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[Vorstellung] Raspberry Pi - Über den Tellerrand
#1
Für einige RasPi-Einsteiger dürfte es langsam unübersichtlich werden was Modelle und genaue Hardwarespezifikationen angeht. Viele Informationen im Netz sind veraltet oder schwer zu finden. Deswegen dachte ich, ich schreibe mal einen Pi-Beitrag der die weniger bekannten, aber interessanten oder wichtigen Details abdeckt. Wer was hinzuzufügen hat ist gerne dazu eingeladen!

Hersteller und Herstellungsland
Die Pis werden von Element14 und RS Components hergestellt. Anfangs produzierte nur Element14 die Pis in Großbritannien, mittlerweile hat RS Components von China auch dorthin gewechselt.
Es gibt auch andere Hersteller aus China, deren Pis jedoch aufgrund von fehlenden Zulassungen nicht in Europa verkauft werden.

Preise
Am billigsten ist der Pi direkt bei den Herstellern Element14 und RS Components. Allerdings ist es aus Garantiegründen oft einfach in Deutschland zu kaufen und aufgrund des billigeren Versands am Ende nicht wesentlich teurer oder gar billiger. Modell A kostet um die 24€, Modell B um die 29€. Das Modell B+ sollte gleich viel kosten wie Modell B, allerdings versuchen die deutschen Händler momentan noch etwas Gewinn mit dem neuen Gerät zu machen und man bezahlt eher um die 35€. Ein paar Euro mehr als die genannten Preise, mehr sollte man nicht ausgeben, da reibt sich nur der Händler die Hände. Seriöse und namhafte Verkäufer sind in den genannten Preisregionen aber bereits vertreten.

Versionen
Es gibt momentan Raspberry Pi Version A, B und B+, sowie das Compute Module zu kaufen.
Die Version A hat nur 256MB RAM, nur eine USB-Buchse und kein Ethernet. Damals war er eine ganze Ecke günstiger als Version B, mittlerweile allerdings nur noch etwa 5€. Damit lohnt sich der Kauf von Version A nicht mehr. Version B hat 512MB RAM, zwei USB und 10/100MBit Ethernet, wobei der Ethernetchip per USB angebunden ist.
Der neue B+ hat 4 USB (von denen man aber keine zu hohen Ströme fordern sollte), mehr GPIOs, Micro SD statt SD, dank Schalt- statt Linearregler einen um 0,5W-1W geringeren Stromverbrauch (Version B hat unter Vollast um die 5W gebraucht, also nun wohl 4W-4,5W), einen etwas besseren Klinkeausgang (bisher gibt es da allerdings eher gemischte Meinungen). Zudem wurde die Platine ein wenig umsortiert und hat nun 4 (vorher nur 2) Bohrlöcher zum befestigen des Pis auf was auch immer. Die Bohrlöcher sind aber auch zum Aufbau so genannter HATs (s. unten) vorgesehen.
Das Compute Module ist eher für Industrieanwendungen gedacht. Die Hardware an sich ist identisch mit den anderen Versionen, allerdings befindet sie sich auf einem DDR2 SO-DIMM Modul und hat somit keinerlei Buchsen integriert, dafür aber einen 4GB eMMC Speicher, der die Rolle der SD-Karte übernimmt. Zudem bietet er über 100 GPIOs und kann in individuell gestaltete Platinen eingesetzt werden. Der Ethernet-Chip ist auch hier nicht vorhanden, kann aber an die USB-Ports, die über die Modulpins zur Verfügung stehen, wie beim Model B angebunden werden.
Ein komplett neues Modell wird in den kommenden Jahren folgen.

Hat Model A gar keine Vorteile?
Doch, er hat von allen Pis den geringsten Stromverbrauch. Bis hinab auf 500mA ist möglich. Natürlich kommt der tatsächliche Verbauch auf angeschlossene Peripherie und Prozessorlast an.

Sind die GPIO-Leisten von Model B+ abwärtskompatibel zu Model A/B?
Ja, die ersten 26 Pins der GPIO Leiste haben beim Model B+ die gleichen Belegungen wie bei den Model A/B. Man kann also allte selbstgebaute oder gekaufte Erweiterungen weiterhin nutzen (solange man diese wirklich auf die ersten 26 Pins setzt und nicht versehentlich eins daneben). Platztechnisch kann es bei Aufsteckboards allerdings Probleme geben, da die hohen Bauteile beim B+ umsortiert wurden.

Andere Pis
Der Banana Pi sieht dem Raspberry Pi ähnlich, hat jedoch nichts mit diesem zu tun. Alle Unterschiede aufzuzählen wäre eigentlich sinnlos, da er nur einen weiteren Single-Board-Computer darstellt wie es mittlerweile dutzende gibt. Das nötigste: Er ist etwas größer als der RasPi, hat 2x1GHz statt 1x700MHz, 1GB RAM, einen IR Empfänger, SATA, ist teurer und hat eine viel kleinere Community. Unterm Strich ist er praktisch komplett inkompatibel zum Pi. Software- und Hardwareseitig.
Der Odroid W von Hardkernel ist noch neuer als der Banana Pi und sieht komplett anders aus als der Pi, ist aber wohl komplett kompatibel zu den Pi Betriebssystemen. USB-Ports müssen eigenhändig aufgelötet werden, ebenso die GPIO-Leisten. Dafür bietet er allerdings nette Dinge wie ADCs, einen eMMC Port, eine echte Hardware-Uhr (wenn man eine Batterie anschließt) und einen Port zum Anschluss von einer Batterie zum Batteriebetrieb (Selbstbau-USV o.Ä.). Preislich liegt er dem Pi sehr Nahe, allerdings sollte man bedenken, dass Hardkernel die Software der Raspberry Pi Foundation nutzt ohne dafür zu zahlen. Moralisch also etwas zweifelhaft Wink

Hat der Pi einen Power-Button?
Nein.
Er geht an, wenn man ihn einsteckt, was nicht unbedingt immer praktisch ist. Allerdings sind die Winzelbuttons des Beaglebone Black nicht unbedingt praktischer. Es gibt verschiedene Lösungen die eine extra Platine involvieren. Diese wird an die GPIOs angeschlossen.

Die Sache mit dem Ton
Der Pi bietet Ton per Klinke und HDMI. Da der Pi keinen DAC besitzt, wurde ein wenig gebastelt und ein PWM Modul des BCM Prozessors übernimmt die Wandlung. Das Ergebnis ist so lala, vorallem die Höhen klingen beim Model A bzw. B recht verzerrt, zum Musik hören eher ungeeignet. Inwieweit der Ton beim B+ besser klingt kann ich mangel B+ nicht sagen, es wird berichtet, dass das Grundrauschen zugenommen hat, aber der Klang besser geworden ist. Per HDMI wird der Ton unbearbeitet an den Receiver ausgegeben, dort steht dem HiFi und Filmgenuss nichts im Wege.
USB-Soundkarten funktionieren auch und bringen den evtl. gewünschten guten Analogausgang, XBMC unterstützt allerdings beim Pi keine USB-Soundkarten.

Flachbandbuchsen
Die zwei schmalen Buchsen auf der Oberseite des Pi nennen sich MIPI. Die Buchse neben dem HDMI Port ist die CSI Buchse. Dort kann eine Kamera angeschlossen werden. Die Buchse über dem SD Schacht ist eine DSI Buchse, an diese könnte man theoretisch ein Display anschließen. Da dieser Port jedoch vom Grafikkartentreiber angesprochen wird, welcher bis vor kurzem nicht Open Source war, gibt es bisher keine Displays für diesen Port. Die Raspberry Pi Foundation arbeitet seit der Freigabe jedoch an einem entsprechenden (Touch?)Screen, welcher noch in diesem Jahr erscheinen soll.

Alternative Displays
Neben HDMI und dem analogen Ausgang, gibt es auch Bildschirme (teils mit Touch) welche über die GPIOs laufen. Dafür muss man sich einen eigenen Kernel mit entsprechendem Treiber kompilieren. Zudem muss man einen funktionierenden Bildschirm finden und evtl. noch eine kleine Ansteuerungsschaltung löten. Die Frameraten sind nur durchschnittlich (10-15fps).

Kamera
Es gibt zwei offizielle Kameras für die CSI Buchse. Das normale Camera Module und Pi NoIR. Die NoIR Kamera hat keinen Infrarotfilter integriert, worunter die Farben leiden. Dafür kann man, entsprechenden Infrarotscheinwerfer vorausgesetzt (gibt es billig bei eBay), die Kamera aber für nächtliche Überwachungstätigkeiten nutzen.

Blaue Folie der NoIR Kamera
Der NoIR Kamera liegt ein Stück blaue Folie bei. Mit dieser lässt sich die Photosynthese von Pflanzen "sichtbar" machen bzw. sogenannte Infragramme erstellen. Mehr Infos dazu gibt es hier: http://www.raspberrypi.org/whats-that-bl...oing-here/

Ströme und Spannungen der GPIOs
Die Spannungen wurden schon auf dutzenden Seiten erklärt. Hier deswegen nur kurz der vollständigkeithalber: Der Pi läuft mit 5V, aber die GPIOs laufen mit 3,3V, die Eingänge qualmen durch wenn man 5V anlegt!
Zu den Strömen gibt es diverse Theorien. Am richtigsten scheint Folgende zu sein (keine Garantie!!!):
Die GPIOs können zusammen maximal 50mA liefern, ein einzelner Pin maximal 17mA. Man kann also nicht von allen Pins gleichzeitig den vollen Strom beziehen, sonst überschreitet man das Gesamtmaximum. Die Pins sind nicht zum Betrieb größerer Schaltungen gedacht, sondern lediglich für Schaltvorgänge die nur geringe Ströme benötigen.

Gibt es nur digitale Ein- und Ausgänge?
Ja. Auf dem Pi selber schon, allerdings bieten einige der GPIOs Schnittstellen wie I²C und SPI an, worüber Erweiterungskarten mit ADCs etc angesprochen werden können. Wer eine hohe ADC Abtastrate braucht, dem lege ich den Beaglebone Black nahe. Dessen 7-Kanal 12bit ADC kann dank "Programmable Real-Time Unit and Industrial Communication Subsystem" Abtastraten von einigen kHz erreichen.

Erweiterungsplatinen und HATs
Es gibt zahlreiche, meist nich gerade preisgünstige, Erweiterungsplatinen für den Pi. Diese wurden bisher vom jeweiligen Hersteller so zurechtgebastelt wie es ihm passte. Für das Model B+ gibt es offizielle Spezifikationen wie ein Erweiterungsboard am besten aussähe. Die so genannten "HATs" (Hardware Attached on Top) nehmen den Platz über der Pi Platine ein, der nicht von sehr hohen Bauteilen (USB, Ethernetbuchse) versperrt ist, haben dabei aber Aussparungen für CSI- und DSI-Buchsen.
Zudem sind unter den, beim B+, neuen GPIOs zwei I²C Pins, welche mit einem EEPROM verbunden werden können, welches das angesteckte Erweiterungsboard identifizierbar machen kann und die Pins beim hochfahren automatisch richtig einrichtet. Der Nutzer muss sich dann zumindest darum nicht mehr kümmern.

Backpowering
Wenn man mehrere USB-Geräte an den Pi anschließen will, oder ein USB-Gerät mit hohem Stromverbauch, so muss man auf einen aktiven USB-Hub zurückgreifen. Dabei kann schnell etwas unerwartetes passieren: Der Pi geht einfach an. Der Grund ist einfach: Die 5V des Hubs liegen auf auf dem Stecker an, der an den Rechner angeschlossen wird. Beim Desktop PC passiert da nicht viel, dem Pi reichen die 5V des Hubs (meist mit 2A Netzteil) aus um normal zu arbeiten. Der Pi hat lediglich die eine 5V-Schiene, wo die Spannung da reinkommt spielt keine große Rolle. Man kann sogar 5V an den 5V Pin der GPIO-Leiste anlegen und so den Pi starten.
Empfohlen wird dies nicht unbedingt, da lediglich die MicroUSB-Buchse Sicherungen vorgeschaltet hat, USB und GPIO sind ungesichert (was von manchen Leuten allerdings auch gerade deswegen genutzt wird Wink ).
Wenn man einen aktiven USB-Hub nutzen will, aber den Pi nicht backpower möchte, so kann man den Hub einfach öffnen und die (normalerweise rote) 5V Leitung die vom Hub zum Pi geht an der Platine entweder ablöten oder direkt durchschneiden. Der Hub ist weiterhin uneingeschränkt nutzbar (wiedermal: keine Garantie Wink bei mir klappt es. Gibt, außer Ungeschicktheit, eigentlich auch keinen Grund warum es nicht gehen sollte). Wenn der Hub kein festes Kabel sondern eine USB-B-Buchse hat, muss man kreativ werden.

Ist die gesamte Pi Software Open Source?
Nein, vieles läuft noch über einen Binär-Blob von Broadcom, so auch die VideoCore GPU. Diese ist auch für den initalen Startvorgang zuständig also startet erst die GPU und diese startet erst die CPU. Einige Funktionen sind der CPU nicht direkt zugänglich und müssen von dem GPU Blob übernommen werden. Allerdings hat Broadcom mittlerweile eine gewisse Basis an Code und Dokumentationen veröffentlicht um OpenSource Code zu entwickeln. Die Pi Foundation strebt nach eigenen Worten einen komplett Blob-freien Pi Betrieb an.

Das war es vorerst, wenn mir mehr einfällt ergänze ich. Ansonsten sind Korrekturen und Erweiterungen ausdrücklich gewünscht, so ein Guide fehlt bisher glaube ich. Ggf werde ich ihn noch ins Englische übersetzen.

Weiterführende Links
Lampensteuerung per Raspberry Pi
Minecraft auf dem Raspberry Pi
I'm sorry, Dave. I'm afraid I can't do that.
Antworten
#2
Danke für die gute Zusammenfassung zum Thema Raspberry Pi gamer94!
[Bild: zaiendosig.php]
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