不論是執(zhí)行網(wǎng)關(guān)功能、聚合許多傳感器的數(shù)據(jù)，還是啟動(dòng)本地控制或多種功能，都需要具有更多功能和資源的單板計(jì)算機(jī)。制造商們?cè)谠O(shè)法打造可滿足每件設(shè)備所有不同需要的嵌入式器件，他們多數(shù)會(huì)選擇一種平臺(tái)方法——使用一塊嵌入式主板并按需添加外設(shè)。對(duì)于中小批量，在市場(chǎng)上大量越來越流行的開源單板計(jì)算機(jī)(SBC)中選擇一臺(tái)的優(yōu)勢(shì)更加顯著。這不僅可以省去大量NRE成本、無線監(jiān)管認(rèn)證和軟件啟動(dòng)，還讓開發(fā)團(tuán)隊(duì)可以在設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序方面快速上手，而不必對(duì)可能需要集成的各種器件進(jìn)行評(píng)估、設(shè)計(jì)和原型開發(fā)。

對(duì)于許多工程團(tuán)隊(duì)，IoT的一個(gè)顯著影響是，處理新項(xiàng)目的方式會(huì)有根本性轉(zhuǎn)變。團(tuán)隊(duì)可能完全有能力從零開始設(shè)計(jì)嵌入式板，但在很緊湊的期限內(nèi)交付工作設(shè)計(jì)才是最終目標(biāo)。對(duì)于在創(chuàng)建自己的開發(fā)板前使用SBC平臺(tái)快速評(píng)估設(shè)計(jì)的人來說，訪問所有機(jī)械文件、布局和BOM都很有必要。

圖1：UDOONeo

開發(fā)人員可能考慮使用的SBC的一個(gè)代表是UDOONeo。UDOONeo分為基本版、擴(kuò)展板和完整版，是一個(gè)全面的低成本系統(tǒng)，且均基于適合Android和Linux的Freescalei.MX6SoloX應(yīng)用處理器構(gòu)建。本文將著重探討Neo完整版。此Freescale器件在單一芯片上嵌入一個(gè)運(yùn)行頻率為1GHz的強(qiáng)大單核ARM?Cortex?-A9處理器，以及一個(gè)運(yùn)行頻率高達(dá)200MHz的ARMCortex-M4I/O實(shí)時(shí)協(xié)處理器。這些器件通過高速AXI總線連接在一起，能共享和使用大量硬件實(shí)施的功能，例如GPIO、UART、I2C等。開發(fā)人員通過對(duì)可編輯進(jìn)行復(fù)用，可以分配外設(shè)功能的配置由哪個(gè)內(nèi)核使用。

UDOONeo完整版具有1GB閃存，豐富的GPIO、串行接口、完整的Wi-Fi802.11b/g/n和BLE連接。此板配備有嵌入式9軸運(yùn)動(dòng)傳感器、3軸加速度計(jì)、磁力儀和陀螺儀、LVDS、HDMI、相機(jī)和音頻接口，適合許多工業(yè)設(shè)計(jì)。

從操作系統(tǒng)的角度看，Cortex-A9內(nèi)核可以運(yùn)行AndroidLollipop或UDOObuntu(14.04LTS)。Cortex-M4擁有完整堆棧Arduino環(huán)境的訪問權(quán)限，包括完整的Arduino擴(kuò)展板排針，進(jìn)一步使其成為一個(gè)非常靈活的平臺(tái)。

圖2：UDOONeo完整版板的主要特性

圖2中顯示為紅色的外部引腳，在GPIO模式下默認(rèn)分配給Cortex-A9。因此，這些引腳可直接從文件系統(tǒng)（Linux、Android）控制。顯示為綠色的內(nèi)部引腳由尺寸與ArduinoUNO引腳輸出相同的Cortex-M4來分配和控制。

此板由單一6–15VDC電源供電，所有的GPIO為3.3VDC。圖3的示意框圖強(qiáng)調(diào)了基于i.MX應(yīng)用處理器的主要組成部分和接口。

Neo適合用作無頭計(jì)算平臺(tái)；或通過添加LVDS觸摸面板或HDMI設(shè)備，用作適合用戶控制的平臺(tái)。如果您的預(yù)期應(yīng)用不需要運(yùn)動(dòng)傳感器或同樣多的內(nèi)存，則可以選擇Neo的基本或擴(kuò)展版本，以節(jié)省板的成本。對(duì)于許多遠(yuǎn)程應(yīng)用，無頭配置是可取的，通過SSH遠(yuǎn)程端子或類似端子與之通信。

圖3：UDOONeo的i.MX6框圖

UDOONeo入門再簡(jiǎn)單不過了。讓開發(fā)板運(yùn)行的所有必要信息及更全面的配置和代碼示例可在Wiki-style網(wǎng)站上找到。如果您需要，此網(wǎng)站還提供全面的機(jī)械布局文件和BOM清單。

此板在供貨時(shí)未安裝任何操作系統(tǒng)。不論您選擇Linux還是Android，都需要容量為8GB或以上的microSD卡。從Neo的文檔網(wǎng)站將您選擇的操作系統(tǒng)下載到PC或筆記本電腦，然后執(zhí)行解壓縮。您還需要將microSD卡插入卡插槽或USB適配器。訪問計(jì)算機(jī)的命令行，完整詳情見此處，并遵循指示來卸載卡及所有分區(qū)，然后再傳輸操作系統(tǒng)映像。完成后，請(qǐng)記得，您需要同步或彈出卡以正確關(guān)閉映像寫入。

現(xiàn)在，將microSD卡插入Neo，連接鼠標(biāo)和鍵盤（通常為USB）、HDMI顯示器（建議最初就使用，以查看一切是否正常運(yùn)行），然后再通電。很快，開發(fā)板上綠色和黃色LED閃爍，假設(shè)選擇了Linux，進(jìn)入U(xiǎn)DOOUbuntu桌面前屏幕上會(huì)顯示Linux企鵝Tux標(biāo)志。您可以通過這一熟悉的桌面使用Linux的所有普通功能及實(shí)用工具。針對(duì)Neo配置的ArduinoIDE也會(huì)在Linux平臺(tái)中預(yù)加載，并通過桌面現(xiàn)成可用。下一步是連接Neo的Web控制面板。執(zhí)行此操作有多種方式，可以通過讓Neo的瀏覽器指向其udooneo.localWeb服務(wù)器，或指向板自身的IP地址（如果您知道）。請(qǐng)見圖4。

圖4：UDOONeoWeb控制面板

可通過該控制面板充分了解Neo內(nèi)部發(fā)生的情況。除了提供有關(guān)有線和無線連接狀態(tài)的信息以及傳感器和板摘要信息外，還提供配置選項(xiàng)，用于設(shè)置并連接到無線接入點(diǎn)、完成地區(qū)設(shè)置和更改顯示輸出。還提供來自加速度計(jì)、陀螺儀和磁力儀的軸與模數(shù)數(shù)據(jù)，您可以通過輕輕地四周移動(dòng)開發(fā)板來測(cè)試其操作。

Web控制面板上還提供測(cè)試Arduino代碼草稿示例和寫入一些簡(jiǎn)單的代碼的功能，請(qǐng)見圖5。熟悉ArduinoUNO等開發(fā)板的人，從圖5（打開引腳13）的應(yīng)用示例中可以看出是個(gè)簡(jiǎn)單的‘“”閃爍“”示例。Neo的紅色LED已連接至此引腳，因此上傳此代碼草稿會(huì)導(dǎo)致其閃爍。請(qǐng)注意，編程應(yīng)用程序中的Ardublocky應(yīng)用程序允許以圖形、互聯(lián)邏輯塊的方式創(chuàng)建Arduino代碼草稿。

圖5：ArduinoWebIDE和代碼草稿樣本

正如前文所述，Neo配備有兩組GPIO?？蓮腁rduino代碼草稿訪問的GPIO稱作內(nèi)部排針，最內(nèi)側(cè)的排針組和從Linux內(nèi)訪問的GPIO則稱為外部排針。默認(rèn)情況下，所有GPIO都配置為輸入，但可配置為輸入或輸出，且在需要時(shí)可產(chǎn)生內(nèi)核中斷。引腳復(fù)用允許MPU向外部引腳分配更專門的任務(wù)。

圖6：可從Linux內(nèi)訪問的GPIO。單擊此處查看全尺寸圖像。

可以在命令行使用以下簡(jiǎn)單命令控制GPIO引腳：

echoout>/gpio/pin19/direction–將引腳設(shè)置為輸出引腳，或

echoin>/gpio/pin19/direction–將引腳設(shè)置為輸入引腳

指定為輸出的引腳，可使用echo0>/gpio/pin19/value設(shè)置為低，零伏；

或使用echo1>/gpio/pin19/value設(shè)置為高，+3.3VDC

輸入引腳值可使用cat/gpio/pin19/value來讀取

除了從/sys/class/gpio目錄創(chuàng)建鏈接外，UDOObuntuLinux中預(yù)安裝的udoo-gpio-export軟件包還負(fù)責(zé)導(dǎo)出所有GPIO作為輸入。有關(guān)這類高級(jí)要求的更多信息，請(qǐng)見UDOO文檔。

Cortex-A9和Cortex-M4內(nèi)核之間通過雙向虛擬化串行引腳進(jìn)行通信，使用共享內(nèi)存交換數(shù)據(jù)?？梢栽贚inux中通過使用/dev/ttyMMC來讀取，例如minicom–D/ttyMCC；或使用Serial0對(duì)象在Arduino代碼草稿內(nèi)讀取。

UDOONeo完整版板擁有三個(gè)運(yùn)動(dòng)傳感器。14位加速度計(jì)和16位磁力儀位于相同封裝（一種FreescaleFXOS8700CQ器件內(nèi)。加速度計(jì)擁有三個(gè)可動(dòng)態(tài)選擇的滿量程范圍：+/-2g、+/-4g或+/-8g。

3軸陀螺儀是FreescaleFXAS21002C。

它們被連接至I2C總線，請(qǐng)見圖7，并可通過任一內(nèi)核訪問。

圖7：顯示傳感器和器件配置的I2C總線

在命令行，它們可以使用

echo1>/sensors/accelerometer/enable或echo1>/sensors/gyroscope/enable來啟用，并可使用cat/sensors/magnetometer/data等命令來讀取一次性的值。

嵌入式應(yīng)用當(dāng)然可以通過相關(guān)I2C寄存器直接從它們讀取。加速計(jì)和磁力儀使用地址0x1E，陀螺儀使用0x20。

也可以通過更高級(jí)的語言（例如Python）來訪問傳感器。在使用任何新開發(fā)板的早期，您都會(huì)希望開發(fā)板設(shè)計(jì)具備開源與社區(qū)性質(zhì)。關(guān)于這方面的一個(gè)很好例子是GitHub上的Neo.GPIOPython庫，該庫提供在Cortex-A9上運(yùn)行的Python應(yīng)用程序的傳感器接口代碼。Python已包含在UDOObuntu發(fā)行版中，因此，使其成為在Neo上進(jìn)行開發(fā)的必然選擇。使用前，您需要從GitHub下載.ZIP文件，然后將其解壓縮到將要?jiǎng)?chuàng)建Python應(yīng)用程序所在的目錄。在.ZIP文件中還包括了多個(gè)代碼示例，圖8中顯示了其簡(jiǎn)化版本。

圖8：讀取陀螺儀并顯示其中數(shù)據(jù)的Python程序

要在命令行運(yùn)行圖8中顯示的Python代碼，您必須以root的身份運(yùn)行。如果您使用的是如上所述的UDOONeo，您的用戶帳戶為udooer，那么您需要按以下方式使用GyroExample.py程序。請(qǐng)見圖9。

echoudooer|sudo–Ssu–c‘pythonGyroExample.py’

圖9：GyroExample.py代碼運(yùn)行的截屏

UDOONeo是全面且強(qiáng)大的SBC，可以用作工業(yè)IoT應(yīng)用的理想開發(fā)平臺(tái)。通過使用Neo，您可極快運(yùn)行初始應(yīng)用，并以最具時(shí)間和成本效益的方式讓產(chǎn)品上市。