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IoT におけるシングルボードコンピュータとワンボードマイコンについて考える

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IoT においてシングルボードコンピュータとワンボードマイコンの機能比較および利用シーンについて考えみました

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IoT におけるシングルボードコンピュータとワンボードマイコンについて考える

  1. 1. IoT における シングルボードコンピュータ と ワンボードマイコン について考える @kakakikikeke
  2. 2. ワンボードマイコン • 以下、OBM • Arduino, GR-SAKURA, ATmega328p, ESP-WROOM etc… • 昔からあるのはOBM (TK-80, Apple II, PIC16) • 機械により近い言語でプログラム (C, C++, アセンブリ) • コンパイルしてバイナリをマイコン上に直接書き込む
  3. 3. シングルボードコンピュータ • 以下、SBC • RaspberryPi, BeagleBone, Intel Edison etc… • OBMのあとに登場 • Ruby や Node などの LL でプログラム • 各言語のランタイム上で動作
  4. 4. 違い OBM SBC 値段 安い 高い 大きさ 小さい 大きい※2 I/F 少ない 多い OS 無し 有り A/D, UART, I2C, SPI 有り 有り Network 無し※1 有り • ※1 基本他のモジュールと組み合わせるパターンが多い, 最近だと Wifi や BLE モジュールと一緒になっているものもある • ※2 最近は RPi Zero など小型化と低価格化がかなり進んでいる (後述)
  5. 5. メリット・デメリット OBM SBC メリット ・セットアップ不要 ・他のデバイスとの親和性が○ ・軽量・高速 ・Linux 障壁が低い ・PC と同じ間隔でデバイスを制 御できる ・SSH できる ・モダンな開発ができる デメリット ・デバッグが難しい (基本シリア ルのみ) ・ビルドフローができない ・ネットワークが基本ない ・アナログリードやPWM が弱い ・ネットワーク不可欠 ・電源が不可欠
  6. 6. IoT という市場における両者 • IoT の Getting Started 的な記事だと SBC のほうが多い • OS がある分やはりユーザフレンドリ • 「センサデータをクラウドに溜めましょう」だと SBC • プロトタイプ用、検証用としてのニーズが大きい • プロダクションとして大量生産を検討した段階で小型化 • プログラムをそのまま利用する • PIN の互換性を検討しておく必要がある • 両者とも小型化、低価格化はどんどん進んでいっている ( e.g RPi $5 ) • 大事なのは利用シーンに合わせて適切な OBM or SBC を選択できるか • 何でもかんでも RPi はできなくはないけどナンセンス
  7. 7. 通信環境 • SBC はネットワーク I/F 標準装備なので回線さえあれば問題なし • 最近だと BLE 標準搭載機もあり ( e.g RPi3 ) • OBM は Wifi or BLE or Zigbee 等と組み合わせるケースが多い • この辺の設定はライブラリで吸収できるケースが多いがライブラリがないと結構面倒く さい • 通信モジュール搭載機もちらほら (konashi, ESP-WROOM etc…) • 直接ネットに出れない場合は、Gateway 方式 • Arduino -> BLE -> RPi -> Internet etc… • どちらも混線問題はある • 参考) http://www.slideshare.net/naotomatsumoto/iot-59400209 • ボード選択時同様、通信モジュール/規格も適切なものを選択できると良い
  8. 8. 電源問題 • SBC は I/F が多い分消費電力が大きい • 乾電池で動作させるのは難しい、最小構成で何とか起動 • バッテリーを使う場合は Over 4000mA/h 以上のモバイルバッテリーなどを使う • ただ、小型化によりバッテリー問題も解消しつつある • 参考) http://doc.switch-science.com/support/RaspberryPi3/raspi3power.pdf • OBM は省電力 • ただ、扱うピンの数やモジュールが増えればその分必要が電力も大きくなる • 乾電池 or 400mA/h 程度のリポ電池 or CR2325 で動作するケースも多い • 電源が小さくなると自然に小型化される • BLE = Zigbee << Wifi • 増幅が必要な場合はリレー or FETリレーを使う ( IoT だと使うケースは少ないか)
  9. 9. まとめ • SBC, OBM を適切に使い分けるノウハウが大事 になってきた • 使用する回りの環境 (電源, 通信 etc) も考慮する 必要がある • 小型化、低価格化は今後も進んでいくと思われ る
  10. 10. おまけ
  11. 11. SIM • スマホでは普及 • SIM 自体は非常に低価格になった • ただ、SIM モジュールは未だに激高 (SBC より普通に高い) • Huawei E1750/1756 USB 3G Modem ¥50,000 • 3GPi (RaspberryPi 用のシールド) ¥29,800 • 3GIM (mbed, RPi, Arduino) ¥23,000 • IoT デバイスに SIM モジュールが標準搭載される時代がくれば IoT でも普及するか • それでも月額従量課金 (サブスクリプションモデル) が IoT デバイスで受け入れられ るかという問題もある
  12. 12. IoT と電子回路 • ただ、モノをインターネットにつなげてデータをクラウドで 管理したいだけであれば、電気・電子回路的な知識までは不 要だと思う • センサモジュールや通信モジュールと OBM, SBC の知識があ る程度あれば何とかなる • 既存の電子回路を hack してゴニョゴニョやるなら抵抗やコン デンサ、ダイオード、リレー等は知らないとダメかもしれな い • 知識があるに越したことはない

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