Spis treści:
Minikomputery to szeroka grupa urządzeń i modułów elektronicznych używanych tak przez hobbystów, jak i profesjonalistów w aplikacjach sterowania i kontroli systemów elektronicznych. Minikomputery znaleźć można między innymi w systemach automatyki przemysłowej i domowej, sprzęcie AGD czy urządzeniach multimedialnych. Dodatkowo tego rodzaju układy często wykorzystywane są jako płytki edukacyjne służące do nauki programowania, elektroniki i obsługi systemu operacyjnego Linux.
Minikomputery wyróżnia kilka podstawowych cech. Pierwszą i najważniejszą jest wysoki stopień integracji. Tego rodzaju moduły integrują wszystkie elementy i funkcje w jednym urządzeniu; na jednej płytce drukowanej znajdują się układy odpowiedzialne za zasilanie wszystkich elementów systemu: procesora, pamięci i układów GPIO, które także zintegrowane są (zazwyczaj na stałe) w jednym module. Z uwagi na to minikomputery nie oferują zbyt wielu możliwości aktualizacji swoich parametrów; oferują jednak ogromne możliwości rozbudowy systemu. Większość obecnych na rynku minikomputerów wyposażonych jest w szeroką gamę interfejsów wejścia i wyjścia pozwalających na dołączanie do nich innych modułów. Wyprowadzone są cyfrowe linie I/O oraz interfejsy takie jak I2C, SPI, UART, I2S i inne. Dodatkowo szereg minikomputerów obecnych na rynku wyposażony jest w zintegrowane przetworniki analogowo-cyfrowe (ADC) oraz cyfrowo-analogowe (DAC), które pozwalają na pracę z sygnałami analogowymi.
Obecnie istnieje wiele rodzin minikomputerów przeznaczonych do zastosowań edukacyjnych i hobbystycznych. Jednakże to dwie linie modułów sprawiły, że tego rodzaju systemy spopularyzowały się i zrewolucjonizowały sposób nauki elektroniki i programowania systemów wbudowanych. Tymi dwoma rodzinami modułów są Arduino oraz Raspberry Pi. Systemy te położyły podwaliny pod nową klasę urządzeń, które trafiły głównie do hobbystów i stworzyły cały ekosystem systemów deweloperskich, które pozwoliły na bardzo proste tworzenie prototypowych urządzeń elektronicznych.
Arduino
W 2005 roku w oparciu o prace Hernando Barragána (twórcy platformy Wiring) Massimo Banzi i David Cuartielles stworzyli moduł Arduino. W ich założeniu miało to być łatwe w obsłudze, programowalne urządzenie do interaktywnych projektów artystycznych. Konstrukcja powstała w Interaction Design Institute Ivrea we Włoszech. David Mellis opracował oprogramowanie Arduino oparte na platformie Wiring. Wkrótce do projektu dołączyli Gianluca Martino i Tom Igoe, a cała piątka znana jest jako pierwotni założyciele Arduino. Chcieli oni urządzenia, które byłoby proste w obsłudze i konfiguracji; łatwe do podłączenia do różnych elementów (takich jak przekaźniki, silniki czy czujniki) i do zaprogramowania. Musiało być także niedrogie, by było dostępne dla studentów i artystów. Wybrali oni rodzinę AVR 8-bitowych mikrokontrolerów firmy Atmel i zaprojektowali niezależną, otwartą płytkę drukowaną z łatwymi w użyciu połączeniami, napisali oprogramowanie rozruchowe (bootloader) dla mikrokontrolera i spakowali wszystko w proste, zintegrowane środowisko programistyczne (IDE), które korzystało z programów zwanych „szkicami”. Rezultatem było Arduino.
Od tego czasu ekosystem Arduino rozwija się w kilku różnych kierunkach. Niektóre wersje modułów były mniejsze od oryginału, a niektóre jeszcze większe i wyposażone w szersze możliwości. Każda z nich ma określoną niszę do wypełnienia. Wspólnym elementem wszystkich jest biblioteka AVR-GCC dla środowiska uruchomieniowego Arduino, która jest dostarczana z Arduino IDE oraz wbudowany bootloader wstępnie zainstalowany w mikrokontrolerze każdej płytki Arduino. Oryginalna rodzina modułów Arduino wykorzystuje mikrokontrolery opracowane przez firmę Atmel Corporation z San Jose w Kalifornii (obecnie wykupioną przez Microchipa). Większość konstrukcji Arduino wykorzystuje 8-bitową serię mikrokontrolerów AVR, ale linia Due jest pewnym wyjątkiem, gdyż wyposażona jest w 32-bitowy procesor z rdzeniem ARM Cortex-M3. Układy z Due radykalnie różnią się od typowych urządzeń AVR.
Tym, co wyróżnia Arduino spośród innych modułów deweloperskich z układami z rodziny AVR, jest środowisko programistyczne i stworzony wokół Arduino tzw. ekosystem. Jak twierdzą sami twórcy Arduino, IDE dostępne dla wszystkich użytkowników Arduino to kamień węgielny koncepcji Arduino. Środowisko to pozwala w prosty i zunifikowany dla wszystkich układów sposób korzystać z modułów kompatybilnych ze standardem Arduino. Jest ono kluczowym elementem ekosystemu Arduino. Drugim, nie mniej istotnym jego elementem, jest społeczność. Z jednej strony składają się na nią producenci modułów rozszerzeń kompatybilnych z Arduino, a z drugiej użytkownicy licznych forów internetowych i innych miejsc wymiany myśli, którzy chętnie pomagają wszystkim z wejściem w ten świat, nauką programowania i rozwiązywaniem nawet bardzo zaawansowanych problemów, jakie można napotkać, tworząc własne urządzenia oparte o moduły Arduino.
Raspberry Pi
Raspberry Pi to kompaktowy komputer jednopłytkowy stworzony w Wielkiej Brytanii z początkowym zamiarem dostarczenia taniego urządzenia komputerowego dla edukacji. Jednak od czasu premiery wyrósł on daleko poza sferę akademicką. Standardowo Raspberry Pi mierzy zaledwie 85,60 mm x 56 mm x 21 mm i waży około 50 g (dokładna waga zależna jest od modelu komputera). Mały rozmiar sprawia, że idealnie nadaje się do systemów wbudowanych, urządzeń automatyki domowej, automatów do gier lub budowania małych klastrów z wieloma urządzeniami.
Początki tego komputera sięgają Laboratorium Komputerowego na uniwersytecie w Cambridge. Tam w 2006 roku informatyk Eben Upton wraz z Robem Mullinsem, Jackiem Langiem i Alanem Mycroftem zmartwieni faktem, że studenci przybywający na studia komputerowe odeszli za daleko od technicznych aspektów informatyki, postanowili stworzyć proste urządzenie edukacyjne mające pomóc w nauce podstaw. Było to w dużej mierze spowodowane obowiązującymi programami szkolnymi, które kładły nacisk przede wszystkim na używanie komputerów, a nie na rozumienie zasad ich działania.
W wyniku tej troski powstała fundacja Raspberry Pi. W ciągu następnych sześciu lat zespół pracował nad opracowaniem taniego i dostępnego urządzenia, które pomogłoby szkołom w nauczaniu zagadnień takich jak programowanie (zwłaszcza niskopoziomowe) i elektronika. W ten sposób chcieli oni przybliżać uczniom, jak działa komputer. Pierwsze komercyjne wydanie komputera jednopłytkowego Raspberry Pi miało miejsce w lutym 2012 roku. Od tego czasu system przeszedł szereg zmian, pojawiło się wiele wersji i modeli różniących się wydajnością procesora, ilością pamięci RAM etc. Pojawiły się także moduły z linii Zero – jeszcze mniejsze i tańsze komputery jednopłytkowe do najprostszych projektów.
Klony Arduino
Ekosystem Arduino w dużej mierze składa się z pewnego standardu narzuconego z jednej strony przez Arduino IDE, a z drugiej przez format mechaniczny pierwszych modułów Arduino. Wiele firm produkuje elementy kompatybilne z tym ekosystemem. Dzięki ogromnej elastyczności środowiska powstało wiele modułów, które określać można klonami Arduino. Nie są one jednak zazwyczaj bezpośrednimi jego kopiami, a tylko są z nim kompatybilne. Często moduły te wykorzystują inne mikrokontrolery i oferują znacznie szersze możliwości niż oryginalny moduł Arduino. Na rynku jest obecnych wielu producentów dostarczających moduły kompatybilne ze środowiskiem Arduino. Są to firmy takie jak Adafruit, DFRobot, Cytron, Pololu czy SparkFun. Produkują one liczne moduły wykorzystujące mikrokontrolery z rodziny AVR, układy SoC z wbudowanym interfejsem Wi-Fi firmy Espressifa i mikrokontrolery z rodziny STM32 wykorzystujące rdzenie ARM.
Moduły z układami Espressifa
Na rynku modułów kompatybilnych ze środowiskiem programistycznym Arduino ogromną popularnością cieszą się moduły wyposażone w układy produkowane przez firmę Espressifa. Wykorzystywane są głównie dwa układy – ESP8266 oraz ESP32. To, co wyróżnia je na tle konkurencji, to zintegrowany, kompletny interfejs komunikacji bezprzewodowej Wi-Fi (IEEE802.11), który pozwala na bardzo łatwe dołączenie urządzeń wykorzystujących te mikrokontrolery do sieci bezprzewodowej w celu wymiany danych czy wykorzystywania RESTowych API. Arduino IDE uzupełnione o odpowiednie biblioteki daje ogromne możliwości w zakresie wykorzystania połączenia z siecią. Możliwe jest realizowanie niskopoziomowej komunikacji poprzez TCP lub UDP albo wykorzystywanie wysokopoziomowych API – jako klient i jako serwer.
ESP8266 wyposażony jest w procesor L106 – 32-bitową jednostkę opartą na standardowej jednostce Xtensa Diamond firmy Tensilica. CPU pracuje z zegarem 80 MHz. ESP32 wyposażony jest w znacznie mocniejszy CPU LX6, także oparty na układzie Xtensa Diamond. W niektórych wersjach ESP32 spotkać można nawet układy dwurdzeniowe. To CPU taktowane może być zegarem 160 MHz lub 240 MHz. Układy te wyposażone są w zintegrowaną pamięć RAM, ale wymagają zewnętrznej pamięci Flash do przechowywania programu. Pamięć tą podłącza się poprzez standardowy interfejs QSPI.
Układy wyposażone są w kompletny transceiver i stos Wi-Fi – odpowiadają za warstwę fizyczną i programową. Mogą pracować w sieciach 802.11 b/g/n z WEP, WPA i WPA2, mają także zintegrowany wzmacniacz mocy, balun i układ dopasowujący. Eliminuje to konieczność stosowania elementów RF poza układem scalonym. Poza tym układy te wyposażone są w linie GPIO, a także popularne interfejsy cyfrowe – SPI, I2C, I2S, UART oraz przetworniki analogowo-cyfrowe (i cyfrowo analogowe w przypadku ESP32). Dzięki temu są one w stanie kontrolować o wiele więcej niż tylko samą komunikację poprzez Wi-Fi.
Dostępnych jest wiele modułów wykorzystujących opisane układy firmy Espressif – najczęściej w postaci zintegrowanych systemów w module (SoM), takich jak ESP-WROOM-02 czy ESP32-WROOM-32. Mają one zintegrowane elementy takie jak pamięć programu QSPI Flash, antenę Wi-Fi i inne. Na podstawie tych modułów producenci tacy jak Adafruit (linia płytek Feather), Cytron (płytka ESPresso i ESPresso Lite) DFRobot (moduły Beetle, FireBeetle oraz Bee) czy SparkFun (moduły Thing i ESP32 Thing) dostarczają kompatybilne z Arduino IDE płytki deweloperskie, mogące łączyć się z Wi-Fi.
Moduły z układami z rdzeniem ARM
Rdzenie ARM są jednymi z najczęściej i najszerzej wykorzystywanych rdzeni mikrokontrolerów i mikroprocesorów w całej elektronice. ‘Duże’ ARMy znajdziemy w smartfonach, tabletach i komputerach, ale firma ARM stworzyła też szereg mniejszych rdzeni, z których wiele znalazło zastosowanie w mikrokontrolerach, w tym w modułach zgodnych z Arduino. Układy firmy Nordic Semiconductor – nRF52832 oraz nRF52840 – integrują w sobie mikrokontroler z wydajnym rdzeniem ARM Cortex-M4F oraz transceiver Bluetooth. Układy te znaleźć można w płytkach uruchomieniowych produkowanych przez SparkFun. Zapewniają one nie tylko możliwości typowe dla innych płytek Arduino – GPIO, cyfrowe interfejsy szeregowe, ale także pozwalają na budowanie systemów wykorzystujących nowoczesne możliwości interfejsu Bluetooth, takie jak pobieranie minimalnej ilość mocy przez Bluetooth Low Energy idealne do aplikacji bateryjnych lub Bluetooth Mesh pozwalający na budowanie rozległych sieci.
Adafruit Feather M0 to linia płytek deweloperskich firmy Adafruit wyposażona w układy ATSAMD21 – kompaktowy mikrokontroler z rdzeniem ARM Cortex-M0. Jest to 32-bitowy mikrokontroler ogólnego przeznaczenia, który ma podobne możliwości do układów z rodziny AVR, ale jednocześnie dostarcza dużo większej mocy obliczeniowej, dzięki 32-bitowej architekturze i znacznie wyższej częstotliwości taktowania CPU. Inne płytki z układami ARM Cortex-M0, takie jak moduły LoRaWAN firmy Seeeduino, uzupełnione są dodatkowo modułami zapewniającymi możliwość korzystania z sieci LoRa; jest to sieć komunikacji o dużym zasięgu i niewielkiej prędkości zoptymalizowana pod kątem niskiego poboru mocy. Została ona stworzona do zastosowania w bateryjnie zasilanych systemach Internetu Rzeczy. Idealnie nadaje się do konstruowania rozproszonych sieci sensorów, systemów logistycznych (np. monitorowania pozycji i parametrów pojazdów w mieście) itp. Moduły te zapewniają także kompatybilność z Arduino IDE, co upraszcza tworzenie dla nich firmware, dając dostęp do standardowych bibliotek Arduino i przykładowych szkiców opracowanych w tym środowisku.
Pozostałe płytki deweloperskie kompatybilne ze środowiskiem Arduino
Na rynku dostępne są także moduły, które wykorzystują środowisko Arduino IDE do oprogramowywania innych mikrokontrolerów. Jest to możliwe dzięki dużej elastyczności tego IDE – istnieje możliwość wgrywania do niego narzędzi programistycznych przeznaczonych do dowolnej platformy sprzętowej. W ten sposób możliwe jest wykorzystanie Arduino IDE i, w większości wypadków, tych samych szkiców programów, do kontroli różnego rodzaju modułów.
Obok AVR jednymi z najpopularniejszych małych, 8-bitowych mikrokontrolerów są układy z rodziny PIC (od PIC10 do PIC18). Układy te produkowane są przez firmę Microchip (tę samą, która kupiła Atmela odpowiedzialnego za układy AVR). Na rynku dostępny jest szereg modułów deweloperskich dla układów PIC, które są kompatybilne ze środowiskiem Arduino i mogą je wykorzystywać. Przykładem może być PIC.duino Net, które wykorzystuje specjalny mikrokontroler z linii PIC18 wyposażony w kompletny interfejs Ethernetowy, co pozwala na połączenie systemu z siecią internet. Dodatkowo dostępne są także moduły deweloperskie dla ‘większych’ układów PIC, tj. 32-bitowych mikrokontrolerów PIC32 korzystających z architektury MIPS. Firma Microchip wypuściła szereg tego rodzaju modułów deweloperskich (np. Microchip chipKIT Uno32, Max32 i inne).
Nowością na rynku mikroprocesorów i mikrokontrolerów jest natomiast architektura RISC-V. Jest to architektura sprzętowego zestawu instrukcji (ISA) typu open source oparta na ustalonych zasadach architektury o zredukowanej liczbie instrukcji (RISC). Projekt rozpoczął się w 2010 r. na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, ale wielu współpracowników to wolontariusze niezwiązani z uniwersytetem. W przeciwieństwie do innych projektów akademickich, które są zoptymalizowane głównie dla uproszczenia prezentacji zasad działania, projektanci RISC-V twierdzą, że ich zestaw instrukcji nadaje się do praktycznego zastosowania. Układy RISC-V mogą charakteryzować się daleko idącą wydajnością w zużyciu energii czy mocy obliczeniowej. W czerwcu 2019 roku zamrożono rozwój architektury na wersji 2.2 w przestrzeni użytkownika oraz 1.11 uprzywilejowanego ISA, aby możliwe było tworzenie oprogramowania i sprzętu. RISC-V doczekało się praktycznej implementacji w postaci procesorów i mikrokontrolerów. Te ostatnie zawędrowały do modułów kompatybilnych z Arduino.
Na rynku obecnych jest obecnie kilka firm, które tworzą konstrukcje oparte na RISC-V. Wiodącą pozycję zajmuje obecnie SiFive, która stworzyła szereg elastycznych projektów mikrokontrolerów i mikroprocesorów RISC-V. Firma ta, na podstawie układu SiFive E31 stworzyła moduł deweloperski HiFive1, który posiada pełne wsparcie Arduino IDE z presetami do różnego taktowania procesora (16/256/320 MHz) oraz portowaną biblioteką Arduino, dzięki czemu możliwe jest łatwe przenoszenie szkiców Arduino z innych platform na ten moduł.
Innym, bardzo ciekawym modułem wykorzystującym układy o architekturze RISC-V jest AI Hat firmy Grove. Jest to z jednej strony nakładka HAT dla modułu Raspberry Pi, a z drugiej – mogąca zupełnie niezależnie działać płytka rozwojowa kompatybilna z Arduino IDE. Układ ten skonstruowano w oparciu o moduł Sipeed MAix M1 z procesorem Kendryte K210. Jest to dwurdzeniowy, 64-bitowy procesor RISC-V taktowany zegarem 400 MHz, wyposażony w wydajne, potokowe FPU. Moduł AI Hat, jak sama nazwa wskazuje, dedykowany jest do pracy jako akcelerator algorytmów AI, zwłaszcza systemów widzenia maszynowego dla komputerów jednopłytkowych Raspberry Pi.
Komputery jednopłytkowe
Komputer jednopłytkowy to kompletny komputer zbudowany na pojedynczej płytce drukowanej z procesorem (lub procesorami ami), pamięcią, układami wejścia i wyjścia (I/O) i innymi niezbędnymi do działania komputera elementami, takimi jak subsystemy zarządzania zasilaniem. Komputery jednopłytkowe wykorzystuje się najczęściej jako systemy demonstracyjne lub moduły rozwojowe do systemów edukacyjnych, lub do wykorzystania jako kontrolery wbudowane w systemach przemysłowych. Wiele rodzajów komputerów domowych czy komputerów przenośnych integruje wiele ze swoich funkcji na jednej płytce drukowanej, jednakże z uwagi na fakt, że nie wszystkie elementy komputera zintegrowane są na jednym PCB, nie mówimy tutaj o komputerze jednopłytkowym.
W przeciwieństwie do komputerów stacjonarnych, komputery jednopłytkowe często nie wykorzystują gniazd rozszerzeń do dodawania funkcji peryferyjnych lub modułów rozszerzenia do systemów. Komputery jednopłytkowe budowane są przy użyciu szerokiej gamy mikroprocesorów. Proste konstrukcje stosowane przez hobbystów często wykorzystują statyczną pamięć RAM i tanie 8- lub 16-bitowe procesory. Innym typem komputerów jednopłytkowych są serwery kasetowe. Poszczególne kasety takiego serwera są kompletnymi komputerami serwerowymi, zapakowanymi są w kompaktowej formie.
Szczególnymi rodzajami komputerów jednopłytkowych są tzw. komputer-na-nodule (SoM). Zawierają one wszystkie elementy komputera na jednej PCB z tą tylko różnicą, iż SoM przeznaczone są do montażu na płytce nośnej, bazowej lub innym dedykowanym montażowym PCB, które wyposażone jest w elementy, których w komputerze-na-module na ogół brakuje; złącza rozszerzeń, dodatkowe systemy stabilizowania napięcia zasilania, etc.
Odroid
Odroid to rodzina komputerów jednopłytkowych firmy Hardkernel. Nazwa tej rodziny powstała ze złożenia słów ‘open’ i ‘android’. Jakkolwiek niecała dokumentacja systemu jest otwarta, to znaczna część dostępna jest jako open-source. Android w nazwie figuruje nieprzypadkowo: moduły te zoptymalizowano pod kątem wykorzystania tego systemu operacyjnego. Możliwe jest jednak wykorzystanie i innych systemów operacyjnych, głównie dystrybucji Linuxa. Znakomitym przykładem komputera jednopłytkowego Odroid jest model C2. Urządzenie to wyposażono w 64-bitowy procesor z czterema rdzeniami ARM Cortex-A53 taktowanymi zegarem 1,5 GHz. Moduł ma wbudowane 2 GB pamięci RAM i slot na kartę microSD. Jeśli chodzi o możliwości dalszej rozbudowy, to Odroid C2 wyposażono w gigabitowy port Ethernet, cztery porty USB oraz wyjście HDMI. Komputer ten ma 40-pinowe złącze GPIO kompatybilne ze standardem Raspberry Pi, dzięki czemu wiele nakładek HAT wykorzystać można i z tym komputerem jednopłytkowym.
Orange Pi
Stworzone przez firmę Shenzhen Xunlong Software Orange Pi to rodzina komputerów jednopłytkowych, mająca być konkurencją dla Raspberry Pi. Korzysta ona z podobnego do ‘Maliny’ formatu, jednakże moduły te nie zawsze są mechanicznie z nimi kompatybilne. To, co utrzymuje częściową kompatybilność to 40-pinowe złącze GPIO, zapewniające możliwość korzystania ze znacznej części nakładek HAT tworzonych dla tej platformy.
Najnowszy komputer jednopłytkowy z tej rodziny – Orange Pi 4B – ma zaawansowany SoC firmy Rockchip – RK3399, produkowany w technologii 28 nm. Integruje on w sobie szybkie sześciordzeniowe CPU w architekturze ARM big.LITTLE, składa się z dwóch wydajnych rdzeni Cortex-A72 i czterech energooszczędnych Cortex-A53. CPU jest w pełni 64-bitowy i może być taktowany zegarem do 2 GHz. SoC ma także zintegrowane GPU (Mali-T864) i akcelerator sieci neuronowych (SPR2801S) do przyspieszania algorytmów sztucznej inteligencji. Na pokładzie modułu znaleźć można do 4 GB pamięci LPDDR4 RAM i 16 GB pamięci eMMC Flash. Komputer ten wyposażony jest ponadto w dosyć standardowy zestaw portów komunikacyjnych, takich jak HDMI, USB i gigabitowy Ethernet,
Rock Pi
Komputery jednopłytkowe Rock Pi to jedna z najpopularniejszych obecnie płytek wśród elektroników i robotyków. Moduły te starają się o zachowanie kompatybilności z Raspberry Pi, jednakże mają pewne wyróżniające je cechy; takie jak zastosowanie nowocześniejszego modułu Wi-Fi, oferującego wsparcie dla standardu IEEE 802.11ac, wsparcie dla Bluetooth 5.0 oraz gniazdo gigabitowego Ethernetu z funkcję Power over Ethernet (PoE), co umożliwia zasilanie płytki poprzez ten port, dzięki temu do podłączenia tego komputera jednopłytkowego do sieci wystarczy nam zaledwie jeden kabel. Rock Pi 4 wykorzystuje sześciordzeniowy układ Rockchipa; podobny do tego, jaki znaleźć można w Orange Pi i ma 4 GB pamięci LPDDR4. Układ ten, oprócz możliwości podłączenia karty microSD, pozwala na dołączenie modułu eMMC oraz dysków SSD poprzez specjalną przejściówkę. Moduł ten jest dosyć energochłonny, ale ma możliwość zasilania poprzez USB-C, co dzięki wsparciu dla USB-PD i Qualcomm Quick Charge 2.0 / 3.0 poszerza możliwą listę źródeł zasilania. Listę tę uzupełnia także możliwość zasilania modułu z baterii za sprawą wbudowanej przetwornicy i gniazda JST.
Banana Pi
Banana Pi to linia tanich i kompaktowych komputerów jednopłytkowych, wyprodukowanych przez chińską firmę Shenzhen SINOVOIP. Sama firma nie ukrywa, że na projekt Banana Pi ogromny wpływ ma kształt komputerów Raspberry Pi. Banana Pi jest z nimi kompatybilny. Oprócz Raspbiana na komputerze Banana Pi może również działać system operacyjny NetBSD, Android, Ubuntu, Debian, Arch Linux. Firma w nowszych modułach dostarcza własny, podobny do Raspbiana system operacyjny – Bananian.
Najnowsza iteracja komputerów jednopłytkowych z tej rodziny – Banana Pi BPI-M4 – wykorzystuje wydajny SoC Realtek RTD1395. Ma do 2 GB pamięci RAM i 8 GB wbudowanej pamięci eMMC, jak również wbudowane WiFi 802.11 b/g/n/ac i Bluetooth w wersji 4.2. RTD1395 jest wyposażony w wysokowydajny czterordzeniowy procesor z rdzeniami ARM Cortex-A53, z wbudowaną pamięcią podręczną L2 512 KB. RTD1395 integruje w sobie również procesor graficzny ARM Mali-470, co pozwala na przyspieszenie przetwarzania grafiki 2D i 3D. To, co wyróżnia komputery Banana Pi na tle ich ‘Malinowej’ konkurencji, jest obecność portów SATA lub PCI-E (w postaci slotu M.2). Pozwalają one na podłączenie szybkich dysków twardych i pamięci SSD, co sprawia, że komputery jednopłytkowe Banana Pi idealnie nadają się do budowy wydajnych i kompaktowych serwerów NAS.
