2.2.2 BeagleBone
BeagleBone于2011年万圣节（10月31日）发布（http://beagleboard.org/Products/BeagleBone）。2009年Arduino Duemilanove（http://arduino.cc）发布之后，很多人开始对用微控制器搭建自己的电子设备感兴趣。可能有人不熟悉Arduino，它是另一个开源硬件项目。这个板子售价不到35美元，发布后，很快就围绕它形成了一个社区。通过可以接插扩展板（shield）的硬件和带有大量功能库、易于使用的编程环境，Arduino把单片机引入到了非技术群体。虽然可以用基于16MHz 8位AVR单片机的Arduino做很多事情，但一些项目需要更强的计算能力，这正是BeagleBone大显身手的地方。
BeagleBone可以看作是一个威力大大加强的“类Arduino”板。很多Arduino那 16MHz 8位单片机无能为力的情况，德州仪器的主频达720MHz的32位Cortex-A8处理器则游刃有余。除了提升通用计算和数学处理的能力之外，BeagleBone还能运行完整的操作系统（Arduino的处理能力只够运行一个装载到其中的程序）。与Arduino类似，它也被设计成能够使用扩展板。每个板子的扩展插针的布局不一样。BeagleBone的扩展板叫作“马夹”——cape，它们经常在以太网口的地方开个豁口，样子很像一个马夹，这个称呼显得尤为形象。BeagleBone如图2.5和图2.6所示。
图2.5 BeagleBone的正面 图2.6 BeagleBone的背面
以下信息来自于《BeagleBone System Reference Manual》，该手册可以从http://circuitco.com/support/index.php?title?BeagleBone#Rev_A6A获取。与BeagleBoard-xM相似，BeagleBone也采用Cortex-A8处理器，但芯片封装不同，运行速度稍慢。最大的好处是BeagleBoard-xM能运行的操作系统和软件它都能运行。要知道，BeagleBoard诞生至今，已有大量的操作系统和软件可用。
BeagleBone载有256MB DDR2内存，只有BeagleBoard-xM内存量的一半，这在运行某些大软件（例如Metasploit框架）时可能会有问题。但这与Arduino 2K 的RAM相比还是很有优势的。BeagleBone的板名、版本和序列号等信息都存储在32KB（早期版本是4KB）板上的EEPROM中。其余大部分剩余EEPROM空间留给操作系统和应用软件使用。巧合的是Arduino也有32KB以flash实现的非易失存储，它用来存储bootloader和唯一的程序。
BeagleBone可由5V直流电源或USB供电。BeagleBone使用了TI公司的TPS65127B电源管理芯片。需要注意，当通过USB口供电时，为了确保板子运行和USB外设工作的电力充足，CPU速度被限制在了500MHz。推荐使用5±0.1V，1A的直流电源供电。
BeagleBone相对于Arduino的另一个强项在USB方面，它带有一个USB集线器，允许使用一条USB线带起多个USB设备。当BeagleBone连接到PC时，上位机会检测到一个调试串口、一个JTAG端口和一个USB0端口，这个USB0端口直接连到BeagleBone处理器上。当采用直流电源供电时，USB host端口能提供500mA，5V供电能力。当采用USB供电时，则USB host端口只能使用低功耗的设备，例如键盘鼠标等。
与BeagleBoard-xM一样，BeagleBone也有一个microSD插槽，因为BeagleBone没有內置存储，所以用microSD卡来存储操作系统和其他文件。microSD卡的读写是4位的（这是SD卡的标准）。BeagleBone支持3.3V的microSD卡，包括高容量卡。Arduino没有内置SD卡存储支持，如果不介意占用几个GPIO，有一些扩展板可以提供SD卡支持。
比起Arduino，BeagleBone的另一个优势是内建快速以太网。与BeagleBoard-xM不同，以太网是由专用的网络芯片实现的，而不是用USB实现的。采用的芯片是SMSC LAN8710A。因为这个不同，BeagleBone每次启动都会报告相同的MAC地址，会通过DHCP获得相同的IP地址。
扩展cape被通过46针的插头连接到BeagleBone上，最多可以同时堆叠4个cape，只要它们互相之间不冲突。难以想象有什么样的项目是BeagleBone实现不了的。它有66个可用的GPIO（而Arduino只有14个）。一个需要注意的要点是，BeagleBone的GPIO是3.3V的，而不是5V。BeagleBone支持一个带有背光的全功能LCD触摸屏。通过扩展插座上的处理器引脚，还可以扩展出一个额外的SD/MMC卡接口。
在嵌入式电子系统中有两种常用的串行外设互联标准：SPI和I2C。BeagleBone完全支持这两种标准，它有2路SPI和2路I2C接口。每一路都可以连接多个设备。其中第二路I2C必须小心使用，因为它被BeagleBone用来识别和配置扩展cape（后面会有详细说明）。Arduino只有1路SPI和1路I2C接口。
扩展插座上引出了4路串口，在破解攻击机应用中，可以用其中的一个连接IEEE 802.15.4无线。BeagleBone还支持2路CAN总线，这是一种在汽车上常用的低速但高可靠性的总线，在其他环境中也有应用。
定时器、模数转换器（ADC）、脉宽调制器（PWM）进一步提高了BeagleBone的扩展能力。4路定时器信号被输出到扩展插头上，这些定时器对于周期性工作或重启cape上的组件很有用。BeagleBone提供了7路每秒100 000次采样的ADC，可用来连接一组老式的模拟传感器。ADC是1.8V的，必须小心使用，因为这些信号直接连在处理器上。PWM可调节输出信号的占空比，常用来驱动步进电机或用来调节LED的亮度。
虽然没有制作cape的统一规则，但有一些最大化兼容性的推荐标准。为了使一款cape能够被Beagle产品经销商出售，板上至少要有一个EEPROM，BeagleBone以此来识别这个cape。前边所说的第2路I2C总线用于和EEPROM通信。需要2个跳线或拨码开关来设置EEPROM的I2C地址，使EEPROM互相不干扰，从而使系统支持多达4个堆叠的cape。
像BeagleBoard-xM的情况一样，也强烈建议为BeagleBone配上保护外壳。有一些像Special Computing（http://specialcomp.com）和Adafruit Industries（http://adafruit.com）这样厂商出售外壳。根据使用不同cape的情况，优化的外壳方案也不同。如果BeagleBone板子不是嵌入到其他东西里工作，至少要用铜柱固定上亚克力板或其他绝缘板以防短路。如果自己设计制作外壳，一定要使用最小的铜柱，因为板上的某些表贴原件离安装孔很近，很容易被碰坏。
到这里，读者应该明白为什么BeagleBone在这些铁杆硬件玩家中如此流行了吧。通过本书你会看到，BeagleBone还是一个功能强大、体积小巧的计算机系统，而接下来要介绍的新推出的升级版——BeagleBone Black则更胜一筹。
