O estado do ecossistema da interface SBC, é hora de projetar um padrão?

Sep 14, 2023

Somos mimados pela escolha quando se trata de computadores de placa única, sejam eles baseados em um microcontrolador ou em um SoC mais capaz de executar um sistema operacional como o GNU/Linux. Eles podem ser adquiridos de marcas bem estabelecidas, como Arduino, Adafruit ou Raspberry Pi, ou de um Velho Oeste de módulos mais baratos do Extremo Oriente com uma infinidade de arquiteturas diferentes.

Todo mundo tem seu próprio favorito entre eles, e junto com isso vem um ecossistema de sistemas operacionais e ambientes de desenvolvimento de software. Há outro aspecto dessas placas que evoluiu; alguns deles se tornaram padrões de conector de interface de fato para periféricos de hardware. Esses padrões fazem algum sentido? Vamos falar sobre isso.

Na maioria dos casos, um padrão de interface é resultado de um esforço específico para criá-lo. Considere, por exemplo, a porta USB-C, em vez de simplesmente acontecer porque um fabricante decidiu colocar uma porta de dados reversível de alta velocidade com recursos de energia em uma máquina, foi o resultado de muitos anos de experiência e trabalho por parte de um consórcio da indústria .

Às vezes, porém, um padrão de interface surge por acaso. O soquete de acessórios do carro é, de acordo com qualquer padrão, um sistema de conector de energia bastante horrível, originado décadas atrás como o receptáculo de um isqueiro elétrico. Como não havia outra maneira prática de acessar uma fonte de alimentação de 12 V em um carro, ela se tornou a fonte de energia para os poucos acessórios eletrônicos para carros disponíveis e, desde então, evoluiu para a tomada de energia automotiva padrão. Estranhamente, muitos soquetes de acessórios para carros agora são inadequados para sua finalidade original, não sendo mais projetados para suportar o calor de um elemento de isqueiro.

E assim chegamos aos conectores em computadores de placa única. Quase todos eles possuem um conector de expansão, que serve para trazer o máximo possível de interfaces disponíveis em um só lugar. Alguns são bem projetados e outros nem tanto, mas nenhum deles é projetado da mesma forma que o soquete USB para ser independente de hardware específico e com conveniência para o aplicativo desejado em mente. Em vez disso, eles são deixados para o projetista da placa, que pode não esperar que o dispositivo se torne um padrão amplamente adotado e, portanto, pode não pensar com antecedência em como sua criação pode ser usada.

Se nos pedissem para nomear algumas placas cujas interfaces se tornaram padrões não intencionais de fato, aquelas com as quais acabaríamos não surpreenderiam a maioria de vocês. O Arduino original, o Raspberry PI, o Adafruit Feather e talvez o Raspberry Pi Pico, talvez o BeagleBone, e um que estamos vendo cada vez mais, o BBC micro:bit. Vale a pena dar uma olhada neles individualmente por um minuto para descobrir o que gostamos neles e o que não gostamos.

O avô de todos eles tem que ser o Arduino. Não sabemos se foi a primeira prancha a nos dar a ideia dos escudos, mas com certeza foi a que os popularizou. Antes do Arduino era mais comum uma placa vir com uma área de prototipagem ao lado de um cabeçalho com as linhas de I/O onde uma placa filha poderia ser anexada, o Arduino deu origem à ideia de uma família de placas add-on dentro de um ecossistema definido.

Gostamos da pinagem de expansão do Arduino por sua organização dos diferentes tipos de interface próximas umas das outras e em ordem numérica e gostamos do uso de cabeçalhos de pinos baratos de 0,1 ″, mas o tamanho da coisa e a necessidade de dois conjuntos de cabeçalhos distantes parecem distintamente desajeitados e antiquados. Não nos inicie no deslocamento de linha ímpar. Ainda assim, provavelmente levará muito tempo até que estejamos livres do escudo clássico do Arduino porque ainda existem muitos disponíveis, mas seria uma escolha razoável para um novo design aqui em 2022? Nós não pensamos assim.

O cabeçalho Raspberry Pi de 40 pinos e o fator de forma HAT parecem ter se tornado um padrão de fato para placas mais poderosas, geralmente aquelas que executam o Linux. É um aceno para o sucesso da pequena placa de Cambridge, mas apesar de todas as coisas boas que o Pi nos trouxe, diríamos que o conector de expansão não é uma delas. É uma vítima da gênese do Pi em 2012 de uma pequena organização produzindo o que eles pensavam que seria uma tiragem relativamente pequena de uma placa que na época mal saía do status de protótipo.