Raspberry Pi

Raspberry Pi (Modell B)

Der Raspberry Pi ist ein Mini-Computer, der ursprünglich für Schüler und Studenten gedacht ist, aus diesem Grund sehr günstig ist und nur ca. 35 Euro kostet. Dieser Mini-Computer ermöglicht den Erstkontakt zu Linux, Shell Scripting, Programmieren, Physical Computing und kann auch im Produktiveinsatz verwendet werden. Ganz nebenbei kann man mit dem Raspberry Pi viel über die grundsätzliche Funktionsweise von Computern lernen.
Der Raspberry Pi wurde wegen rückläufiger Bewerberzahlen für den Studiengang der Computerwissenschaften an der Universität Cambridge entwickelt. Statt reiner Theorie wollte man den Studiengang mit praktischen Anwendungen aufwerten.

Erste Schritte mit dem Raspberry Pi

Der Raspberry Pi ist so entwickelt, dass er eine niedrige Einstiegshürde bietet. Im Prinzip kann man den Raspberry Pi nach dem Anschluss eines Bildschirms per HDMI und einer Tastatur und Maus per USB sofort in Betrieb nehmen. Dafür reicht ein einfaches Steckernetzteil mit dem man auch ein Handy aufladen kann.

Das Betriebssystem wird von einer SD-Speicherkarte gestartet und muss dazu zuerst auf die Speicherkarte geschrieben werden. Dieser Vorgang ist beim ersten Mal etwas knifflig. Es gibt aber SD-Speicherkarten zu kaufen, auf denen das Betriebssystem schon aufgespielt ist. Es ist aber zu empfehlen es selber zu versuchen, damit man ein zerschossenes System im Zweifelsfall selber wieder herstellen kann.

Was der Raspberry Pi nicht kann

Inzwischen ist der Raspberry Pi nicht nur im Bildungsbereich, sondern vor allem auch bei Hobby-Elektronikern und Bastlern genauso beliebt wie zum Beispiel der Arduino. Eine sehr große Entwicklergemeinde beschäftigt sich mit den Möglichkeiten dieses Mini-Computers für den es viele Erweiterungen, Zubehör und Software gibt.
Die Möglichkeiten des Raspberry Pi sind umfangreich, aber nicht unbegrenzt. Gerne wird der Raspberry Pi mit anderen Ein-Platinen-Computern verglichen. Beispielsweise mit einem Mini-PC mit Quad-Core-CPU. Im Vergleich dazu hinkt ein Raspberry Pi weit hinterher. Dazu muss man wissen, dass der Raspberry Pi als Mini-Computer für den Bildungsbereich entwickelt wurde und möglichst günstig sein sollte. Da blieb die Leistungsfähigkeit auf der Strecke.
Leider verlieren einige Bastler beim Entwickeln und Umsetzen von Anwendungen auf dem Raspberry Pi dessen Zielsetzung aus den Augen und sind dann schwer enttäuscht, wenn dessen Leistungsfähigkeit für die gewählte Anwendung nicht ausreicht.

Typische Anwendungen mit dem Raspberry Pi

Die Rechenleistung des SoC (Broadcom BCM2835) ist nicht besonders groß, weshalb es für den Raspberry Pi nur eingeschränkte Anwendungen gibt. Wer mit dem Raspberry Pi experimentiert stößt schnell an dessen Leistungsgrenzen.

Raspberry Pi Modelle: Ausstattung und Anschlüsse

Modell RPi A RPi A+ RPi B RPi B+ RPi 2 B Compute Module
System on Chip
(Frequenz, RAM)		 Broadcom BCM 2835 (ARMv6) BCM2836 (ARMv7) wechselbar
700 MHz 900 MHz
256 MByte 256 MByte 512 MByte 512 MByte 1 GByte
USB 1 1 2 4 4 1
HDMI 1 1 1 1 1 1
Video-Ausgang 1 1 1 1 1 -
Fast Ethernet - - 1 1 1 -
Audio-Ausgang 1 1 1 1 1 -
GPIO-Pins 26 (17) 40 (26) 26 (17) 40 (26) 40 (26) 46
SD-Slot SD microSD SD microSD microSD -
Preis ca. 30 Euro ca. 25 Euro ca. 35 Euro ca. 35 Euro ca. 35 Euro ca. 190 Euro

Raspberry Pi Modell B+

Raspberry Pi (Modell B+)

Die Raspberry Pi Foundation hat mit dem Raspberry Pi "B+" ein verbessertes Modell herausgebracht. Beim Raspberry Pi B und B+ ist die grundsätzliche Konstruktion, der SoC und die Taktfrequenz, gleich geblieben. Es ist also kein neuer Pi, sondern eher ein leicht verbessertes Modell. Hierbei wurden einige Mängel, die sich in der Praxis negativ bemerkbar gemacht haben, beseitigt.
Weil die Unterschiede zum normalen "B"-Modell minimal sind, war die Kritik bei der Einführung auch ziemlich groß.
In der Regel ist das Modell B+ zum selben Preis wie das ältere Modell B-Modell erhältlich. Grundsätzlich empfiehlt es sich, das neuere B+-Modell zu wählen, wenn man die Wahl. Es hat einige entscheidende Verbesserungen.

Die wichtigsten Eigenschaften von Modell B+:

Softwareseitig sind das B und B+ Modell vollständig kompatibel. Man kann also bedenkenlos vom einen auf das andere Modell wechseln. Man muss nur berücksichtigen, dass das Bootmedium ein anderes ist.
Trotzdem kann es zu Problemen kommen, wenn man ein Image, dass auf einem B-Modell läuft auf einem B+ verwenden will. Dann muss man das Image auf einer SD-Karte in ein Modell B stecken und ein Kernel-Update auf der Kommandozeile durchführen.

Anschließend sollte das Image die neue Hardware erkennen und alles funktionieren. Wenn man keinen Raspberry Pi Modell B hat, dann muss man das System mit einem aktuellen Image neu aufsetzen.

HAT - Hardware Attached on the Top

Hardware Attached on the Top, kurz HAT, ist eine Spezifikation für Erweiterung für den Raspberry Pi. Die als HAT bezeichneten Erweiterungsboards kennt man auch als Shields für den Arduino und Capes für das BeagleBoard. Ein Erweiterungsboard darf sich aber nur als HAT bezeichnen, wenn es sich an die HAT-Spezifikation hält.
Die Spezifikation definiert eine 65 mm × 56 mm große Platine mit abgerundeten Ecken und vier Löchern zur mechanischen Befestigung des HAT am Raspberry Pi. Eine Buchsenleiste stellt die Verbindung mit dem 40-poligen GPIO-Header des Raspberry Pi B+ her. Mit den bisherigen Modellen A und B des Raspberry Pi sind HATs nicht kompatibel.
Auf den Erweiterungsboards ist ein EEPROM vorgesehen über das es erkannt und die benötigten Treiber automatisch geladen werden. So soll dem Nutzer eine manuelle Konfiguration erspart bleiben.

Leistungsmerkmale (Modell B / B+)

Typische Anwendungen

Die Rechenleistung des SoC (Broadcom BCM2835) ist nicht besonders groß, weshalb es für den Raspberry Pi nur eingeschränkte Anwendungen gibt. Wer mit dem Raspberry Pi experimentiert stößt schnell an dessen Leistungsgrenzen.

Betriebssysteme

Als Betriebssystem kommt ein beliebiges Linux zum Einsatz, das für den Raspberry Pi compiliert ist. Besonders beliebt ist Raspbian, dass auf der Debian-Distribution basiert. Es gibt aber noch andere Alternativen. Insbesondere für spezielle Anwendungsfälle.

Erweiterungen

Für den Raspberry Pi gibt es verschiedenste Erweiterungen. Am einfachsten lässt sich ein Raspberry Pi über den USB erweitern. Hier kann man USB-Hubs, Festplatten, WLAN-Sticks und weiteres anschließen. Voraussetzung ist jedoch eine Treiber-Unterstützung. Es gibt allerdings viele Online-Shops, die spezielle Komponenten für den Raspberry Pi anbieten.

Arduino vs. Raspberry Pi

Arduino eignet sich hauptsächlich für Sensordatenerfassung und Steuerungsaufgaben. Selbstverständlich ist das auch mit einem Raspberry Pi möglich. Der entscheidende Unterschied zwischen Raspberry Pi und Arduino ist, dass auf einem Arduino kein Betriebssystem arbeitet, sondern der Nutzer ein Programm schreiben muss, dass dann als Firmware im Mikrocontroller gespeichert und ausgeführt wird. Die Anbindung von Netzwerken und Massenspeicher sind nur über Umwege möglich. ARM-Boards wie beim Raspberry Pi sind hier wesentlich leistungsfähiger, wobei sie auch mehr Ressourcen benötigen.
Die Systeme sind also viel zu unterschiedlich, als das man sie als Konkurrenten sehen könnte. Ein Arduino hat zum Beispiel keine Grafikausgabe. Es lässt sich mit ihm also kein PC nachbauen. Mit einem Raspberry Pi ist das dagegen möglich, wenn auch nicht besonders leistungsfähig.

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