Was tun Einplatinencomputer?

Ein Einplatinencomputer ist ein Computersystem, bei dem alle für den Betrieb erforderlichen elektronischen Komponenten auf einer einzigen Leiterplatte vereint sind.

Geräte wie der Apple I waren ab Mitte der 1970er-Jahre die Vorläufer der späteren Heimcomputer und Personal Computer. Es handelte sich dabei um einen typischen Einplatinencomputer. Aber auch die späteren Heimcomputer der 1980er-Jahre, beispielsweise der Sinclair ZX81, der Commodore 64 oder der Atari ST waren Einplatinencomputer. Aus Marketingzwecken wurden sie als „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 werden Einplatinencomputer in der Industrie überwiegend in der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik (MSR) verwendet.
Single-Board-Computer haben in vielen Bereichen fest verdrahtete Steuerungen ersetzt, da Änderungen im Steuerungsprozess nur mit Programmänderungen erreicht werden können und sie außerdem kostengünstiger sind als komplexe speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS).

Auch sogenannte eingebettete Systeme in elektronisch gesteuerten Gütern wie Haushaltsgeräten, Kraftfahrzeugen, WLAN-Routern, Unterhaltungselektronik oder Medizintechnik sind wichtige Anwendungen. Häufig werden angepasste Varianten des Linux-Betriebssystems (z. B. Embedded Linux) verwendet.

Privatbereich

Im Privatbereich sind es vorwiegend sogenannte Entwicklerboards für Hobby-Elektroniker, die als Einplatinen-Computer verkauft werden. Das bekannteste Entwicklerboard ist der Raspberry Pi. Diese Einplatinencomputer werden unter anderem als Mediacenter, Heim-Server oder als Experimentiergerät unter Linux eingesetzt.

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

Wird der Einplatinen mit RAM und EEPROM- oder Flash-Speicher bestückt, können Zwischenergebnisse abgelegt, Unterprogramme ausgeführt und der Betrieb gegen Stromausfall abgesichert werden.

Dank Analog-Digital-Wandlern, Zählerbausteinen, Kommunikationsschnittstellen und anderen speziellen Schaltungen können Einplatinencomputer an alle erdenklichen Anforderungen angepasst und zugeschnitten werden.

Bis in die 1990er-Jahre wurden Einplatinencomputer mit 8-Bit-Architektur eingesetzt. Heute werden Einplatinenrechner mit leistungsfähigeren Mikrocontrollern bestückt. Immer mehr Funktionen, wie Standardschnittstellen, A/D-Wandler, WLAN-Funktionen, werden direkt auf demselben Chip wie die CPU integriert (System-on-a-Chip). Dies führt bei steigender Funktionalität und einer breiteren Anwendungspalette zu fallenden Stückpreisen in der Produktion.