Raspberry Pi


W ciągu minionych kilku lat, minikomputery jednopłytkowe (SBC) stały się niezwykle popularne. Tę rewolucję w elektronice, programowaniu i wywodzących się z tych działów techniki systemów wbudowanych, zapoczątkowało w 2012 roku, wdrożenie na rynek małej, niepozornej płytki o nazwie Raspberry Pi, która szybko zdobyła sobie uznanie wśród majsterkowiczów-hobbystów, studentów i wykładowców uczelni technicznych, a także profesjonalnych projektantów zajmujących się prototypowaniem programowalnych układów elektronicznych, które można wykorzystać w uniwersalny sposób do aplikacji o zróżnicowanym przeznaczeniu. Za sukcesem rynkowym Raspberry Pi, stoją przede wszystkim takie zalety jak łatwa obsługa osprzętu i oprogramowania nawet dla początkujących, a także znakomite wsparcie techniczne ze strony producenta i ogromna popularność wśród użytkowników z całego Świata.

Raspberry Pi – wszechstronny minikomputer

Raspberry Pi to minikomputer o rozmiarach niewiele większych niż typowa karta kredytowa, na którego bazie można zbudować serwer NAS, sterowanie systemem monitoringu i alarmu antywłamaniowego, a nawet miniaturowy automat do gier typu Arcade. Bogaty zbiór bibliotek i innych narzędzi pomaga w nauce i zrozumieniu programowania. Pierwsza generacja Raspberry Pi zaczęła powstawać w 2006 roku, a 6 lat później, kiedy została wdrożona do sprzedaży, efekt przerósł oczekiwania – “malinka” stała się fundamentem pod różnorakie projekty urządzeń elektronicznych tworzone przez majsterkowiczów oraz zdobyła popularność na uczelniach technicznych jako narzędzie dydaktyczne używane jako platforma do nauki programowania. 

Raspberry Pi – jaki osprzęt znajduje się płytce?

Wystarczy spojrzeć już na samą płytkę PCB Raspberry Pi, żeby zobaczyć, jakim jest wszechstronnym urządzeniem. Poszczególne generacje różnią się względem siebie kilkoma szczegółami konstrukcyjnymi. Minikomputer jest wyposażony m.in. w złącze HDMI umożliwiające podłączenie monitora lub wyświetlacza TFT, wyjścia wideo RCA, porty USB 2.0, gniazdo kart pamięci microSD, wyjście analogowe TRS 3,5mm do podłączenia słuchawek lub głośników, a także złącze Ethernet. Tak jak w przypadku klasycznych komputerów klasy PC, również Raspberry Pi jest wyposażony w pamięć RAM, która w zależności od modelu ma pojemność 512MB, 1GB, 2GB lub 4GB, a nad wszystkimi procesami zachodzącymi w obwodach minikomputera, czuwa procesor Broadcom o architekturze ARM, który w zależności od generacji Raspberry Pi, osiąga częstotliwość zegara od 1,0GHz w modelu Zero do 1,5GHz w modelu 4B. Na każdej płytce Raspberry Pi, znajdziemy także złącze CSI do podłączenia zewnętrznego modułu dedykowanej kamery, a wszystkie modele, z wyjątkiem Pi Zero, są wyposażone w złącze dla modułu wyświetlacza LCD TFT. Kolejnym z istotnych elementów osprzętu Raspberry Pi, jest listwa wyprowadzeń GPIO – portów wejścia/wyjścia ogólnego przeznaczenia. Używając tego 40-pinowego złącza, możemy podłączyć rozmaite urządzenia, takie jak dedykowane nakładki rozszerzeniowe HAT, np. sterowniki silników elektrycznych i serwomechanizmów, wyświetlacze LCD z interfejsem przyciskowym, moduły łączności radiowej i wiele, wiele innych. Wśród złączy GPIO, znajdują się m.in. interfejsy komunikacyjne SPI, I2C i UART znane m.in. z Arduino, programowalne wejścia/wyjścia dwustanowe, do których możemy podłączyć przyciski i diody LED, wyjścia sygnału PWM o regulowanym współczynniku wypełnienia do sterowania silnikami i serwami, a także wejścia analogowe dla potencjometrów i czujników pomiarowych. “Malinka” charakteryzuje się niskim poborem energii, nawet wtedy, kiedy procesor jest maksymalnie obciążony. W zależności od modelu zasilanie odbywa się poprzez złącze micro USB lub USB typu C. Napięcie zasilania wynosi 5V. W celu zachowania zapasu mocy najlepiej wybrać zasilacz o minimalnej wydajności prądowej, wynoszącej 3A.

Raspberry Pi – Oprogramowanie

Twórcy minikomputera Raspberry Pi, opracowali również dedykowany specjalnie pod jego osprzęt system operacyjny – Raspbian OS, który jest dystrybucją systemu Linux popularnego wśród użytkowników komputerów klasy PC. Programiści z Raspberry Pi Foundation położyli szczególny nacisk na to, aby Raspbian OS był dla użytkownika przyjazny w obsłudze, zważywszy na to, że w pierwotnym założeniu, komputer Raspberry Pi powstał głównie z myślą o celach edukacyjnych. System operacyjny Raspbian OS umożliwia dobranie odpowiednich narzędzi do nauki tworzenia systemów wbudowanych, z uwzględnieniem języków programowania na różnych poziomach trudności, takich jak Scratch – z myślą o osobach początkujących, przez C++ i Python dla osób bardziej zaawansowanych. Również, kiedy zachodzi konieczność ręcznej instalacji najnowszego oprogramowania, polecenia wydawane przez system są czytelne i łatwe do wykonania.

Raspberry Pi – czy warto kupić?

Pośród wielu innych minikomputerów jednopłytkowych do prototypowania aplikacji embedded, które są popularne na rynku – np. Arduino, STM32 czy BeagleBone, Raspberry Pi jest szczególnie warty uwagi. Niewielkie wymiary, zadowalająca moc obliczeniowa procesora, funkcjonalne wyposażenie w złącza do komunikacji z urządzeniami zewnętrznymi oraz prosty w obsłudze system operacyjny Raspbian OS bazujący na Linuksie – czynią z Raspberry Pi uniwersalne i wszechstronne narzędzie, z którego możemy korzystać jak ze standardowego komputera osobistego, a także jako platformy rozwojowej do prototypowania projektów praktycznego przeznaczenia takich jak np. system ochrony antywłamaniowej, sterownik bramy wjazdowej na posesję czy liczne aplikacje o charakterze rozrywkowym jak elektroniczne instrumenty muzyczne i konsole do gier. Warto przypomnieć tutaj o portach GPIO, do których możemy bezpośrednio podłączać nakładki rozszerzeniowe HAT, płytki stykowe, a także dyskretne elementy elektroniczne takie jak rezystory, tranzystory MOSFET czy diody LED. Zakup Raspberry Pi to dobra inwestycja w rozwijanie umiejętności konstruktorskich.