RISC-V 随着 Linux 就绪 SBC 的推出而成为现实

作者：Patrick Mannion，特约编辑

随着 HiFive Unleashed 的推出，SiFive 将 RISC-V 架构交到了开发人员手中，并在一个千篇一律的领域提供了独特的替代方案。

相同并不是不好：对于长期的稳定性和支持，没有什么比为嵌入式应用程序提供各种形式的功能强大的 Intel x86 单板计算机 (SBC) 更令人放心的了。同样，对于基于 Arm 的 SBC，从 Raspberry Pi 等爱好者和制造商 SBC 到坚固耐用的嵌入式 SBC，Arm 提供核心支持和路线图，而社区提供 IC、电路板、操作系统和应用软件。

曾经有一段时间，x86 通过支持 Windows 与 Arm 区分开来，但随后微软为基于 Arm 的物联网设备以及最近的笔记本电脑开发了 Windows 10 版本。现在 Arm 可以将 Windows 添加到包括 Android 和 Linux 的操作系统列表中。同时，x86 已经拥有强大的 Linux 支持。

这种广泛的支持基础是为什么在宣布新的、免许可的 RISC-V 架构时引起人们的关注：为什么有人会围绕一个没有真正支持、生态系统或工具的架构进行设计？尽管如此，RISC-V 还是蓄势待发，当 Nvidia 在 2016 年决定使用 RISC-V 作为替代其专有 Falcon 控制器的基础时，它得到了巨大的推动。

虽然 RISC-V ISA 最初旨在作为一种低功耗、高效的开源架构，但这并不排除强大的实现。第一个这样的实现是 SiFive 的 Freedom U540 四核、1.5-GHz 片上系统 (SoC)，这是第一个支持 Linux 的 RISC-V 实现。该 SoC 是 SiFive 刚刚发布的 HiFive Unleashed、Linux 支持的开发人员 SBC 的核心（图 1）。

图 1：HiFive Unleashed SBC 支持 Linux，并基于 SiFive 的 RISC-V 开源 ISA 的四核 1.6GHz SoC 实现。

在 Freedom U540 周围，SiFive 放置了带 ECC 的 8 GB DDR4（U540 支持高达 64 GB）、来自 ISSI 的 32 MB 四通道 SPI 闪存、一个用于额外存储的 microSD 插槽和一个 FMC 连接器扩展插槽。该板售价 999 美元，现已上市。

All Arm, no leg虽然利用 Linux 围绕 RISC-V 进行开发的机会本身可能是花费 999 美元的充分理由，但工业嵌入式应用程序的设计人员不必花费一臂之力来获得他们需要的性能. 以 Technologic Systems 的 TS-7970 SBC 为例（图 2）。

图 2：坚固耐用、面向工业的 Technologic Systems TS-7970 SBC 售价 229 美元，基于带有一个或四个内核的 Arm Cortex-A9。

该板基于分别以 800 MHz 或 1 GHz 运行的 NXP i.MX6 Arm Cortex-A9 单核或四核 CPU，针对具有挑战性的高性能应用进行了调整。因此，它配备旋入式电源和 I/O 端子，工作温度范围为 –40°C 至 85°C（在无风扇外壳中）。

I/O 支持包括无线（Wi-Fi 和蓝牙）、双千兆以太网端口、多媒体支持（HDMI、LVDS 和音频）以及 SATA II、MiniCard、数字 I/O、模数转换器、Modbus、USB 和 CAN。它在睡眠模式下消耗低于 3 W（典型值）和大约 15 mW。

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

英特尔 NUC 获得工业级改造2017 年末，英特尔推出了 NUC7i5DNBE，这是其下一代计算单元 (NUC) 外形 SBC 的一个版本，该版本配备了第 7代iCore处理器 (i5-7300U)。虽然 NUC 被广泛称为独立 PC 或工作站，但 NUC SBC 进行了一些调整，使其更适合更坚固的嵌入式应用程序（图 3）。

图 3：英特尔的 NUC7i5DNBE SBC 使用其第 7代iCore处理器，具有坚固耐用的特性，例如焊接 BGA 和固态存储器。

该板保持相同的 4 x 4 英寸。外形尺寸，但具有用于处理器和 SSD 内存的焊接 BGA，而不是旋转盘片硬盘驱动器。它耗散 15 W 并使用 12 至 24 Vdc 电源供电。该板配备高达 32 GB 的 DDR4-2133 1.2-V SO-DIMM 内存、集成显卡，并可驱动多达三个显示器。它支持 Windows 和 Linux。

成本 384 美元，很难忽视性能和 I/O 的结合。i5 Core 的主频高达 3.5 GHz，并拥有高达 3 MB 的缓存。I/O 包括 PCI Express Gen 3、双 HDMI 2.0a 端口、四个 USB 端口、两个 SATA 端口和一个 GbE 端口。

虽然电路板带有风扇，但对于工业应用，可以将其移除并将电路板放置在无风扇外壳中。Logic Supply 已经通过其 ML100G-31 外壳为 NUC 完成了这项工作。这包括一个定制设计的散热器，以最大限度地提高从处理器到环境的热传递（图 4）。

图 4：用于 NUC 的 ML100G-31 加固外壳配有定制散热器，以最大限度地提高从处理器到环境的热传递。

卸下风扇大大提高了可靠性，因为它消除了作为故障机制的风扇并限制了水分、灰尘和金属进入。但是，逻辑电源也会屏蔽未使用的端口，以进一步将内部与环境隔离。基础底盘售价 695 美元。

很难提及外形因素，而不包括最紧凑和最坚固的一种：COM Express Mini，尺寸为 2.2 x 3.3 英寸（图 5）。

图 5：NanoCOM-KBU 是第一款支持英特尔第 7 代酷睿处理器的 COM Express Type 10 迷你板。

在这些范围内，研扬科技开发了 NanoCOM-KBU，这是第一款具有第 7 代核心处理器和英特尔图形支持的 COM Express Type 10板。它带有 4 GB 的内存。研扬科技还通过实时中断升级了嵌入式控制器结构，以实现更快的响应。它还带有一个用于连接外部 IC的 I 2 C 端口，端口方面，它包括 1 个 GbE 端口、8 个 USB 2.0 和 2 个 USB 3.0 端口、2 个 SATA II 接口和 4 个 PCIe 扩展槽。定价尚未公布。

审核编辑 黄昊宇