Plataformas de Hardware Libre: Raspberry Pi y Arduino

El hardware libre está transformando el diseño electrónico al permitirte ver, modificar y replicar diseños sin pagar licencias. Con el enfoque de Lucas Forero, ingeniero electrónico, entenderás cómo estas plataformas acortan tiempos, reducen costos y abren camino a prototipos funcionales con calidad profesional.

¿Qué es el hardware libre y por qué acelera el diseño electrónico?

El hardware libre traslada al mundo físico la lógica del software libre: puedes acceder a los planos y diseños de las tarjetas, modificarlos y contribuir a mejorarlos sin costos de licenciamiento, igual que con Linux. Aunque las tarjetas tienen un precio, este se asocia al costo de fabricación, no al acceso a los diseños.

Esto evita la ingeniería inversa y te permite empezar desde una base probada, reduciendo tiempos de desarrollo y aumentando la calidad. Fabricantes y comunidades respaldan este ecosistema: Atmel, Microchip, Texas Instruments y desarrolladores como Adafruit impulsan herramientas listas para crear productos reales.

La mayoría de plataformas migraron a arquitecturas ARM por su alto rendimiento y eficiencia energética. Gracias a ARM, hoy un dispositivo pequeño ejecuta video en alta resolución, 3D, reconocimiento de voz e imágenes con gran desempeño.

¿Qué diferencia hay entre computadores de placa sencilla y tarjetas de prototipado rápido?

Existen dos grupos principales. Entender su arquitectura te ayudará a elegir mejor según tu proyecto.

¿Qué aportan los computadores de placa sencilla?

Son tarjetas con microprocesador que emulan una tarjeta madre: requieren sistema operativo, periféricos y ofrecen mayor potencia de cómputo.

• Procesan tareas complejas con rapidez.
• Instalan sistemas como Android y permiten crear apps.
• Soportan periféricos: HDMI, USB, cámaras, teclado, mouse, red.
• Ideales para aplicaciones tipo celular o mini PC.

Referencias destacadas: - Raspberry Pi: versión Cero con wifi, Bluetooth, HDMI, microSD y CPU de cuatro núcleos; permite desde reconocimiento de imágenes hasta soluciones con audio. - BeagleBoard: con el respaldo de Texas Instruments, pensada originalmente para emular un pequeño computador; admite USB, red RJ45, HDMI y más.

Diferencia práctica señalada por el profesor: BeagleBoard nació para emular un computador; Raspberry está más enfocada a emular un celular. Ambas permiten crear soluciones equivalentes en la práctica.

¿Cómo funcionan las tarjetas de prototipado rápido?

Usan microcontroladores: en un solo chip integran CPU, entradas/salidas y módulos que en un microprocesador serían externos.

• Son más económicas y de menor consumo.
• No requieren sistema operativo.
• Se programan en lenguajes de bajo nivel como C; en algunos casos, Python.
• Ideales para control y automatización sin grandes cargas de datos.

Casos típicos: control de luces del hogar, persianas, monitoreo de puertas y ventanas desde el celular.

Referencias destacadas: - Arduino: plataforma popular con múltiples modelos y un bootloader que simplifica la programación. Usa microcontroladores Atmel y cuenta con ecosistema amplio. - Energia (Texas Instruments): aplica el concepto de Arduino sobre tarjetas existentes (como Tiva) instalando un bootloader para prototipado rápido.

¿Qué lenguajes y sistema operativo se usan?

• En computadores de placa sencilla: desarrollo de apps en alto nivel como Java, Node, PHP o C, apoyados por un sistema operativo.
• En prototipado rápido: enfoque bare-metal con C y, en algunos casos, Python, para máximo control del hardware sin sobrecarga del sistema operativo.

¿Cómo elegir y qué puedes crear con estas plataformas?

Parte de un análisis de necesidades: datos a procesar, tiempo de respuesta y complejidad del software.

• Si buscas alto rendimiento y periféricos avanzados: elige un computador de placa sencilla.
• Si necesitas control directo de hardware, bajo consumo y ahorro: usa prototipado rápido.
• Si priorizas rapidez de desarrollo y comunidad: considera Arduino.
• Si requieres multimedia y conectividad con video y audio: opta por Raspberry Pi o BeagleBoard.

Competencias que desarrollarás al usarlas: - Diferenciar microprocesador vs microcontrolador y sus implicaciones. - Configurar un sistema operativo y manejar periféricos como HDMI, USB, Bluetooth y wifi. - Programar en C y trabajar con Java, Node o PHP según la plataforma. - Entender el rol del bootloader para facilitar la programación. - Leer, modificar y replicar diseños de hardware libre con criterio.

¿Tienes dudas o un proyecto en mente? Cuéntalo en los comentarios y comparte qué plataforma te gustaría usar.