Ordinateurs monocartes

Ordinateurs monocartes – Présentation

Bien qu'ils ne soient pas très utilisés dans le domaine de la bureautique ou de l'informatique domestique, les ordinateurs monocartes font partie des outils de base de l'électronique industrielle. Compacts, efficaces et très fiables, ces ordinateurs jouent un rôle important dans l'automatisation, la surveillance et le contrôle des équipements, et dans de nombreuses autres applications industrielles.

Ils sont habituellement utilisés en fonds de panier, ce qui permet de les connecter facilement à des systèmes dans un arrangement très compact.

Bien que les ordinateurs monocartes soient normalement moins puissants que les ordinateurs de bureau standards, ils répondent parfaitement à une multitude de besoins dans le monde industriel. Certains sont d'excellents outils de recherche et d'enseignement, grâce à leur coût faible, leur simplicité et leur capacité de connexion à d'autres équipements.

 

Qu'est-ce qu'un ordinateur monocarte ?

Un ordinateur monocarte se différencie d'un ordinateur de bureau ou personnel, non pas par ce qu'il peut faire, mais par sa conception. Un ordinateur monocarte réunit tous les éléments d'un ordinateur complet dans une carte de circuits imprimés. À l'inverse, les ordinateurs de bureau contiennent une carte mère sur laquelle divers composants de base doivent être branchés. Dans un ordinateur de bureau, le processeur, la mémoire, les unités de stockage, les systèmes d'entrée et de sortie et d'autres composants de base utilisent des interfaces spécifiques sur la carte mère. Dans un ordinateur monocarte, tous les éléments sont intégrés.

Les méthodes d'extension de leurs capacités sont différentes de celles des ordinateurs de bureau. Dans un ordinateur de bureau, l'ajout d'une capacité sur une carte mère se fait normalement en connectant un périphérique sur un emplacement de la carte mère. Une carte vidéo, par exemple, se branche sur une interface spécifique de la carte mère. Par contre, sur un ordinateur monocarte, la carte vidéo, comme les autres composants, font simplement partie de la carte et elle est immédiatement prête à fonctionner.

La gamme des ordinateurs monocartes est très étendue et offre une multitude de capacités. Comme certains modèles servent à contrôler des processus très simples, des ordinateurs monocartes peuvent être très lents et limités par rapport à un ordinateur de bureau moyen.

 

Quelles sont les applications des ordinateurs monocartes ?

Les ordinateurs monocartes sont fréquemment utilisés pour des applications intégrées au sein d'un système plus large. Un ordinateur intégré n'offre pas de possibilités d'expansion. Il offre seulement les capacités d'entrée et sortie dont il a besoin pour exécuter la tâche pour laquelle il a été conçu. Par exemple, un ordinateur monocarte intégré dans un distributeur automatique pour contrôler son fonctionnement n'offre aucune possibilité d'expansion.

Dans de nombreux cas, les ordinateurs monocartes sont connectés sur le fond de panier. Le fond de panier permet de connecter des dispositifs d'entrées et de sorties à l'ordinateur monocarte. Les ordinateurs monocartes sont fréquemment utilisés dans des systèmes de rack, supportant une intégration fiable et rapide dans un système.

 

Pourquoi les ordinateurs monocartes sont utilisés dans l'industrie

Les ordinateurs monocartes ont toute la capacité requise pour exécuter la plupart des tâches d'automatisation. Des conceptions spécialisées sont largement disponibles. Par rapport à un ordinateur de bureau ordinaire, les ordinateurs monocartes offrent des avantages importants et en particulier pour les applications auxquelles ils sont habituellement destinés.

Les ordinateurs monocartes sont très petits. Ils peuvent donc être intégrés dans des espaces très limités. Ils sont aussi très efficaces, leur donnant un avantage clé en termes d'économie d'énergie. Outre ces avantages, les ordinateurs monocartes sont autonomes et offrent une grande fiabilité dans des conditions environnementales difficiles.

En dépit du fait que les ordinateurs monocartes ont généralement moins de capacité que les ordinateurs multi-cartes, ils sont souvent plus chers qu'eux. Les ordinateurs monocartes sont des équipements assez spécialisés, ce qui signifie qu'ils ne sont pas fabriqués dans les mêmes quantités que les systèmes multi-cartes. Cependant, la fiabilité des ordinateurs monocartes en font des solutions très économiques parce qu'ils sont autonomes, relativement faciles à échanger, lorsqu'un remplacement est nécessaire.

Diverses options de fond de panier permettent d'étendre largement leurs capacités, si bien que leur conception ne constitue pas une limite véritable. En fait, dans certains arrangements en fond de panier, les ordinateurs monocartes peuvent offrir des capacités d'expansion plus étendues qu'un ordinateur multi-carte et avec un encombrement largement réduit.

 

Variations

Différents types d'ordinateurs monocartes sont disponibles. Les modèles conçus pour utiliser des connexions de fond de panier font partie des types les plus courants. Leurs conceptions sont compatibles avec diverses architectures, telles que les architectures Intel et bien d'autres. Certains designs parmi les plus connus sont les PXI, VXI et CompactPCI, qui sont tous largement disponibles.

Monté en fond de panier, un ordinateur monocarte peut fonctionner avec différentes connexions PCIX, PCI et autres.

Une carte-hôte système (System Host Board) est une carte conforme aux spécifications PICMG 1.3. La version PICMG 1.2 prend en charge le type PCIX. Les versions précédentes offraient le support des connexions PCI et IFA.

Certains ordinateurs monocartes incluent un disque dur. Les modèles sans disque dur sont normalement connectés à un réseau.

D'autres facteurs de forme incluent Mini-ITX, PC/104, VMEbus, VPX, Embedded Compact Extended, et AdvancedTCA.

 

Spécifications

Les ordinateurs monocartes peuvent répondre à une gamme remarquablement étendue de besoins. Certains sont dotés d'interfaces E/S spécialement conçues pour les applications audio, les applications sans fil ou de réseau, etc. La disponibilité de tels outils déjà configurés pour des applications spécifiques est un avantage considérable.

Alors que les ordinateurs monocartes se différencient généralement des ordinateurs multi-cartes par l'intégration de tous leurs composants sur une seule carte, certains disposent d'emplacements d'expansion. Ces emplacements d'expansion incluent des formats très courants tels que microSD, Mini PCI, PCI, ISA, PCI Express et d'autres. Ils peuvent aussi être sélectionnés en fonction de types de ports spécifiques, tels que CRT, DVI, HDMI, VGA, etc.

 En ce qui concerne les spécifications de base des ordinateurs monocartes, les critères d'achat sont similaires à ceux que l'on peut évaluer pour acheter un ordinateur de bureau. Les vitesses d'horloge du processeur et du bus avant, le type de processeur intégré, la quantité de mémoire supportée, et d'autres critères font partie des critères d'achat. Comment ils sont largement utilisés pour des applications très simples, l'achat d'ordinateurs monocartes avec une puissance relativement faible, par rapport à une machine de bureau, est le plus souvent un moyen certain de réduire les coûts.

 

Exemples courants

 Certains modèles connaissent une popularité certaine à l'extérieur du monde industriel, tout en continuant à remplir des rôles spécifiques dans l'industrie. Ces ordinateurs monocartes bénéficient d'une reconnaissance de marque et sont très souvent utilisés par des développeurs amateurs, des institutions de l'enseignement ou d'autres utilisateurs pour enseigner et apprendre les bases de l'informatique et des systèmes intégrés.

 

Raspberry Pi

Le Raspberry Pi est un type d'ordinateur monocarte initialement développé pour répondre à des besoins éducatifs. Très économique, il est très utilisé par des utilisateurs industriels et des informaticiens amateurs.

L'ordinateur monocarte Raspberry Pi est disponible en trois modèles différents. Le Modèle A est le moins puissant des trois, fourni en standard avec 256 MB de mémoire, des ports vidéo de base et aucune fonction de réseau intégrée.

Les Modèles B et B+ sont plus avancés. Ils disposent d'un plus grand nombre de ports, d'une plus grande capacité mémoire, de fonctions réseau et d'autres avantages. En dépit des différentes capacités de ses trois versions, le Raspberry Pi garde les mêmes dimensions et le même poids.

Les ordinateurs monocartes peuvent utiliser différentes distributions de Linux et être programmés pour exécuter toute une gamme de fonctions. Le Raspberry Pi est très largement apprécié comme outil éducatif. Sa flexibilité et sa facilité de programmation en font aussi une excellente ressource pour des développeurs professionnels et certaines applications. Il accepte diverses expansions de matériels, telles que des caméras et autres options.

 

Arduino

Comme le Raspberry Pi, l'ordinateur monocarte Arduino est d'une extrême utilité aux amateurs, formateurs et utilisateurs industriels. Il est basé sur une plate-forme open-source et a été spécifiquement conçu pour fonctionner avec des dispositifs variés, incluant des actionneurs et des capteurs. Il peut donc être aisément utilisé comme dispositif intégré dans des systèmes qui interagissent avec l'environnement extérieur.

L'Arduino trouve de nombreuses applications dans le monde de la robotique, de l'automatisation et d'autres rôles essentiels dans l'industrie moderne. Simultanément, il est largement utilisé par des amateurs pour construire de simples robots et réaliser diverses expériences. Cet ordinateur monocarte offre une extrême capacité d'expansion. Il peut être intégré dans des équipements, tels que des thermostats et d'autres types de capteurs qui collectent des données pour le dispositif connecté.

L'Arduino est un représentant typique des avantages des ordinateurs monocartes, grâce à ses faibles dimensions et sa facilité d'intégration dans des systèmes plus importants. Il est doté de fonctions E/S importantes, et il est facilement programmable. Les langages C et C++ sont largement utilisés pour programmer les Arduino.

Alors que l'Arduino est réputé pour ses utilisations dans des applications nécessitant des capteurs et des actionneurs, il convient aux communications, livres électroniques, et peut recevoir des capacités de stockage supplémentaires. Grâce à ses capacités particulières, l'ordinateur monocarte Arduino est aussi une excellente solution pour les drones pilotés à distance.

 

BeagleBoard

L'ordinateur monocarte BeagleBoard a été développé par Texas Instruments, mais il est intégralement fabriqué avec du matériel open-source. Spécifiquement conçu pour enseigner la programmation des logiciels open-source, il est devenu très demandé parmi les amateurs, mais aussi pour réaliser des expériences.

Ce dispositif est remarquablement petit, mais il constitue un ordinateur entier sur une seule carte. Il fonctionne avec différentes distributions de Linux, mais il est en cours d'adaptation pour d'autres systèmes d'exploitation open-source, comme le SE mobile Android.

La conception du BeagleBoard inclut des connexions USB, audio PC, SDHC, HDMI, DVI-D et JTAG, qui lui apportent une flexibilité impressionnante. En standard, le BeagleBoard a une mémoire de 256 Mo. Son option d'alimentation par une connexion USB est de ses fonctions les plus pratiques. Elle consomme seulement 2 W au maximum. Si l'utilisateur ne souhaite pas utiliser cette option d'alimentation USB, le BeagleBoard peut être alimenté par une alimentation standard.

Le BeagleBoard est disponible dans plusieurs versions, incluant BeagleBone, une version dépouillée, destinée aux développeurs. Plusieurs cartes d'expansion sont disponibles, incluant celles qui lui confèrent des fonctions de communication sans fil, ainsi que la possibilité d'intégrer des écrans tactiles et de nombreuses autres capacités.

Des boîtiers sont également disponibles pour le BeagleBoard, lui permettant de devenir une solution pratique dans des processus industriels. Grâce à sa facilité de programmation, sa conception open-source et sa capacité d'expansion, le BeagleBoard est une ressource très utile pour ceux qui développent des ordinateurs monocartes pour des applications professionnelles, qui ont besoin d'outils éducatifs, ou qui souhaitent simplement expérimenter les possibilités des ordinateurs monocartes.

 

Achat

Comme les ordinateurs monocartes sont utilisés dans des conditions environnementales très exigeantes, il est important de vérifier que la conception choisie sera capable de fournir un service fiable dans les contraintes prévues. Les températures d'utilisation minimales et maximales, la taille du dispositif, le type des inferfaces de connexion et bien d'autres facteurs déterminent si le modèle choisi convient ou non à une application spécifique.

Bien que les ordinateurs monocartes soient intrinsèquement moins flexibles que les solutions multicartes, la gamme de leurs interfaces d'expansion augmente rapidement. En outre, un grand nombre de modèles très spécialisés sont disponibles, offrant des solutions très puissantes à des applications intégrées où l'espace est une contrainte importante.

Les ordinateurs monocartes ne peuvent normalement pas rivaliser avec les performances haut de gamme des ordinateurs de bureau, mais des développements modernes leur permettent de monter en puissance. Les solutions offertes par les BeagleBoard, Raspberry Pi et d'autres sont très accessibles, permettant aux développeurs d'utiliser un ordinateur entier sur une très petite carte, qui peut aisément recevoir des expansions pour construire un système fonctionnel ou d'expérimentation. Comme c'est souvent le cas dans l'électronique, le prix des ordinateurs monocartes a tendance à baisser parallèlement à la progression continue de leurs capacités.