《BeagleBone开发指南》——1.3　BeagleBone硬件

本节书摘来自异步社区《BeagleBone开发指南》一书中的第1章，第1.3节，作者【爱】Derek Molloy（莫洛伊），鞠尔男 , 王伟 , 刘龙 , 佟佳珈译，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。

1.3　BeagleBone硬件

作为核心部件，BeagleBone Black使用的是德州仪器公司的Sitara AM335x Cortex A8 ARM微处理器。而BeagleBone Black是本书的核心，多种主板已经被BeagleBoard.org开发出来，包括BeagleBoard、BeagleBoard XM、BeagleBone、BeagleBone Black和Arduino Tre（BeagleBoard和Arduino组合到一个块板上）。下面将详细介绍BeagleBone，以下是不同主板（按照历史顺序）的简介。

（2008）BeagleBoard（125美元）：基于ARM开源的硬件设计原型开发的具有高清视频支持功能的开发板。它具有720MHz ARM A8处理器，但没有板载以太网。
（2010）BeagleBoard xM（149美元）：除了具有1GHz ARM（AM37x）处理器、512MB内存、4个USB接口和以太网支持外，其他与BeagleBoard类似。尽管新的BeagleBone主板成本较低，但BeagleBoard xM的C64+TMDSP核对数字信号处理（digital signal processing，DSP）应用是非常流行的。
（2011）BeagleBone（89美元）：比BeagleBoard引脚封装更小。它具有720MHz处理器和256MB内存，支持以太网和低电位/输出（例如，模拟到数字的转化），但没有板载视频支持。
（2013）BeagleBone Black（45～55美元）：这是增强型的BeagleBone，具有1GHz处理器，512MB的DDR3内存，支持以太网和eMMC存储以及HDMI（高清晰度多媒体接口）。

本书以BeagleBone Black平台为核心进行介绍，主要是由于它的特征集和价格点与其他产品相比具有优势。但是，本书中的绝大部分讨论内容一般可以应用到所有的平台中。

1.3.1　BeagleBone版本

就像刚刚提到的，目前BeagleBone有两个版本可用：早期的版本BeagleBone White（BBW）（或者叫BeagleBone）和新的版本BeagleBone Black（也称BBB）。两种主板都具有非常小的规格，恰好适合装在Altoids 铸造的锡盒内部，如图1-2（a）所示。传统的Altoids锡盒已被工程师升级改造成为电子工程项目的低成本外壳。考虑BeagleBone主板的复杂性，它适合装在锡盒的内部——这也是BeagleBone主板采用圆弧角设计的原因。在需要提供访问主板连接器的情况下，还需要打一些过孔，当然在将连接器连接到主板前还需要使用电绝缘铝锡进行绝缘。

为了实现如此小的外形， BeagleBone上密布着各种元件，并且采用6层的PCB板进行内部互连。举个例子， BeagleBone平台上使用的AM335x（ZCZ）处理器是带有324针的球栅阵列封装（BGA），引脚间距仅有0.80mm。

表1-1列出了BeagleBone Black板和BBW板的主要区别。第1个显著的区别就是价格。尽管BeagleBone Black在特定方面有所改进，但其价格仅是BBW价格的一半多，并且与其他嵌入式Linux板的价格相比，如树莓派（Model B+），也非常具有竞争力。

通过移除BBW的某些特定功能，可以降低BeagleBone Black的制造成本，如USB转串行连接、USB转JTAG调试仿真器和一个电源扩展接头。然而，BeagleBone Black板提升了一些功能，其中包括板载eMMC存储、HDMI视频输出、两倍的内存空间以及更快的处理器等，但仅以刚刚超过一半的价格进行销售，这些突显出其可观的经济价值。很显然，具有超高性价比的BeagleBone Black板，将成为一个非常流行的平台。eLinux.org是一个记录单板配送信息的网站，该网站显示目前每月从CircuitCo运来13000个板子。尽管如此，其仍然是供不应求，最近一些新的厂商也开始进行生产，以便满足市场的巨大需求。

1.3.2　BeagleBone Black硬件

图1-3和图1-4详细介绍了BeagleBone Black板的核心系统。第1组插图的编号是1到8，列出并描述了BeagleBone Black板的核心系统。BeagleBone Black板的微处理器采用德州仪器Sitara AM335x Cortex A8 ARM处理器。2该板的微处理器采用的是精简指令集RISl处理器，运行于1000MHz时，该处理器每秒执行20亿条指令。该处理器待机功耗为1W，满负荷功耗为2.3W。

下一组插图的编号是9～19，列出了BeagleBone Black的各种连接器及它们的物理特性和功能。对于18号连接器及JTAG连接器，预留了20个镀锡点。为此需要购买一个连接器（例如FTR-110-03-G-D-06）并且仔细焊接到板子上。另外，还需要配置JTAG接口和相关的调试软件。BBW板提供板载的USB转JTAG支持。

如果你希望把这些图表作为参考，在本章网站www.exploringbeaglebone.com/chapter1/中，有图1-3～图1-5的高清晰的PDF文件，可以打印使用。

图1-5详细阐述了P8和P9接头中各种可用的IO端口。两个插头中共有92个引脚（2×46），但是，并不是所有的引脚都用作GPIO。其中一些连接用来进行固定的配置。

8个引脚连接到“数字”地。
9个引脚用于模拟信号输入（7个模拟信号输入、一个地和一个1.8V的参考电压输入）。
6个引脚分配给电压供电：3.3V（最大电流是250mA），5V系统供电（最大电流是250mA）和5V的VDD（如果电源插座能够提供的话，最大电流可以达到1A，也可以通过VDD_5V引脚直接给电路板供电）。
2个引脚分配给一个I²C总线。
2个引脚分配给电源和重置按钮。

其余保留的65个引脚可以在多个功能里进行复用，图1-5中列出了其中的一部分功能。每个I/O的功能将在第6章和第8章介绍。