IoT においてシングルボードコンピュータとワンボードマイコンの機能比較および利用シーンについて考えみました

1. 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

2. 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

3. 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

4. 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)

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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)

9. 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

10. おまけ

11. 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

12. 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