Raspberry Pi:Co je Raspberry Pi?
Raspberry Pi je malý jednodeskový počítač s deskou plošných spojů o velikosti zhruba platební karty. V roce 2012 byl vyvinut britskou nadací Raspberry Pi Foundantion s cílem podpořit výuku informatiky ve školách a seznámit studenty s tím, jak mohou počítače řídit různá zařízení (např. mikrovlnná trouba, automatická pračka). Primárním operačním systémem je Raspbian. Označení „Raspberry Pi“ je registrovanou ochrannou známkou, a proto mají podobně navržené počítače zdánlivě odvozené názvy (např. Banana Pi, Windows IoT)
Charakteristika
Raspberry Pi je jednodeskový počítač, který je srovnatelný se (slabším) stolním počítačem. Obsahuje vývod pro monitor (HDMI), přes USB je možné připojit klávesnici a myš. Vyvinuto bylo již několik generací tohoto počítače, které se liší výkonem a zamýšleným použitím. Použitý mikroprocesor je z rodiny ARM, takže je srovnatelný s běžným smartphonem. Na počítači Raspberry Pi je možné provozovat různé distribuce Linuxu, RISC OS, jakož i Microsoft Windows 10 IoT Core.
Na rozdíl od platformy Arduino je možné Raspberry Pi použít nejen k ovládání různých zařízení (pomocí GPIO kontaktů), ale i k samotnému vývoji příslušných aplikací. Lze ho též použít jako multimediální přehrávač videa nebo hudby nebo i jen pro přístup k internetu (dodávané linuxové distribuce obsahují webový prohlížeč a další potřebné aplikace).
Hardware
Původní Raspberry Pi
- Procesor BCM2835 z rodiny ARM Cortex-A6 taktovaný na 700 MHz
- Grafický procesor VideoCore IV, podporující OpenGL ES 2.0, 1080p30, MPEG-4
- Obrazový výstup Composite RCA, HDMI, DSI
- Zvukový výstup přes 3,5mm konektor, HDMI
- 12× GPIO, UART, I²C, sběrnici SPI
- Podpora JTAG Debug
- Přidán watchdog timer
Původní Raspberry Pi bylo nabízeno ve dvou modelech, za 25 amerických dolarů (model 1A) a za 35 amerických dolarů (model 1B a 2B), přičemž dražší verze měla navíc síťový adaptér s konektorem RJ-45 a druhý USB port. V době oznámení a uvedení na trh se jednalo podle recenzí o dobrý poměr cena/výkon.
Model „A“
- dostupný od února 2013
- 256 MiB RWM (RAM) sdílených s grafickou kartou
- Slot pro SD nebo MMC kartu
- jeden USB port
Model „A+“
- dostupný od listopadu 2014
- 256 MiB RWM (RAM) sdílených s grafickou kartou
- Slot pro micro SD kartu
- jeden USB port
Model „B“
- dostupný od dubna 2012
- 256, později 512 MiB RWM (RAM) sdílených s grafickou kartou
- Slot pro SD nebo MMC kartu
- dva USB porty
- ethernetový adaptér 10/100 s konektorem RJ-45
Model „B+“
- dostupný od července 2014
- 512 MiB RWM (RAM) sdílených s grafickou kartou
- Slot pro micro SD kartu
- čtyři USB porty
- ethernetový adaptér 10/100 s konektorem RJ-45
Takto upravená deska by měla být vyráběna ve Velké Británii, konkrétně v továrně firmy Sony v Pencoadu v Jižním Walesu, a dostupná za stejnou cenu. Nadace přitom usilovala o výrobu ve Spojeném království od počátku, ale domluvit se s britským výrobcem se jí podařilo až po počátečním úspěchu s deskami vyrobenými v Asii.
Raspberry Pi 2
Model „B“ byl uveden do prodeje v únoru 2015. Jeho základem je SoC BCM2836 z rodiny ARM Cortex-A7 opět od firmy Broadcom, který obsahuje čtveřici procesorových jader s taktem 900 MHz, posílenou jednotkou SIMD a 1 GiB paměti RAM. Osazen je grafickým procesorem VideoCore IV, podporující OpenGL ES 2.0, 1080p30, MPEG-4. Stejně jako jeho předchůdci obsahuje slot pro microSD kartu, čtyři porty USB 2.0, ethernetový adaptér 10/100 Mbit/s s konektorem RJ-45 a vývody GPIO.
Počítač je zpětně kompatibilní s původním Raspberry Pi.
Raspberry Pi 3
V únoru 2016 byl uveden do prodeje model Raspberry Pi 3, který je poprvé vybaven 64bitovým CPU o taktu 1,2 GHz. Jde o čtyřjádro ARM Cortex-A53 a dle výrobce je o 50 % rychlejší než to v Raspberry Pi 2. Stejně jako Model 2 je vybaven 1 GiB operační paměti. Novinkou jsou kromě 64bitového procesoru i integrované Wi-Fi a Bluetooth moduly. Rozmístění konektorů se oproti předchozímu modelu nemění.
Raspberry Pi 4
V červnu 2019 byl uveden do prodeje model Raspberry Pi 4. Jeho základem je 64bitový čtyřjadrový procesor o taktu 1,5GHz Broadcom BCM2711. Oproti Raspberry Pi 3 se Raspberry Pi 4 prodává ve třech variantách podle velikosti RAM - 1 GiB, 2 GiB, 4 GiB a od května 2020 i 8GiB. Napájení pomocí micro-USB bylo nahrazeno napájením pomocí USB-C. Jeden HDMI port byl nahrazen dvěma micro-HDMI porty a Raspberry Pi 4 nyní podporuje i monitory s rozlišením 4K a dva USB 2.0 porty byly nahrazeny USB 3.0 porty.
Raspberry Pi 400
Eben Upton oznámil 2. listopadu 2020 existenci počítače Raspberry Pi 400, které vychází z předchozí modelu Raspberry Pi 4 s 4 GB pamětí LPDDR4 RAM. Změnu prodělala deska plošných spojů, která je v případě Raspberry Pi 400 zabudována do klávesnice. Díky lepšímu chlazení mohlo dojít k navýšení frekvence, na níž je procesor taktován.
Raspberry Pi Pico
Představený 21. ledna 2021 je vývojová deska založená na procesoru RP2040, tedy na dvoujádrovém procesoru jehož jádra jsou ARM Cortex-M0+, které lze taktovat až na 133 MHz. Součástí procesoru je 2 MB paměť typu FLASH a 264 kB paměti RAM. Přes rozhraní QSPI lze adresovat až 16 MB externí paměti. Pro vývojáře existuje SDK, nástroje založené na GCC integrované do Visual Studio Code.
Software
Výrobce Raspberry Pi nabízí k počítači jako operační systémy ARMové verze linuxových distribucí Debian a Arch. Výrobce též ohlásil práce na systému Rasdroid pro Raspberry Pi založeném na systému Android 4.0.
Dne 28. února 2014 uvolnila firma Broadcom ovladač grafického procesoru použitého v Raspberry Pi, pod Open Source BSD licencí. V té souvislosti nadace Raspberry Pi Foundantion vyhlásila, že první, kdo na Raspberry Pi přizpůsobí a rozběhne hru Quake III, obdrží prémii 10 000 dolarů. Raspberry Pi neobsahují žádné rozhraní pro pevný disk nebo SSD – pro zavedení systému a trvalé uchování dat je určen slot na microSD kartu.
Původní Raspberry Pi
- Operační systém Raspbian (Debian pro Raspberry Pi)
- Raspbian 2014-09 – nová verze s Javou 8, Mathematica 10, Sonic Pi 2. Též obsahuje Minecraft Pi.
- Raspbian 2014-12 – nová verze, updaty, upgrady a fixy
- Operační systém Arch Linux pro Raspberry Pi
- Operační systém Razdroid (založeno na systému Android – protože je v Raspberry Pi použit mikroprocesor z rodiny ARM, je srovnatelný s běžným smartphonem)
- Firefox OS byl pro Raspberry Pi připravován
- Java
- Programovací jazyk Python
- Programovací jazyk Wolfram – programovací jazyk použitý programem Mathematica
- Programovací jazyk Wolfram nyní obsahuje nástroj, jehož pomocí umí rozpoznávat objekty na obrázku
Raspberry Pi 2
Kromě standardního systému Raspbian jsou pro Raspberry Pi 2 k dispozici i alternativní operační systémy, které pro starší modely nebyly k dispozici:
- linuxová distribuce Debian Jessie pro RasbperryPi 2
- operační systém NetBSD pro Raspberry Pi 2
- operační systém Windows 10 IoT Core, což je nástupce Windows Embedded, nyní rebrandovaný jako jedna z variant Windows 10
- Windows 10 IoT Core pro Raspberry Pi 2 nemá vlastní grafické uživatelské rozhraní
- ovládat se dá pomocí příkazového řádku s Windows PowerShellem nebo lze spustit určitou aplikaci
Raspberry Pi 3
- Pro Raspberry Pi 3 bylo portováno jádro operačního systému seL4. Toto mikrojádro je primárně určeno pro vestavěné systémy, se zvláštním přihlédnutím k potřebě počítačové bezpečnosti, robustnosti a výkonu.
Rozšiřující desky
Pro Raspberry Pi vzniklo několik neoficiálních rozšiřujících desek, které umožňují například komunikaci po RS232, nebo třeba pomocí RF modulů, řízení DC motoru.
UniPi Board
Jedná se o rozšiřovací modul pro minipočítač Raspberry Pi. Deska využívá všechny důležité vlastnosti v rámci řízení a ovládání, které Raspberry Pi nabízí. Jedná se o mix vstupů a výstupů, které jsou využívány pro sledování a zároveň umožňují ovládání sledovaných zařízení. Nejsou nutné kabely na propojení Raspberry Pi s relátky, vstupy ani dalšími prvky desky. Díky I2C rozhraní vyvedenému na externí konektor lze připojit mnoho dalších periferií (teoreticky až 128) – například obvody pro řízení relé, LED, vstupy apod. UART má na starost připojení NFC čtečky karet.
- 8× 5A@250V relé
- 14× digitální vstup 5–30 V
- 1wire modul
- 1× analogový vstup 0–10 V
- 2× analogový výstup 0–10 V
- Modul reálného času
- Možnost připojení rozšiřujících relé modulů a vstupů
- EEPROM paměť
- Notifikační diody, pro zobrazení stavu
Gertboard
Gertboard není oficiálním produktem nadace Raspberry Pi Foundantion, ale je vyvinut Gert Van Loo, který se podílel i na vývoji alfa verze Raspberry Pi.
Na rozšiřující desce je:
- připojeno přes SPI:
- MCP4802 – 8/10/12bitový dvoukanálový D/A převodník
- MCP3002 – 10bitový dvoukanálový A/D převodník
- předprogramovaný Atmel AVR ATmega 328P připojená přes UART
- obvod pro řízení motoru L2603-MW připojený k PWM
- 3 tlačítka
- 12 IO pinů připojeno přes obvod 74xx244, pro signalizaci je použito 12 LED diod
- 6 výstupů s otevřeným kolektorem (ULN2803A)
Gertboard se připojuje k Raspberry Pi přes 26žilový plochý kabel. V oficiálním prodeji je v současné době dostupný pouze jako stavebnice, zájemce si tedy musí osadit desku sám.
Raspberry Pi výpočetní modul
Je primárně určen pro připojení k vlastní desce plošných spojů. Obsahuje zejména:
- Procesor BCM2835 z rodiny ARM11 taktovaný na 700 MHz
- Grafický procesor VideoCore IV, podporující OpenGL ES 2.0, 1080p30, MPEG-4
- 512 MiB RAM sdílených s grafickou kartou
- 4 GiB eMMC flash paměti, která je ekvivalentem SD karty v klasickém Raspberry Pi (je tedy softwarově kompatibilní)
Toto všechno je integrováno na malé, 67,6 × 30mm destičce pasující do standardního DDR2 SODIMM konektoru (jde o stejný typ konektoru, který je použit pro paměť laptopů). Zmíněná flash paměť je připojena přímo k procesoru na destičce, ale zbývající procesorová rozhraní jsou k dispozici uživateli přes piny konektoru.
Raspberry výpočetní mudul byl uvolněn pod licencí BSD jako Open Hardware.
Raspberry Pi vstupně-výstupní modul
Vstupně/výstupní modul je určen pro spolupráci s výpočetním modulem. Obsahuje zejména napájení, konektory a rozhraní klasického Raspberry Pi, jako:
- konektor HDMI
- konektory USB
- GPIO konektory a další
Raspberry Pi VGA Adaptér
Adaptér (Gert's VGA Adapter) pro připojení VGA monitoru k Raspberry Pi model B+. Jde vlastně o pasivní digitálně-analogový převodník, který se připojuje na GPIO konektor. Umí přenést až rozlišení 1920×1024 bodů na 60 fps. Návrh je k dispozici na GitHubu. Skládá se z:
- 1× PCB
- 1× GPIO konektor
- 20× odpor (rezistor)
- 1× VGA konektor
HDMIPi, displej pro Raspberry Pi
HDMIPi je displej primárně určený pro Raspberry Pi, ale na rozdíl od jiných malých displejů má rozlišení 1280×800 při velikosti 9 palců. Prodává se za 75 liber, tj. asi 2 700Kč.
Kamera
Rozšiřující modul kamery se připojuje pomocí plochého flexibilního kabelu do CSI konektoru umístěného mezi audio-video výstupem a HDMI portem. Kamera poskytuje pro video rozlišení 1080p, 720p a 640×480. Rozměry modulu jsou 25×20×9 mm.
Odkazy
RPISHOP Česká obchod s Raspberry Pi
Raspbian Operační systém pro Raspberry Pi
Raspberry Pi Oficiální stránka Raspberry Pi