Raspberry Pi або, як його називають в російськомовному інтернеті, «малинка», «малиновий пиріг», «малиновий пай» — це маленький одноплатний комп’ютер, який отримав велике поширення в Росії і в усьому світі. Його використовують домашні умільці і досвідчені професіонали, як заміну настільного комп’ютера і як основу «розумного будинку», для перегляду відеофільмів, автоматизації поливу овочів в парнику, створення роботів і безлічі інших завдань. Різновидів Raspberry Pi досить багато, а кількість підключених до нього пристроїв з працею піддається перерахуванню.
Зміст статті
- Що таке Raspberry Pi
- Які бувають Raspberry Pi
- Raspberry Pi 3 model B
- Raspberry Pi 3 Zero та Zero W
- Raspberry Pi 3 Compute Module
- Попередні зразки Raspberry Pi
- Що можна зробити на основі Raspberry Pi
- Підключення пристроїв до Raspberry Pi
- Побутові роз’єми і бездротові підключення
- Камера і екран
- Плати розширення
- Датчики
- Особливості купівлі Raspberry Pi
- Карта пам’яті microSD
- Джерело живлення
- Корпус
- Годинник реального часу
- Raspberry Pi як домашній чи робочий комп’ютер
- Додаткові приналежності
- Що нового у Raspberry Pi в 2018 році
Що таке Raspberry Pi
Raspberry Pi — це крихітний, але цілком повноцінний комп’ютер. За зовнішніми ознаками його можна віднести до т. зв. вбудовуваних або одноплатным комп’ютерів, тобто комп’ютерів, призначеним для використання як частини будь-яких виробів: автомобілів, ігрових приставок, промислового і лікарського обладнання, «розумного будинку», пристроїв «інтернету речей» і т. п. На відміну від мікроконтролерів, наприклад, Arduino, Raspberry Pi володіє повноцінною операційною системою, тому він здатний виконувати набагато складніші завдання.
Raspberry Pi є торговою маркою Фонду Raspberry Pi.
Які бувають Raspberry Pi
Комп’ютери Raspberry Pi продаються з 2012 року, і за цей час було випущено чимало різновидів. Нижче ми докладно розглянемо сучасні зразки, а більш старі моделі перерахуємо побіжно.
Raspberry Pi 3 model B
Ця різновид була випущена в лютому 2016 року. Ось її основні технічні характеристики:
- процесор (CPU): 64-розрядний 4-ядерний ARM частотою 1,2 ГГц;
- оперативна пам’ять (RAM): 1 Гбайт;
- розмір: 85,6х56,5х17 мм
Можливості для взаємодії з зовнішнім світом у цього комп’ютера дуже вражаючі:
- повнорозмірний HDMI-вихід;
- 4 повнорозмірних роз’єми USB;
- аудіовихід;
- Ethernet-роз’єм для проводового підключення до локальної мережі;
- Wi-Fi для бездротового підключення до локальної мережі;
- Bluetooth;
- роз’єм для карти пам’яті microSD;
- роз’єм вводу-виводу загального призначення (т. зв. GPIO);
- роз’єм для підключення камери (CSI);
- роз’єм для підключення дисплея (DSI), у т. ч. підтримуються екрани, які чутливі до торкання, т. зв. тачскріни.
Зверніть увагу: на платі Raspberry Pi 3 model B відсутня вбудована флеш-пам’ять. Щоб запустити цей одноплатний комп’ютер, потрібно взяти карту пам’яті microSD, записати на неї образ операційної системи і вставити в роз’єм на платі.
Також особливістю Raspberry Pi 3 model B є використання для підключення джерела живлення, роз’єми micro-USB, як в сучасних стільникових телефонах. Однак потрібно враховувати, що не кожна зарядка від телефону підійде для харчування «малинки». Наприклад, для живлення Raspberry Pi 3 model B виробник радить використовувати джерело живлення від надійного виробника, розрахований на струм до 2,5 А.
Raspberry Pi 3 Zero та Zero W
Це особливі різновиди Raspberry Pi зменшеного розміру і, відповідно, потужності. Модель Zero 3 була випущена в травні 2016 року, а Zero W — в лютому 2017. Вони призначені для тих застосувань, де не потрібна висока продуктивність старшого зразка, але зате велике значення має малий розмір і мале споживання електроенергії.
Ось основні технічні характеристики цих зразків:
- процесор (CPU): 32-розрядний 1-ядерний ARM частотою 1 ГГц;
- оперативна пам’ять (RAM): 512 Мбайт;
- розмір: 65х30х5 мм.
Можливості для підключення зовнішніх пристроїв тут більш скромні:
- відеовихід міні-HDMI;
- 1 роз’єм micro-USB;
- роз’єм для карти пам’яті microSD;
- роз’єм вводу-виводу загального призначення (GPIO);
- роз’єм для підключення камери (CSI).
Zero W відрізняється від просто Zero тим, що має Wi-Fi і Bluetooth. Обидві плати одержують живлення через роз’єм micro-USB. Таким чином, тут є по 2 роз’єми micro-USB, один з яких служить для підключення живлення, а другий — для підключення зовнішніх пристроїв.
Зверніть увагу: як і у старшого брата, Raspberry Pi 3 model B, в цих різновидах відсутня вбудована флеш-пам’ять. Щоб запустити цей одноплатний комп’ютер, потрібно взяти карту пам’яті microSD, записати на неї образ операційної системи і вставити в роз’єм на платі.
Raspberry Pi 3 Compute Module
Це т. зв. обчислювальний вузол — різновид Raspberry Pi, прямо призначена для використання як частини будь-якого промислового виробу. Потужність вбудованого комп’ютера така ж, як і у Raspberry Pi 3 model B, а розміри близькі до різновиди Zero:
- процесор (CPU): 64-розрядний 4-ядерний ARM частотою 1,2 ГГц;
- оперативна пам’ять (RAM): 1 ГБайт;
- розмір: 67,6х31 мм.
Основні відмінності від розглянутих раніше різновидів наступні:
- всі роз’єми зібрані в один великий 200-выводный роз’єм виду SO-DIMM, розташований по краю плати;
- немає Wi-Fi, Bluetooth і Ethernet;
- має вбудовану флеш-пам’ять об’ємом 4 ГБайт.
Щоб використовувати цей сайт, він повинен бути вставлений в особливу материнську плату з роз’ємом SO-DIMM. Через цей роз’єм вузол отримує електроживлення і взаємодіє з виробом, частиною якого він є, наприклад, автомобілем, верстатом з ЧПУ, безпілотником і т. п.
Може виникнути питання: навіщо потрібен обчислювальний вузол, якщо вже є Raspberry Pi 3 model B та Zero? Відповідь проста: по-перше, Zero все-таки відносно слабкий по потужності комп’ютер; а Raspberry Pi 3 model B націлений в основному на рукатих умільців, для яких деяка надмірність розмірів і роз’ємів цілком допустима. У випадку ж з професійним використанням Raspberry Pi невикористовувані роз’єми неприйнятні, навіть якщо вони будуть приховані під обшивкою. Погодьтеся, буде дуже дивно, якщо хтось виявить всередині, скажімо, домашньої розважальної системи роз’єм для підключення камери або кілька прихованих USB-портів.
Існує також полегшена різновид обчислювального вузла: вона відрізняється від повною відсутністю вбудованої флеш-пам’яті.
Попередні зразки Raspberry Pi
З різновидів «малинового пирога» минулих років розробки, саме, мабуть, широке розповсюдження отримав Raspberry Pi 2 model B:
Він лише трохи поступається по продуктивності своєму старшому братові 3-го покоління, а розміри, роз’єми і можливості бездротового підключення у нього такі ж.
Перша різновид Raspberry Pi Zero, випущена в листопаді 2015 року, відрізняється від сучасних відсутністю роз’єми для підключення камери.
Особливістю перших зразків Raspberry Pi model B, випускалися в 2012 і 2013-му роках, була наявність аналогового відеовиходу RCA, т. зв. «тюльпана», і менша кількість USB-роз’ємів:
Також у тих зразків Raspberry Pi роз’єм GPIO був коротший і складався тільки з 26 висновків. Втім, зворотна сумісність збережена: плати розширення, випущені для тих Raspberry Pi, можна без будь-яких переробок підключати до першим 26-ти висновків рознімання GPIO сучасних «малинок», у яких цей роз’єм має 40 висновків. Більш того, багато сучасних плати розширення, що підключаються до Raspberry Pi GPIO, можуть успішно працювати і при підключенні до роз’єму вводу-виводу тих, найперших зразків вбудованого комп’ютера.
Існувала ще різновид Raspberry Pi 1 model A, яка була молодшим братом model B: вона мала тільки 1 USB-роз’єм, Ethernet-роз’єм відсутній.
Всі зразки Raspberry Pi 1-го покоління не мали вбудованих можливостей для бездротових підключень, таких як Wi-Fi і Bluetooth. Втім, до них можна було підключити відповідні пристрої через USB-роз’єм.
Що можна зробити на основі Raspberry Pi
Можна сказати просто: якщо якась задача вирішується за допомогою комп’ютера або мікроконтролера, її можна успішно і, як правило, дешево вирішити при допомоги Raspberry Pi!
Як і з будь-яким комп’ютером, можливості Raspberry Pi визначаються не тільки «залізом», тобто можливостями пристроїв, розпаяні на платі одноплатника і підключених до неї, але і «софтом», тобто програмним забезпеченням. Основа З будь-якого комп’ютера — операційна система. Raspberry Pi може працювати під управлінням великої кількості різних ОС, але основною операційною системою для нього є Raspbian. Саме її ми радимо використовувати в переважній більшості випадків, т. до. вона створена спеціально для Raspberry Pi.
Отже, що можна зробити на основі цього одноплатного комп’ютера? Почнемо з простих, лежать на поверхні прикладів:
- Raspberry Pi 3 model B успішно замінить робочий комп’ютер: вставте в нього SD-картку із записаним чином операційної системи Raspbian, підключіть до нього через USB-роз’єм або Bluetooth-клавіатуру і мишу, а по HDMI — монітор — і ось вам готовий комп’ютер! ОС Raspbian цілком сучасна. Після її запуску користувач потрапляє на звичний графічний робочий стіл. В ОС є інтернет-оглядач Chromium, набір офісних програм LibreOffice і додаток для роботи з поштою. Підключити комп’ютер до локальної мережі на роботі чи вдома можна як проводом через Ethernet-роз’єм, так і по радіоканалу за допомогою Wi-Fi.
- Raspberry Pi 3 model B відмінно підійде в якості особистого комп’ютера школяра. Крім вже згаданих інтернет-браузера і офісних додатків, в ньому є можливості для навчання програмування на мовах Scratch, Python, Perl, C/С++, JavaScript. Можна робити математичні розрахунки за допомогою програми Wolfram Mathematica, а ще писати електронну музику в Sonic Pi.
Для установки на вимогу доступна величезна кількість інших додатків на всі випадки життя.
Менш очевидні, але теж дуже поширені приклади використання Raspberry Pi:
- мультимедійний розважальний центр, наприклад, Kodi;
- «цифрова вивіска»: програвач відео для монітора в якому-небудь громадському місці: магазині, школі, Вузі, поліклініці, вітрини і т. д.;
- фотокиоск.
Далі, якщо ви готові попрацювати руками, можете самі зробити на основі Raspberry Pi:
- ноутбук;
- веб-камеру;
- камеру для покадрової зйомки відеороликів;
- Wi-Fi роутер;
- голосовий помічник зразок Яндекс.Станції;
- автоматичну телефонну станцію (АТС);
- отображатель дані про погоду;
- електронну приладову панель для автомобіля;
- дверцята для кішки, узнающую вашого вихованця і пускающую тільки його;
- дешеві окуляри нічного бачення;
- і багато, багато іншого.
Якщо вас приваблюють роботи, можете зібрати свого робота на основі Raspberry Pi:
- проста 2-колісна машинка;
- та ж машинка вміє їздити вздовж намальованою лінії;
- машинка з дистанційним управлінням;
- L3-37 з «Зоряних воєн»;
- і т. д.
Підключення пристроїв до Raspberry Pi
Побутові роз’єми і бездротові підключення
До відеовиходу HDMI ви можете підключити телевізор, монітор або відеопроектор. Також є аналоговий відеовихід. Щоб отримати сигнал з нього, необхідно використовувати особливий провід, який підключається до 3,5-мм звуковий вихід.
До USB-роз’єму Raspberry Pi можна підключити будь-який USB-пристрій за умови, що завантажено драйвер для нього операційної системи, під управлінням якої працює одноплатний комп’ютер. Як правило, такі поширені пристрої, як клавіатура, миша, флешки і зовнішні жорсткі диски, працюють «з коробки». А ось підключення 3G/4G-модема або ТВ-приймача може зажадати ручної установки драйверів. Неповний список пристроїв, які працюють з Raspberry Pi, можна подивитися на мережевому вузлі eLinux.org.
Звуковий вихід — звичайний 3,5-мм роз’єм, до нього можна підключити навушники або дротові колонки c підсилювачем.
Bluetooth: можна підключати гарнітури, бездротові колонки і безліч інших пристроїв; можна підключити смартфон і управляти з нього вашим одноплатным комп’ютером.
Wi-Fi: Raspberry Pi може працювати як в якості підлеглого пристрою, т. зв. клієнта мережі Wi-Fi, так і в якості ведучого, т. зв. точка доступу Wi-Fi.
Камера і екран
Raspberry Pi 3 model B та Zero мають особливий роз’єм для підключення камери. Доступні камери роздільною здатністю 5 і 8 мегапікселів, з інфрачервоним фільтром і без нього, з постійною або змінною фокусною відстанню, для денної або нічної зйомки — вибір величезний, і задовольнить запити більшості користувачів.
Так само добре йде справа з екранами:: рідкокристалічні екрани різних розмірів і всіляких дозволів, у тому числі підтримуючі 10-точковий дотик, кольорові, одноколірні та чорно-білі. Є також екрани типу «електронний папір» — вони гарні для додатків, де зображення оновлюється нечасто. Цікаво, що екрани для Raspberry Pi підключаються не тільки через роз’єм DSI, але і через роз’єми GPIO, HDMI і USB.
Плати розширення
Родзинкою Raspberry Pi є GPIO — 40-контактний роз’єм вводу-виводу загального призначення:
До нього можна підключати плати розширення (HAT, англ. hardware on top), додають до вбудовуваного комп’ютера нові можливості. Зручність використання такої плати в тому, що не потрібно паяти або уважно з’єднувати по одному перемичками висновки GPIO і підключається плати. Всі висновки роз’єми мають певне призначення; достатньо поєднати роз’єм на Raspberry Pi з відповідною частиною підключається на платі, натиснути — і готово! Потрібно, однак, помітити, що призначення деяких висновків GPIO можна змінювати. У цьому випадку вивчіть керівництво підключається до плати, щоб зрозуміти, чи буде вона працювати з переназначенными висновками.
Так, наприклад, виглядає Raspberry Pi 3 model B з підключеною платою Sense HAT:
Вибір плат розширення воістину величезний. Ось далеко не повний перелік їх видів:
- світлодіоди та їх сітки;
- світлодіодні (OLED), ЖК (TFT), сегментні екрани;
- невеликі гучномовці, жужжатели (зумери);
- мікрофони;
- звукові карти, підсилювачі звуку;
- кнопки, клавіші, джойстики;
- приймачі і випромінювачі ІЧ-випромінювання;
- приймачі сигналу GPS/ГЛОНАСС;
- передавачі NFC/RFID, LPWAN, XBee, Z-wave;
- GSM 2G/3G/4G модеми;
- замикачі (реле);
- цифро-аналогові і аналого-цифрові перетворювачі;
- джерела безперебійного живлення;
- плати керування електродвигунами і сервоприводами;
- і т. д.
Також великою зручністю є те, що до Raspberry Pi GPIO можна підключати кілька плат розширення одночасно. Виходить щось на зразок етажерки або листкового пирога. Звичайно, при підключенні до роз’єму вводу-виводу загального призначення Raspberry Pi декількох плат розширення потрібно враховувати, які висновки GPIO кожна плата використовує і яким чином, щоб плати не заважали один одному.
Датчики
До Raspberry Pi можна підключити датчики, напевно, для всього, що тільки можна собі уявити:
- нагрівання повітря, рідини, ґрунту;
- вологості повітря, ґрунту;
- освітленості;
- інфрачервоного, ультрафіолетового випромінювання;
- тиску повітря;
- руху;
- удари, трясіння;
- прискорення;
- торкання;
- швидкості і напрямку вітру;
- нахилу;
- відстані;
- напрямки по сторонах світла (компас);
- диму;
- газів: кисню, вуглецю, чадний, NO2, водню, метану, побутового, парів спирту і т. д.;
- серцебиття;
- датчик Холла;
- магнітного поля;
- сили струму;
- витрати рідини;
- та ін.
Датчики можуть бути як цифрові, так і аналогові. Спосіб підключення у кожного датчика різний. Одні підключаються безпосередньо до роз’єму вводу-виводу загального призначення (GPIO), інші — до особливої платі розширення або до USB-роз’єму. Для підключення деяких датчиків можуть знадобитися прості радіодеталі, такі як опору. В залежності від способу підключення є можливість підключити до одного Raspberry Pi тільки один датчик або відразу безліч, як одного виду, так і різних.
Особливості купівлі Raspberry Pi
Якщо ви збираєтеся купити цей одноплатний комп’ютер, врахуйте наступні особливості:
Карта пам’яті microSD
Raspberry Pi, крім різновиди Compute Module, не має вбудованої постійної (флеш) пам’яті. У цій пам’яті буде розміщений образ операційної системи, прикладне програмне забезпечення, а також дані, необхідні для їх роботи. Тому необхідно буде придбати також карту пам’яті microSD. Ємності 4 ГБайт достатньо для простих застосувань, але ми радимо використовувати карту розміром від 8 ГБайт.
Джерело живлення
Raspberry Pi продається без джерела живлення. Джерело живлення повинен бути оснащений роз’ємом micro-USB, як у джерел живлення сучасних стільникових телефонів. Однак потрібно враховувати, що не кожна зарядка для телефону підійде для харчування Raspberry Pi. Наприклад, для живлення Raspberry Pi 3 model B виробник радить використовувати джерело живлення від надійного виробника, розрахований на струм до 2,5 А. Для різновиди Zero можна використовувати більш слабкий джерело. Враховуйте, що багато чого залежить від кількості і потужності підключених USB-пристроїв і плат розширення, а також від того, чи використовується бездротова передача даних по Wi-Fi або Bluetooth.
Корпус
Raspberry Pi продається без корпусу. У ряді випадків корпус вам не потрібен, якщо ви збираєтеся додати цей одноплатний комп’ютер у будь-який виріб, що має власний корпус. Можна також зробити корпус самостійно з підручних предметів, або навіть надрукувати його на 3D-принтері — у Мережі ви знайдете безліч готових 3D-моделей корпусів для «малинки». 
Якщо ж ваш випадок не відноситься до перерахованим вище, то купіть разом з Raspberry Pi корпус. Врахуйте, що корпус для різновиди Zero не підійде для Raspberry Pi 3 model B. Зворотне може бути як правильним, так і немає — читайте уважно опису. Також при виборі корпусу враховуйте:
- чи будете ви підключати плати розширення: це впливає на висоту корпусу;
- чи будете ви підключати камеру: є корпуси, де вже передбачено місце для установки камери;
- чи будете ви підключати екран: є корпуси, де вже передбачено місце для установки екрану;
- чи ви будете підключати до роз’єму вводу-виводу загального призначення (GPIO) Raspberry Pi будь-які пристрої, розташовані поза корпусу, наприклад, датчики, світлодіоди, кнопки, екрани і т. п.: є корпус з прорізами для проводів, що йдуть до роз’єму GPIO.
Годинник реального часу
Raspberry Pi не має вбудованого годинника реального часу. Це означає, що після кожного вимкнення живлення годинник зупиняються. Для деяких застосувань Raspberry Pi це не має значення. У разі, якщо для вашого випадку точний час на комп’ютері є необхідним, розгляньте наступні можливості:
- кожен раз після включення встановлювати час вручну. Це самий незручний спосіб;
- налаштувати постійне підключення Raspberry Pi до мережі інтернет по Wi-Fi, Ethernet, 2G/3G/4G GSM-модему або Bluetooth. У цьому разі через кілька хвилин після запуску Raspberry Pi і встановлення з’єднання з мережею інтернет відбудеться автоматична установка годин в правильне значення;
- придбати і встановити особливу плату розширення, наприклад, RasClock, на якій розташовані годинник реального часу і батарейка;
- придбати і встановити особливу плату розширення, наприклад, UPS Pico, яка буде працювати як джерело безперебійного живлення для вашого Raspberry Pi. До такої плати підключається акумуляторна батарея, яка буде живити ваш вбудовуваний комп’ютер у той час, поки буде недоступне електрику від мережевого джерела живлення.
Raspberry Pi як домашній чи робочий комп’ютер
Якщо ви хочете купити Raspberry Pi для використання в якості робочого або домашнього комп’ютера, вам також знадобляться:
- клавіатура з підключенням через USB або Bluetooth;
- миша з підключенням через USB або Bluetooth;
- монітор або телевізор з підключенням по HDMI або DVI, в останньому випадку вам буде потрібно також перехідник з HDMI на DVI.
Додаткові приналежності
Як правило, в магазинах, де можна купити Raspberry Pi, продаються також різні додаткові пристрої і приналежності: плати розширення, датчики, камери, екрани, з’єднувальні проводи, перемички і т. п. Не забудьте придбати ці речі разом з Raspberry Pi.
Що нового у Raspberry Pi в 2018 році
Raspberry Pi розвивається досить швидко, і кожен рік розробники випускають що-небудь нове. Найбільш значущим на сьогодні нововведенням 2018 року став, звичайно ж, випуск нової різновиди цього одноплатного комп’ютера Raspberry Pi 3 model B+:
Згідно замітці на сайті фонду Raspberry Pi, ось її основні відмінності від попередньої різновиди одноплатника:
- частота процесора збільшена з 1,2 до 1,4 ГГц;
- 2-діапазонний Wi-Fi стандарту 802.11 ac;
- швидкість проводового Ethernet-підключення збільшено зі 100 до 300 Мбіт/с;
- більш досконалий Bluetooth версії 4.2.
Є і ряд більш дрібних поліпшень.
Ось і все, що хотілося розповісти про це дивовижному встраиваемом комп’ютері. Вдалого вам використання Raspberry Pi!
Відео по темі
