Einplatinencomputer?

Ein Einplatinencomputer ist ein kompaktes Computersystem, bei dem sämtliche für den Betrieb notwendigen elektronischen Komponenten auf einer einzigen Leiterplatte integriert sind. Geräte wie der Apple I, die ab Mitte der 1970er Jahre aufkamen, gelten als Vorläufer der späteren Heimcomputer und Personal Computer. Diese frühen Modelle waren typisch für Einplatinencomputer. Auch die populären Heimcomputer der 1980er Jahre, darunter der Sinclair ZX81, der Commodore 64 und der Atari ST, fielen in diese Kategorie. Aus Marketinggründen wurden sie unter dem Begriff „Heim-Computer“ beworben und verkauft.

In der ehemaligen DDR wurde für den Schulunterricht der LC80 produziert. Der Lerncomputer LC80 ist ein Einplatinencomputer für Unterrichtszwecke.

Heutige Einsatzgebiete

Industrie

Heute finden Einplatinencomputer in der Industrie vor allem Anwendung in der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik (MSR). Diese sogenannten Single-Board-Computer haben in zahlreichen Bereichen herkömmliche fest verdrahtete Steuerungen abgelöst. Der Vorteil liegt darin, dass Anpassungen im Steuerungsprozess unkompliziert durch Programmänderungen realisiert werden können, was sie zudem kostengünstiger macht als komplexe speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS). Darüber hinaus spielen auch eingebettete Systeme in elektronisch gesteuerten Geräten wie Haushaltsgeräten, Kraftfahrzeugen, WLAN-Routern, Unterhaltungselektronik und Medizintechnik eine zentrale Rolle. In vielen dieser Anwendungen kommen angepasste Varianten des Betriebssystems Linux, wie beispielsweise Embedded Linux, zum Einsatz.

Privatbereich

Im privaten Bereich dominieren sogenannte Entwicklerboards für Hobby-Elektroniker, die als Einplatinencomputer vermarktet werden. Am bekanntesten ist dabei der Raspberry Pi. Diese Einplatinencomputer finden vielfältige Anwendungen: Sie fungieren unter anderem als Mediacenter, Heim-Server oder dienen als Plattform für Experimente unter Linux.

Zu den bekannten aktuellen Einplatinenrechnern im Privatbereich zählen:

• Arduino,
• Banana Pi
• BeagleBoard
• Cubieboard
• Ethernut
• Lattepanda
• ODROID
• PandaBoard
• Raspberry Pi
• Tinkerforge

Moderne Entwicklerboards sind die Nachkommen von Elektronik-Experimentierkästen, mit denen sich Schaltungen wie ein Blinklicht oder Ein-/Ausschalter aus einfachen Bauteilen auf einem Steckbrett aufbauen ließen.

Aufbau eines Einplatinencomputer

Für einfache Ablaufsteuerungen genügt ein Einplatinencomputer mit den folgenden Baugruppen:

• Prozessor (CPU)
• Taktgenerator
• Reset-Logik
• Festspeicher (ROM) für das Programm
• Ein- bzw. Ausgabebaugruppen

Wenn Einplatinencomputer mit RAM und EEPROM- oder Flash-Speicher ausgestattet sind, können sie Zwischenergebnisse speichern, Unterprogramme ausführen und bieten eine Absicherung gegen Stromausfälle. Dank der Integration von Analog-Digital-Wandlern, Zählerbausteinen, Kommunikationsschnittstellen und anderen spezialisierten Schaltungen lassen sich Einplatinencomputer flexibel an eine Vielzahl von Anforderungen anpassen. Bis in die 1990er-Jahre waren Einplatinencomputer vorwiegend auf 8-Bit-Architekturen angewiesen. Heutzutage hingegen sind sie mit leistungsstärkeren Mikrocontrollern ausgestattet. Immer mehr Funktionen, darunter Standardschnittstellen, A/D-Wandler und WLAN-Konnektivität, werden direkt auf demselben Chip wie die CPU integriert (System-on-a-Chip). Dies führt wiederum zu sinkenden Produktionskosten, während die Funktionalität und die Bandbreite der Anwendungsmöglichkeiten stetig zunehmen.