Was ist ein Single-Board-Computer?

       

Ein Einplatinenrechner wird auch Single-Board-Computer (SBC) genannt und ist ein Rechner, welcher nur aus einem einzigen Prozessorboard besteht, das alle für den Betrieb des Systems nötigen Komponenten beinhaltet. Daher werden diese auch Einplatinenrechner genannt. Verwendung finden sie in privaten Haushalten und in der Industrie als Steuereinheit für Smart-Geräte. Durch die entsprechenden Module kann ein SBC fast nach Belieben erweitert und beispielsweise Schnittstellen oder eine graphische Ausgabe für unterschiedliche Messstationen hinzugefügt werden. Die bekannten SBC sind Raspberry Pi und Arduino. Als Betriebssystem kommen oftmals freie Linux-Versionen zur Anwendung, allerdings können viele Modelle auch als Einplatinenrechner für Windows oder MacOS betrieben werden. Für die Programmierung der hier angeschlossenen Geräte werden verschiedene Programmiersprachen verwendet, allerdings werden die nötigen Kenntnisse nicht zwingend vorausgesetzt, weil es für alle grundsätzlichen Anwendungen schon entsprechende quellcodeoffene Codes gibt.

Sensoren und Aktoren bei Single-Board-Computern

Die Ein- und Ausgänge des Rechners können nach dem Anstecken im Programm sehr leicht angesprochen werden. Hierbei reicht die Produktpalette auf der Sensor-Seite von Potentiometern und Tastern über Abstands-, Feuchtigkeitssensoren und Lagesensoren. Lautsprecher, LEDs und Displays können für die Ausgabe benutzt werden. Zudem stehen umfassende Module zur Verfügung. Die Bauteile sind für den Single-Board-Computer günstig im Handel erhältlich.

Sowohl die anspruchsvollen Sensoren als auch Ausgabegeräte wie Motore und Displays werden vom Anwender üblicherweise mit Libraries angesprochen. Sie enthalten bestimmte Codezeilen, die den Umgang zwischen den Sensoren und den Single-Board-Computern regeln, was sehr viel Entwicklungsaufwand einspart und die Übersichtlichkeit im Programmcode optimiert.
Für Einsteiger gibt es eine große Zahl an gut dokumentierten Projekten, die vor allem die an C-angelehnte Sprache nahe bringen.

Die Anwendungen eines Single-Board-Computers

Wegen der breiten Community der Single-Board-Computer gibt es mittlerweile eine Vielzahl an Anwendungen. Klassisch kann hier zum Beispiel eine Wetterstation aufgebaut werden. Hierzu müssen einige Sensoren an den Single-Board-Computer angeschlossen werden. Dies sind zum Beispiel ein Temperatursensor, ein Barometer oder ein Luftfeuchtigkeitsmesser. Durch die Schnittstelle für die grafische Herausgabe kann ein Bildschirm hieran gut angeschlossen werden und der Single-Board-Computers als normaler Office-Computer benutzt werden. Zwar lassen sich hierauf keine aufwendigen Computerspiele spielen, für einfache Office-Arbeiten wie das Bearbeiten von Excel- oder Word-Dokumente oder auch das Schauen von Filmen über Streaming-Dienste reicht der Rechner jedoch in jedem Fall.
Eine häufige Verwendung ist außerdem eine Single-Board-Computers als Cloud-Speicher oder Server, von welchem Inhalte zu anderen Geräten weitergestreamt werden.
Weitere klassische Anwendung finden diese kleinen Computer bei den Smart-Home-Systemen für die Steuerung von Fensterläden, Licht oder der Mikrowelle. Den Anwendungen sind generell keine Grenzen gesetzt.

Die Inbetriebnahme des Single-Board-Computers ist sehr einfach, da dieser nur mit ausreichend Strom zu versorgen ist. Weil im Mainboard alle notwendigen Komponenten schon eingebaut sind, benötigt der Anwender für den Betrieb des SBC keine weiteren Komponenten. Dennoch empfiehlt es sich, ein passendes Gehäuse und einen Lüfter zu dem SBC zu kaufen. Dies ist aus optischen Gründen sinnvoll und dass die empfindlichen Bauteile des Rechners vor Staub geschützt ist. Außerdem sorgt der Lüfter in einem SBC dafür, dass der Prozessor eine bestimmte Temperatur nicht überschreiten kann, was vor allem die Lebenszeit deutlich erhöht.