RaspberryPiが商用製品に適していない理由
RPiは、特に意欲的な若いエンジニアのために、世界で驚くべき成果を上げてきましたが、プロに必要なものではない理由の内訳は次のとおりです。プロジェクト。
RPiは、特に意欲的な若いエンジニアのために、世界で驚くべき成果を上げてきましたが、プロのプロジェクトに必要なものではない理由の内訳は次のとおりです。
最近のAAC調査では、回答者の約20％が最終製品に「メーカー」ボードを使用していると主張しています。読者の質問で、一部のコミュニティメンバーは、専門能力開発の例を含むさまざまな設定で、RaspberryPiを含むメーカーボードを使用していると報告しました。
この記事では、メーカーボードは、STEM教育や製品のプロトタイピングなど、多くの状況で重要なツールですが、Raspberry Piを使用して、商用または工業製品の一般的な要件に関するメーカーボードの欠点のいくつかを強調します。例。
ここでの私の目標は、Raspberry Piの使用を思いとどまらせたり、判断を下したりすることではありません。間違いなく、Raspberry Piは優れたイニシアチブであり、教育やプロトタイピングのための優れた組み込みコンピュータボードです。むしろ、私の目標は、特にRaspberry Piをベースの組み込みコンピューティングボードとして使用する場合に、商用製品開発に影響を与える可能性のあるいくつかの概念についてエンジニアに通知することです。
一部のエンジニアがRPiを選択する理由
まず、多くのエンジニアが製品開発にRaspberryPiを使用する理由を理解してみましょう。
Raspberry Piにはさまざまな利点があります：
- 低コスト（〜35 $）
- コンパクトなボードでの巨大な処理能力
- 多くのインターフェース（HDMI、複数のUSB、イーサネット、オンボードWi-FiとBluetooth、多くのGPIO、USB電源など）
- Linux、Pythonをサポート（アプリケーションの構築を容易にします）
- コミュニティのサポートを受けてすぐに利用できる例
- このような組み込みボードの開発には、多くの費用と労力がかかります
趣味や個人的なプロジェクトを構築するときは、上記のすべての点が良いです。ただし、産業用または商用製品を構築する場合は、すぐに使用できる組み込みボードを選択する前に、他の多くの重要なパラメータについて検討する必要があります。
では、製品開発用の組み込み開発ボードを選択する前に考慮すべきさまざまなパラメーターは何ですか？
1。長期的な可用性はどのくらい必要ですか？
設計用に選択したハードウェアの可用性は、製品を構築するときに考慮すべき最も重要なパラメーターです。平均して、商用製品を構築している場合、市場での販売を開始できるようになるまでに18〜24か月近くかかります。
この時点以降、別のボードへの移行を開始する前に、製品を数年間（たとえば、3〜4年間）販売する必要があります。したがって、製品で使用する既製の組み込み開発ボードを検討している場合、そのボードの利用可能な最短期間は7年以上であると考えています。
それでは、Raspberry PiのWebサイトに従って、ボードのコミットされた可用性について簡単に確認してみましょう。
- Raspberry Pi3モデルB +の発売、2023年1月（2019年7月から残り約3。5年）
- Raspberry Pi3モデルA +の発売、2023年1月（残り約3。5年）
- Raspberry Pi Zeroの可用性、2022年1月（残り約2。5年）
上記の可用性のコミットメントは、必要なときに特定の数のボードへのアクセスを保証するものではないことに注意してください。それで、デザイナーであるあなたへの質問は、あなたは次の3年から4年の間ちょうど利用できるボードを選びたいですか？その上、必要なときに必要な量を手に入れる方法について考えましたか？
調達するものに関係なく、1つの推奨事項は、Digi-Key、Mouserなどのサイトにアクセスして、コンポーネントの可用性を確認することです。必要な数量をストックできるかどうかについて話し合うことができる担当者をつかむことができるはずです。
2。 SDカードでのオペレーティングシステム（OS）の実行を処理できますか？
Raspberry Pi Boardは、SDカード上でLinuxを実行します。これは、このSDカード接続でフィールドの振動に問題がある可能性があるため、堅牢なアプリケーションで問題が発生する可能性があることを意味します。動作中に接続が損なわれないようにするための規定はありません。信頼性の低い回避策（両面テープ、接着剤など）を使用してしまう可能性があります。
このSDカードの状況に関する別の問題は、大量に書き込まれた場合、またはファイル書き込み操作の実行中にボードの電源が適切にオフにされなかった場合に、破損する可能性があることです。これを解決するために、ボードがシャットダウンする前にソフトウェアが適切なシャットダウンを処理できるように、外部バッテリーまたはスーパーキャパシタベースの電源を提供して主電源オフ割り込み信号を提供することになります。
3。 USB接続はあなたにとってどれほど重要ですか？
RPiボードにはUSBヘッダーコネクタがないため、センサーやモデムなどをUSB接続で接続することはできません。これにより、開発者はUSBケーブルを介してこれらの周辺機器を接続する必要があります（特に産業用アプリケーションでは推奨されない方法です）。
次に、最も重要な側面は、必要な機能セットの可用性です。 Raspberry Piボードでは利用できないさまざまな機能があり、これらは商用製品を設計するときに不可欠です。
4。バッテリーバックアップ付きのリアルタイムクロックが必要ですか？
ほとんどの場合、リアルタイムを使用してイベントを追跡する場合は、リアルタイムクロックが必要です。これは、Piボードに標準で付属しているものではありません。外部RTC回路を追加したい場合は追加できますが、コスト、労力、スペースが追加されます。
5。これらの機能/インターフェースのいずれかが必要ですか？
必要だと判断しても、Piファミリーが提供できないものがいくつかあります。
- LCDインターフェース： すべてのディスプレイRGB信号は40ピンヘッダーで送信されます。 TFTディスプレイを使用する必要がある場合、使用できるGPIOはごくわずかであるかまったくありません。
- オンボードADC： 製品にADC（8/10 / 12ビット分解能）が必要な場合は、I 2 を介して外部ADCチップを追加する必要があります。 C / SPI。
- EEPROM / FRAM / SPIフラッシュ： データロギングアプリケーションの場合、データストレージ用にオンボードEEPROMまたはFRAMまたはフラッシュを用意することが非常に重要です。現在、そのための規定はありません。
- 限定されたUART： ヘッダーで使用できるUARTは1つだけであり、8つの信号を許可しません。通常、ほとんどの要件には2つまたは3つのUARTが必要です。
- 限られた数のI / O： 28個のGPIOがヘッダーで利用可能ですが、これらは多くの商用アプリケーションには十分ではありません。
上記の点により、ギャップを埋めるために別のボードが必要になる場合があります。
6。外部電源が必要ですか？
商用製品では、追加のAC-DC電源装置（製品がACから直接電力を供給されている場合）またはDC-DC電源装置（製品が外部アダプター（6V / 12 / 24V）から電力を供給されている場合）を提供する必要があります。またはバッテリー）ボードに電力を供給します。
ボード上の電源コネクタも、動作中は信頼できるものである必要があります。 USBマイクロコネクタベースの電源は、商用製品には推奨されません。さらに、Raspberry Piを障害から保護するために、逆電圧、サージ、および過負荷に対する保護も必要です。
7。熱管理にどのようにアプローチしますか？
Raspberry Piのマイクロプロセッサは熱を発生しますが、これを管理する必要があります。そうしないと、ボードの信頼性に影響を与える可能性があります。現在のところ、接着剤付きの小さなヒートシンクしか使用できません。ヒートシンクを適切に固定できるように、プロセッサの近くに取り付け穴はありません。
ADIの回路例の熱画像
最終的に、Raspberry Piの計算能力を70〜90％使用している場合は、適切なヒートシンクが必要になる可能性があり、ボードの取り付け穴と大きなヒートシンクを使用することになりますが、これはすぐには利用できない可能性があります。ヒートシンクをカスタム設計して製造する必要があるかもしれません。これは余分なコストと労力です。
注意として、最近発表されたRPi 4には、ファームウェアアップデートで対処する必要のある過熱の問題が発生していました。
8。フォームファクタのサイズはどのくらい重要ですか？
他のデバイス設計と同様に、スペースは問題点です。 Piのようなボードを中心にデザインを作成すると、最終的なデザインのフォームファクターが制限されます。
- 丸い形の製品をどのように設計しますか？ある程度の妥協が必要になりますか？
- Raspberry Piボードよりも小さいサイズは確かに不可能ですよね？
- HDMIは一方の側で利用でき、USBおよびイーサネットコネクタはもう一方の側で提供されます。ユーザーがHDMIポートへのアクセスを必要とするアプリケーションでは、ケーブルを使用してUSB /イーサネットコネクタに近づけ、カスタムエンクロージャに取り付ける必要があります。 HDMIケーブルの接続は、フィールド操作では信頼できません。
- エクストラUSB（モデルB +）：アプリケーションで、2つのUSBのみをユーザーに公開する必要がある場合、1つはカスタムエンクロージャーを使用して他の2つのUSBポートを非表示にする必要があります。
9。どのくらいの開発サポートが必要ですか？
Raspberry Piボードは、オンラインフォーラムやコミュニティを通じて非常にサポートされています。ただし、RPiの強みはコミュニティのサポートにあるため、専門的な開発者のサポートを専門とはしていません。コミュニティサポートを使用して、タイトなタイムラインで製品を発売できますか、それとも専用のサポートが必要ですか？
決定する前に、使用するすべてのソフトウェアコンポーネントのチェックリストを作成し、利用可能なサポートのレベルを確認する必要があります。ほとんどの場合、パフォーマンスをテストして、最終製品から期待するものが確実に得られるようにすることをお勧めします。
10。スケーラビリティには何が必要ですか？
これまでのところ、Raspberry Piボードは商用製品を念頭に置いて設計されていないため、開発者が計算要件に応じて選択できるように、代替品として使用したり、異なるパフォーマンスを提供したりできる互換性のあるボードがありません。
開発を終えて、さまざまなスペックの需要があることに気づいたらどうしますか？特に、プロトタイピングの段階から製品開発プロセスのよりスケーラブルな部分に移行しようとする場合は、やり直しのための設計を検討することが重要です。
上記のすべての点は、商用製品の要件に依存します。場合によっては、RaspberryPiが提供するものでアプリケーションに十分すぎることがあります。そのような場合は、製品開発に使用することをお勧めします。ただし、上記のポイントのリストが、製品でRaspberryPiを使用することを決定する前にエンジニアが検討するためのチェックリストとして機能することを願っています。
すぐに利用できる組み込みコンピューティングボードを探しているエンジニアへの私のアドバイスは、プロのボードを使用することです。多くの企業（Kontron、Congatec、Compulabなど）は、7年以上にわたって可用性が保証されたボードを提供しています。他の多くのボードメーカーも、工業用グレードの品質とスケーラビリティのオプションを備えています。
ただし、商用アプリケーション向けのボードを使用することを選択した場合でも、この記事が工業製品を設計する際に考慮すべき点を提供することを願っています。
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