La potenza di Linux in un francobollo!

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1 La potenza di Linux in un francobollo! L italiana Acme Systems porta una ventata di Aria nuova nella spietata arena del mercato elettronico embedded L autore Roberto Premoli Divide il suo tempo tra la scrittura di articoli tecnici e la programmazione embedded su ARM. Chi volesse contattarlo può scrivergli all indirizzo roberto.premoli@ tiscali.it. 24 LINUX PRO 126 Ascanso di equivoci, cominciamo subito col dire cosa non è Aria. Aria assomiglia ma non è un PC, punto. Per trovarle una giusta collocazione, diciamo che è di parecchie lunghezze avanti a un Arduino e un po indietro rispetto alla più nota scheda Raspberry Pi. La differenza più evidente è che Aria non dispone di uscita video, che non è un difetto ma una precisa scelta implementativa: niente silicio per la grafi ca signifi ca ridurre costi, ingombri e consumi. In compenso ha un totale di 60 si avete capito bene 60 linee GPIO, cioè linee di Ingresso/Uscita di utilizzo generale, alcune delle quali già preimpostate per una porta Ethernet, 3 USB, 6 RS232, 2 I 2 C, 2 SPI e 4 ingressi analogici a 10 bit. Se poi aggiungiamo che ha 128/256 MB di RAM, una CPU ARM@400MHz e che è spinta da GNU/Linux, è facile capire che ci si trova di fronte a qualcosa a cui guardare con rispetto. Ma cosa ci faccio? Ma a cosa potrebbe servire Aria? Sicuramente trova la sua ragion d essere in un ambito di controllo, gestione, registrazione eventi e reportistica. Siamo stati un po oscuri? Va bene, proviamo a buttare lì qualche altra idea: DHCP server, fi le server, print

2 SoC e SoM, facciamo chiarezza SoC, ovvero, System on Chip. Si tratta di una fi losofi a che porta all estremo l integrazione della componentistica, cioè si condensa su un unico integrato tutto quello che si suppone servirà all utente fi nale. Un esempio tipico sono i μc (microcontrollori), in quanto essi dispongono di RAM, Flash per memorizzare il programma e gli eventuali dati da salvare, linee di input/output analogiche e digitali, circuiteria dedicata come generatori di PWM, linee seriali ad alta velocità e così via. Il prezzo da pagare per avere questi sistemi è che si tratta di hardware limitato da un punto di vista delle prestazioni, per cui occorre sapere prima di comprare l hardware che esso soddisferà i bisogni del programma da realizzare e, a volte, il programmatore deve fare i salti mortali per poter stare entro i limiti imposti dall hardware. Inoltre il SoC non ha nessuna fl essibilità, una volta prodotto non può essere modifi cato. Il SoM, ovvero System on Module, è un differente concetto: in questo caso, si sceglie di realizzare un sistema completo residente però su un piccolo circuito stampato (il modulo, appunto) dedicato a contenere i chip e la circuiteria necessaria. Questo tipo di approccio consente al produttore un maggior grado di fl essibilità progettuale, permettendo di migliorare la scheda (ad esempio: raddoppiare la RAM o usare un microprocessore più prestante) rimpiazzando semplicemente un unico componente, salvaguardando e ammortizzando su più versioni del prodotto i costi progettuali iniziali. Utenti smaliziati e abili col saldatore per SMD (surface mounting device, componenti elettronici a montaggio superfi ciale) possono addirittura agire autonomamente, per esempio sostituendo il quarzo standard con uno più veloce: un modo pratico ancorché rischioso per pompare le prestazioni del SoM: ma sia chiaro che voi sarete gli unici responsabili se vi ritroverete tra le mani un hardware non funzionante, uomo avvisato... Dimensioni a confronto tra Aria (SoM) e un classico μc (SoC) da 40 piedini server, centralina climatica, gestione luci, antifurto evoluto, monitoraggio video, robotica, domotica, controllo di processo, allarme perimetrale, ripetitore wireless... continuiamo? Crediamo sia chiara la potenzialità di questo modulino 4x4 : eh si, perché oltre a tirare come un veicolo a trazione integrale, è anche molto piccolo: solo 16 cm 2, cosa che permette di infi larlo praticamente ovunque. Finalmente potrete costruire quel controllo luci per il Presepe che rimandate da anni o automatizzare l impianto di irrigazione come dite voi e non come dice il venditore di quella costosissima centralina. In un mondo altamente competitivo quale è il mercato dell elettronica, ci fa particolarmente piacere che questa scheda sia stata progettata e venga assemblata in Italia: riteniamo che questo fatto dia di per sé un valore aggiunto al prodotto che ce lo dovrebbe far preferire rispetto a merce analoga dagli occhi a mandorla. Il prezzo è alla portata di tutti: comprando direttamente dal produttore si salta via tutta la catena di distribuzione (e relativi ricarichi), quindi ci si priva volentieri di 24 Euro per poter mettere le mani su questo gioiellino (29 Euro per la versione con 256 MB di RAM). Un paragone con Raspberry Pi Premettiamo che non è un confronto alla pari perché sono prodotti pensati per ambiti differenti, ma poiché per alcuni aspetti hardware si somigliano e dato che potrebbero essere usate per gli stessi scopi (pensiamo a compiti di controllo e gestione I/O), ecco che abbiamo deciso di fare una piccola gara tra le due. Δ Costi: vince RP, il cui prezzo fi nale superiore è giustifi cato dalle maggiori quantità e prestazione dell hardware (GPU, connettori, ecc.). Δ Ingombri: vince Aria (4x4cm sono veramente diffi cili da battere). Δ Linee I/O: vince Aria (il punto forte di Aria sono appunto quantità e tipi di linee I/O). Δ RAM: pareggio (solo da un paio di mesi RP ha raddoppiato la RAM a 512 MB). Δ Prestazioni: vince RP, dotata di una CPU più veloce. Δ Consumi: vince Aria (minore silicio, CPU più lenta e quindi risparmiosa di energia). La RP è stata pensata come un compromesso un po di tutto per accontentare utenti desktop, studenti e hobbisti elettronici. Ma si sa: il miglior compromesso è quando nessuno è contento del tutto. Aria non vuole Caratteristiche tecniche Δ CPU: 400MHz CPU Atmel AT91SAM9G25 (ARMv4) Δ RAM: 128 MB o 256 MB (DDR2) Δ Rete: 10/100 Mbit Δ Poste USB 2.0: max 3 confi gurate come segue: one hi-speed host/device one hi-speed host one full-speed Δ Linee RS232: max 6 Δ Linee I2C: max 2 Δ Linee SPI: max 2 Δ Ingressi analogici: 10 bit 1 FOX Board, la mamma di Aria œ Δ Linee GPIO: max 60 Δ Consumi: 0.3 Watt Δ Temperatura di esercizio: 0-70 C (seguiranno modelli con intervalli di temperatura più estesi) Δ Dimensioni: 40 x 40 mm Δ RoHS compliant Δ Basse emissioni Elettromagnetiche Δ Livelli logici: 0/3.3 volt Δ Distanza tra i piedini: 1.27 mm Δ LED a bordo confi gurabile dall utente: uno. Δ Alimentazione: singola a 3.3 volt LINUX PRO

3 2 Chi fa cosa a bordo di Aria TABELLA 1 MicroControllori (μc) microprocessori (μp) Il futuro? ARM e Linux Lo scorso trentennio è stato dominato dall accoppiata x86/windows, ma negli ultimi anni si sono affacciati sul mercato nuovi protagonisti: ARM sul fronte dei processori e Linux sul fronte dei sistemi operativi. Riconoscendone il potenziale, Microsoft ha deciso di portare Windows 8 su architettura ARM, ma blindando le installazioni al solo market proprietario, tentando di replicare il giardino recintato tipico dell ecosistema chiuso del mondo Apple. Noi ammiratori delle idee propugnate dalla Free Software Foundation ( sappiamo che invece il vantaggio per l utente fi nale e per la comunità è sul fronte opposto: libertà di intervento, apertura dei codici, standard pubblici e diffusi, condivisione del Sapere. Sul fronte hardware, ARM ha sempre navigato in acque basse, dove importavano di più i consumi limitati che la potenza di calcolo, ma ora non è più così: pur mantenendo basse le richieste energetiche, le CPU ARM sono cresciute molto sul fronte prestazionale. Piccoli mostri da 4 core a 32nm accontentare tutti ma solo un certo di tipo di pubblico (escludendo quindi le attività simil-desktop) e lo vuole accontentare bene: anticipiamo che, secondo noi, l obiettivo è stato centrato. PRO - Costo contenuto - Ingombro minimo - Periferiche on board - Bassi consumi - Molta RAM - Clock veloce - Disponibilità di sistemi operativi - Disponibilità di linguaggi ad alto livello CONTRO - Poca RAM - Bassa velocità di clock - Assenza di linguaggi ad alto livello - Elevata curva di apprendimento - Costi elevati - Nessuna periferica on board - Elevati ingombri - Elevato consumo energetico - Necessità di raffreddamento sono già in circolazione (il passaggio ai 14nm è previsto per il 2014) e recentemente è stata assestata la prima spallata al mercato delle GPU con l ultimo nato sul fronte della grafi ca, il Mali-T604 espressamente progettato per attività ibride CPU-GPU e compatibile OpenCL, che sulla carta promette grandi cose: vedremo nei prossimi mesi se la fi ducia che riponiamo in esso sarà stata onorata o meno. Sia chiaro che non ci troviamo ancora di fronte a nulla di estremo sul fronte delle prestazioni: per dare un idea, quel core grafi co è un po meno prestante di una ATI Radeon 6470M; (2.1 GPixel/s contro 2.8) pur avendo la stessa ampiezza di banda di I/O. Nulla di particolarmente esaltante, ma nemmeno da disprezzare visto che la 6470M fa girare Crysis ( watch?v=k0o2f4-xota), quindi ci si aspettano prestazioni non tanto peggiori da Mali, il quale ci auguriamo sia il progenitore di una famiglia di GPU al gusto ARM che vada a scombinare le carte al duopolio ATI-NVIDIA, a tutto vantaggio degli utenti fi nali. Forza ARM! Come nasce Aria Due parole: Sergio Tanzilli. A molti questo nome non dirà nulla ma per le decine di migliaia di persone che hanno bazzicato l ambiente dei μc (microcontrollori) della MicroChip, lui è *il* Tanzilli, quello che ha scritto il corso Pic by Examples, meglio noto come la bibbia di hobbisti e professionisti ai tempi del Web 1.0, quando si viaggiava con modem analogico a 56kbps e il massimo dei punti geek era avere il proprio sito su geocities.com. Passati gli anni ed evolutesi le prestazioni del silicio, il nostro eroe ha inizialmente debuttato nel mondo Linuxembedded-ARM con la FOX Board (Fig.1), per poi creare una versione più piccola ma più potente: il risultato è Aria. Chi scrive si è scontrato per anni con μc dotati di 128 byte (si, centoventotto byte!) di RAM e 3 KB per lo spazio programma: su quel tipo di hardware, il solo modo per programmare era usare il linguaggio macchina. Ne consegue che apprezziamo molto il concetto sotteso a questo francobollo hardware, perché ci si trova di fronte alla fusione di due mondi: μc e μp, cioè microprocessori. Da sempre, chi desiderava creare schede elettroniche da zero doveva fare i conti con la Tabella 1. Nel tempo c è stato un miglioramento della situazione sul fronte μc, con la comparsa di tool di programmazione e di hardware facile per hobbisti ma la praticità d uso tipica delle CPU era ancora molto lontana. In questo panorama i produttori di circuiti integrati sono arrivati a scombinare le carte offrendo agli utenti fi nali il passo evolutivo successivo. Parliamo di sistemi che raccolgono e condensano gli aspetti positivi di entrambi i mondi e cioè la fl essibilità e le risorse hardware messe a disposizione dal mondo dei μc unite alla potenza e velocità di un μp a 32 bit. Ma l aspetto che secondo noi è veramente vincente è che il tutto viene gestito da un sistema operativo di indiscussa e provata qualità Linux che offre la comodità di avere a disposizione linguaggi ad alto livello come C e Python, senza dimenticarci di C++, Perl, PHP, Javascript, Bash... L hardware in dettaglio Su un scheda dalle dimensioni così contenute, analizzare l hardware equivale ad analizzare principalmente il SoC (Fig.2): nella fattispecie, un ARMEL AT91SAM9G25. Spulciando la documentazione tecnica, risaliamo la catena dei basato su per approdare all informazione che ci interessa: il core è un ARMv4, cioè il minimo sindacale per supportare un sistema operativo come Linux o Windows CE. Questa condizione non disturba affatto, dato che il microprocessore non dovrà reggere carichi multimediali o altre attività desktop: per fare un paragone a quattro zampe, non ci troviamo di fronte a un delicato cavallo da corsa ma a un robusto cammello che affronterà con successo il deserto. Si noti che l ARMv4 è mancante di coprocessore matematico, quindi il sistema se la caverà bene con i calcoli di numeri interi ma sarà meno prestante sul fronte dei numeri con la virgola. Intendiamoci, non è nulla di grave in quanto il sistema operativo si occuperà di ogni tipo di calcolo, anche se con più calma: d altronde nessuno di noi ha 26 LINUX PRO 126

4 dimenticato gli eroici tempi del con le routine numeriche emulate via software, giusto? Tra l altro, la velocità impostata a 400MHz gioca a nostro favore sul fronte della dissipazione termica dato che i progettisti hanno volutamente favorito l aspetto microcontrollore puntando su dimensioni contenute e consumi energetici ridotti: questa schedina è fatta apposta per strumentazione alimentata a batteria o per apparati che devono stare accesi 24 ore al giorno. A vederla cosi piccolina e compatta, viene naturale non chiamarla scheda ma modulo : infatti il suo naturale impiego è quello di fare da intellighenzia per un hardware già esistente o comunque da progettare intorno all Aria stessa. Ma come è possibile che in così poco ci sia così tanto? Ci riferiamo alla lunga lista di periferiche disponibili. La spiegazione è molto semplice: ARM Holding, la società detentrice delle proprietà intellettuali dei core ARM, dà in licenza ai propri clienti Texas Instruments, Rockchip, ecc. la possibilità di integrare le proprie CPU all interno di chip che provvedono all elettronica di contorno, cioè le varie porte USB/RS232/ecc., convertitori analogico/digitale e così via. In altre parole, nascosta in quel quadratino nero c è la CPU accompagnata da tutta una serie di circuiti digitali accessori che però fanno la differenza, personalizzando il circuito integrato. In questo modo si possono avere una miriade di chip simili ma non uguali, che si adattano alle più diverse necessità del cliente fi nale. Ci sembra giusto spendere una parola anche sui costi, che sono veramente aggressivi: come è possibile che Aria costi così poco? Il trucco sta ancora una volta nei processori ARM: essi hanno rispetto ad una tipica CPU x86 una architettura molto più effi ciente, cosa che si traduce in un numero incredibilmente basso di transistor necessari. Ne consegue che i chip sono piccoli e non richiedono tecnologie produttive di punta, potendo essere costruiti con macchinari di 3 o 4 generazioni fa e quindi molto più economici. Sugli x86 tutti si chiedono qual è la scala nanometrica dei transistor perché si sa che più piccolo è meglio è, ma questa domanda ha poco senso sugli ARM entry level: che venga prodotta a 65 o 50nm non cambia molto, perché la leggerezza dell architettura compensa più che abbondantemente l ineffi cienza della geometria dei transistor (cioè l esatto opposto del mondo x86, dove per contenere i consumi energetici sempre crescenti devono ogni volta rimpicciolire la geometria dei transistor, con conseguenti costi di ricerca e sviluppo che si abbattono inesorabilmente sulle tasche degli utenti fi nali). Terra, la scheda di sviluppo Aria non presenta alcun tipo di connettore, anche perché sarebbe impossibile saldarci sopra qualunque cosa visto che lo spazio è già tutto occupato: per dare un esempio delle dimensioni in gioco, un connettore Ethernet occuperebbe più del 20% dello superfi cie totale, impensabile saldarcelo sopra, quindi. Non resta altro che rispolverare il nostro fi dato saldatore e darci da fare cablando i connettori con dei fi li volanti ai piedini che circondano la scheda. Sul sito troviamo tutti gli schemi necessari per attaccare alla scheda i vari connettori USB, Ethernet e quant altro. Attenzione che alcune periferiche (ad esempio le porte USB) necessitano dei classici 5V, ma la circuiteria della scheda adotta ormai il nuovo standard da 3V3: va quindi prestata la dovuta cura per evitare di mischiare livelli di tensione differenti (5V0 e 3V3) in quanto tale azione avrebbe come risultato solo di fare un fritto misto per poi buttare via la scheda. Per chi invece come noi preferisce a volte le cose già fatte seguendo la fi losofi a del Tutto & Subito, una soluzione potrebbe essere quella di procurarsi un hardware già pronto che utilizzi l Aria quale cervello, cioè un contenitore con dimensioni più generose, già dotato di tutti i connettori e che porti fuori i segnali logici dall ARM in modo da poterli gestire più comodamente (Fig.4). Il vantaggio nell uso di una scheda di sviluppo già pronta oltre a quello di avere un sistema compatto e senza instabili fi li volanti è quello di essere immediatamente operativi, riducendo i tempi di sviluppo e prototipazione dei propri progetti. Al momento in cui scriviamo, il prezzo di tale soluzione varia dai 200 ai 250 Euro in base alla presenza o meno del modulo GSM, ai quali dovrete aggiungere qualche decina di Euro in caso di ulteriori accessori (come la porta di debug seriale, la barra di LED, ecc.). I costi sono leggermente maggiori di quelli di una classica scheda di prototipazione basata su μc ma queste ultime sono accompagnate da un tool di sviluppo limitato: se si vogliono fare le cose sul serio occorre un pacchetto di sviluppo software professionale da pagarsi a parte, dal costo di centinaia di euro. In questo caso, ci troviamo a sborsare un po di più per l hardware ma poi non avremo alcun tipo di uscita economica sul fronte del software, dato che possiamo disporre a costo zero di una distro GNU/Linux già pronta con tutti i tool software necessari: alla fi ne dei conti, si risparmia. Volendo fare un parallelo con un PC tradizionale, possiamo considerare Aria come la CPU e Terra come la piastra madre anche se misura solo 10x10cm (poco più di un fl oppy!); visto che rende disponibili comodamente tutte le periferiche e linee di I/O, potremmo eleggerla direttamente quale scheda fi nale dei nostri progetti. Viceversa, se si è tirati con lo spazio o se si necessita di poche periferiche hardware, una volta conclusa la progettazione del software sarà suffi ciente riversare il software nella microsd connessa al modulo Aria fi nale. Parliamo del software Qui ormai è un classico: in tutte le occasioni in cui serve fl essibilità, affi dabilità, vasto parco di applicativi disponibili e certezze per quanto riguarda il supporto della comunità, c è a parere di chi scrive un solo 3 Il kit completo di Aria per essere subito operativi œ LINUX PRO

5 L imbarazzo del nome Nel testo ci riferiamo ad ARM indifferentemente con i termini μc (microcontrollore) o μp (microprocessore): non si tratta di errori ma di imbarazzo della scelta. Se guardiamo alle periferiche disponibili è un μc, se invece guardiamo alla potenza di calcolo e alla fl essibilità di programmazione, è un μp. Quindi ci siamo decisi a usare il nome che sembrava più adatto a sottolineare l aspetto saliente a cui ci si riferisce di volta in volta. 4 La scheda Terra in dettaglio nome e cioè Debian GNU/Linux. Il produttore mette a disposizione delle microsd con Debian 6.0 precaricata, ma dal link developers è possibile scaricare la immagini e procedere autonomamente, cosa che permette di risparmiare qualche soldino e di riciclare una delle tante memoriette che avete in casa. Colleghiamoci alla scheda Sul sito del venditore ( vengono presentati un paio di modi per connettersi alla scheda, tramite la linea di debug seriale oppure tramite SSH: in questo caso serve scoprire l IP, dato che è attivo di default il client DHCP dovremo collegarla al nostro router e poi nella pagina di confi gurazione dello stesso scoprire quale indirizzo è stato assegnato. Noi ricorreremo a un trucco Jedi per saltare via tutto questa parte. Visto che ci troviamo di fronte a un sistema Debian al 100% e che preferiamo un indirizzo statico, non faremo altro che montare la scheda microsd sul nostro PC e confi gurare opportunamente il fi le /etc/network/ interfaces. Rimettete la scheda SD su Terra e fate il boot. Ora che la scheda è nella vostra rete locale, potete controllarla con SSH: (la coppia utente:password è root:ariag25). Da qui in poi è facile: con il solito apt-get potete aggiornare il sistema e installare nuovi applicativi. Ah, un regalo per voi: se vi connettete alla scheda tramite un navigatore Web, potrete vedere che è attivo un server HTTP che potrà fare da base per i vostri esperimenti programmatori: non vi diciamo di più per non rovinarvi la sorpresa. TABELLA 2 Qualche test sulle prestazioni Da vecchi utenti PC, abbiamo la solita deformazione professionale che ci porta a chiederci quanto pompa la CPU: per rispondere a questa domanda abbiamo bisogno di un confronto e abbiamo scelto come avversari una Raspberry e un vecchio portatile Thinkpad con un Pentium II a 400 MHz. Abbiamo quindi eseguito qualche test: trasferimento fi le in SSH, compilazione del programma aircrack-ng e suo utilizzo a scopo di elaborazione numerica. Nella Tabella 2 potete vedere i risultati ottenuti. Si noti che il test SSH è stato fatto connettendo i concorrenti a una macchina molto più carrozzata, quindi non c erano vincoli prestazionali all altro capo del cavo di rete che avrebbero potuto falsare i risultati. Inoltre, per non sottrarre potenza elaborativa ai test, le prove su portatile e Raspberry sono state fatte a riga di comando. Tre test possono essere pochi, ma quanto meno danno un indicazione di massima. Come vedete dalla tabella, Aria e Raspberry Pi sono sconfi tte sull I/O di rete e sulla velocità di compilazione ma si riscattano nell elaborazione numerica che, in fondo, è la parte più importante che si richiede a questo tipo di hardware. Inoltre, fatte le dovute proporzioni per quanto riguarda la frequenza di clock, le due schede basate su ARM hanno più o meno le stesse prestazioni, questo signifi ca che basterebbe alzare la velocità di Aria a 700 MHz per avvicinarsi parecchio alla RP: il gap che resterebbe è dovuto probabilmente alla miglior architettura dell ARMv6 che batte nella RP rispetto all ARMv4 che spinge Aria. Per quanto riguarda la dissipazione termica, durante le prove il SoC non ha dato segni di riscaldamento e alla prova dito il chip non ha superato in modo apprezzabile la temperatura ambiente. Interagire con l hardware In tutti i linguaggi di programmazione, il primo programma che si impara a scrivere è l Hello World, cioè la realizzazione di un comando semplicissimo ARIA PENTIUM II Raspberry Pi SSH (MB/s) 1,7 5,0 3,6 Aircrack (pass/s) Compilazione (s) Clock (MHz) LINUX PRO 126

6 quale la stampa di una scritta a video. Nel mondo dei μc l equivalente dell Hello World è far lampeggiare un LED (cioè comandare un uscita digitale) e rilevare lo stato di un pulsante (cioè leggere un ingresso digitale). Una volta padroneggiati questi due concetti base, allora saprete già il 60% di quello che c è da sapere sulla gestione degli I/O: il resto come si dice è tutta strada in discesa. Un esempio pratico? Cablate un LED e un pulsante come si vede in Fig.6 e poi potrete usare i due esempi seguenti in Python. Δ LED che lampeggia import ablib import time print Blinking led print Type ctrl-c to exit led = ablib.pin( W, 9, low ) while True: time.sleep(0.2) led.on() time.sleep(0.2) led.off() Δ Lettura pulsante import ablib import time print Press the push-button print or type ctrl-c to exit led = ablib.pin( W, 9, low ) button = ablib.pin( W, 15, in ) while True: if button.get_value()==0: led.on() else: led.off() Niente monitor? No, forse sì! Nel mondo PC per uscita video si intende un monitor da connettere per avere un output ricco di informazioni. Nel mondo μc, molto più spartano, il chip parla a volte solo attraverso un unico LED, magari con un codice: lampeggio veloce = tutto bene lampeggio lento = attesa comandi, luce fi ssa = errore e così via. Avendo a disposizione qualche I/O in più, il passo successivo è un classico display LCD a 2x16 (due righe da 16 caratteri l una): la scheda Terra prevede già i connettori per il montaggio (Fig.7). Ma se non ci si accontenta, si può ricorrere a un pannello da 320x240 pixel che abbiamo trovato scavando nel sito Web dell Aria (Fig.8). Forse non ci potete giocare a Doom, ma si possono fare parecchie cosette visto che può fungere sia da output visivo che da input (è touchscreen) sostituendo quindi tastierini e pulsanti. Facile da interfacciare (linea seriale o parallela), intelligente (ha un microprocessore dedicato per la gestione delle primitive grafi che come linee, cerchi, ecc.) e abbordabile nel prezzo (63 Euro al momento in cui scriviamo), con i suoi colori disponibili è sicuramente un accessorio di cui almeno deve essere nota l esistenza. Speriamo che questi pochi dati vi abbiano incuriosito abbastanza per andare a cercare ulteriori informazioni ( ULCD-32PT) e chissà mai che tra qualche mese non pervenga in redazione una missiva che ci annuncia la vostra versione di Tretis o Pacman sull Aria... 6 Gestire LED e pulsanti non è mai stato così facile 5 Midnight Commander all opera œ LINUX PRO

7 7 Un augurio ai nostri lettori 8 Pannello touchscreen per i vostri progetti grafici Driver per le uscite analogiche Come tutti i progettisti sanno, il top per un μc è avere delle uscite analogiche, cioè la possibilità di produrre un segnale che varii in modo continuo tra lo 0 e l 1 logico (in questo caso, tra 0 e 3V3 a passi costanti). È possibile simulare tali uscite con dell hardware dedicato chiamato PWM (Pulse With Modulation). In pratica si tratta di una circuiteria dedicata che si occupa previa confi gurazione di alcune variabili di sistema di cambiare l uscita di un piedino da zero a uno e viceversa, ma con una frequenza tale che il risultato fi nale è il valore intermedio voluto (per esempio 0.9V, 2.5V, ecc.). L hardware mette a disposizione almeno quattro PWM, purtroppo nel kernel di default (2.6.39) mancano ancora i driver adatti e occorre Linux 3.7 per poter sfruttare questa risorsa: comunque al tempo in cui leggerete questo scritto troverete già tutto pronto sul sito di Acme Systems. 256 MB non sono pochi Qualcuno potrebbe essere perplesso dal fatto che Aria abbia a seconda del modello 256 MB o addirittura solo 128 MB di RAM. Per prima cosa, ricordiamo che è la stessa dotazione che avevano i due modelli A e B di Raspberry Pi fi no a qualche mese fa (che solo recentemente ha raddoppiato a 256 e 512 MB). Secondo, invitiamo il lettore a non pensare alla scheda come a un PC ma come a un super Arduino (il quale dispone, lo ricordiamo, di soli 16 KB di RAM). Certo, Linux è un sistema operativo e come tale ha bisogno di spazio, ma la possibilità di intervenire sui sorgenti risolve la situazione. È infatti possibile far dimagrire il software di base affi nché kernel e fi lesystem si accontentino di qualche Megabyte (il sistema GNU/Linux che fa andare il vostro router wireless può accontentarsi tranquillamente di 6-8 MB) lasciando tutto il resto disponibile per le necessità progettuali e gli applicativi degli utenti fi nali. Qualche idea d uso Abbiamo detto che Aria è molto di più di un Arduino e meno di una Raspberry: che sia meglio di Arduino è palese leggendo le specifi che hardware, mentre dai test abbiamo visto che la sua potenza è poco meno che proporzionale a quella della RP, tenuto conto del differente clock. Ma che dire sul puro fronte PC? Dopotutto, fi no a una decina di anni fa una CPU a 400 MHz con 128 MB di RAM era più che dignitosa e provvedeva a ogni nostra necessità informatica. Un facile uso che ci viene in mente è un impiego di rete: con una microsd adeguata ecco che avete un effi ciente e discreto deposito-fi le 30 LINUX PRO 126

8 addirittura posizionabile all interno di una presa di rete, sempre in linea 24 ore al giorno e completamente fuori vista. Se invece occorre maggiore capienza di archiviazione, basta aggiungere un disco USB. L utilizzo non è certo limitato a cose classiche come DHCP o fi le server, ma può essere un valido client per il protocollo BitTorrent: in questo caso il trucco è usare programmi a riga di comando come rtorrent abbinato a un controllo via Web, come rtgui in modo da rendere inutile un uscita video diretta e controllando il tutto da remoto. Cercando difetti Ci siamo sforzati per cercare dei difetti ma non ne abbiamo trovati. Non c è il connettore per la microsd? Sì, ma saldarlo a bordo comportava la rinuncia ad almeno 8 linee di I/O e a più del 10% di superfi cie disponibile: decisamente troppo. Magari nella prossima versione (leggete l intervista al progettista nel box relativo) verrà integrata. Si poteva mettere una seconda porta di rete? Sì, ma Aria non è stato pensato per svolgere funzioni di fi rewall/router. La CPU è lenta? Gente, parliamo sempre di 400 MHz, che usati per controllare delle linee di I/O sembrano addirittura oltre quanto necessario: la potenza in più e dedicabile per gestire la roba ad alto livello che non potrebbe essere elaborata da un normale microcontrollore, come un Web server o attività di elaborazione numerica diffi cilmente processabile da sistemi a 8/16 bit. Siccome siamo pignoli (ma soprattutto perché ci sarebbe servita per un nostro progettino!) abbiamo notato la mancanza di una porta RS485 ( RS485), un tipo di connessione seriale molto usata in ambito industriale, che permette il networking di decine di unità senza il disturbo di dover appoggiarsi a una linea Ethernet. Anche se a nostro avviso la presenza della RS485 a bordo avrebbe completato al 100% la vocazione microcontrolloristica di questo SoM, riconosciamo che si tratta di una chicca hardware richiesta solo da un ristretto numero di utenti. Se proprio si vuole il protocollo RS485 occorre quindi appoggiarsi a modulini-adattatori esterni, già previsti e disponibili sul sito del produttore. L ultimo pin Per analizzare approfonditamente questo SoM servirebbe molto spazio ma le prove effettuate hanno comunque confermato la prima impressione. Per l hardware; robusto, affi dabile, economico ed espandibile sono i primi quattro aggettivi che ci vengono in mente, mentre il quinto che riguarda il software secondo noi è quello più importante: standard, cioè con una versione di Debian praticamente identica a quella tipica per x86, cosa che azzera di fatto i tempi per la formazione di tecnici e programmatori embedded che, se sanno già lavorare e programmare su PC, impiegheranno pochissimo tempo a padroneggiare i segreti di Aria. Buon lavoro a tutti! LXP Intervista al progettista Linux Pro: Eccoci a tu per tu con Sergio Tanzilli. Sergio, parlaci di te. Sergio Tanzilli: Classe Ho cominciato smontando una vecchia radio del nonno e da li non mi sono più fermato. Scuola Radio Electra, poi il primo microcomputer autocostruito (basato sul mitico Z80) grazie a Nuova Elettronica, dopodiché il salto nel mondo dei PC. Negli anni novanta scopro i μc, l esplosione del Web veicola il mio corso Pic by Example : la scoperta di Linux su ARM, portano alla fondazione della società Acme Systems nei primi anni 2000, grazie alla quale realizziamo la prima FOX Board venduta in 60 mila esemplari e ora Aria, la sua degna erede. LXP: Acme Systems, una scelta imprenditoriale coraggiosa in una realtà come quella italiana, che di solito è terra di conquista da parte di produttori stranieri. ST: La maggior parte delle società famose per aver realizzato schede a microprocessore sono nate e cresciute in zone già conosciute per l elettronica: Silicon Valley, Hong Kong, Shenzen, ecc. Acme Systems S.r.L. va controcorrente in quanto localizzata in una zona famosa per il carciofo romanesco: speriamo che altri si impegneranno come noi per rivitalizzare l industria tricolore del silicio. LXP: Sul Web corre voce che addirittura i cinesi comprino da voi. Successo italiano o leggenda metropolitana? ST: Aria è un modulo pensato per essere il cervello di schede a cui può essere facilmente aggiunto. È una offerta che riempie una nicchia di mercato che era scoperta. È diffi cile fare grossi volumi se non si è appoggiati dalle ditte produttrici dei chip, ma ci stiamo prendendo delle belle soddisfazioni: abbiamo ricevuto ordini consistenti non solo dalla Cina ma da diversi paesi asiatici, nazioni che di solito sono fornitori e non clienti dell Italia in ambito elettronico. LXP: Secondo noi Aria sarebbe più attraente se avesse della memoria Flash a bordo, alternativa alla microsd esterna: cosa ne pensi? ST: Pianifi cando con il mio socio e amico Roberto Asquini quella che sarebbe diventata Aria, abbiamo puntato fortemente sulla memoria esterna più fl essibile e sicura discostandoci dalla fi losofi a allora corrente tra gli sviluppatori di schede ARM. Anche Raspberry Pi segue la via della microsd, cosa che ci conforta sulla giustezza della nostra scelta. LXP: Visto il successo della scheda, possiamo aspettarci una versione 2.0 di Aria? ST: Ci piace l idea di aumentare l integrazione impilando SoC e RAM. Pensiamo a una versione con maggiore quantità di memoria e una CPU più potente, una Aria 2.0 proposta a prezzi molto aggressivi. Non posso scendere in dettagli, ma sarà una bella sorpresa per i nostri clienti. LINUX PRO