Mengapa Raspberry Pi Bukan Pilihan yang Baik untuk Produk Komersial

RPi telah melakukan beberapa kebaikan luar biasa di dunia, terutama untuk calon insinyur muda, tetapi inilah rincian mengapa itu mungkin bukan yang Anda butuhkan untuk seorang profesional proyek.

RPi telah melakukan beberapa kebaikan luar biasa di dunia, terutama untuk calon insinyur muda, tetapi inilah rincian mengapa itu mungkin bukan yang Anda butuhkan untuk proyek profesional.

Dalam survei AAC baru-baru ini, sekitar 20% responden mengklaim menggunakan papan "pembuat" dalam produk akhir. Dalam pertanyaan pembaca, beberapa anggota komunitas melaporkan menggunakan papan pembuat, termasuk Raspberry Pi, dalam berbagai pengaturan, termasuk beberapa contoh pengembangan profesional.

Sementara pembuat papan adalah alat penting dalam banyak situasi-termasuk pendidikan STEM dan prototyping produk-dalam artikel ini, saya akan menyoroti beberapa kekurangan papan pembuat berkaitan dengan persyaratan umum produk komersial atau industri, menggunakan Raspberry Pi sebagai contoh.

Tujuan saya di sini bukan untuk mencegah Anda menggunakan Raspberry Pi atau menghakiminya. Tanpa ragu, Raspberry Pi adalah inisiatif hebat dan papan komputer tertanam yang bagus untuk pendidikan dan beberapa pembuatan prototipe. Sebaliknya, tujuan saya adalah untuk memberi tahu para insinyur tentang beberapa konsep yang dapat memengaruhi pengembangan produk komersial mereka, terutama jika mereka menggunakan Raspberry Pi sebagai papan komputasi tertanam dasar.

Mengapa Beberapa Insinyur Memilih RPi?

Mari kita coba memahami mengapa banyak insinyur mungkin ingin menggunakan Raspberry Pi untuk pengembangan produk mereka.

Ada berbagai manfaat dari Raspberry Pi:

• Biaya rendah (~35$)
• Kekuatan pemrosesan yang besar dalam papan yang ringkas
• Banyak antarmuka (HDMI, beberapa USB, Ethernet, Wi-Fi dan Bluetooth onboard, banyak GPIO, bertenaga USB, dll.)
• Mendukung Linux, Python (memudahkan untuk membangun aplikasi)
• Contoh yang tersedia dengan dukungan komunitas
• Mengembangkan papan tertanam seperti itu akan menghabiskan banyak uang dan tenaga

Ketika Anda sedang membangun hobi atau proyek pribadi, semua poin yang disebutkan di atas bagus. Namun, jika Anda sedang membangun produk industri atau komersial, Anda harus memikirkan banyak parameter penting lainnya sebelum memilih papan tertanam yang siap pakai.

Jadi, apa saja parameter berbeda yang harus dipertimbangkan sebelum memilih papan pengembangan tertanam untuk pengembangan produk mereka?

1. Berapa Banyak yang Anda Butuhkan untuk Ketersediaan Jangka Panjang?

Ketersediaan perangkat keras yang Anda pilih untuk desain Anda adalah parameter paling penting untuk dipertimbangkan saat membuat produk. Rata-rata, jika Anda sedang membangun sebuah produk komersial, akan memakan waktu hampir 18-24 bulan sebelum Anda dapat mulai menjualnya di pasar.

Setelah titik ini, Anda ingin menjual produk selama beberapa tahun—katakanlah tiga hingga empat tahun—sebelum Anda ingin mulai bermigrasi ke papan lain. Jadi, jika Anda mempertimbangkan papan pengembangan tertanam siap pakai untuk digunakan dalam produk Anda, saya menganggap minimum yang tersedia dari papan tersebut adalah tujuh tahun atau lebih.

Sekarang mari kita lakukan pemeriksaan cepat, sesuai dengan situs web Raspberry Pi, tentang komitmen ketersediaan papan:

• Ketersediaan Raspberry Pi 3 Model B+, Januari 2023 (~3,5 tahun lagi dari Juli 2019)
• Ketersediaan Raspberry Pi 3 Model A+, Januari 2023 (~3,5 tahun lagi)
• Ketersediaan Raspberry Pi Zero, Januari 2022 (~2,5 tahun lagi)

Ingatlah bahwa komitmen ketersediaan yang disebutkan di atas tidak menjamin akses ke sejumlah papan tertentu saat Anda membutuhkannya. Jadi pertanyaan untuk Anda, sang desainer, apakah Anda ingin memilih papan yang hanya tersedia untuk tiga hingga empat tahun ke depan? Selain itu, pernahkah Anda memikirkan bagaimana Anda akan mendapatkan jumlah yang Anda butuhkan saat Anda membutuhkannya?

Terlepas dari apa yang Anda sumber, satu rekomendasi adalah mengunjungi situs-situs seperti Digi-Key, Mouser, dan lainnya untuk memeriksa ketersediaan komponen Anda. Anda harus dapat menghubungi perwakilan yang dapat mendiskusikan apakah mereka dapat menyediakan jumlah yang Anda butuhkan.

2. Bisakah Anda Menangani Menjalankan Sistem Operasi (OS) Anda di Kartu SD?

Raspberry Pi Board menjalankan Linux pada kartu SD. Ini mungkin berarti bahwa aplikasi kasar akan menimbulkan masalah karena koneksi kartu SD ini mungkin memiliki masalah dengan getaran di lapangan. Tidak ada ketentuan untuk memastikan koneksi tetap utuh saat beroperasi. Anda mungkin akan menggunakan solusi yang tidak dapat diandalkan (pita dua sisi, lem, dll.).

Masalah lain dengan situasi kartu SD ini adalah kartu tersebut dapat rusak jika ditulis dengan berat atau jika papan tidak dimatikan dengan benar saat operasi penulisan file masih berlangsung. Untuk mengatasi ini, Anda mungkin akan menyediakan baterai eksternal atau catu daya berbasis superkapasitor untuk memberikan sinyal interupsi daya mati sehingga perangkat lunak Anda dapat menangani shutdown yang tepat sebelum board dimatikan.

3. Seberapa Pentingkah Koneksi USB bagi Anda?

Papan RPi tidak memiliki konektor header USB, yang membuatnya tidak mungkin untuk menghubungkan sensor, modem, dll. melalui koneksi USB. Ini memaksa pengembang untuk menghubungkan periferal tersebut melalui kabel USB (bukan cara yang disarankan, terutama untuk aplikasi industri).

Selanjutnya, aspek terpenting adalah ketersediaan set fitur yang diperlukan. Ada berbagai fitur yang tidak tersedia di papan Raspberry Pi yang mungkin penting saat mendesain produk komersial.

4. Apakah Anda Membutuhkan Jam Waktu Nyata dengan Cadangan Baterai?

Dalam sebagian besar kasus, jika Anda ingin melacak peristiwa menggunakan waktu nyata, Anda memerlukan jam waktu nyata. Ini bukan sesuatu yang menjadi standar dengan papan Pi. Jika Anda ingin menambahkan sirkuit RTC eksternal, Anda dapat melakukannya, tetapi itu akan menambah biaya, tenaga, dan ruang.

5. Apakah Anda Membutuhkan Fitur/Antarmuka Ini?

Berikut adalah beberapa hal yang mungkin Anda perlukan tetapi keluarga Pi tidak dapat menyediakannya.

• Antarmuka LCD: Semua sinyal RGB tampilan datang pada header 40-pin. Jika seseorang perlu menggunakan layar TFT, sangat sedikit atau tidak ada GPIO yang tersedia.
• ADC Terpasang: Jika produk Anda memerlukan ADC (resolusi 8/10/12bit), Anda perlu menambahkan chip ADC eksternal melalui I ² C/SPI.
• Flash EEPROM/FRAM/SPI: Untuk aplikasi pencatatan data, sangat penting untuk memiliki EEPROM atau FRAM atau Flash onboard untuk penyimpanan data. Saat ini, tidak ada ketentuan untuk itu.
• UART Terbatas: Hanya satu UART yang tersedia di header dan itu tidak memungkinkan delapan sinyal. Biasanya, dua atau tiga UART diperlukan untuk sebagian besar persyaratan.
• Jumlah I/O terbatas: 28 GPIO tersedia di header tetapi ini tidak cukup untuk banyak aplikasi komersial.

Karena poin di atas, papan terpisah mungkin diperlukan untuk mengisi kekosongan.

6. Apakah Anda Membutuhkan Catu Daya Eksternal?

Dalam produk komersial, Anda perlu menyediakan catu daya AC-DC tambahan (jika produk langsung dialiri daya oleh AC) atau catu daya DC-DC (jika produk ditenagai oleh adaptor eksternal (6V/12/24V) atau baterai) untuk memberi daya pada papan.

Konektor catu daya di papan juga harus andal saat beroperasi. Catu daya berbasis konektor mikro USB tidak disarankan untuk produk komersial. Selain itu, untuk menyelamatkan Raspberry Pi dari kegagalan, Raspberry Pi juga harus memiliki perlindungan untuk tegangan balik, lonjakan, dan kelebihan beban.

7. Bagaimana Anda Mendekati Manajemen Termal?

Mikroprosesor pada Raspberry Pi menghasilkan panas yang harus dikelola jika tidak, hal itu dapat memengaruhi keandalan papan. Sampai sekarang, hanya heatsink kecil dengan lem yang bisa digunakan. Tidak ada lubang pemasangan yang disediakan di dekat prosesor agar heatsink dapat dikencangkan dengan baik.

Gambar termal dari rangkaian contoh dari ADI

Pada akhirnya, jika Anda menggunakan kemampuan komputasi Raspberry Pi hingga 70-90%, Anda mungkin memerlukan heatsink yang tepat dan Anda akan berakhir menggunakan lubang pemasangan papan dan heatsink yang lebih besar, yang mungkin tidak tersedia. Mungkin ada kebutuhan untuk mendesain heatsink khusus dan membuatnya diproduksi. Ini adalah biaya dan usaha ekstra.

Sebagai catatan, RPi 4 yang baru-baru ini diumumkan mengalami beberapa masalah panas berlebih yang harus diatasi oleh pembaruan firmware.

8. Seberapa Pentingkah Ukuran Faktor Bentuk Anda?

Seperti halnya desain perangkat apa pun, ruang adalah titik nyeri. Mendasarkan desain di sekitar papan seperti Pi akan diterjemahkan menjadi pembatasan pada faktor bentuk desain akhir Anda.

• Bagaimana Anda mendesain produk dengan bentuk bulat, beberapa kompromi akan diperlukan?
• Ukuran yang lebih kecil dari board Raspberry Pi tentu tidak mungkin bukan?
• HDMI tersedia di satu sisi dan konektor USB &Ethernet disediakan di sisi lain. Dalam aplikasi, di mana akses port HDMI diperlukan oleh pengguna, Anda perlu menggunakan kabel untuk mendekatkannya ke konektor USB/Ethernet dan memasangnya dengan enklosur khusus. Sambungan kabel HDMI tidak dapat diandalkan untuk pengoperasian di lapangan.
• USB Ekstra(Model B+):Dalam aplikasi, jika hanya dua USB yang perlu dibuka ke pengguna, pengguna harus menggunakan enklosur khusus untuk menyembunyikan dua port USB lainnya.

9. Berapa Banyak Dukungan Pengembangan yang Anda Butuhkan?

Papan Raspberry Pi sangat didukung melalui forum dan komunitas online. Karena kekuatan RPi terletak pada dukungan komunitas, bagaimanapun, mereka tidak berspesialisasi dalam dukungan pengembang profesional. Apakah Anda dapat meluncurkan produk dengan tenggat waktu yang ketat menggunakan dukungan komunitas atau apakah Anda memerlukan dukungan khusus?

Bahkan sebelum memutuskan, Anda harus membuat daftar periksa semua komponen perangkat lunak yang akan Anda gunakan dan memeriksa tingkat dukungan yang tersedia. Sering kali, disarankan untuk menguji kinerja sehingga Anda yakin akan mendapatkan apa yang Anda harapkan dari produk akhir Anda.

10. Apa Kebutuhan Skalabilitas Anda?

Karena, hingga saat ini, papan Raspberry Pi tidak dirancang dengan mempertimbangkan produk komersial, papan tersebut tidak memiliki papan yang kompatibel yang dapat digunakan sebagai pengganti dan/atau menawarkan kinerja yang berbeda sehingga pengembang dapat memilih tergantung pada persyaratan komputasi.

Apa yang akan Anda lakukan jika Anda menyelesaikan pengembangan dan kemudian menyadari bahwa ada permintaan untuk spesifikasi yang berbeda? Terutama saat mencoba beralih dari tahap pembuatan prototipe ke bagian yang lebih skalabel dari proses pengembangan produk, penting untuk mempertimbangkan merancang untuk pengerjaan ulang.