Когда не хватает мощности Arduino, на помощь мейкеру приходит тяжелая артиллерия в виде микрокомпьютеров Raspberry Pi . Чаще всего “малиновые пироги” или “малинки”, как их еще называют, используются в задачах обработки видео, аудио информации и сложных коммуникаций. В этой статье мы познакомимся с Raspberry, узнаем, что такое микрокомпьютер, какие модели сегодня актуальны и как можно использовать это устройство в своих проектах.

С помощью Raspberry Pi можно сделать умного робота, распознающего своего хозяина или домашний сервер умного дома, передающего по WiFi или Ethernet. Вы можете подключить к микрокомпьютеру датчики, двигатели, реле и многое другое. Таким образом, сферы применения Raspberry и Arduino в DIY проектах сильно пересекаются.

Что такое одноплатные микрокомпьютеры?

Микрокомпьютер – это устройство, имеющего архитектуру полноценного компьютера, но отличающееся своими размерами. Сегодня на рынке представлены сотни(!) различных моделей (включая клоны Raspberry) от десятков производителей и этим рынок одноплатников существенно отличается от рынка обычных компьютеров, на котором между лидерами давно уже распределены все доли рынка.

Микрокомпьютеры чаще всего создаются под конкретные задачи, они не могут конкурировать с обычными компьютерами, уступая им в мощности и удобстве. Но зато они более дешевы, просты, имеют компактный размер и потребляют меньше энергии. Это делает микрокомпьютер важным элементом мобильных автоматизированных систем.

Raspberry Pi является сегодня наиболее известным представителем семейства одноплатных микрокомпьютеров. Это достаточно дешевая и доступная плата начального уровня, которую можно купить во множестве интернет-магазинов. Азиатские производители создали большое количество клонов (Orange Pi, Banana Pi и другие), которые можно использовать в своих проектах. И другим очень важным преимуществом “малинки” является огромное сообщество разработчиков, занимающихся развитием архитектуры и программного обеспечения. Выпущено множество книг, учебных пособий, операционных систем и удобных инструментов, существенно облегчающих начинающим начало работы с системой. Поэтому именно с этим микроконтроллером рекомендуется начинать работу тем, кому уже стал “мелковат” ардуино.

Что такое Raspberry Pi?

Raspberry Pi представляет собой недорогой компьютер размером с кредитную карту, который присоединяется к монитору ПК или телевизору и использует стандартную клавиатуру и мышь. Внешне компьютер представляет собой небольшую четырехслойную печатную плату с USB, HDMI и другими разъемами, слотом для Micro SD, а также гребенкой контактов GPIO. Корпус, карту памяти, клавиатуру, мышь, монитор, блок питания нужно приобретать дополнительно.

При помощи “малинки” можно научиться программировать на языках Scratch и Python. Изначально микрокомпьютер разрабатывался с целью применения для обучения в школах и университетах, поэтому для него существует множество программных пакетов и даже специальная операционная система для детей.

Ключевой особенностью Raspberry является возможность присоединения к нему внешних устройств и управления ими с помощью различных программных пакетов (наиболее популярным является Python). Всевозможные датчики, светодиоды, двигатели, реле и другие электронные компоненты могут подключаться через GPIO контакты так же, как к Arduino. Поэтому мы можем существенно расширять функционал микрокомпьютера, создавая из него рабочую станции для каждого конкретного проекта.

История появления Raspberry

Разработчиком прибора является британская фирма Raspberry Pi Foundation. Первый образец был представлен Дэвидом Брэбеном в мае 2011 года. Начало производства первой партии модели В датируется январем 2012 годом. С тех пор ежегодно компьютер модернизировался, и в продажу поступали более совершенные компьютеры.

История выпуска моделей:

  • 29 февраля 2012 года – старт продаж Model В.
  • 14 декабря 2012 года – начало производства модели Raspberry Pi «A».
  • 14 июля 2014 года – выпуск третей версии Raspberry Pi «B+».
  • 2 февраля 2015 года – выпуск Raspberry Pi «2B».
  • 26 ноября 2015 года – выпуск нового микрокомпьютера Raspberry Pi Zero, оснащенного несмонтированным разъемом GPIO.
  • 29 февраля 2016 года – выпуск модели Raspberry Pi 3, отличающейся 64-битным процессором, наличием WI-FI и Bluetooth.
  • 28 февраля 2017 года – модернизированная версия Raspberry Pi Zero W с WI-FI и Bluetooth.

Распиновка платы Raspberry Pi model A+

Model A+ является бюджетной версией платы Raspberry Pi. Устройство выпущено в 2014 году на замену оригинальной Model A. Плата представлена на рисунке ниже.

В отличие от предыдущей модели А+ обладает следующими характеристиками:

  • Большим количеством выходов GPIO – теперь их стало 40.
  • Micro SD-разъемом.
  • Пониженное потребление энергии – линейные регуляторы напряжения были заменены на переключающиеся регуляторы, и это позволило сэкономить энергию.
  • Усовершенствованная аудиосистема – в плате присутствует отдельный источник питания с пониженным шумовым уровнем.
  • Уменьшенный форм-фактор – композитный аудиовыход встроен 3,5-мм аудиовыход, наличие крепежных отверстий, USB-разъем расположен на краю платы.

Распиновка представлена на рисунке

1, 17 контакты – питание 3,3 В.

2, 4 контакты – напряжение питания 5 В. Подключено напрямую к входному напряжению платы.

3 – выход SDA (один из I2C-пинов на плате).

5 – SCl (также одни из I2C-выходов на плате).

6, 9, 14, 20, 25,30, 34, 39 – Земля. Все заземляющие контакты соединены, можно использовать любой выход, который ближе к оставшимся элементам.

8 – TXD, один из 2 UART-выходов, отвечающий за передачу данных. UART-контакты обычно используют для взаимосвязи Ардуино и Raspberry Pi. Важно правильно соединять платы, так как Pi питается от напряжения 3,3 В, а ардуино – от 5 В.

10 – RXD, выход для UART, отвечающий за прием данных.

11, 13, 15, 16, 18, 22, 29, 3, 32, 33, 36, 37 – зарезервированные контакты.

12 – PCM_C вывод, который используется совместно со специальным ШИМ-методом. Обеспечивает прямой доступ к памяти.

19, 38 – MOSI-контакты.

21, 35 – MISO-контакты.

23, 40 – SCLK-контакты.

24, 26 – CS0 и CS1 выходы.

27,28 – ID_SD, зарезервированы для I2C коммуникации с энергонезависимой памятью.

Плата Raspberry Pi Model A+ используется в проектах, в которых важно поддерживать низкое энергопотребление и где не требуется наличие интерфейса Ethernet.

Плата Raspberry Pi 3 model B

Raspberry Pi model B является наиболее распространенной платой. По сравнению со своим предшественником Pi 2 Model B обладает 64-битным процессором ARM Cortex-A53 и встроенным Wi-Fi и Bluetooth. Плата имеет 1 ГБ оперативной памяти, которая делится с графической системой. Способов применения платы множество – с их помощью можно создавать игровые приставки, охранные системы, планшеты и прочие электронные устройства.

Для подключения наушников и колонок имеется 3,5-миллимитровый разъем. Также имеется 4 USB-выхода, к которым можно присоединять периферию. Подключение различных модулей осуществляется через 15-пиновые слоты:

  • DSI – предназначен для присоединения дисплея;
  • CSI-2 – присоеднинение камеры через интерфейс MIPI.

Для низкоуровневых интерфейсов используются выходы:

  • Общего назначения – 40 портов ввода/вывода;
  • UART;
  • Входы питания и земля.

Для коммуникации используются интерфейсы Ethernet, Wi-Fi 802.11n и Bluetooth 4.1. В качестве жесткого диска плата использует microSD-карту с установленной на ней операционной системой. Карту памяти лучше использовать объемом в 8 ГБ. Raspberry Pi model B использует операционную систему Linux.

Питание устройства осуществляется адаптером на 5 В через USB разъем или выходы питания. Специальный выключатель питания отсутствует на Raspberry Pi, чтобы включить устройство, достаточно просто подключить кабель питания.

Плата Raspberry Pi model Zero

Серия плат model Zero отличается от своих предшественников меньшими размерами. Существует 2 вида плат этого вида – model Zero и новая версия Zero W. Вторая отличается только наличием Wi-fi и Bluetooth на борту.

Технические характеристики Raspberry Zero:

Расположение выходов и распиновка представлены на рисунке. Плата оснащена 40 портами входа-выхода общего назначения, UART, I2C, SPI, выходами питания 3,3 В и 5 В и землей. Важно отметить, что разъем не припаян и требуется самостоятельный монтаж.

Новая модель Zero W использует microSD, в отличие от старшей модели, которая использует miniSD для работы. Флеш-карта используется в качестве носителя, ее объем должен быть не менее 2 ГБ. Питание платы осуществляется при помощи 5-вольтового адапрета через пины питания или микро-USB вход.

Из недостатков можно отметить малую скорость выполнения по сравнению с Raspberry Pi 3 model B. Но по сравнению с B Zero обладает меньшими размерами, что позволяет использовать его в миниатюрных разработках. Используется Raspberry Pi model Zero в тех же сферах, что и остальные компьютеры этого семейства. Плата может быть оснащена периферийными устройствами, блоком питания, экраном. С помощью этих микрокомпьютеров создаются системы видеонаблюдения, игровые системы, бытовые приборы. Наличие Wi-Fi и Bluetooth позволяет расширить диапазон применения. Одновременно с выпуском Raspberry Pi model Zero W компания представила линейку корпусов для компьютера. Корпусы оснащены отверстием для разъема GPIO и установки камеры.

Сравнение моделей Raspberry Pi

Оперативная память

Платы Model A и Model A+ обладают наименьшим объемом памяти – всего 256 МБ. Model B до октября 2012 года также обладала объемом в 256 МБ, после объем был увеличен до 512 МБ, как и у Model B+. В плате Raspberry Pi 3 – наибольший размер памяти, 1 ГБ.

USB порты

Платы Model A и Model A+ оснащены одним портом USB 2.0, в версии Model B количество портов увеличено до двух, а в Model B+ и Pi 3 до четырех. Наиболее заметные изменения у Raspberry Pi Zero – в ней появился один разъем 1 Micro USB OTG.

Аудиовыходы

По этому параметру также отличается модель Raspberry Pi Zero – в этой плате 3,5-миллиметровый джэк, HDMI заменен на многоканальный HD звук через HDMI.

Формат карты памяти

Для моделей A и B использовались карты памяти SD / MMC / SDIO. Все последующие модели используют MicroSD карту.

Количество портов

Модели A и B оснащены 26-выводным GPIO разъёмом, в следующих моделях это число увеличено до 40.

Потребление энергии

Самым энергосберегающим устройством является Raspberry Pi Zero – она использует всего 160 мА. Наибольшее потребление энергии – у платы Raspberry Pi 3 (800 мА-2.5 мА,4 Вт). Первая модель А потребляет 300 мА (1,5 Вт), модели B, A+, B+ требуют порядка 600-700 мА.

Размеры

Самое миниатюрное устройство – Raspberry Pi Zero, его габариты 65.0 x 30.0 мм x 5мм. Немного больше модель А+, у которой размеры равны 65.0 x 56.0 мм x 12мм. Остальные платы обладают примерно одинаковым размером 85.0 x 56.0 мм x 17мм.

Где купить Raspberry Pi

Благодаря огромной популярности микрокомпьютеров Raspberry Pi их можно приобрести в любой точке мира в любом магазине. Но официальными продавцами считаются только 2 европейские фирмы – это «RS Components» и «Element 14». Обе фирмы поставляют мини-компьютеры в упаковках с различным дизайном, но товары от обоих поставщиков сделаны в Англии.

Со временем появились и китайские аналоги, которые можно купить на AliExpress. Сразу же возникает вопрос о подлинности этих гаджетов. Анализ китайской и английской версии можно провести, сравнив их рабочие характеристики, производительность процессора, памяти.

Процессор в оригинальной английской версии работает немного быстрее китайского аналога, то же самое касается и оперативной памяти. Отличия в работе минимальны, из чего можно сделать вывод, что китайская версия Raspberry Pi не хуже по своим рабочим параметрам.

Примеры проектов с Raspberry Pi

Управление портативной метеостанцией. При помощи Raspberry Pi можно реализовать устройство, которое будет записывать все метеоданные – скорость ветра, температуру, осадки. Можно запрограммировать устройство на автообновление сайта с погодными условиями.

Цифровая фоторамка. При помощи Raspberry P можно самостоятельно изготовить рамку для фотографий, сэкономив при этом примерно половину стоимости. Фоторамка – это медиа-панель, которая управляется Raspberry P. Рамку можно модернизировать – она будет показывать не только фотоснимки, но и дату и время, воспроизводить аудиозаписи, показывать прогноз погоды.

Система автоматизации в доме. Если совместить Raspberry Pi с Ардуино и программой Node.js, можно создать эффективный способ управления всеми электронными устройствами в доме. Вариантов работы много – автоматическое включение и выключение света при помощи датчика освещения, включение/выключение телевизора, регулирование температурного режима в доме.

При помощи платы Raspberry Pi можно реализовывать самые разные проекты – от музыкальных инструментов до фотоаппаратов и планшетов. Причем использование этой платы может существенно снизить стоимость самодельного прибора.

Raspberry Pi 3 Model B - новейший одноплатный компьютер третьего поколения на основе 64-битного четырехъядерного ARM v8 Cortex-A53 процессора компании Broadcom BCM2837 с тактовой частотой 1.2 ГГц. На первый взгляд трудно найти внешние отличия Raspberry Pi 3 Model B (RPI3) от предыдущей модели Raspberry Pi 2 (RPi2). Такая же по размерам PCB, те же разъемы на тех же местах и нет корпуса. Но, не смотря на кажущееся отсутствие отличий, RPI3 - это совершенно другое изделие. Этот компьютер разработан на новом процессоре с тактовой частотой на 300 МГц выше, чем у предыдущей модели. Четыре ядра Cortex-A53 и двухъядерный графический сопроцессор Video Core IV ® Multimedia, который обеспечивает Open GL ES 2.0, аппаратное ускорение Open VG и 1080p30 H.264 декодирование.

По заявлениям разработчика нового компьютера Raspberry Pi Foundation производительность RPi3 на 50% выше, чем у предыдущей модели, а по сравнению с RPi первого поколения - он на порядок быстрее.

Но, пожалуй, еще более интересным отличием от предыдущих моделей является наличие встроенного WiFi 802.11n и Bluetooth (поддержка Bluetooth 4.1 и Bluetooth Low Energy - BLE). А это в эпоху "интернета вещей" открывает для изделия новые горизонты.

При внимательном рассмотрении платы можно заметить установленную в левом верхнем углу WiFi/ BT SMD антенну (Рис. 1), а справа возле 40-контактного разъема GPIO место под двухконтактный разъем RUN (для сброса), который в RPi2 (Рис. 2) был установлен на месте, где теперь можно увидеть чип антенну, т.е. эти отверстия под разъем - не новинка: они просто перемещены.

Рис. 1. Одноплатный компьютер третьего поколения Raspberry Pi 3 Model B. Вид сверху

Рис. 2. Одноплатный компьютер второго поколения Raspberry Pi 2 Model B. Вид сверху

Рис. 3. Одноплатный компьютер третьего поколения Raspberry Pi 3 Model B. Вид снизу

Теперь заметим, что чуть выше держателя microSD карты (Рис. 3) расположен беспроводной модуль на основе чипа BCM43143. В предыдущей модели (Рис. 4) его, конечно, нет. С нижней стороны платы можем увидеть микросхему оперативной памяти, которая, похоже, осталась той же, что и в RPi2 - Elpida B8132B4PB-8D-F объемом 1 ГБ.

Рис. 4. Одноплатный компьютер второго поколения Raspberry Pi 2 Model B. Вид снизу

RPi3 поддерживает операционные системы Linux (Raspbian, UBUNTU и др.), а также Windows 10 IoT.

Основные отличия RPi3 от RPi2:

  • Новый 64-битный четырехъядерный ARMv8 Cortex-A53 процессор BCM2837 с тактовой частотой 1.2 ГГц;
  • WIFI 802.11n;
  • Bluetooth 4.1;
  • Bluetooth Low Energy (BLE);
  • Выросла потребляемая мощность 2.5А@5В (у RPi2 1.8А@5В).

Что не изменилось:

  • Объем оперативной памяти - 1 ГБ;
  • Графический 2-ядерный сопроцессор Video Core IV ® Multimedia;
  • Количество USB портов - 4;
  • Количество выводов GPIO, доступных пользователю - 40;
  • Полноценный HDMI порт;
  • Порт Ethernet;
  • Комбинированный разъем 3.5 мм аудио и композитный видеовыход;
  • Интерфейс видеокамеры (CSI);
  • Интерфейс дисплея (DSI);
  • Слот для microSD карты (теперь push-pull, а не push-push, как ранее);
  • MicroUSB разъем (вход питания);
  • Форм-фактор (корпуса подходят от предыдущей версии);
  • Цена осталась прежней.

На Рис. 5 показано расположение основных разъемов и некоторых компонентов RPi3.

Рис. 5. Расположение основных разъемов и некоторых компонентов RPi3

Сравнительные характеристики моделей семейства RPi (Таблица 1)

Таблица 1. Сравнительные характеристики семейства Raspberry Pi

Наименование

Модель B+

Модель А+

Модель А

Процессор

Broadcom BCM2837 64 bit ARMv8, четыре ядра.

Broadcom BCM2836 32 bit ARMv7, четыре ядра.

Одно ядро.

Broadcom BCM2835 32 bit ARMv6 SoC full HD multimedia applications processor.

Одно ядро.

Broadcom BCM2835 32 bit ARMv6 SoC full HD multimedia applications processor. Одно ядро.

Скорость процессора

1GB SDRAM @ 400 MHz

1GB SDRAM @ 400 MHz

512 MB SDRAM @ 400 MHz

256 MB SDRAM @ 400 MHz

256 MB SDRAM @ 400 MHz

Память для ОС

Встроенный

Встроенный

А теперь посмотрим на результаты тестирования семейства Raspberry Pi

Рис. 6. Тестирование производительности системы (утилита SYSBENCH)

Чем меньше величина (Рис. 6), тем лучше, т. к. это время, затраченное на вычисления. Желтый цвет представляет многопотоковые вычисления, белый - однопотоковые. Наглядно видна динамика улучшения производительности от модели к модели. Использование 4 ядер, т.е. многопотоковых вычислений, существенно увеличивает производительность системы.

Рис. 7. Тест GPIO

Для работы с GPIO чаще всего используется программы на языке Python. В этом тесте простая программа RPI.GPIO переключает контакты GPIO так быстро, как это возможно, а частотомер измеряет скорость этих переключений.

Рис. 8. Тестирование на примере видеоигры QUAKE III Arena

Качество видеоигры сильно зависит от производительности процессора. В данном тесте использовалось разрешение для дисплея 1280 х 1024, максимальная детализация текстуры, 32-битное качество текстуры и трехлинейная фильтрация для получения таких результатов. Здесь чем выше результат, тем лучше.

Рис. 9. Тест Whetstone

Тест Whetstone был разработан в 70-х годах прошлого века для измерения скорости компьютера.

Основное назначение теста - измерение производительности вычислений с плавающей запятой. Несмотря на солидный возраст, тест хорошо справляется с оценкой пиковой производительности процессора при вычислениях с плавающей запятой. Для этого теста чем больше величина, тем лучше.

Рис. 10. Тест Drystone

Тест Drystone был разработан в 80-х годах прошлого столетия для определения производительности процессора для целочисленных вычислений. Этот тест до сих пор остается полезным и используется для сравнения производительности различных чипов. Здесь так же, как и в предыдущем тесте, чем больше величина, тем лучше.

Рис. 11. Тест Power Draw

Вы не можете получить более высокую производительность, ничем не жертвуя. И тест Power Draw хорошо это иллюстрирует. Получили высокую производительность, придется пожертвовать потреблением. Как можно видеть из этого теста, потребление с ростом производительности растет даже на холостом ходу. Но выход есть. Если производительность не столь важна, а ваше устройство должно работать с батарейным питанием, то, пользуясь результатом теста, можно из линейки Raspberry выбрать подходящий компьютер.

Таким образом, подводя итог всему выше сказанному, можно с уверенностью утверждать, что новая модель одноплатного миникомпьютера найдет применение для решения широкого спектра задач, среди которых домашняя автоматика, робототехника, интернет вещей, игровые станции, метеостанции, планшеты, обучение и многое-многое другое.

Ну, насколько хватит фантазии разработчика…

Обзор составил и подготовил
Шрага Александр,
a.

Если вы ищете миниатюрный, полноценный и тихий компьютер, который может взаимодействовать с внешним миром, то платформа Raspberri Pi идеальна для вас.

Область применения Raspberry Pi ограничена лишь вашими знаниями и фантазией.

Автоматизируйте дом или воспользуйтесь этим крошечным компьютером для создания:

  • робота с управлением по Wi-Fi или обладающего компьютерным зрением;
  • собственной игровой приставке;
  • домашней метеостанции;
  • планшета;
  • охранной системы с распознаванием лиц.

Компьютер размером с банковскую карту имеет на борту привычные ПК составляющие: процессор, оперативную память, разъём HDMI, композитный выход, USB, Ethernet, Wi-Fi и Bluetooth.

Главное преимущество Raspberry Pi — 40 контактов ввода/вывода общего назначения (GPIO). К ним вы сможете подключать периферию для взаимодействия с внешним миром: исполнительные устройства , любые сенсоры и всё, что работает от электричества.

Штатной операционной системой для Raspberry Pi является Linux. Она устанавливается на microSD карту, а та — в специальный слот на плате. Если вы не знаете Linux, не пугайтесь. Этот компьютер — прекрасная возможность во всём разобраться. Потерять данные или сильно напортачить с настройками не так страшно, образ на SD-карте можно восстановить за считанные минуты. После этого — смело продолжайте эксперименты!

Версия платы

Raspberry Pi 3 Model B является прямым наследником Raspberry Pi 2 Model B. Плата полностью совместима с предшественником, но наделена большей производительностью и новыми средствами коммуникации:

  • 64-х битным четырёхядерным процессором ARM Cortex-A53 с тактовой частотой 1,2 ГГц на однокристальном чипе Broadcom BCM2837;
  • встроенными Wi-Fi 802.11n и Bluetooth 4.1.

Кроме того, процессор имеет архитектуру ARMv53, а значит вы сможете использовать любимую операционную систему: Debian Wheezy, Ubuntu Mate, Fedora Remix и даже MS Windows 10 IoT.

Технические подробности

На Raspberry Pi 3 установлен 64-х битный четырёхядерный процессор ARM Cortex-A53 с тактовой частотой 1,2 ГГц на ядро в составе однокристальной платформы Broadcom BCM2837.

Данный чип обеспечивает прирост производительности на 50-60% в сравнении с Raspberry Pi 2 и почти десятикратное преимущество перед первым Raspberry Pi. Благодаря этому компьютер открывает ещё больше возможностей для «интернета вещей» и встраиваемых проектов.

Raspberry Pi 3 Model B наделили 1 ГБ оперативной памяти, но эта память делится с графической подсистемой.

Графический двухъядерный процессор VideoCore IV® поддерживает стандарты OpenGL ES 2.0, OpenVG, MPEG-2, VC-1 и способен кодировать, декодировать и выводить Full HD-видео (1080p, 60 FPS, H.264 High-Profile).

Подключение периферии

Для подключения монитора или телевизора используйте композитный видеовыход или разъём HDMI. Разрешение варьируется от 640×350 (EGA) до 1920×1200 (WUXGA) для HDMI. Композитный выход работает в форматах PAL и NTSC.

Колонки или наушники подключаются через стандартное гнездо 3,5 мм. Также звук может передаваться по HDMI.

Raspberry Pi 3 Model B предоставляет 4 USB-порта, объединённых внутренним хабом. К ним, помимо прочего, можно подключить клавиатуру и мышь.

Для экономии ресурсов центрального процессора, Raspberry Pi предлагает подключения штатных модулей через 15-пиновые слоты:

  • CSI-2 — для подключения камеры по интерфейсу MIPI;
  • DSI — для подключения штатного дисплея.

В качестве низкоуровневых интерфейсов доступны:

  • 40 портов ввода-вывода общего назначения;
  • UART (Serial);
  • I²C/TWI;
  • SPI с селектором между двумя устройствами;
  • пины питания: 3,3 В, 5 В и земля.

Для комуникации на Raspberry Pi 3 Model B доступны интерфейсы:

  • Ethernet на 10/100 Мбит с выходом на стандартное гнездо 8P8C (RJ45);
  • Wi-Fi 802.11n и Bluetooth 4.1, обеспечиваемые микросхемой Broadcom BCM43438.

Питание

Питание Raspberry Pi 3 осуществляется от 5-вольтового адаптера через разъём micro-USB или пины питания. Рекомендуем использовать источник питания с силой тока не менее 2 А, чтобы иметь возможность подключать к USB-портам более энергоемкие устройства.

Аппаратный выключатель питания на плате отсутствует. Для включения компьютера достаточно подключить кабель питания. Для выключения используйте штатные функции операционной системы.

Габариты

Размер платы: 85×54 мм. USB-порты, Ethernet-гнездо, HDMI, аудио-гнездо выступают за обозначенные рамки на несколько миллиметров.

Программное обеспечение

Вместо традиционного для обычных компьютеров жёсткого диска, Raspberry Pi использует microSD флеш-карту. Она должна быть предварительно подготовлена — на неё следует установить операционную систему . Имея несколько флеш-карт, вы можете поочерёдно использовать их, получив несколько изолированных образов компьютеров.

Флеш-карта в комплект не входит.

Характеристики

  • Процессор: 64-битный 4-ядерный ARM Cortex-A53 с тактовой частотой 1,2 ГГц на однокристальном чипе Broadcom BCM2837;
  • оперативная память: 1ГБ LPDDR2 SDRAM;
  • цифровой видеовыход: HDMI;
  • композитный выход: 3,5 мм (4 pin);
  • USB порты: USB 2.0×4;
  • сеть: WiFi 802.11n, 10/100 Мб RJ45 Ethernet;
  • Bluetooth: Bluetooth 4.1, Bluetooth Low Energy;
  • разъем дисплея: Display Serial Interface (DSI);
  • разъем видеокамеры: MIPI Camera Serial Interface (CSI-2);
  • карта памяти: MicroSD;
  • порты ввода-вывода: 40;
  • габариты: 85x56x17 мм.

Сегодня одноплатный микрокомпьютер Raspberry Pi празднует свой четвертый День рождения, и, наряду с наилучшими пожеланиями, мы рады выразить свой восторг по поводу появления новейшей платы. Спустя почти ровно год после выхода Raspberry Pi 2, поприветствуйте новый Raspberry Pi 3, model В. Новая плата – это первый 64-битный Raspberry Pi, и он идет со встроенным Wi-Fi и Bluetooth.

Нацеленный не просто на то, чтобы заменить настольный компьютер, но и на то, чтобы использоваться во встроенных проектах, Pi 3 намеренно проектировался, скорее, как эволюция, а не как революционный поворот в платформе Raspberry Pi. Что очень даже имеет смысл.

Raspberry Pi 3 Model B — Характеристики

  • Двухъядерный 64-битный ARM Cortex A53 процессор с тактовой частотой 1.2 ГГц
  • Почти на 50% быстрее чем Raspberry Pi 2
  • 802.11n беспроводное подключение по Wi-Fi
  • Bluetooth 4.1 (включая Bluetooth Low Energy)
  • 400МГц VideoCore IV multimedia
  • 1ГБ LPDDR2-900 SDRAM (т.е. 900MHz)
  • Цена $35
Новый Raspberry Pi 3, Model B.

Учитывая, что на данный момент продано более 8 миллионов плат Raspberry Pi, для компании преемственность и поддержание связи с прежними модификациями микрокомпьютера является важным моментом. Это – множество пользователей и обучающих материалов. На самом деле, такая политика преемственности и поддержания связи с прежними модификациями была одним из моментов, на которых сделал акцент Эбен Аптон, основатель компании Raspberry Pi. Заметим, что такая политика является движущей силой для многих проектных решений, которые лежат в основе платы.

Raspberry Pi 3 – быстрый.

Внешне, новая плата выглядит почти так же, как и ее предшественница. Но несмотря на то, что цена на нее осталась прежней – плата все так же стоит 35 долларов, – внутри нее произошло много изменений. Архитектура ARM v7 модели Raspberry Pi 2 осталась в прошлом: новая плата – это первый 64-битный Raspberry Pi, с 64 битным 4-х ядерным процессором ARM Cortex A53 с тактовой частотой 1.2 ГГц.

И это делает работу нового чипа BCM2837 более, чем на 50% быстрее, чем работа модели Raspberry Pi 2, и почти в десять раз быстрее, чем работа оригинальной Модели В. Хотя такие эксплуатационные качества действительно дорого обходятся: новый Raspberry Pi 3 тянет в полтора раза больше мощности, чем старый Raspberry Pi 2.

Однако Raspberry Pi 3, по-видимому, переступил порог производительности. Несмотря на то, что объем встроенной оперативной памяти в 1 Гбайт, который нам давала модель Raspberry Pi 2, не увеличился, новый микрокомпьютер, по-видимому, стал «достаточно хорош», чтобы заменить настольный ПК практически для всех случаев и почти на все случаи.
Чип BCM2837, питающий новый мини-компьютер, – это прямая эволюция чипа BCM2836, который использовался в Raspberry Pi 2, и BCN2835, который использовался в оригинальной версии Raspberry Pi Zero.

BCM2837, двухъядерный 64-битный ARM Cortex A53 процессор.

Компания расценивает преемственность и неразрывную связь между модификациями платы как жизненно важную составляющую своей продукции.

Raspberry Pi 3 имеет сетевые подключения.

Наверное, самая большая перемена – это то, что новый Raspberry Pi 3 идет и со встроенным Wi-Fi, и со встроенным Bluetooth 4.1. А это значит, что новая модель будет поддерживать Bluetooth «Классический» и, что еще более полезно, Bluetooth LE. А это делает новый Raspberry Pi не просто заменой настольному компьютеру, но и превосходным хабом для развивающегося Интернета устройств.

Несмотря на то, что к Raspberry Pi всегда можно было добавить USB-адаптеры Wi-Fi и Bluetooth, элементы, встроенные в саму плату, все-таки намного упрощают вам жизнь. Раньше, добавить сторонние USB-адаптеры Wi-Fi и Bluetooth LE стоило еще 20 долларов сверх цены Raspberry Pi. То, что теперь радио-чип встроен в саму плату, избавляет вас от лишних расходов, а также устраняет проблемы несовместимости аппаратуры и драйверов.

Почти неминуемо, новости о новом Raspberry Pi просочились еще до появления самого компьютера: слухи начали появляться почти за две недели до сегодняшнего официального старта. Но, как и в случае со многими техническими продуктами сегодня, именно неизбежная подача документов на сертификацию в Федеральную службу связи раскрыла все карты, хотя я не уверен, что компания простит CPC то, что они так легко позволили людям фактически заказывать плату еще до ее старта.

По отзывам первых владельцев, новый микрокомпьютер действительно работает стабильно и быстро. Сказав это, отметим, что в то время, когда мы тестировали, компания все еще довольно усердно трудилась над пакетом поддержки платформы Wi-Fi и Bluetooth, и что поддержка элементов встроенного Bluetooth не будет доступна в день старта модели – хотя совсем скоро она появится во всех новых устройствах компании.

Мы также столкнулись с проблемой со встроенным Wi-Fi, которая возникала только тогда, когда новая плата работала в «безголовом» режиме (режиме Headless). В конечном итоге, мы определили, что она возникает при использовании энергосберегающего режима на чипе подключения. В сущности, компьютер переставал отвечать на запросы в «безголовом» режиме, если он был подсоединен к сети только через Wi-Fi.

Между тем, если вы работаете на компьютере в «безголовом» режиме, не забывайте включать проверку на активность в своем SSH-клиенте, иначе вы столкнетесь с похожими проблемами.

Обзор элементов Raspberry Pi 3.

Не считая расположения LED-индикаторов, нового радио-чипа и антенны, расположенной между разъемом дисплея и блоком интерфейса GPIO, новая плата очень похожа на версию Raspberry Pi 2. Однако среди элементов электронного устройства есть ряд интересных моментов, которые стоит отметить, и которые, возможно, сразу вы и не увидите.


Лицевая сторона Raspberry Pi 3 с чипом Broadcom BCM2837 (слева по центру) и SMSC LAN9514 USB/Ethernet контроллером (справа).
Тыльная сторона платы Raspberry Pi 3 с 1ГБ LPDDR2-900 SDRAM (центр) и BCM43438 передатчиком (справа, выше слота под SD карту).

Многие изготовители используют предварительно изготовленные «съемные модули», чтобы добавить устройству беспроводную мощность, а это значит, что для того, чтобы вывести свои платы на рынок, они могут положиться на сертификацию модуля. Однако беспроводной радио-чип нового Raspberry Pi впаян непосредственно в плату. Несмотря на то, что это значит, что новый микрокомпьютер должен быть сертифицирован Федеральной службой связи, – а это сильно увеличивает его начальную стоимость, – в перспективе это обходится гораздо дешевле и упрощает производство в крупных масштабах. Мы считаем, что выпуск Raspberry Pi 3 будет достаточно большим, так что компания сделала правильный выбор.

У Raspberry Pi 2, который не очень дружит с камерой, возникали проблемы с чипом импульсного источника питания (SMPS-чипом), оказавшимся слишком фоточувствительным. Очень интенсивный поток света – например, при фотографировании со вспышкой – вызывал скачки в подаче питания, отчего компьютер перезагружался. Глядя на блестящий радио-чип BCM43438, мы можем сказать, что ему также не хватает какой-либо герметизации, так что, возможно, с ним возникнут похожие проблемы. Однако стоит заметить, что SMPS-чип на новой плате имеет надежную герметизацию.

Еще один интересный момент мы находим на обратной стороне платы, прямо рядом с беспроводным радио-чипом: это похоже на антенну без сердечника под UFL-разъем, а на шелковом трафарете рядом значится название “J13”. Вы только что могли видеть антенну платы на изображении над откидывающейся частью платы, прямо под пустыми контактами.

Несмотря на то, что поддержки от компании мы не получим – документальное оформление нарушило бы условия их сертификации Федеральной службой связи, – я не могу дождаться, когда смогу сделать первую модернизацию, добавив к Raspberry Pi «баночную» антенну. Для этого можно либо перепаять встроенную антенну, либо использовать те самые пустые контактные площадки на обратной стороне. От дешевой Wi-Fi антенны дальнего действия нас отделяет только банка от чипсов Pringle’s.

Сердцем маленькой платы является процессор ARM Cortex-A53 – 64-битный четырехъядерный чип с тактовой частотой 1,2 ГГц. Успешно справляться с поставленными пользователем задачами процессору помогает 1 Гбайт оперативной памяти. По словам Raspberry Pi Foundation, новый мини-компьютер в десять раз быстрее Raspberry Pi 1, и на 50-60% превосходит Raspberry Pi 2 по скорости обработки данных.

Тесты в лаборатории показали, что эти цифры не являются голословными - во всех бенчмарках, которые мы запускали на трех вариантах Raspberry (Raspberry Pi 1 B, Pi 2 B и Pi 3 B), разница в производительности соответствовала той, о которой заявлял производитель. Все результаты теста можно увидеть в таблице, приведенной в конце статьи.

Raspberry Pi 3 Model B предлагает больше преимуществ по сравнению с предшественником, чем просто увеличение скорости работы: теперь маленький компьютер имеет интегрированный модуль Wi-Fi стандарта IEEE 802.11n и поддерживает Bluetooth 4.1. В остальном все осталось по-старому: те же разъемы и слоты, 5-вольтовый разъем питания (Micro-USB) и 32-битная операционная система Raspbian Linux. В ближайшие месяцы предстоит проверить, состоится ли переход на 64-битную версию Linux.

Энергопотребление Raspberry Pi 3 при полной нагрузке стало на 0,3 Вт выше, чем у предшественника, однако с итоговым результатом 2,9 Вт маленький компьютер остается очень экономным. Для измерения потребляемой мощности мы использовали воспроизведение Full-HD-фильма в формате 1080р в медиаплеере Kodi операционной системы OpenElec.

Операционная система: Linux и аналоги

На домашней странице производителя вы можете найти множество операционных систем, которые пригодны для использования на Pi 3. Самый простой способ подготовить ПК к работе - скачать образ Noobs. Здесь представлены все подходящие системы, выбрать из которых можно с помощью стартового меню.

Чтобы можно было использовать маленький компьютер в качестве полноценного ПК, вам нужно установить Raspbian Jessie - это полнофункциональная система Linux с оболочкой в виде рабочего стола. В качестве альтернативы в Интернете можно найти даже первые версии Android, которые устанавливаются на Raspberry.

Классный медиацентр

Если Raspberry Pi 3 будет использоваться преимущественно в гостиной, операционная система OpenElec - ваш выбор. Это - производная от популярного медиацентра Kodi (ранее XBMC) с элегантным интерфейсом, большим количеством замечательных функций и бесчисленными плагинами. Во время тестирования система OpenElec работала быстро, на задержки меню жаловаться не приходится. Воспроизведение фильма в формате 1080р с общесетевого ресурса прошло без проблем: видео стартует достаточно быстро и транслируется без рывков и задержек для подгрузки.


Аксессуары: вот что вам обязательно понадобится

Для работы Raspberry Pi 3 B необходимо приобрести сетевой адаптер с разъемом Micro-USB. Мы рекомендуем выбрать модель с силой тока не менее 2 А при напряжении 5 В. Кроме того, вам понадобится карта памяти microSD, на которой будет храниться операционная система. Чтобы она работала максимально быстро, лучше выбрать карту не ниже десятого класса скорости. Кроме того, вашему Raspberry пригодится корпус, цены на который начинаются примерно с 400 руб.

Итоги тестирования

Во время теста Raspberry Pi 3 продемонстрировал заметную прибавку производительности по сравнению с предшествующей моделью, и это при том, что пока нет 64-битной операционной системы, чтобы можно было раскрыть весь потенциал архитектуры процессора. Благодаря интегрированному модулю Wi-Fi и специально разработанной ОС OpenElec, маленький «компьютер для рукодельников» может стать мощной домашней развлекательной машиной.

Raspberry Pi 3 - это существенный шаг вперед: теперь производительности ПК достаточно чтобы собрать компактный, функциональный и мощный мультимедийный плеер. Однако пользователи, имеющие в своем распоряжении Raspberry Pi 2, не обязательно должны переходить на новую модель. Лишь тем, кто только-только обратил свое внимание на эту тему или до сих пор пользовался Raspberry Pi первого поколения, в любом случае стоит взять Raspberry Pi 3 Model B.

Плюсы и минусы

+ мощнее, чем предшественник

+ при цене около 3 тыс. руб. - очень доступный

+ хороший медиаплеер справляется с форматом 1080р без задержек

— несколько более высокое энергопотребление, чем у предшественника

Бенчмарк Тип бенчмарка Raspberry Pi B Raspberry Pi 2 B
OctaineV2 Java-Script — 317 517
Richards Core language features 26 131 211
Deltablue Core language features 21,2 109 180
Crypto Bit & Math operations 61,9 173 257
Raytrace Core language features 47,6 286 551
EarleyBoyer Memory & GC 76,1 386 655
Regexpp Strings & arrays 15,7 83,8 145
Splay Memory & GC 60,4 411 568
SplayLatency GC latency 199 764 978
NavierStrokes Strings & arrays 53 177 260
pdf.js Strings & arrays 114 531 899
Mandreel Virtual Machine 22,8 103 169
MandreelLatency Compiler latency 106 451 729
GB Emulator Virtual Machine 160 716 1142
317 1594 2913
Box2DWeb Bit & Math operations 61,8 375 679
zlib asm.js — 283 447
Typescript Virtual Machine & GC — 899 1633