange in die Maische eingeführt. Das Wasser durchläuft auf seinem Kreislauf einen Wärmetauscher, der die von der Maische in das Wasser übergegangene Wärme an die Luft abführt. Gesteuert wird das System vom Beaglebone Black, der anhand der Maischetemperatur den Wärmetauscher und die Wasserpumpe steuert. Die aufgezeichneten Daten werden in einer MySQL-Datenbank abgelegt, so kann die Temperatur auch online abgefragt werden. Mithilfe des installierten Web-Servers ist es ebenfalls online möglich, die Solltemperatur einzustellen und manuelle Eingriffe vorzunehmen.

Ein weiteres Projekt sind 3D-Drucker. Zum Erstellen war bisher ein Laptop oder ein anderer Computer erforderlich, der speziell für den Drucker reserviert werden musste, da dieser eine Menge Ressourcen verbraucht. Mit seiner Taktfrequenz von 1 GHz und seinem 512 MByte großen DDR-Speicher erlaubt der Beaglebone Black hingegen die On-Board-Verarbeitung der Designs ohne zusätzlichen Computer.

Interview mit Arnaud van-den-Bossche, EMEA ARM MPU Business Manager bei Texas Instruments

Was sind die Gründe für die derzeitige Popularität der Low-Cost-Boards?

Arnaud van-den-Bosche: In den letzten Jahren haben Low-Cost-Boards in der Entwicklerwelt einen deutlichen Popularitätsschub erfahren. Die Produkte werden im Taschenformat angeboten und stellen die Funktionalität eines PCs für ganz unterschiedliche Open-Source-Projekte zur Verfügung. Außerdem leistet eine aktive Community Hilfestellung rund um die kompakten, kosteneffektiven und stromsparenden Plattformen.

Die Quelloffenheit der Low-Cost-Boards gibt allen Entwicklern die Möglichkeit, auf die Technologie zuzugreifen und sich rasch einzuarbeiten, gleichgültig ob Anfänger oder erfahrener Ingenieur, multinationales Unternehmen, Student, Künstler oder Hobby-Elektroniker.

Zudem stützen sich die Boards auf den Rückhalt einer Community, so dass es stets möglich ist, auf die Ideen und das Wissen dieser aktiven und engagierten Gemeinschaft zurückzugreifen. Die Community unterstützt die gesamte Entwicklung vom Konzept bis zur Produktion. Dabei sorgt die Kombination aus Low-cost-Board und Community für ein schier unbegrenztes Innovationspotenzial.

Jeder, der an der Interaktion mit anderen Entwicklern interessiert ist, kann sich beteiligen und Neues lernen, Fragen beantworten und Ideen austauschen. Auf Basis der Beiträge der Open-Source-Entwickler können die Mitglieder eventuelle Probleme lösen und ihre Projekte zügig fertigstellen. Man könnte sagen, dass die Low-cost-Boards die Welt der Embedded-PCs verändern, indem sie die Technik begreifbar machen.

Stimmt es, dass Low-cost-Boards hauptsächlich von Hobby-Elektronikern nachgefragt werden?

Arnaud van-den-Bosche: In der Tat schätzen viele Elektronik-Künstler, Hobby-Elektroniker und Studenten aber auch professionelle Ingenieure diese Embedded-PCs, vor allem aufgrund ihres günstigen Preises, der hohen Leistungsfähigkeit und der einfachen Anwendung. Die Boards bieten jedem die Möglichkeit, innovativ und kreativ zu sein, und Geräte zu entwickeln, die Spaß machen und unser Leben bereichern. Die Boards bieten jedoch nicht nur neue Möglichkeiten in Sachen technischer Kreativität, sondern eignen sich auch als Hilfsmittel für die Ausbildung von Informatikstudenten sowie als Grundlage für die verschiedensten Do-It-Yourself-Projekte.

Welche Bedeutung haben Low-cost-Boards für Texas Instruments?

Arnaud van-den-Bosche: Der Beaglebone Black und auch andere Boards der BeagleBoard.org sind für Texas Instruments sehr wichtig, denn sie entmystifizieren die Technik und ermöglichen der Community den Zugang zu energieeffizienten Embedded-PCs. Mehr noch: dank der Ausbildung und dem Open-Source-Gedanken ist es mit dem Beaglebone Black möglich, die Welt ein Stück weit zu verändern.

Wie werden Low-Cost-Boards zu Verkaufsschlagern?

Arnaud van-den-Bosche: Verschiedene Kriterien müssen erfüllt sein, damit ein Low-Cost-Board auf dem Markt erfolgreich ist. Es muss zu einem günstigen Preis angeboten werden und so einen möglichst großen Entwicklerkreis ansprechen. Es muss quelloffen sein, damit der Zugriff auf Hard- und Software einfach ist und Entwicklungen in maximalem Umfang wiederverwendet werden können. Weiterhin muss es „out of the box“ betriebsbereit sein. Der erste Eindruck zählt und stärkt das Vertrauen der Designer, Ideen zügig entwickeln und Projekte schnell umsetzen zu können. Unverzichtbar ist der Support durch eine Community. Die Gemeinschaft ermöglicht es, mit anderen Entwicklern zu interagieren und bietet ein Forum zum Lernen, Beantworten von Fragen und Austauschen von Ideen.

Wie unterscheidet sich der Beaglebone Black von anderen am Markt angebotenen Low-cost-Boards?

Arnaud van-den-Bosche: Der Beaglebone Black wird für 45 US-Dollar angeboten und bietet einen deutlich größeren Nutzen als vergleichbare Boards, die preislich etwas niedriger angesetzt sind. Er umfasst alle nötigen Komponenten, um in weniger als drei Minuten mit dem Entwickeln beginnen zu können. Zum Lieferumfang gehören ein 2 GByte großer On-Board-Speicher sowie ein USB-Kabel für die Stromversorgung. Entwickler können ihre Systeme damit zu recht niedrigen Kosten zum Laufen bringen. Außerdem bietet er eine höhere Verarbeitungsleistung als Mitbewerberprodukte. Er wartet dank des ARM-Cortex-A8-Prozessors Sitara AM335x mit etwa 2000 Dhrystone-MIPS bei 1 GHz auf. Zusätzlich ist das Board mit schnellen Peripherieschnittstellen ausgestattet, darunter USB 2.0, Ethernet und HDMI. Zudem sind alle Bauteile auf dem Board kommerziell lieferbar, einschließlich des Sitara-AM335x-Prozessors. Anwender können ihre Projekte so schnell vom Prototypstadium an Kickstarter übertragen. Zahlreiche Erweiterungs-Boards sind verfügbar, so dass auch die Integration in komplette Systemdesigns einfach zu bewältigen ist. Das Board ist umgehend einsatzbereit und standardmäßig mit dem Betriebssystem Linux und der Cloud9-IDE ausgestattet. Das Entwickeln wird so erleichtert und der microSD-Steckplatz für Speichererweiterungen freigehalten. Um das Potenzial des Beaglebone Black in vollem Umfang ausschöpfen zu können, ist es obendrein entscheidend, die enorme Menge an Informationen zu nutzen, die BeagleBoard.org als eine der aktivsten Communitys der Branche zur Verfügung stellt.