Spis treści:
Minikomputery Raspberry Pi odniosły niebywały sukces na rynku elektroniki popularnej, wywołując przy tym prawdziwą rewolucję w podejściu do współczesnych systemów wbudowanych.
Miłośnicy nowinek technologicznych z zakresu elektroniki użytkowej chętnie nabywają topowe modele smartfonów czy tabletów, których uniwersalność wynika z dostępności użytecznego oprogramowania – darmowe lub niedrogie aplikacje mobilne oddają nieocenione zasługi w życiu codziennym, pracy zawodowej czy też rozrywce. Rozbudowa urządzenia mobilnego pod względem sprzętowym jest jednak ograniczona przez dostępność interfejsów i łączy bezprzewodowych – poza gadżetami podłączonymi przez Wi-Fi, Bluetooth, USB lub gniazdo mini Jack użytkownicy mają raczej niewielkie możliwości rozszerzenia funkcjonalności posiadanego smartfona bądź tabletu. Dlatego tak wiele osób coraz chętniej sięga po minikomputery jednopłytkowe, otwierające pole do popisu przed geekami nowych technologii.
Minikomputer jednopłytkowy – co to jest?
Minikomputer jednopłytkowy (SBC – Single Board Computer) to rozbudowany i zaawansowany technologicznie moduł elektroniczny, pełniący niemal identyczną funkcję, co klasyczny komputer stacjonarny, ale – jak sama wskazuje – zmontowany w postaci pojedynczej płytki drukowanej (PCB). Rzecz jasna, nie mówimy tutaj o wyposażeniu peryferyjnym – monitorze, myszy czy klawiaturze – ale o wszystkich komponentach bazowych, czyli płycie głównej, procesorze, karcie graficznej, pamięci RAM, a nawet dysku twardym.
W przypadku SBC mamy do czynienia z silnie zintegrowanym systemem, w którym rolę dysku twardego odgrywa najczęściej karta microSD, natomiast funkcje procesora, karty graficznej i większości dodatkowych układów (w tym kontrolerów USB czy Ethernetu) pełni jeden, rozbudowany układ scalony klasy SoC (ang. System-on-Chip).
Zamiast karty sieciowej na pokładzie minikomputerów montowane są miniaturowe moduły Wi-Fi/Bluetooth (BLE), często wspierające najnowocześniejsze wersje wspomnianych protokołów. Oprócz małych wymiarów i niskiego poboru mocy (na poziomie kilkunastu watów) do zalet minikomputerów SBC należy zaliczyć również atrakcyjną cenę, bardzo przyzwoitą wydajność obliczeniową, możliwość pracy z monitorami bądź projektorami o wysokiej rozdzielczości, a także bogate możliwości komunikacyjne. Co więcej, dodatkowe złącza rozszerzeń umożliwiają bezpośrednie sterowanie zewnętrznymi modułami elektronicznymi, zawierającymi np. przekaźniki, czujniki, sterowniki silników czy też ekspandery wyprowadzeń.
Parametry techniczne najnowszego Raspberry Pi
Rynkowa premiera serii Raspberry Pi miała miejsce w lutym 2012 roku (czyli przeszło dziesięć lat temu) i od tej pory „malina” – bo tak pieszczotliwie nazywają miniaturowy komputer jej liczni fani – zdobywa uznanie kolejnych tysięcy elektroników, programistów, makerów, a nawet naukowców.
Podstawowa wersja Raspberry Pi (tzw. Model B) ma wymiary karty kredytowej, ale mimo tak kompaktowej formy konstruktorom współpracującym z Raspberry Pi Foundation udało się zmieścić na jednej płytce drukowanej naprawdę pokaźny zestaw sprzętowy. Najnowsza, czwarta już generacja malinowego flagowca ma wbudowaną pamięć RAM o pojemności 2, 4 lub nawet 8 GB (!), czterordzeniowy, 1,5-gigahercowy procesor BCM2711 o 64-bitowej architekturze ARM-8 Cortex-A72, a także aż dwa wyjścia HDMI (ze względów wymiarowych udostępnione poprzez złącza typu microHDMI), dwa porty USB 3.0, dwa kolejne starszej generacji USB 2.0 oraz szybki interfejs Gigabit Ethernet.
Do zasilania wystarczy ładowarka z wyjściem USB C o wydajności 3A @ 5 V, natomiast całość uzupełnia moduł Wi-Fi Dual Band 2,4 GHz i 5 GHz (802.11 b/g/n/ac) + Bluetooth Low Energy (BLE) 5 oraz dwa złącza do podłączenia modułu kamery (CSI) oraz wyświetlacza LCD (DSI). Minikomputer może współpracować z zewnętrzną elektroniką poprzez 40-pinowe złącze GPIO, udostępniające bardziej zaznajomionym z programowaniem użytkownikom potężne możliwości rozbudowy poprzez dołączanie obwodów sterowanych przez proste linie cyfrowe bądź interfejsy UART, SPI czy I2C.
Raspberry Pi – kultowy minikomputer, który zmienił świat
Popularność Raspberry Pi wynika jednak nie tylko z doskonałych parametrów technicznych i wyjątkowo atrakcyjnej ceny. Niebagatelne znaczenie ma także kompatybilność programowa i sprzętowa. Ta pierwsza wynika z dostępności gotowych systemów operacyjnych i pakietów – najczęściej wybieraną opcją jest przeznaczony dla Raspberry Pi oficjalny system zwany dawniej Raspbian, a od niedawna Raspberry Pi OS, choć wiele osób decyduje się na zainstalowanie odpowiednio „spreparowanej” wersji Ubuntu bądź OSMC (specjalny pakiet do budowy systemów rozrywki typu media center).
Co więcej, dla „maliny” powstały tysiące nakładek rozszerzających możliwości minikomputera o funkcje sterowania zewnętrznymi urządzeniami (np. oświetleniem LED czy sprzętem sieciowym 230 V AC), pomiaru rozmaitych parametrów (temperatury, wilgotności, oświetlenia, odległości, ciśnienia czy natężenia światła), a także kontroli napędów małej mocy (silników krokowych oraz DC). Moduły te – określane wspólnym mianem Raspberry Pi Hat – są wpinane do złącza GPIO w sposób określany czasem mianem „kanapki”, dzięki czemu jeden minikomputer może często współpracować z kilkoma różnymi nakładkami jednocześnie. A to wystarczy, by na bazie „maliny” budować niemal dowolne projekty – od prostych robotów mobilnych i stacji pogodowych, poprzez systemy automatyki budynkowej (np. smart home), aż po rozbudowane instalacje przeznaczone do celów naukowych.
