Микрокомпьютер Raspberry

Мини-ПК Raspberry Pi смог быстро стать популярной платформой для разного рода проектов — как коммерческих, так и не очень. Тому есть несколько причин, среди которых — низкая цена компьютера, его относительная универсальность и открытость. Как результат — интересные проекты стали появляться с завидной регулярностью, и часть таких проектов представлены в этой подборке. Здесь есть и вполне серьезные системы, и проекты, которые можно назвать развлекательными, из серии «а почему бы и нет?».

Суперкомпьютер на базе Raspberry Pi и Lego

Одним из наиболее интересных проектов на основе «малинки» является суперкомпьютер из 64 Raspberry Pi. В качестве элементов для создания «серверных шкафов» послужил обычный конструктор Lego. В качестве ПЗУ для этой системы использовались карты памяти формата SD, объемом в 16 ГБ. Такие карты были установлены в каждую «малинку». Как сделать нечто подобное? Подробнейшая инструкция от создателя, профессора университета Саутгемптона Саймона Кокса — по этой ссылке.

Метеозонд на основе Pi

Компьютерный энтузиаст Дейв Акерман решил использовать собственный мини-ПК для создания метеозонда, с возможностью получения фотографий из стратосферы. Подробный отчет здесь. Через несколько месяцев работы Дейв действительно смог запустить свой зонд, который пролетел более 30 километров, работал при температурах -50С в очень разреженной атмосфере (1% от стандарта). Зонд фиксировал все необходимые параметры, включая температуру, влажность, плотность, высоту над уровнем моря. Также фиксировались координаты. Кроме всего прочего, использовалась и фотокамера, при помощи которой удалось получить много отличных снимков.

Интернет-телефон

На основе «малинки» был усовершенствован обычный стационарный телефон с дисковым номеронабирателем. Вместо обычной платы разработчик установил Raspberry Pi. После ряда манипуляций у разработчика получилось создать Skype-телефон, как автономное устройство, без необходимости использовать подключение к обычному компьютеру. Вот, как это выглядит и работает:

Игровая станция

Это проект хабрапользователя . Интереснейшее устройство, которое позволяет играть в целый ряд старых игр для большого количества консолей, включая NES, SNES, Sega Genesis, PlayStation, а так же SCUMMVM, zxspectrum. Автор писал, что «вся система базируется на порте RetroArch, основанной на библиотеке libretro, позволяющей использовать эмуляторы различных приставок». Что касается графической оболочки, то использовалась EmulationStation, также RetroPie.

Планшет на основе Raspberry

У этого планшета интересное название — PiPad, а в качестве материала для корпуса использовалось дерево. Выглядит все это вот так: Диагональ дисплея планшета составляет 10 дюймов. Ну, а все остальные характеристики совпадают с характеристиками самой «малинки». Правда, тут уже не пара часов работы, а основательный труд. Подробная инструкция создания планшета на основе «малинки» внутри. В качестве ОС используется Raspbian Linux с XBMC.

Настенный календарь-органайзер

Пользователь Instructables с ником Piney создал полезный гаджет для себя — настенный интерактивный календарь, с возможностью добавления задач и событий. Программной платформой служит обычный Google Calendar, все данные из которого транслируются по WiFi на это настенное устройство. Подробная инструкция о том, как создать нечто подобное — вот.

Собственная радиостанция

Не знаю, насколько это легально, но проект действительно интересный. Тем, кому всегда хотелось стать ди-джеем на собственной радиостанции, посвящается. Правда, покрытие такой радиостанции относительно небольшое: площадь, равная площади стадиона.

DVD ченжер

Человеку, который создал эту штуку, просто надоело постоянно менять DVD-диски. В результате появился этот проект, который сделан просто потому, что его можно было сделать. Почему бы и нет?

Система освещения для Рождества

До Нового Года и Рождества осталось не так много времени, поэтому, если есть лишняя «малинка», можно создать систему освещения для собственного дома или квартиры. Как сделать такую систему, рассказано вот здесь. А ниже — видео, где показано, как это работает. В общем-то, сфера использования Raspberry Pi очень широка, гораздо шире, чем создание фоторамок и ноутбуков. Разработчики стараются совершенствовать свое устройство, выпуская новые, обновленные версии мини-ПК и дополнительные модули к нему. К примеру, летом вышел Raspberry Pi B+, на днях компания представила дисплей для «малинки». А через некоторое время (к сожалению, более определенно сказать нельзя) планируется и выпуск Raspberry Pi А+.Программирование уже давно перестало быть узко направленным. На рынок с каждым годом выходят новинки, которые позволяют научиться этому делу дома, а не в высших учебных заведениях.  Микрокомпьютер raspberry pi был создан специально для образовательных целей и смог привлечь внимание не только заинтересованных людей, но и простых школьников, студентов.

Содержание

История, поколения, модификации

Самый первый концепт микрокомпьютера Распберри Пи был представлен Дэвидом Брэбеном в 2011 году. Размером он был сравним с простой флешкой средней величины. Под конец июля этого же года устройство было доработано до основной версии. 12 августа в свет вышла первая партия микрокомпьютеров.  Эта версия включала в себя тестовые наработки и дорогостоящие детали, но в итоге их решили исключить из набора. Это позволило сократить размеры платы на 20% и существенно снизить себестоимость.

В начале 2012 года (10 января) было объявлено об изготовлении пробной партии в 10 000 плат типа В. В продажу они поступили 29 февраля того же года. 16 июля компания сняла ограничения на заказ Raspberry Pi версии Model В. В декабре 2012 в производство был запущен одноплатный компьютер Raspberry Pi версии А. Спустя два года, был выпущен В+. В начале 2015 года в свет вышла четвертая версия микрокомпьютера 2В. 26 ноября того же года разработчики создали еще одну версию Разпберри Пи Zero. Его главное отличие от остальных версий была низкая цена (5$) и разъем GPIO, который был не смонтированный. В конце февраля 2016 года вышел Распберри Пи 3. Его новые модификации включали в себя процессор 64-бит, адаптер беспроводной сети и Блютуз. Ровно через год (28 февраля 2017) в свет вышла новая версия устройства Raspberry Pi — Zero W. Также, как и в Пи 3 у него был Wi-Fi и Bluetooth. В 2018 году в день числа PI был выпущен Распберри Пи 3В+. У него был мощный процессор, 5 ГГц wireless, Блютуз и 1000 Мбит/с Ethernet.  

Внешний вид и характеристики

Компьютер выпускается в полной сборке, собранной на 4-слойной плате. Размеры ПК в уже собранном виде не превышают кредитную карту, кроме версий Zero и Zero W. В комплект входит только печатная плата с собранной на ней компьютером. Электрический блок питания, карта памяти и корпус необходимо приобретать дополнительно.  

Характеристики компьютера могут отличаться в разных моделях:

1. Организация компьютера — ARM1176JZ-F, ARM Cortex-A7, ARM Cortex-A53.
2. Частота — от 700МГц до 1.4ГГц.
3. Количества ядер — от 1 до 4.
4. ОЗУ 256 Мб-1Гб.
5. Интерфейс ввода/вывода общего назначения — 26-40 пинов.
6. USB – 1-2 порта.
7. Ethernet — присутствует в сборке В, В+, 2В, 3В. Gigabit over USB2.0 в наличие у модели 3В+.
8. Wi-Fi — 802.11ac (3А+, 3В+) и 802.11n (3В, Zero W).
9. Bluetooth – 4.0 (Zero W), 4.1(3В), 4.2 (3А+, 3В+).

Некоторые функции и возможности отсутствуют в непредставленных в списке моделях.  

Операционные системы и софт

Данный микрокомпьютер способен работать на тех операционных системах, которые были построена на основе Линукс. Помимо этого, на него возможно установить Виндовс 10 или приобрести уже готовый мини-ПК с лицензионной версией этой ОС. Чтобы установить операционку на  Raspberry Pi, необходимо использовать специальный инструмент NOOBS. Операционные системы, которые поддерживаются мини-ПК официально:

1. Raspbian — ОС от разработчиков микрокомпьютера.
2. Pidora — Федора переделанная для Распберри ПИ.
3. Kodi — проигрыватель медиа с открытым кодом, основанным на Линукс.
4. Open Source Media Center ранее известный как
5. RISC OS — считается родной операционной системой для микропроцессоров АRМ.
6. Windows 10 — для создания умного дома.

Помимо этого, на компьютер можно установить и другие распространенные ОС. На данный момент разработчики решают включить в официальный список операционных систем следующие ОС:

• Android;
• Chromium OS;
• Puppy Linux.

Но уже сейчас пользователи находят нестандартные решения для использования этих ОС совместно с Распберри ПИ.  Стоит отметить, что для установки операционной системы можно скачать ее образ и развернуть на карте памяти.  

Недостатки Мини-ПК

Несмотря на потрясающие возможности микрокомпьютера, у него наблюдаются следующие недостатки:

При первом запуске возникает проблема в работе интерфейса для беспроводной сети. Подобное можно решить небольшими изменениями строк в Config Raspberry. Также возможно установить ОС и уже в привычной среде настроить параметры беспроводного соединения; Пользователю требуется приобретать дополнительно карту памяти и адаптеры; В некоторых моделях отсутствует порт для USB, а также разъем для подключения проводного интернета; На микрокомпьютере нет кнопок для запуска и выключения; Только один выход под HDMI, что исключает создания многомониторных систем. Это основные минусы микрокомпьютера, но самым главным является полное отсутствие поддержки со стороны разработчиков. По этой причине пользователям, столкнувшимся с какой-нибудь проблемой, придется решать ее самостоятельно и придумывать свои методы ее устранения.  

Области использования Raspberry Pi

Маленькая плата с микропроцессором может применяться в различных целях, как например:

• Использоваться, как полноценный персональный компьютер. Для этого необходимо подключить экран, клавиатуру и мышку, в итоге получится мощный ПК на Linux;
• Несколько микрокомпьютеров, собранных вместе в кластер, позволяют создать многоядерный ПК. Полученное устройство будет превосходить по производительности любое современное устройство. Также пользователь сам сможет регулировать количество устройств на сервере;
• Этот одноплатный пк можно использовать в роли игровой консоли. Для этого требуется установить эмулятор, куда необходимо скачать образы игр, подключить экран и джойстик;
• При подключении сенсорного экрана и наличии металлического корпуса мини-ПК выступит в роли планшетного компьютера;
• Данный микрокомпьютер активно используется в системе умного дома, например для управления системой освещения;
• При установке Скайпа на Raspberry Pi и подключении Пк к телефону по определенной схеме он даст возможность звонить в любую точку мира. Для этого требуется стабильное подключение к интернету беспроводного типа и ОС Андроид или Виндовс;
• Школьники и студенты используют микрокомпьютер для программирования роботов, которые были созданы из подручных средств, например, конструктора лего;
• Достаточно просто сделать из Распбери Зеро W камеру, которая активируется при наличии движения.

Это только малая обзорная часть того, где может использоваться микрокомпьютер Raspberry Pi. Пользователи активно используют его в своих целях, создают умные часы, квадрокоптеры или звуковые устройства для записи или воспроизведения.

Преимущества микрокомпьютера Raspberry

Небольшое наличие минусов, которые всплывают в работе в ПК, вполне перекрывается преимуществами устройства:

Стоимость одноплатного мини-ПК сравнительно низкая и находится в диапазоне 5-35$; Процессор в микрокомпьютере и видео ускоритель по характеристикам аналогичен дорогостоящим устройствам и выдает отличную производительность; Поддерживает несколько операционных систем: встроенную от разработчика Raspbian, Pidora построенную на основе ОС Линукс, Kodi для отображения видео, OSMC с открытым кодом для проигрывания медиа, RISC OS, Виндовс 10 для моделей 2В и 3В. Также пользователи смогли запустить на мини-ПК другие ОС, которые не входят в список официально поддерживаемых; Присутствует подробная и детальная настройка всей системы при первом запуске. С помощью нее возможно разогнать процессор, включить функцию поддержки камеры, изменить языковые настройки и геолокацию, часовой пояс и другие; Плата может перестраиваться в зависимости от нужд пользователя. Все части отсоединяются и с легкостью можно поставить другие; Один микропроцессор может заменить любую часть компьютера, если она не работает.

 

Заключение

Микрокомпьютер Raspberry pi может использоваться как в практических, так и в сложных технических целях. Возможности мини-ПК позволяют начинающим и опытным пользователям изучать программирование и работу компьютеров в целом.

2 мая 2017, 14:21

Здравствуйте друзья

После того, как я испытал возможности системы управления умным домом Domoticz  на своем настольном компьютере и убедился в том, что она отлично дополняет, а где и заменяет Mi Home — штатную систему Xiaomi — я решил приобрести для нее отдельный одноплатный компьютер — Raspberry Pi. И в этом обзоре я расскажу про свой опыт.

Вступление

Для тех кто не читал мой первый обзор про Domoticz — Domoticz + Xiaomi — строим умный дом, введение. Буквально после первых удачных экспериментов, я загорелся идеей отдельной аппаратной базы для нее, в качестве рабочей платформы настольный ПК не подходит. Выбор свой я остановил, после штудирования пабликов — на Raspberry Pi Model 3 B — компактный но мощный одноплатный компьютер на базе Soc процессора BCM2837 с 4 ядрами Cortex-A53, работающим на частоте 1.2GHz, 1GB ОЗУ и беспроводными модулями Wi-Fi и Bluetoth 4.1. 

Комплект 

В свой заказ я включил 4 позиции — 

Raspberry Pi Model 3 B Motherboard —

Что интересно в магазине имеется две модификации — китайская и английская. На момент покупки китайская стоила на 7 долларов дешевле, ее я и взял. Чего там китайского — честно говоря для меня загадка.

Корпус для Raspberry Pi Model 3 B —

Блок питания HN — 528i AC / DC 5V 2A —

Медные радиаторы для Raspberry Pi —

Еще для полного комплекта вам понадобится microSD карта — не менее 4 GB и HDMI кабель. У меня в загашнике был и кабель и карта на 32 ГБ, потому покупать не стал.

Что в посылке

Через положенный срок — чуть более двух недель, курьер принес посылку с моим заказом. 

Рассмотрим подробнее. Блок питания с вилкой Тип С и разъемом micro-USB.

Заявленный максимальный ток — 2А при напряжении 5 В.

Тестовое включение с нагрузкой в 2А — показывает некоторое проседание напряжения, но в пределах допустимого, блок питания — более-менее честный. 

Комплект из трех медных радиаторов в пакетике, для пассивного охлаждения.

Все радиаторы имеют квадтарную форму, два радиатора с штырями и длиной стороны около 12 мм и один плоский со стороной около 15 мм.

Корпус из темного пластика с выдавленным изображением ягоды малины на крышке

Размеры корпуса — примерно 90 на 65 мм

Корпус разбирается на 5 частей — держится все защелках, никаких винтов.

С аксессуарами покончено — пора переходить к самому главному 

RASPBERRY PI 3 MODEL B

Технические характеристики подробнее

В коробке имеется документация и буклет по быстрой установке — кстати на английском языке, а так же пакет из плотной коричневой бумаги с компьютером.

На одной из длинных сторон компьютера размещены порты micro USB для питания, полноразмерный порт HDMI, CSI-2 Camera port — для подключения камеры по интерфейсу MIPI, 3,5 мм аудиоразъем. Так же на верхней стороне находится модуль процессора и Ethernet/USB Hub lan9514-jzx

На торцевой стороне скомпонованы 4 USB порта и порт Ethernet

На другой стороне материнской платы находится 40 контактов ввода/вывода общего назначения (GPIO)

На второй торцевой стороны — находится DSI Display Port для подключения штатного дисплея

На нижней стороне платы находится модуль памяти LPDDR2 SDRAM — EDB8132B4PB-8D-F

И micro-SD разъем для карты памяти

Медные радиаторы ставятся на USB/Ethernet Hub и процессор с одной стороны

И на чип памяти с другой. Этот радиатор плоский — не мешает установке платы компьютера в корпус

В корпус все устанавливается отлично, винтовых соединений нет — садится на пластиковые выступы.

Все вырезы на корпусе в точности совпадает с разъемами компьютера

Для запуска нам потребуется внешний монитор (телевизор) с HDMI входом, USB клавиатура, будет удобнее если так же будет и мышка и питания. Монитор, клавиатура и мышка — понадобятся только на момент установки, дальше достаточно будет только блока питания. 

Установка операционной системы

Для установки операционной системы, первым делом необходимо загрузить архив с дистрибутивами —  . Пока скачивается почти полутора гигабайтный архив, загружаем утилиту для форматирования SD карты — SD Card Formatter — . Этот дистрибутив гораздо компактнее — всего 6 МБ, поэтому не теряя времени, устанвливаем программу

и, после установки, вставляем карту памяти в картридер (у вас же есть картридер не правда ли) и запускаем SD Card Formatter. В меню Options необходимо установить  “FORMAT SIZE ADJUSTMENT” в “ON”

Дождавшись завершения загрузки большого дистрибутива, открываем полученных архив и распаковываем его содержимое на свежеотформатированную флешку. 

Следующий шаг — первый запуск Raspberry Pi (флешку с записанным дистрибутивом, конечно устанавливаем в него). Извините за качество нескольких следующих фото — с экрана телевизора 🙁 

При первом запуске стартует меню выбора операционной системы — что ставить, причем в списке имеется даже версия WIndows 10 для Raspberry Pi. На этом этапе можно выбрать язык (внизу экрана) — русский есть и подключится к Wi-Fi сети — кнопка Wi-Fi networks

Нужная мне опарационка — Raspbian базирующаяся на Linux Debian — представлена в двух вариантах, lite И полном, с графическим интерфейсом. Я выбрал полную версию

После этого можем спокойно идти пить чай с баранками, установка займет довльно длительное время.

Периодически измеряя температуру во время установки, максимально что я видел — 38 градусов. 

После завершения установки и перезагрузки компьютера, загружается рабочий стол Raspbian

Единственное что я сделал здесь — это в настройках включил SSH — для того чтобы управлять системой с настольного ПК, все остальное я уже делал через терминал.

Для управления Raspberry с настольного ПК, нам понадобится любая программа терминал, я использую старый добрый Putty 

Имя пользователя и пароль по умолчанию — pi и raspberry. Для смены пароля воспользуйтесь командой passwd.

Рекомендую сразу установить статический IP адрес для Raspberry. Узнать текущие адреса можно при помощи команды ifconfig, где 

eth0 — это Ethernet

lo — это локальный интерфейс 127.0.0.1

wlan0 — это wi-fi интерфейс

а для того что бы отредактировать файл с настройками — вводим команду 

sudo nano /etc/dhcpcd.conf

и в открывшемся файле, пролистав в конец добавляем нужные настройки в зависимости от того какой интерфейс мы будем использовать. 

Например мы хотим использовать адрес 192.168.0.222, маска 255.255.255.0, адрес шлюза и DNS — 192.168.0.1

Для Ethernet вставляем 

interface eth0

Для wi-fi 

Установка Domoticz 

Большая часть работы по настройке уже закончена, теперь нам нужно установить систему Domoticz. Делается это одной командой — 

sudo curl -L install.domoticz.com | sudo bash

Которая инициализирует процесс загурзки и установки системы 

В процессе установки, инсталлятор задаст вопросы по поводу места установки и т.п. — все эти моменты я оставил по умолчанию.

После успешной установки, инсталлятор напишет адреса и порты веб интерфейса системы Domoticz

Но, для работы с шлюзом Xiaomi — нам нужна beta версия системы. Обновление до крайней версии беты производится командами

cd ~/domoticzsudo ./updatebeta

После этого, мы можем приступать к добавлению устройств в систему Domoticz — про это я уже рассказывал в своем предыдущем обзоре про нее.

На данный момент я уже перенес все свои рабочие сценарии с Windows версии на Raspberry — кстати стоит добавить что обе системы мирно сосуществуют одновременно. Для обеспечения бесперебойного питания миникомпьютера достаточно использовать PowerBank, который позволяет одновременно питать устройство и получать питание от внешнего источника. 

Видеоверсия обзора:

Все мои обзоры устройств Xiaomi в хронологическом порядке —

Все мои видео обзоры — 

Надеюсь обзор был полезен и интересен, спасибо за внимание.

Используемые источники:

• https://habr.com/post/241437/
• https://future2day.ru/chto-takoe-mikrokompyutery-na-raspberry/
• https://www.ixbt.com/live/kvazis/raspberry-pi-model-3-b—ustanavlivaem-sistemu-upravleniya-umnym-domom-domoticz.html