Raspberry Pi (Распберри Пи): назначение и применение

«Малиновый пирог», откуда ноги растут

Изучая языки программирования и системы Linux, я периодически натыкался на словосочетания: “программируем на Raspberry”, “Python for Raspberry”, “учимся на Малинке” и подобные им. Я примерно представлял, что такое Raspberry Pi и зачем он нужен. Но никогда до конца этого не понимал.

Что такое Raspberry Pi

Вся моя информация была поверхностной. Я полагал, что это некий мини-компьютер, что для него есть специальные операционные системы, и что на Западе он очень дешев и популярен для обучения языкам программирования. Но, как выяснилось, не только языкам программирования, но и понятию устройства компьютеров в принципе. Мне всегда это было интересно. Но еще был тот факт, что на работе (а работаю я в военной организации) нельзя использовать компьютер в личных целях, все компьютеры подключены к локальной сети, управляются администраторами из вне, и установить тот же Python на них вряд ли получится без одобрения людей “сверху”.

Зачем я приобрел этот мини-компьютер

Так как тот факт о Raspberry Pi, что это “персональный компьютер размером с кредитную карту” был достаточным для моего интереса к этой плате, я захотел её купить. Для меня был очень важен момент, что я смогу положить RasPi в карман, подключить к монитору, клавиатуре, мышке и работать в любом по сути месте.

В моей голове эта мысль зародилась давно, но в итоге я приобрел свою “Малинку” спонтанно. Я не стал ничего изучать, какая там ОС, что она может, меня захватила сама концепция такого компьютера. Заказал – после работы забрал.

Подумал, что на походы в фаст-фуд тратится в среднем от 400 до 800 рублей за раз. Но от этого один вред. А свой персональный компьютер можно приобрести всего за 2019 рублей. Удивительно, 4 раза набить брюхо гамбургерами, или купить высокотехнологичное устройство, предоставляющее массу возможностей для развития и творчества. Выбор очевиден.

Технические характеристики RasPi

Для начала определимся с терминологией. Почему Raspberry Pi и как это произносится? Прежде всего в названии данного устройства присутствует игра слов. Raspberry означает — малина, Pi – число ПИ (то самое 3,14…), но читается это словосочетание, как “Raspberry Pie” (Расбери Пай), что означает – малиновый пирог. В нашей стране эту плату называют просто “Малинка”.

Raspberry Pi существует несколько поколений. На данный момент (январь 2018) актуальна последняя 3 Model B с WiFi и Bluetooth на борту.

Приведу сравнительную таблицу технических характеристик:

Технические характеристики Raspberry Pi 3 Model B Raspberry Pi 2 Model B Raspberry Pi Model B+ Raspberry Pi Model B
Процессор

Broadcom 2019 quad-core ARM Cortex-A53 64bit (1,2GHz)

Broadcom BCM2836 quad-core ARMv7 (900MHz)

Broadcom BCM2835, ARMv6 (700MHz)

Broadcom BCM2835, ARMv6 (700MHz)

Оперативная память

1Gb

1Gb

512Mb

512Mb

Видеовыход

HDMI

HDMI

HDMI

HDMI

А/V выход

А/V выход 3.5мм jack 4 pin

А/V выход 3.5мм jack 4 pin

А/V выход 3.5мм jack 4 pin

Аудиовыход 3,5мм stereo jack; Композитный видеовыход RCA

USB порты

USB 2.0 х 4

USB 2.0 х 4

USB 2.0 х 4

USB 2.0 х 2

Сеть

WiFi 802.11n,

10/100Mb RJ45 Ethernet

10/100Mb RJ45 Ethernet

10/100Mb RJ45 Ethernet

10/100Mb RJ45 Ethernet

Bluetooth

Bluetooth 4.1, Bluetooth Low Energy

Слот для карты памяти

Micro SD

Micro SD

Micro SD

SD

GPIO

40

40

40

26

Важно: Arm архитектура

Как мы видим из таблицы сверху, ключевой момент – ARM архитектура. Pi хоть и может стать полноценным персональным компьютером, но нужно себя подготовить к тому, что не все программы и приложения имеют версию под данную архитектуру. Не будем углубляться в подробности архитектур, они рассмотрены ЗДЕСЬ.

Покупка

Мной Малинка была приобретена в интернет-магазине НИКС.ру за 2 800 рублей. Там же я сразу приобрел черный овальный корпус и карту памяти 10 класса на 16гб. В общей сложности за всё я отдал чуть меньше 3 500 рублей.

На рынке можно встретить несколько версий Raspberry Pi — made in China, и made in UK.

Существует два официальных продавца — это «RS Components» и «Element 14». Они оба являются основными продавцами, но также продают другим дистрибьюторам, а те — другим и так далее. Это, своего рода, дерево, но корнем все равно являются «RS Components» и «Element 14»

Но версия из Китая ни чем не хуже версии Английской, это точно такая же подлинная Малина. Есть очень хороший сравнительный обзор разных версий мини-компьютера — вот ссылка.

Подготовка к работе

Далее я собрал корпус.

Что нам нужно для работы с данным компьютером? Устройства ввода вывода. Так как Pi не имеет ПЗУ, нам необходима карта памяти, объемом от 8гб. Но я бы рекомендовал не менее 16, для установки всех необходимых программ и приложений. Карту памяти для начала работы необходимо подготовить, как это сделать можно прочитать В ЭТОЙ СТАТЬЕ. Подключаем через USB мышь и клавиатуру, выводим картинку по HDMI и готово, можно приступать к работе и знакомству с системой. В качестве первой ОС рекомендуется ставить Raspbian OS. Она максимально адаптирована для работы с нашим мини-компьютером и максимально дружелюбна. Самое чудесное, в этой системе это то, что основана она на Linux Debian, которой я пользуюсь уже больше 5 лет.

Вряд ли можно найти столь же стабильное и многофункциональное решение, как Raspberry Pi, да еще и с такой качественной поддержкой со стороны разработчиков. Эти мини-компьютеры, однозначно, заняли очень крепкие позиции в мире электроники, и будут удерживать их еще ни один год.

Давайте познакомимся с рабочим окружением Raspberry Pi 3 поближе, добро пожаловать в следующую статью.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Raspberry Pi – это инновационный продукт от английских разработчиков. Их главной целью было популяризировать компьютерное образование среди широких слоев населения, сделать программирование более обширной и доступной дисциплиной и побудить больше людей создавать что-то новое при помощи новых технологий.

Название продукта Raspberry Pi означает «малиновый пирог», компания-производитель таким образом сделала акцент на том, что этот компьютер предназначен в первую очередь для детей.

Что представляет собой это изобретение, и каково применение Raspberry Pi в современном мире, об этом мы и расскажем ниже.

Особенности компьютера Raspberry Pi

Устройство Raspberry Pi представляет собой маленький компьютер в виде одной платы без корпуса. Разработчики призывают так детей и взрослых обращать внимание не только на пользование компьютерами, но и на его изучение изнутри, а также предлагают задействовать фантазию и сделать другим что-то свое на базе этого компьютера.

Как полагают разработчики, устройство Raspberry Pi должно выполнять такие образовательные цели:

  • заинтересовывать школьников развивать навыки программирования;
  • способствовать в начинаниях молодых программистов;
  • помогать опытным компьютерщикам открывать новые горизонты, и делать новые достижения в области программирования.

В родной стране устройства Raspberry Pi – Великобритании, его полный комплект можно приобрести всего за 75 фунтов. Сам комплект при этом состоит из таких составляющих:

  • самого мини-компьютера Raspberry Pi модели В;
  • микро- CD (8 гигабайт);
  • клавиатуры;
  • оптической мыши;
  • микро-адаптера CD Card ;
  • источника питания;
  • кабелей HDMI и микро USB .

Первая партия Raspberry Pi производилась в Поднебесной, но с конца 2019 года производство целиком перенесено в Великобританию, на завод в Пенкойде (Уэльс). В среднем, завод производит порядка 40 тысяч мини-компьютеров Raspberry Pi в неделю.

Технические характеристики Raspberry Pi

Итак, какие же технические характеристики этого уникального компьютера без корпуса, давайте выясним:

  • вес – 45 грамм, свободно помещается в ладони;
  • наличие одной платы;
  • создан на базе мобильного микропроцессора ARM11;
  • минимальное потребление энергии и возможность работать даже посредством солнечных батарей;
  • оперативная память – 512 Мб;
  • USB -разъемы (одно или два в зависимости от модели);
  • модель В дополнительно оснащена портом Ethernet;
  • тактовая частота 700 МГц;
  • наличие графического ядра в процессоре Broadcom BCM2835.

Применение компьютера Raspberry Pi для дома

Наиболее применяемая модель мини-компьютера Raspberry Pi – это модель В на 215 Мб оперативной памяти с поддержкой Ethernet. Также есть еще одна модификация прибора, в которой компоненты размещены более компактно, также она имеет четыре порта USB , количество портов ввода и вывода GPIO в ней существенно больше, кроме того, отсутствует композитный видеовыход.

Сферы применения компьютера Raspberry Pi достаточно широки. Несмотря на то что этот прибор не слишком мощный, но при этом это вполне полноценный компьютер. Если вам нужна машина для решения простейших задач, которые не требуют применения мощных ресурсов в плане вычисления, то вы смело можете подключать к устройству Raspberry Pi стандартные элементы машины:

  • монитор;
  • мышь;
  • клавиатуру;
  • подключение любого дистрибутива ОС Linux .

В домашних условиях устройство Raspberry Pi вы можете использовать в таких целях:

  • создание домашнего медиа-сервера;
  • как сервер хранения данных;
  • в качестве «мозгового центра» для автоматизированных станков или роботов;
  • как сервер домашней автоматизации (или системы «умный дом»).

Как мы видим, сферы применения Raspberry Pi для частных нужд могут быть разные. В основном – это узкопрофильные задачи, связанные с работой программистов или других разработчиков. А если говорить о широком применении, то стоит ознакомиться с особенностями применения Raspberry Pi для систем домашней автоматизации или так называемого

умного дома

. Давайте рассмотрим практическую сторону этого вопроса.

.Любая система домашней автоматизации или же так называемый умный дом является достаточно сложной и многоструктурной. Помимо того, что она призвана выполнять те или иные сценарии, которые задаются ей пользователем, она имеет свойство принимать свои собственные решения в определенной нештатной ситуации. Смело можно сказать, что такая система имеет задатки искусственного интеллекта.

Многие сегодня применяют понятие «умный дом» ко всему, например:

  • сигнализации GSM ;
  • датчику протекания воды;
  • световому управлению датчикам движения и т.д.

Все эти явления могут входить в структуру домашней автоматизации, но являться ею по отдельности они не могут.

Система домашней автоматизации («умный дом») включает в себя такие компоненты:

  • центральный сервер;
  • он связан посредством интерфейса RS485 с контроллерами, которые стоят в каждой комнате и помещении дома;
  • к контроллерам подключены те или иные управленческие устройства для защиты, контроля и регулирования работы системы.

Такая сетевая архитектура данной системы хороша тем, что у владельца дома нет необходимости протягивать от каждого устройства к серверу неудобные провода, а нужно просто соединить контролеры, к которым они подключаются посредством одного кабеля UTP. Одна пара его проводов применяется для интерфейса RS485, а другие питают датчики и контроллеры. Стоит отметить, что структура работы предусмотрена таким образом, что если выйдет из строя один из контроллеров или несколько, или даже будет нарушена работа центрального сервера, на работу системы в целом это влиять не будет.

А мини-компьютер Raspberry Pi в данной системе и является центральным сервером. На него нужно установить Веб-сервер, с помощью которого любой пользователь посредством своего мобильного устройства (смартфона, планшета или ноутбука) сможет посредством обычного браузера иметь данные обо всех процессах, которые происходят в доме и управлять этими процессами. Доступ к серверу пользователь имеет посредством логина и пароля через домашнюю локальную сеть или через глобальную сеть, если входить в нее через Wi — Fi -устройство.

К последовательному порту устройства UART посредством согласовывающего прибора через интерфейс RS485 подключают контроллера, которые оснащены разным набором выводов или вводов. Также к этому же интерфейсу можно подключать GPS -модель и с его помощью иметь доступ в систему посредством мобильной или стационарной телефонной связи, если пользователь находится в зоне, где нет доступа в Интернет. Доступ разрешается также через пароль, как и в предыдущем случае. Еще одно устройство в сети – это радиомодуль, с помощью которого можно привязать к общей системе все радиодатчики и пульты дистанционного управления.

Итак, существующая на сегодняшний день версия системы домашней автоматизации на базе компьютера Raspberry Pi состоит из центрального сервера и контроллеров с интерфейсом RS485, которые нужны для связи с сервером. Их описание выглядит так:

  • контроллер восьмиканальный, отвечающий за температуру и влажность. С его помощью собираются температурные показатели и параметры влажности с соответствующих датчиков;
  • термостат четырехканальный – этот контроллер способен управлять четырьмя нагрузками, причем как вручную, так и согласно заданным температурным параметрам. Температурные значения можно водить непосредственно на самом контроллере, так и удаленным способом посредством веб-интерфейса. Благодаря наличию режимов прямого и обратного управления каналами, его можно применять при управлении нагревом и охлаждением;
  • радиомодель для эмуляции брелков и сбора информации со специальных датчиков. С его помощью можно эмулировать по пять радиобрелков включительно, и принимать данные от 10 датчиков;
  • контроллер универсального типа. Он оснащен четырьмя независимыми входами и выходами, а также имеет два входа подключения для температурных датчиков и датчиков влажности.

Нестандартные виды применения Raspberry Pi

А сейчас давайте узнаем, каким образом устройство Raspberry Pi было применено изобретателями для создания инновационных изделий. Рассмотрим некоторые из них.

Конструктор Kano

Конструктор Kano для детей – это не просто обычный конструктор, это модульный компьютер, собрать такую головоломку сможет даже ребенок. Набор конструктора включает в себя следующее:

  • инструкцию по самостоятельной сборке ПК;
  • приложения для самостоятельного изучения азов программирования;
  • материнскую плату;
  • детали для сборки корпуса;
  • клавиатуру;
  • блок питания;
  • карты памяти;
  • динамик;
  • кабеля.

Таким образом, даже ребенок может сам собрать компьютер, который затем подключается к монитору или телевизору посредством HDMI -порта.

Такой конструктор изначально был создан для детей, но стал популярным и среди взрослых. Средства на разработку и реализацию этого проекта были собраны посредством платформы для сбора средств на творческие изобретения. Благодаря собранному компьютеру можно выполнять такие действия:

  • записывать музыку;
  • смотреть видео в формате HD ;
  • писать программы;
  • создавать свои игры.

Летающее устройство SkyJack

Другие изобретатели на базе компьютера Raspberry Pi создали аппарат-беспилотник SkyJack, который управляется посредством Wi — Fi соединения. Такой аппарат способен брать вертолетную высоту, отслеживать пути военных вертолетов и управлять ими, также с его помощью можно перехватывать радиосигналы и создавать помехи. Однако, несмотря на такие возможности, аппарат разрешен для массового пользования из-за своего небольшого радиуса действия.

Poppy: робот-инопланетянин

Робот Poppy был создан посредством трехмерной печати французской компанией INRIA Flowers. Робот управляется посредством мини-компьютера Raspberry Pi. Конструкция робота повторяет биологическое строение человека, он имеет суставы, позвоночник и сухожилия, его походка похожа на человеческую, он ходит, переступая с пятки на нос и равномерно руководить центом своей тяжести.

Что такое No More Woof?

No More Woof – это прибор, который пока находится на стадии разработки, и создается на базе Raspberry Pi. С его помощью хозяин будет понимать, что хочет его пес. Так, прибор будет прикрепляться к голове животного и работать по принципу электроэнцефалографа, то есть считывать информацию с головы собаки и передавать ее хозяину посредством Raspberry Pi. Когда подобный прибор будет готов и каким образом он будет точно использоваться, пока неизвестно, но подобные гарнитуры, пусть не настолько совершенные, уже применялись профессиональными кинологами.

Все видят, что с наступлением нового тысячелетия интерес к компьютерам у нового поколения и не только является исключительно потребительским. Дети не хотят учиться программировать и создавать что-то новое, а хотят быть исключительно «юзерами». Разработчики Raspberry Pi уверены, что их устройство вернет былой интерес людей к изучению вычислительных наук и заставит их не только пользоваться новыми технологиями, но и создавать их.