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Ratgeber
Entwicklerboards
Das Deckenlicht passt sich dem Wetter an, aus dem Wecker ertönt morgens der neueste Hit nach persönlichem Musikgeschmack und der Kühlschrank kauft von selbst ein. Im Zeitalter „intelligenter“ Haushaltswaren und dem Internet der Dinge ist der Bedarf an kleinen, einfach zu programmierenden Rechnern höher denn je. In unserem Ratgeber erfahren Sie, welches Entwicklerboard für Ihr Projekt am besten geeignet ist.
Entwicklerboards sind rudimentäre Computersysteme auf einer einzelnen Leiterplatine. Sie gehören also im weitesten Sinne zu den Einplatinencomputern (englisch: „Single-Board Computer”, kurz „SBC”). In ihrer Bauweise ähneln sie den ersten Computern vor dem Aufkommen moderner Komplett-PCs in den 70er und 80er Jahren des 20. Jahrhunderts. Allerdings sind sie wesentlich kleiner als ihre kleiderschrankgroßen Vorgänger.
Die Ähnlichkeit kommt nicht von ungefähr. Entwicklerboards dienen als (zum Teil experimentelle) Steuer- und Messeinheiten innerhalb eingebetteter Systeme, für die herkömmliche PCs zu groß, zu teuer und schlicht „überqualifiziert“ sind. In der Regel sind auf der Platine eines Entwicklerboards lediglich Schnittstellen, die je nach vorgesehenem Einsatz variieren, und ein Mikrocontroller verbaut. Ein Mikrocontroller ist ein System-on-a-Chip (englisch für „System-auf-einem-Chip”, kurz „SoC”), integriert also einen Prozessor, der Programme durchführt und Daten berechnet, und andere wesentliche Hardware-Komponenten auf einem einzelnen Chip.
Die bekanntesten Einplatinencomputer sind die Raspberry Pis. Seit 2010 entwickelt und vertreibt die Raspberry Foundation die kleinen Rechner, mit der Absicht, Einsteiger und vor allem junge Menschen für Computertechnik zu begeistern. Durch ihre Vielseitigkeit sind sie allerdings auch bei erfahrenen Bastlern beliebt. Der Raspberry Pi des Modells 4b eignet sich etwa problemlos als sparsamer PC für Büro und Zuhause. Die Raspberry Foundation hat für ihre SBCs ein eigenes Betriebssystem mit dem Namen „Raspbian” entwickelt.
Arduino Boards
Arduino Boards sind die Hardware-Komponente des Arduino-Systems, einer Physical-Computing-Plattform. Physical Computing ist eine spezielle Disziplin der Computertechnik, die darauf abzielt, mithilfe von Software physische Systeme zusammenzustellen, die mit der analogen Umgebung interagieren. Arduino ist eine einheitliche, umfassende Umgebung für Tüftler und Bastler, die sich mit Physical Computing beschäftigen. Da die Hardware-Komponenten wie die Boards, auf denen sich in der Regel ein Mikrocontroller und verschiedene Input-Output-Schnittstellen befinden, mit Software-Komponenten wie einer eigenen Programmiersprache abgestimmt sind, lassen sich beide leichter kombinieren.
Evaluation Boards
Evaluation Boards stellen eine besondere Form der Breakout Boards da. Sie dienen Entwicklern neuer Geräte für Test- und Kontrollfunktionen.
Durch ihre äußerst einfachen, meistens auf eine Aufgabe wie Bluetooth-Konnektivität begrenzten Anwendungsbereiche sind sie preisgünstig und platzsparend. Hersteller und Bastler können ihr Projekt somit ohne großen Aufwand auf ihre Funktionstüchtigkeit und Kompatibilität mit bestimmten Technologien testen.
Breakout Boards
Da Eingabe-Ausgabe-Boards wie Arduinos und SBCs wie Raspberry Pis möglichst minimalistisch konstruiert sind, bietet es sich an, sie gemäß ihrem angedachten Aufgabenbereich zu erweitern. Normalerweise müssten dafür weitere elektronische Bauteile aufwendig aufgelötet werden. Durch Breakout Boards, auf denen die Bauteile bereits verlötet sind, lassen sie sich hingegen ganz einfach aufstecken. Solche Erweiterungsplatinen sind leicht austauschbar und erlauben eine flexiblere Nutzung eines Entwicklerboards.
Arduino Shields und Pi HATs
Arduino Shields und Pi HATs sind speziell für Arduino Boards beziehungsweise Raspberry Pis entwickelte Erweiterungsplatinen.
Da sie haargenau auf die Form und Pinbelegung der jeweiligen Hauptplatinen angepasst sind, ist die Erweiterung der Hauptplatine noch bequemer als durch herkömmliche Breakout Boards.
Mikrocontroller Boards & Kits (MCU)
Ähnlich wie Einplatinencomputer sind Mikrocontroller Boards kleine Rechner auf einer Platine, die vor allem in eingebetteten Systemen steuer-, mess- und regelungstechnische Aufgaben übernehmen. Im Gegensatz zu SBCs sind sie jedoch keine vollwertigen Computer. Ihnen fehlt ein multifunktionales Betriebssystem und sie verfügen in der Regel nur über eine Schnittstelle zur Programmierung.
Einplatinencomputer (Single Board Computer)
Einplatinencomputer beziehungsweise Single-Board Computer (kurz SBC) sind simple Computer, die alle notwendigen Komponenten auf einer einzelnen, in der Regel kreditkartengroßen Hauptplatine vereinen. CPU, RAM, BIOS und diverse Peripherieschnittstellen sind auf kleinem Raum untergebracht. Im Gegensatz zu klassischen PCs verfügen SBCs nicht einmal über ein Gehäuse. Dadurch sind die Systeme ungehindert zugänglich, lassen sich leicht um- und in eingebetteten Systemen verbauen. Das macht sie beliebt bei Bastlern und Herstellern von Haushaltsgeräten, die sie für Mess-, Steuer- und Regelungsvorgänge in ihren Konstruktionen nutzen.
Worauf ist bei dem Kauf eines Entwicklerboards zu achten?
Welches Entwicklerboards für ein Projekt infrage kommt, hängt in erster Linie von den gestellten Anforderungen ab. SBCs wie die Raspberry Pis lassen sich am vielfältigsten anwenden. Sie dienen nicht nur als Entwicklerboards, sondern gegebenenfalls als eigenständige PCs. Dafür benötigen sie im Gegenzug mehr Platz und sind teurer als sparsamere Lösungen. Breakout-, Evaluation- und Mikrocontroller-Boards von Drittanbietern sind dagegen günstigere Lösungen für konkrete Aufgaben. Arduino Systeme, seien es Boards oder Shields, stellen einen guten Kompromiss dar, denn sie bieten eine große Auswahl an vorgefertigter, aufeinander abgestimmter Hard- und Software.
Unser Praxistipp: Kurzschlüsse von Entwicklerboards vermeiden
Um Kurzschlüssen vorzubeugen, ist es wichtig, Hände und Werkzeug elektrostatisch zu entladen, bevor sie mit Entwicklerboards und anderen Hardware-Komponenten in Berührung kommen. Dafür bietet es sich an, ein antistatisches Armband zu tragen. Durch Berührung mit anderen leitenden Gegenständen kann ebenfalls eine Entladung durchgeführt werden. Außerdem sollten Entwicklerboards nur in einer trockenen Umgebung gelagert, genutzt und installiert werden.