Spis treści:
W ostatnich latach mikrokomputery zyskały na popularności, znajdując szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach życia codziennego. Ich niewielkie rozmiary, wszechstronność i elastyczność to tylko trzy z wielu cech, dzięki którym tego typu urządzenia weszły do mainstreamu. Jednym z najpopularniejszych i powszechnie stosowanych mikrokomputerów jest Raspberry Pi. Ta niedroga, lecz bardzo zaawansowana technologicznie płytka zyskała spore uznanie wielu hobbystów, budujących własne sprzęty elektroniczne. Wraz z rozwojem Raspberry Pi wkroczyło również na rynek przemysłowy, przyczyniając się do transformacji tradycyjnych procesów produkcyjnych.
Czym jest Raspberry Pi?
Raspberry Pi to mikrokomputer, czyli niewielki samodzielny komputer integrujący wszystkie podstawowe komponenty systemu w jednym urządzeniu. Na pojedynczym kawałku laminatu umieszczany jest mikroprocesor pełniący zazwyczaj funkcję jednostki obliczeniowej i graficznej, chip pamięci RAM przechowujący dane potrzebne do aktualnie wykonywanego zadania oraz kontrolery konkretnych typów interfejsów takich jak USB i Ethernet, dzięki czemu mikrokomputer może być wyposażony w tego typu złącza pozwalające podłączyć zewnętrzne peryferia.
Raspberry Pi, jak każdy mikrokomputer potrzebuje systemu operacyjnego, który zarządzać będzie jego działanie. Wspieranych jest kilka systemów: Raspbian, Ubuntu, DietPi czy też Windows 10 IoT. System musi być zapisany na karcie pamięci umieszczonej później w odpowiednim gnieździe na płytce. Tego typu rozwiązanie jest dość często stosowane również w innych typach mikrokomputerów, ale znaleźć możemy też konstrukcje, w których system zapisywany jest na zewnętrznym module eMMC lub instalowany bezpośrednio na wlutowanej kości pamięci.
RPi, bo takim skrótem możemy określać Raspberry Pi, wyposażono także w zintegrowany kontroler sieci bezprzewodowych WIFI i Bluetooth. Dzięki temu mikrokomputer można bez większych problemów połączyć z dowolną bezprzewodową siecią internetową oraz każdym typem bezprzewodowego urządzenia wspierającego interfejs Bluetooth.
Każda płytka wyposażona jest ponadto w różnego rodzaju złącza, dzięki którym można do niej podłączyć zewnętrzne peryferia. Ich ilość i typ zależy od konkretnego modelu RPI, ale są to przede wszystkim złącza USB pozwalające podłączyć myszkę, klawiaturę lub zewnętrzny nośnik pamięci, złącze Ethernet, dzięki któremu Raspberry Pi można połączyć z internetem oraz złącza HDMI w różnych rozmiarach do podłączenia zewnętrznego monitora.
Ponadto na płytkach RPI znaleźć możemy też złącza taśm FFC do podłączenia kamery i zewnętrznego wyświetlacza. Mikrokomputery wyposażono również w uniwersalne złącze goldpin, którego wykorzystanie zależy w pełni od użytkownika. Wśród 40 pojedynczych wyprowadzeń znajdziemy sygnały komunikacyjne kilku typów interfejsów: UART, I2C, SPI, poza tym spora ilość pinów pełni funkcję uniwersalnego portu I/O. Do takiego złącza możemy podłączyć dowolne moduły elektroniczne, takie jak czujniki temperatury, kontrolery silników czy też układy komunikacyjne LoRa.
Raspberry Pi to dość potężny i bogato wyposażony mikrokomputer. Do tej pory pojawiło się całkiem sporo modeli tego urządzenia, z których najważniejszymi są:
- Raspberry Pi 4B – jest to aktualnie podstawowy model mikrokomputera RPI dostępny w kilku typach, różniących się między sobą pojemnością pamięci RAM (1GB, 2GB, 4GB i 8GB).
- Raspberry Pi 400 – wersja popularnie nazywana „klawiaturą”, co nie jest niczym zaskakującym, ponieważ urządzenie to przypomina klawiaturę z kilkoma dodatkowymi wyprowadzeniami.
- Raspberry Pi Zero – to minimalistyczne RPI o stosunkowo niewielkiej mocy obliczeniowej i mniejszej liczbie zewnętrznych portów, w porównaniu do klasycznego Raspberry Pi 4B. Sprzęt ten dedykowany jest raczej do prostych zastosowań w dziedzinie IoT.
- Raspberry Pi CM – dedykowane jest bardziej profesjonalnym rozwiązaniom. W gamie urządzeń znajdziemy niewielką płytkę z wlutowaną pamięcią stałą eMMC, którą wpina się w większą płytkę bazową wyposażoną w całkiem sporo różnego rodzaju wyprowadzeń.
- Raspberry Pi 3 – warto też wspomnieć o RPI3, czyli poprzedniczce Raspberry Pi 4. Mikrokomputer ten występował w kilku wersjach, ale obecnie jest już coraz rzadziej spotykany.
- W rodzinie Raspberry Pi znaleźć też można niewielkie płytki nazwane Pico. Trzeba pamiętać, że nie są to mikrokomputery, tylko moduły wyposażone w autorski mikroprocesor RP2040 umożliwiający tworzenie projektów w oparciu o języki programowania C/C++ i MicroPython.
Krótka historia Raspberry Pi
Historia mikrokomputerów RPI sięga 2006 roku, kiedy to zespół związany z University of Cambridge Computer Laboratory, podjął się zadania zaprojektowania prostego i taniego urządzenia, które wspomoże naukę programowania wśród studentów. Pierwsze prototypy okazały się na tyle udane, że w 2008 roku Eben Upton, Rob Mullins, Jack Lang, Alan Mycroft, Pete Lomas i Robert Mullins tworzą formalnie Fundację Raspberry Pi, której celem była monetyzacja pomysłu na tani mikrokomputer.
Pierwsze RPI, czyli Raspberry PI Model B pojawia się na rynku konsumenckim w 2012 roku. Była to płytka wyposażona w procesor ARM, 256MB pamięci RAM, porty USB, Ethernet oraz HDMI. Jej niska cena, wynosząca około 35 dolarów, sprawiła, że stała się ona bardzo popularna nie tylko wśród studentów, ale także wśród hobbystów, pasjonatów technologii oraz osób zainteresowanych elektroniką.
Typowe zastosowania Raspberry Pi
Od początku swojego istnienia płytki Raspberry Pi skradły serce wszystkich entuzjastów elektroniki, informatyki czy też programowania. Prostota obsługi i niska cena okazały się przepisem na sukces, którego efektem była rosnąca z roku na rok popularność i tym samym społeczność, dzieląca się między sobą spostrzeżeniami i projektami uruchamianymi na RPI.
Mikrokomputery Raspberry Pi można znaleźć w bardzo wielu typach projektów o różnym stopniu skomplikowania. Domowe centra multimedialne, proste roboty, domowe serwery, systemy monitoringu warunków pogodowych czy też systemy domowej automatyzacji to typowe miejsca, w których znaleźć możemy Raspberry Pi. Tego typu projekty opisywane są w internecie, przez wielu członków społeczności RPI.
Czy Raspberry Pi może być stosowane w branży przemysłowej?
Mimo że RPi nie było projektowane z myślą o branży przemysłowej, to mikrokomputer ten z powodzeniem może być w niej stosowany. Procesy produkcyjne były do tej pory zdominowane przez klasyczne rozwiązania techniczne, ale różnego rodzaju mikrokomputery i pokrewne im urządzenia są coraz częściej wykorzystywane przez inżynierów, w dziedzinach takich jak sterowanie, monitorowanie i zarządzanie fabryką. Koncepcja przemysłu 4.0 potrzebuje mocy obliczeniowej, której klasyczne rozwiązania nie są w stanie zapewnić, dlatego coraz więcej innowacyjnych firm sięga po mikrokomputery, które wspierają technologiczną transformację i cyfryzację procesów produkcyjnych. Jednymi z przedsiębiorstw, które z powodzeniem wdrożyły Raspberry Pi w swoich własnych rozwiązaniach, są Sony oraz SHARP.
Zastosowanie Raspberry Pi w Sony Technology Center
Mieszcząca się w Pencoed w Wielkiej Brytanii fabryka Sony to jedno z miejsc, gdzie Raspberry Pi wykorzystywane jest w procesach przemysłowych, ponadto warto wiedzieć, że to właśnie w tym miejscu mikrokomputery RPI są produkowane. W ostatniej dekadzie fabrykę opuściło prawie 50 milionów Raspberry Pi, a liczba ta każdego dnia się zwiększa.
Automatyka przemysłowa Revolution Pi
(https://www.youtube.com/watch?v=k2C4lbbIH0c&t=103s)
Proces produkcji mikrokomputerów w Sony Technology Center jest w dużej mierze automatyczny, na początku linii zobaczyć można czyste płytki drukowane, na których stopniowo umieszczane są kolejne elementy elektroniczne. Po przejściu procesu lutowania z linii produkcyjnej wyjeżdża gotowe Raspberry Pi. Wzdłuż zespołu maszyn, można odnaleźć około piętnastu skrzynek Revolution Pi, w których wnętrzu znajdują się mikrokomputery wraz z dodatkowymi urządzeniami. Można powiedzieć, że Raspberry Pi budują Raspberry Pi. Ich zadaniem jest kontrola poszczególnych etapów procesu oraz wsparcie automatyzacji.
Zastosowanie Raspberry Pi w SHARP Consumer Electronics Poland
Jedną z przedsiębiorstw korzystających z mikrokomputerów RPI jest zlokalizowany w Ostaszewie SHARP Consumer Electronics Poland (SCEP). W miejscu tym na co dzień produkowane są telewizory, ale poza tym fabryka dystrybuuje też inne urządzenia tego Japońskiego producenta.
Raspberry Pi sprawdza się świetnie w niewielkich urządzeniach IoT. Właśnie dlatego do budowy urządzeń zbierających dane o panujących na obiekcie warunkach środowiskowych wykorzystano RPI Zero. Mikrokomputer wraz z towarzyszącymi im modułami temperatury, wilgotności, tlenu oraz dwutlenku węgla wykonują pomiary cyklicznie, a ich wyniki zapisywane są na wewnętrznych serwerach SCEP. Dzięki zbieranym przez Raspberry Pi informacją system wentylacji, ogrzewania i klimatyzacji fabryki zarządzany jest w sposób automatyczny i zrównoważony, co przenosi się na oszczędności w konsumpcji energii.
Raspberry Pi może pełnić też rolę informacyjną. W budynku magazynowym SCEP3 przy każdym doku załadunkowym umieszczone są mikrokomputery RPI podłączone do telewizorów. Zadanie Raspberry Pi jest tutaj dość proste, wyświetlić stronę internetową, na której znajdują się wszystkie niezbędne informacje o konkretnym załadunku. Z takiego rozwiązania najbardziej zadowoleni są pracujący przy załadunkach ciężarówek magazynierzy.
Raspberry Pi to również świetna platforma testowa do szybkiego prototypowania. Wiele spośród innowacji wprowadzanych w SHARP Consumer Electronics Poland rodzi się w dziale Maintenance & Project Engineering, którego pracownicy korzystają w wielu przypadkach właśnie z RPI. Wszystkie nowe rozwiązania techniczne muszą być wcześniej odpowiednio przetestowana i sprawdzone. Nawet jeśli docelowa platforma projektu ulega zmianie, to w początkowej fazie wiele z technicznych zagadnień testowanych jest właśnie na mikrokomputerach Raspberry Pi.
Jedna odpowiedź
Ciekawy artykuł, fajnie przeczytać, że raspberry wykorzystywane jest też w bardziej profesjonalnych rozwiązaniach