Development tools

Wat zijn development tools?

Ontwikkelgereedschappen zijn rudimentaire computersystemen op een enkele printplaat. In de ruimste zin behoren zij tot de categorie van de single-board computers (SBC's). Qua ontwerp lijken zij op de eerste computers vóór de komst van de moderne complete PC's in de jaren 1970 en 1980. Ze zijn echter veel kleiner dan hun garderobe-grote voorgangers.

De gelijkenis is geen toeval. Ontwikkelingshulpmiddelen dienen als (deels experimentele) controle- en meeteenheden binnen ingebedde systemen waarvoor conventionele PC's te groot, te duur en gewoon "overgekwalificeerd" zijn. In de regel worden op de printplaat van een ontwikkelingsinstrument alleen interfaces, die variëren naar gelang van het beoogde gebruik, en een microcontroller geïnstalleerd. Een microcontroller is een systeem-op-een-chip (SoC), d.w.z. dat het een processor, die programma's uitvoert en gegevens berekent, en andere essentiële hardwarecomponenten integreert op één enkele chip.

Welke development tools zijn er?

• Single Board computers
  Single-board computers (SBC's) zijn eenvoudige computers waarbij alle noodzakelijke componenten op één moederbord zijn samengebracht, meestal ter grootte van een creditcard. CPU, RAM, BIOS en diverse perifere interfaces zijn ondergebracht in een kleine ruimte. In tegenstelling tot klassieke PC's hebben SBC's niet eens een behuizing. Dit betekent dat de systemen vrij toegankelijk zijn en gemakkelijk kunnen worden omgebouwd en geïnstalleerd in embedded systemen. Dit maakt ze populair bij hobbyisten en fabrikanten van huishoudelijke apparaten, die ze gebruiken voor meet-, regel- en controleprocessen in hun ontwerpen.
• Arduino
  Arduino's zijn de hardwarecomponent van het Arduino-systeem, een fysiek computerplatform. Physical computing is een gespecialiseerde discipline van de informatica die tot doel heeft software te gebruiken om fysieke systemen samen te stellen die in wisselwerking staan met de analoge omgeving. Arduino is een uniforme, uitgebreide omgeving voor knutselaars en hobbyisten die zich bezighouden met fysieke computers. Aangezien de hardwarecomponenten zoals de boards, die gewoonlijk een microcontroller en diverse input-output interfaces bevatten, worden gekoppeld aan softwarecomponenten zoals een specifieke programmeertaal, kunnen de twee gemakkelijker worden gecombineerd.
• Raspberry Pi
  De bekendste single-board computers zijn de Raspberry Pi's. Sinds 2010 ontwikkelt en verspreidt de Raspberry Foundation de kleine computers, met de bedoeling beginners en vooral jongeren warm te maken voor computertechnologie. Hun veelzijdigheid heeft ze echter ook populair gemaakt bij ervaren hobbyisten. De Raspberry Pi model 4b, bijvoorbeeld, is gemakkelijk geschikt als zuinige PC voor kantoor en thuis. De Raspberry Foundation heeft zijn eigen besturingssysteem, "Raspbian" genaamd, ontwikkeld voor zijn SBC's.
• Breakout boards
  Aangezien input/output boards zoals Arduinos en SBC's zoals Raspberry Pi's ontworpen zijn om zo minimalistisch mogelijk te zijn, is het zinvol om ze uit te breiden naargelang de beoogde taken. Normaal zouden extra elektronische componenten tegen hoge kosten moeten worden aangesoldeerd. Breakout boards waarop de componenten reeds zijn gesoldeerd, maken het echter mogelijk ze vrij gemakkelijk in te pluggen. Dergelijke uitbreidingskaarten zijn gemakkelijk verwisselbaar en maken een flexibeler gebruik van een ontwikkelingsinstrument mogelijk.
• Arduino shuilds en Pi HAT's
  Arduino Shields en Pi HATs zijn uitbreidingskaarten die speciaal zijn ontworpen voor respectievelijk Arduino-boards en Raspberry Pis. Aangezien zij exact zijn aangepast aan de vorm en de pennenbezetting van de respectieve moederborden, is de uitbreiding van het moederbord nog handiger dan met conventionele breakout boards.
• Microcontroller Boards & Kits (MCU)
  Net als single-board computers zijn microcontroller boards kleine computers op een printplaat die voornamelijk in ingebedde systemen regel-, meet- en besturingstaken uitvoeren. In tegenstelling tot SBC's zijn het echter geen volwaardige computers. Zij missen een multifunctioneel besturingssysteem en hebben gewoonlijk slechts één interface voor de programmering.

Waar moet u op letten bij het kopen van een development board?

Welk development board geschikt is voor een project hangt in de eerste plaats af van de eisen. SBC's zoals de Raspberry Pis kunnen op de meest uiteenlopende manieren worden gebruikt. Zij dienen niet alleen als ontwikkelingshulpmiddelen, maar ook als stand-alone PC's. Daar staat tegenover dat zij meer ruimte vergen en duurder zijn dan goedkopere oplossingen. Breakout-, evaluatie- en microcontroller-kaarten van derden zijn daarentegen minder dure oplossingen voor specifieke taken. Arduino-systemen, of het nu boards of schilden zijn, zijn een goed compromis, omdat zij een breed scala van geprefabriceerde, op elkaar afgestemde hardware en software bieden.

Praktische tip: voorkom kortsluiting in development tools

Om kortsluiting te voorkomen is het belangrijk handen en gereedschappen elektrostatisch te ontladen voordat zij in contact komen met ontwikkelingsgereedschappen en andere hardwarecomponenten. Daartoe is het raadzaam een antistatische polsband te dragen. Contact met andere geleidende voorwerpen kan ook een ontlading veroorzaken. Bovendien mogen de Development Tools alleen in een droge omgeving worden opgeslagen, gebruikt en geïnstalleerd.

FAQ development tools

Hoe kunnen Arduino boards geprogrammeerd worden?

In tegenstelling tot single-board computers zoals Raspberry Pi, worden Arduino boards niet geleverd met een besturingssysteem. Om een taak te kunnen uitvoeren, moeten zij speciaal voor dat doel worden geprogrammeerd. Om dit te doen, moet de Arduino-ontwikkelingsomgeving (IDE) op een computer worden geïnstalleerd. Het bevat onder andere een compiler en een code-editor waarin het programma voor het bord wordt geschreven. Zodra de code klaar is, wordt deze overgebracht via een seriële interface.

Welke soorten Raspberry Pi's zijn er?

Sinds de eerste generatie, uitgebracht in februari 2013, heeft Raspberry zijn Pi-computers regelmatig bijgewerkt. Raspberry Pi 2, 3 en 4 hebben elk meer vermogen dan hun voorgangers. Er zijn ook verfijnde varianten van elke generatie, zoals de Raspberry Pi 3 Model B+. Met snellere processors, meer geheugen en meer interfaces ondersteunen de nieuwere modellen meer geavanceerde toepassingen en technologieën. De Raspberry Pi 4 kan bijvoorbeeld video's in 4k-resolutie afspelen en kan via Wi-Fi draadloos verbinding maken met andere apparaten.