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

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

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

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 )

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

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

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

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 )

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

おまけ

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

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