Одноплатний комп’ютер Raspberry Pi: що це, застосування, характеристики

Одноплатний комп’ютер Raspberry Pi спочатку був створений у навчальних цілях, проте в результаті отримав застосування в різних сферах – від домашніх медіацентрів до промисловості і роботобудування. Він є досить дешевим пристроєм, надаючи при цьому користувачеві великі можливості та портативність.

Raspberry Pi – що це і чому так називається

Як і звичні користувачам ПК, Raspberry Pi належить до класу мікрокомп’ютерів, основу яких використовується мікропроцесор. Однак, на відміну від стандартних персональних комп’ютерів та ноутбуків, він не передбачає підключення додаткових блоків на материнку, а спочатку оснащений усіма необхідними комплектуючими, що інтегровані в єдину плату невеликого розміру. Саме тому він отримав назву одноплатну.

Важливо! Поставляється Raspberry Pi у вигляді плати без корпусу, що потребує додаткової обережності під час роботи. Недбале поводження може призвести до поломки або ураження струмом при випадковому контакті користувача з підключеною до мережі платою.

Конструктивно Raspberry Pi є друкованою платою, на якій розташовані такі вузли:

мікропроцесор + графічний чіп;
RAM та слот для знімної картки пам’яті microSD;
порти стандартів USB, HDMI, LAN (Ethernet) для підключення живлення, клавіатури, дисплея, мишки, маршрутизатора і т.д.
роз’єм Jack 3,5 мм для аудіопристроїв;
світлодіоди та індикатори;
роз’єм GPIO для зв’язку за протоколами I2C, SPI, UART та ШИМ, а також для підключення світлодіодів, датчиків та інших електронних компонентів.

Таким чином, для повноцінної роботи Raspberry Pi, розпинування дозволяє підключити всі необхідні модулі та зовнішні пристрої.

Порада! Різні схеми розпинування для роз’єму GPIO Raspberry Pi можна знайти на ресурсі Pinout.xyz.

Говорячи про підключення зовнішніх пристроїв, на окрему увагу заслуговує камера Raspberry Pi – це модуль камери, розроблений для використання саме з цим одноплатним комп’ютером. Він підключається через спеціальний інтерфейс CSI та дозволяє автоматизувати процес зйомки фото та запису відео.

Камера Raspberry Pi може бути використана у різних проектах, таких як відеоспостереження, робототехніка, наукові дослідження та ін. Відповідно для реалізації конкретних завдань вибирається певна версія камери, яких може бути чотири: для спектру видимого світла чи інфрачервона, ширококутна чи стандартна. Роздільна здатність камери може бути від 5 до 12 мегапікселів.

Конфігурації та характеристики Raspberry Pi

Вперше цей ПК був випущений у 2012 році і на сьогодні вийшло чимало конфігурацій та поколінь Raspberry Pi, характеристики та технічні можливості яких відрізняються. Як правило, усі моделі використовують процесори ARM, графічний чіп Broadcom VideoCore, що підтримує OpenGL та інші бібліотеки. RAM та набір портів варіюється в залежності від моделі.

Вибрати, який Raspberry Pi підійде саме під ваші завдання та фінансові можливості, не складно. Наприклад, проста модель Raspberry Pi Zero підходить для елементарних завдань (навчання програмування). При цьому її вартість мінімальна – 5$. У свою чергу одна з останніх моделей Raspberry Pi 4 побудована на чотириядерному процесорі, має 2ГБ RAM з можливістю розширення до 8ГБ, а також підтримує відео 4К з частотою 60 fps, що дозволяє використовувати його для домашніх медіацентрів. Відповідно вартість такого ПК може сягати 100$.

Таблиця. Моделі Raspberry Pi та їх технічні характеристики

Також є аналоги Raspberry pi, які мають свої відмінності: Asus Tinker Board, Banana Pi, Libre Computer Board, Orange Pi, Odroid, Nano Pi, Arduino.

Raspberry Pi-сфери застосування. Як підключити?

У Raspberry Pi живлення здійснюється через USB шнур. Тип роз’єму та потужність залежать від покоління ПК та його комплектації.

Важливо! Використовувати для підключення одноплатного ПК зарядні кабелі та блоки живлення від смартфонів можна, але не рекомендується, оскільки вони не розраховані на тривале включення та легко перегріваються. Правильним із погляду безпеки буде використання спеціальних блоків живлення для вашої моделі ПК. Також для живлення Raspberry Pi можна використовувати контакти GPIO, але в цьому випадку необхідно дотримуватися полярності.

Оскільки основна ідея створення мікрокомп’ютера – доступне навчання комп’ютерним технологіям, розробниками було обрано для Raspberry Pi систему Linux, яка є повністю безкоштовною та має відкритий код. Якщо ви придбали модель, яка вже має картку пам’яті, система буде встановлена на неї за промовчанням і не потребує включення додаткових дій.

При роботі з конфігурацією без картки (*необхідно придбати її окремо або взяти наявну) буде потрібно ручне встановлення Raspberry Pi software (програмного забезпечення).

Робиться це через звичайний ПК, на який потрібно встановити Raspberry Pi Imager, вибравши інсталятор відповідно до вашої операційної системи. Це може бути версія для Windows, MacOS чи Linux. Завантажувати інсталяційний файл рекомендується з офіційного сайту https://www.raspberrypi.com/software/

Важливо! Raspberry Pi Imager дозволяє встановити різні конфігурації програмного забезпечення, адаптовані під конкретні функції та завдання. Наприклад, якщо вашою метою є автоматизація системи розумного будинку та налаштування різних сценаріїв використання, необхідно вибрати установку Home Assistant Raspberry Pi.

Після встановлення програмного забезпечення можна виконати до Raspberry Pi підключення клавіатури, дисплея, мережевого кабелю або модему, шнура живлення тощо.

Практичне застосування Raspberry Pi часто обмежується виключно фантазією користувача, оскільки це справді недорогий і дуже гнучкий інструмент для автоматизації буквально будь-яких процесів у промислових чи домашніх умовах. При цьому опанувати навички налаштування може навіть школяр.

Так, на сьогоднішній день Raspberry Pi активно використовується в наступних напрямках:

навчання програмування та кодування;
управління освітлювальними та вентиляційними системами, різними датчиками та приладами;
створення домашнього медіацентру для перегляду фільмів чи прослуховування музики;
використання у робототехніці для створення автоматизованих машин;
побудова локальної мережі обмінюватись файлами між користувачами;
блокування інтернет-реклами на роутері;
класичний веб-серфінг чи робота з документами;
створення пристроїв віртуальної дійсності;
розробка проектів IoT (інтернет речей);
створення аналога ретро ігрових консолей;
автоматизація у промисловості;
створення портативного ПК для тестування у сфері кібербезпеки.

Як бачите, не має значення ви є новачком або досвідченим інженером, одноплатний ПК Raspberry Pi стане для вас ефективним інструментом для навчання та створення креативних проектів.