Single-board computer (SBC) (tek kart bilgisayar), masa üstü ya da dizüstü gibi günlük hayatta kullandığımız normal bilgisayarların yapabildiği neredeyse tüm işlemleri yapabilen aynı zamanda daha az enerji harcayan ancak normal bir bilgisayara göre daha az çalışma kapasitesi olan bilgisayarlardır. Genellikle ARM işlemci kullanan SBC’ler mikroişlemci ve ona bağlı RAM, sd card, usb, hdmi, gpio, ethernet gibi çevre birimlerinin tek bir elektronik kart üzerine yerleştirilmesi ile oluşur.
MİDEP, raspberyy pi, tinkerboard gibi hem endüstride hem de eğitim amaçlı kullanılabilen bir SBC’dir. ARM tabanlı imx8M işlemciye sahiptir ve linux tabanlı ubuntu sistemi hazır kurulu olarak gelmektedir. MİDEP kartına ekran, klavye ve mouse bağlayarak bir mini bilgisayar olarak çalıştırabilir, kablolu (ethernet) ya da kablosuz (wi-fi) internete bağlayabilirsiniz. Aynı zamanda gpio pinleri ya da Arduino sensor board üzerinden dış dünya ile veri alış verişi yaparak fiziksel programlama uygulamaları gerçekleştirebilirsiniz.
Fiziksel programlama nedir?
Etrafımızdaki birçok elektronik cihaz fiziksel değişimlere tepki verecek ya da fiziksel etki oluşturacak şekilde tasarlanmıştır. Örneğin ortam ısısının yükseldiğinde klimanın çalışması, araç plakasının kamera tarafından okunması ve plaka kayıtlı ise bariyerin açılması, telefonumuzu yüzümüze tuttuğumuzda yüz tanıma ile ekran kilidinin açılması gibi günlük hayatta fiziksel bir değişimi algılayarak ve içerisindeki yazılıma göre davranış sergileyen birçok fiziksel sistem ile karşılaşmaktayız. Yazılım ve donanım kullanarak dış dünyayla veri alışverişi yapan bu fiziksel sistemlerin tasarlanmasına fiziksel veya gömülü (embedded) programlama denir.
Donanım ve yazılım geliştirme ortamının bir arada ifade edildiği ortama ise fiziksel programlama platformu (FPP) adı verilir. Bir FPP, fiziksel programlama kartı ve programlama ara yüzünden oluşmaktadır.
Sensor nedir?
Sensörler fiziksel büyüklükleri (ses, ışık, sıcaklık, mesafe vb.) elektriksel sinyallere çevirmek için kullanılan donanımlardır. Sensörler, analog sensor ve dijital sensor olmak üzere iki tipte olurlar.
Analog Sensor: Algıladıkları fiziksel büyüklüğe orantılı olarak bir elektriksel sinyal üretirler. Fiziksel programlama kartları analog sensörden aldıkları veriyi öncelikle analog-dijital çevirici (ADC) kullanarak dijital sinyale çevirir. ADC çeviriciler mikrodenetleyicinin yapısında bulunabilir ya da harici olarak bağlanabilirler.
Örneğin LDR (Light Dependent Resistor), Işığa bağlı olarak direnci değişen bir devre elemanıdır. Foto direnç olarak da adlandırılır. Işığa bağlı olarak farklı direnç değerleri aldığı için ortamdaki ışık şiddetini algılamamızı sağlar. Bu nedenle analog sensor sınıfına girerler.
Dijital Sensor: Lojik 0 ya da 1 olmak üzere sadece iki farklı seviyede çıkış verirler. I2C, SPI, onewire gibi protokolleri kullanarak fiziksel programlama kartları ile haberleşebilirler.
Örneğin mesafe sensörleri ya da ultrasonik sensörler ses dalgalarını kullanarak mesafeyi ölçen bir sensor türüdür. Burada mikrodenetleyici sensöre bir tetikleme sinyali gönderir. Gelen yankı da yine dijital sinyal olarak mikrodenetleyiciye iletilir. Burada iletilen sinyaller 0 ve 1 seviyelerinden oluşan kare dalga sinyallerdir. Bu nedenle bu tür sensörler dijital sensör sınıfına girerler.