Raspberry Pi - дешевый, универсальный и маленький компьютер для работы, игр и обучения

1. Генезис малинового компьютера
2. Давайте посмотрим на него поближе
3. Мы начинаем работать с Raspberry
4. Другие интересные приложения
5. Интересные идеи
6. Поддержка и вдохновение

За последние несколько лет, даже на наших глазах, он добился значительного технического прогресса в области электроники. Еще 20 лет назад 8-разрядный процессор с 64 КБ оперативной памяти был чудом технологии, сегодня устройство с аналогичными параметрами может уместиться в кирпич Lego . Компьютеры стали обычным явлением, и в разных формах мы находим их практически в каждом повседневном устройстве. Под управлением процессоров находятся телефоны, автомобили, телевизоры, печи центрального отопления, современные стиральные машины, кондиционеры и т. Д. Прогресс, в котором мы принимаем участие, обусловлен миниатюризацией электроники, повышением эффективности, энергоэффективности и функциональности.

Генезис малинового компьютера

Исторически компьютеры принадлежали тем, кто много знал о конструкции и принципах их работы, кто мог их правильно программировать и использовать. Компьютеры были в основном заняты энтузиастами, чья электроника не была ужасной, и кусок кода был дополнением к этой электронике. Результатом работы тех энтузиастов программистов и электроники стали надежные программы, которые работали на удивление хорошо. Как определить все хиты игр, которые работали на этих 8-битных процессорах. Как можно было получить такие эффекты на таком плохом оборудовании ? Ответ прост: знание компьютера, принципов его работы, знание его программирования и, наконец, умение максимально использовать возможности оборудования.

8-битный Commodore 64 имел только 64 кБ ОЗУ, популярную и намного лучшую Amiga 500 - 512 кБ, в компьютерах класса Pentium 166 MMX было смонтировано 16 или 32 МБ оперативной памяти. Наш миниатюрный Raspberry Pi имеет 512 МБ оперативной памяти и работает намного быстрее, чем все старые модели. Авторское право.

Через несколько лет вам не нужно быть инженером-электронщиком или даже инженером для программирования компьютеров. Инструменты программирования теперь настолько интуитивно понятны, что в основном большая часть этих более продвинутых и имеющих какую-либо концепцию пользователей, может успешно создавать приложения. Следовательно, на рынке так много простых и бесполезных программ. Не нужно узнавать об оборудовании для его программирования, людям не нужно углублять свои знания в этой области. В принципе, самое важное - это освоить работу устройства или программы, а программисту - освоить инструмент разработки приложений. Результатом таких работ современных программистов являются плохо оптимизированные программы, не приспособленные к возможностям устройства.

Это заметили три преподавателя в Кембриджском университете: Джек Лэнг, Алан Майкрофт и Роберт Маллинс . Они начали рассматривать создание дешевой учебной платформы, особенно программирования. В период с 2006 по 2008 год было создано несколько прототипов такого компьютера, который в итоге принял форму уже известного Raspberry PI. Однако что-то изменилось на рынке. После 2008 года компоненты для создания портативных устройств стали настолько доступными и эффективными, что даже можно было подумать о создании платформы с мультимедийными приложениями, которая также могла бы убедить молодежь не только с помощью стимулов только для программирования.

Сотрудники университета объединились с нынешним разработчиком чипов в BroadCom ( Пит Ломас ) и одним из соавторов игры Elite ( Дэвид Брабен ) и создали фонд Raspberry Pi. Менее чем через три года началось массовое производство микрокомпьютера Raspberry Pi с помощью лицензированных партнеров фонда: Element14 / Premier Farnell и RS Electronics. Первоначально целевой группой недорогих платформ должна была стать образовательная среда, но проект встретил большой интерес и поддержку также со стороны организаций и людей, находящихся за пределами этой среды.

Давайте посмотрим на него поближе

Raspberry Pi Raspberry Pi - это дешевый (около 150 злотых) миниатюрный компьютер размером с кредитную карту, в основе которого лежит процессор Broadcom BCM2835 на основе архитектуры ARM (такой же, как в смартфонах). Система работает на частоте 700 МГц и имеет встроенный графический процессор Broadcom VideoCore IV . В продаже имеются две версии: более дешевая и дешевая модель A, оснащенная 256 МБ ОЗУ и одним портом USB, и модель B с 512 МБ ОЗУ , двумя разъемами USB и сетевой картой.

Разъем GPIO представляет собой набор цифровых входов и выходов, позволяющий использовать Raspberry для отдельных проектов. Блок питания подключен к разъему (2), монитор лучше всего подходит к HDMI (3), мы также можем использовать старый телевизор с подпружиненным разъемом (4). На задней панели платы есть 2 порта USB 2.0 (5) и слот для карт памяти (6)

Компьютер питается от разъема microUSB , то есть мы запускаем его практически со всех зарядных устройств с нашего мобильного телефона. Мы можем отображать изображение через композитный видеовыход RCA или через разъем HDMI . Через этот разъем у нас также есть возможность отправки звука и доступна поддержка CEC (возможность управления компьютером с помощью пульта ДУ для телевизора). Звук может воспроизводиться не только через HDMI, но и через стандартный аудиоразъем 3,5 мм. Кроме того, есть разъем Raspberry Pi, разъем HD для видеокамеры , с помощью которого можно управлять выделенной веб-камерой. На плате также имеется порт GPIO, благодаря которому вы можете значительно расширить функциональность нашего мини-компьютера.

Первоначально целевой группой Raspberry Pi должна была стать образовательная среда, но проект встретил большой интерес и поддержку со стороны организаций и людей за пределами этой среды. Фонд разработал две модели Raspberry PI: A должен был быть доступен за 25 долларов, а B - за 35 долларов. Изначально фонд подготовил к продаже менее 10000 экземпляров модели B, на которые после запуска продаж ушло менее получаса . К июлю 2012 года было продано 200 000 единиц модели B. Сегодня, входя в интернет-магазин RS (http://raspberrypi.rsdelivers.com), цены составляют 38 долларов за модель A и чуть менее 50 долларов за модель B.

Что нам нужно

Конечно, купленный компьютер в виде печатной платы не запустится сам. Нам нужны кабели и периферия:

• Блок питания: лучше всего купить специальный блок питания. Raspberry Pi, к сожалению, очень капризен, когда дело доходит до власти. Теоретически, каждый блок питания с напряжением 5 В к мобильному телефону, заканчивающемуся разъемом microUSB, должен подходить, но хорошо обращать внимание и использовать только модели с эффективностью тока выше 1 А (1000 мА), особенно когда мы собираемся подключать дополнительные устройства к портам USB. Совет: намереваясь подключить энергоемкое устройство или подключить большое количество USB-устройств, стоит оснастить его активным (с собственным источником питания) USB-концентратором, который будет действовать как разветвитель USB-порта и дополнительно подпитывать подключенные устройства без использования Raspberry.

  Розетка Raspberry Pi подойдет практически к любому блоку питания вашего смартфона. К сожалению, если он не твердый и сильный, у Raspberry будут проблемы со стабильной работой. Во время тестов слишком слабый источник питания стал причиной проблем с запуском операционной системы.

  авторское право

• Карта памяти SD: чем быстрее, тем лучше. SD-карты помечены классами, которые указывают, с какими минимальными данными передачи с карты отправляются. Сегодня вы можете встретиться с классом карт от 2 до 10 - выберите более быструю. Для базового ознакомления с Raspberry вам понадобится всего 4 ГБ, оптимальный выбор - 16 ГБ. Затем вы можете свободно создавать дополнительные разделы, играть с файловыми системами и создавать, например, хранилища данных и т. Д.
• Видеосвязь: есть два способа подключения Raspberry Pi к дисплею. Через соединительный кабель RCA, в разговорной речи называемый cinch, или используя HDMI. Первый способ не дает хорошего изображения. Прикрепив Raspberry к телевизору с помощью подходящего кабеля HDMI, мы можем получить высококачественное цифровое изображение с высоким разрешением до 1920 на 1200 пикселей. Нам не нужно беспокоиться о дополнительном звуковом подключении, поскольку оно также передается на ресивер с помощью кабеля HDMI.
• Для запуска Raspberry Pi вам понадобится компьютер с доступом в Интернет и кард-ридером, потому что нам нужно загрузить образ операционной системы и сохранить его на карту таким образом, чтобы позднее можно было запустить Raspberry Pi с карты.
• Клавиатура и мышь подключены к USB-порту. Совет: лучше всего приобрести клавиатуру и мышь, которые подключаются через одно нано-радио к порту USB. Затем у нас есть два контроллера, подключенных к одному USB-порту. Нано-приемник не имеет большого аппетита к электричеству, что, несомненно, является большим преимуществом для Raspberry Pi.

Как запустить Raspberry Pi

Обычно нам нужны кабели и периферийные устройства для запуска компьютера. Нашим центральным блоком будет печатная табличка размером 86x54 мм, подключенная к внешнему источнику питания. SD-карта превратится в жесткий диск компьютера, с которого будет запущена операционная система. Прежде чем мы все подключим, мы должны поставить операционную систему на SD-карту. Raspberry Pi работает в сотрудничестве с операционными системами на базе Linux, поэтому рекомендуется даже минимальные знания по эксплуатации этих систем.

Сначала нам нужно загрузить образ операционной системы на жесткий диск. от страница Мы загружаем выбранный Linux. У нас есть система Raspbian , Debian Soft-float (без аппаратной поддержки вычислений с плавающей запятой), Arch Linux для архитектуры ARM, Pidora и RiscOS . Raspbian является лучшим, потому что это самая популярная система для этой платформы, и то, что с ней связано, наиболее динамично развивается и поддерживается. Эта система основана на легкой графической среде LXDE и по умолчанию имеет установленный веб-браузер Midori.

Мы будем использовать программу win32diskimager для создания карты памяти. начислять его , сохранить на диск и распаковать. Вставляем SD-карту в ридер в компьютер.

Мы указываем файл изображения, выбираем букву диска, соответствующую карте памяти, помещенной в ридер, и нажимаем «Запись». Через некоторое время система будет готова. Авторское право.

Поэтому мы вставляем SD-карту в ридер Raspberry и подключаем устройство к источнику питания. Первый запуск системы приведет к отображению меню конфигурации, из которого мы можем установить основные параметры системы, такие как язык, клавиатура, разделение памяти (память для графики используется совместно с ОЗУ), автоматическая загрузка графического интерфейса, разгон тактовой частоты процессора.

Он должен запустить функцию expand_rootfs из меню «Пуск», которое расширит файловую систему на всю область SD-карты. Таким образом, мы расширим пространство, предназначенное для системных и пользовательских файлов.

Мы начинаем работать с Raspberry

После подтверждения конфигурации система будет перезапущена. Если мы включили автоматический запуск графического интерфейса, система начнет приветствовать нас скромным рабочим столом. Если нет, то мы должны войти в систему, введя логин (по умолчанию - pi ) и пароль (по умолчанию - raspberry ) и выполнить команду для запуска графической среды: startx

Raspbian работает на Raspberry Pi. WWW браузер и магазин приложений Pi Store

Изначально их не так много на рабочем столе или в меню «Пуск». Доступен веб-браузер Midori , простой редактор (блокнот) Leafpad , инструмент для настройки возможной сетевой карты WiFi и что-то вроде Play from Android, или iStudio appStore, магазин PiStore, из которого мы можем установить некоторые интересные приложения, в том числе также, в основном простые, игры и учебные пособия по программированию на Python.

Мультимедийная операционная система XMBC также работает на Raspberry. Специальное издание, адаптированное для Pi, будет установлено на карту памяти с помощью инструмента Установщик XBian , Сама программа загружает образ из интернета и загружает необходимые файлы на карту памяти.

Xbian - лучший способ сделать мультимедийный плеер с Raspberry

XMBC на Raspberry Pi работает довольно хорошо, хотя при навигации по меню заметны небольшие задержки . Аналогично версии для компьютеров с архитектурой x86, мы можем устанавливать дополнения - благодаря этому вы можете , например, смотреть видео с YouTube . С точки зрения поддерживаемых форматов Raspberry не работает хорошо. Хотя компьютер способен обрабатывать фильмы, сжатые кодеком H.264, даже в высоком разрешении, он вообще не воспроизводит файлы DivX или WMV. Если вы хотите играть в формате MPEG-2, вам нужно купить лицензию для этого кодека (цена: 12 злотых). Версия XBMC XBian позволяет воспроизводить мультимедийные файлы, хранящиеся на USB-устройстве, подключенном к Raspberry, передаваемые по локальной сети или передаваемые по технологии DLNA.

Для управления XBMC лучше всего использовать беспроводную клавиатуру или смартфон с Yatse, XBMC Remote. Авторское право.

Так мы можем избавиться от нашего энергоемкого компьютера из дома?

К сожалению, Raspberry не был создан, чтобы конкурировать с настольным компьютером. Барьером является не архитектура ARM, а производительность платформы . Уже на этапе проектирования разработчикам были доступны более новые версии процессоров ARM, более быстрые графические макеты. К сожалению, их предположение было компромиссом между приличной скоростью , самой низкой ценой и при сохранении максимально возможной открытости . К сожалению, невозможно добиться максимальной производительности графического макета Broadcom из-за драйверов для этой системы. Несмотря на анонс, до сих пор полностью открытый драйвер выпущен не был. Это приводит к повышению производительности, поскольку многие задачи, которые могут быть выполнены графической системой, сбрасываются на процессор. Процессор выполняет дополнительную работу, что можно почувствовать при использовании Raspberry в качестве компьютера дома, даже при работе в Интернете или даже при использовании более обширного текстового редактора. Возможность использовать этот мини-компьютер для трудолюбивых и настойчивых людей .

Raspberry Pi как NAS

Из-за безнадежной поддержки платформы в графической сфере , мы должны исключить (по крайней мере, на данный момент) любое использование Raspberry Pi для игр или мультимедиа - по крайней мере, в виде подсказки, которая генерирует и отображает изображение. Что мы можем сделать для домашнего использования? Имея эффективную систему, мы можем использовать ее для создания простой и, как оказалось, дешевой, а также для домашних нужд в качестве относительно эффективного файлового сервера NAS (Network Attached Storage). Нам понадобится:

• Raspberry Pi Model B с работающей системой Raspbian у нас уже есть.
• Подключение к сети через кабель с доступом в Интернет также.
• Наиболее важным элементом является большой жесткий диск, подключенный через USB - он подойдет для всех 2,5-дюймовых портативных дисков благодаря их энергосбережению и высокой эффективности.

Для создания нашего домашнего файлового сервера мы будем использовать очень популярную Samba, которая использует протокол SMB для совместного использования ресурсов (в данном случае пространство нашего диска подключено через USB). Чтобы установить Samba, нам нужно ввести в консоли одну команду: sudo apt-get install samba samba-common-bin . Мы одобряем и с нетерпением ждем завершения установки программы.

Прежде чем мы подключимся к нашему серверу, нам нужно его настроить. Для этого перейдите в консоль и введите команду: sudo nano /etc/samba/smb.conf. Мы отобразим содержимое файла конфигурации, в котором нам нужно найти раздел Аутентификация . В нем есть заблокированная строка:

#security = пользователь , которого мы изменили на: security = user ,

что изменит безопасность, и каждый входящий пользователь получит доступ к своему дисковому пространству. Теперь, чтобы иметь возможность записи на сетевой диск, нам нужно найти строку в разделе дома:

только для чтения = да и замените его на: только для чтения = нет

Мы заканчиваем редактирование файла конфигурации (ctrl + x), сохраняем изменения и перезапускаем Samba, загружая новые настройки: в консоли мы выдаем команду sudo /etc/init.d/samba restart .

По умолчанию в системе Raspbian мы вошли в систему как пользователь pi. Так что пусть этот пользователь получает доступ к ресурсам samba: sudo smbpasswd -a pi , после чего нам будет предложено дважды ввести пароль для пользователя. Эта конфигурация Samba позволяет использовать ресурсы нашего сервера только для пользователя pi. Однако, если мы хотим, чтобы все пользователи локальной сети могли использовать ресурсы нашего файлового сервера, нам нужно немного изменить конфигурацию нашего сервера. Давайте создадим папку, в которую будем сохранять файлы: мы выдадим команду sudo mkdir / home / shares , а затем sudo mkdir / home / shares / public . Назначьте членство в папке пользователям: sudo chown -R root: users / home / shares / public и дайте им разрешение на запись: sudo chmod -R ug = rwx, o = rx / home / shares / public . Теперь снова перейдите к конфигурации Samba: sudo nano /etc/samba/smb.conf . В конце файла конфигурации добавьте следующие строки:

[public] comment = Публичный диск
путь = / дом / акции / общественность
только чтение = нет
действительные пользователи = @users
принудительная группа = пользователи
создать маску = 0660
маска каталога = 0771

Выходим из текстового редактора nano (нажимаем ctrl x ), сохраняем изменения в файле конфигурации. Мы перезапускаем сервер Samba: sudo etc / init.d / samba restart . Отсюда пользователи получают доступ к файловому серверу в локальной сети. Пока нам не нужен внешний USB-диск - все файлы, как настроено, будут сохранены на SD-карте. Однако, чтобы повысить производительность и область для данных, мы будем использовать для этой цели внешний портативный диск, подключенный через порт USB в нашем Raspberry Pi. В нашем общем каталоге мы создадим дополнительную папку, в которую мы будем монтировать наш внешний USB-накопитель (содержимое диска будет видно в этой папке): sudo mkdir / home / shares / public / hdd1 . После подключения диска к USB его первым разделом будет, вероятно, / dev / sda1 (разделы транслируются в соответствии с иерархией файловой системы): sudo mount / dev / sda1 / home / shares / public / hdd1 . С этого момента содержимое нашего съемного диска будет находиться в каталоге hdd1 общего ресурса.

Внимание! : после перезагрузки диск Raspberry Pi необходимо перемонтировать. Чтобы диск автоматически монтировался при запуске, файл / etc / fstab необходимо соответствующим образом изменить.

Внимание! Чтобы иметь возможность монтировать диски с разделом NTFS, вы должны сначала установить пакет ntfsprog: sudo apt-get install ntfsprog . Чтобы смонтировать раздел NTFS, введите команду: sudo mount -t ntfs -o -rw / dev / sda1 / home / public / share / hdd1 .

Сервер установлен, настроен, подключен к локальной сети - как добраться до общего хранилища? В системах Windows мы можем использовать командную строку для этой цели, указав расположение нашего сетевого ресурса, например: \\ IP address_Raspberry_Pi или запустить процедуру сопоставления сетевого диска.

Другие интересные приложения

Пользовательских приложений для Raspberry Pi можно найти очень много. Вы даже можете разместить сайт на платформе CMS - например, WordPress. Любители игр в Minecraft могут запустить сервер для сетевых игр. Для Raspberry также FTP- сервер, VPN и даже Siri - не проблема. Все эти сервисы будут работать, однако ограниченная производительность процессора означает, что следует ожидать замедления, а иногда и снижения функциональности. Для домашнего использования, тестирования или обучения Raspberry Pi как раз подходит.

Небольшой размер, низкое энергопотребление, относительно высокая вычислительная мощность, универсальность приложений, безусловно, являются преимуществами этого миникомпьютера. Когда мы добавляем возможность использования встроенного порта GPIO этого крошечного устройства, в дополнение к типичным ИТ-приложениям, мы получаем ряд решений, связанных с автоматизацией, созданием прототипов и реализацией наших собственных идей.

Например, с Raspberry Pi мы можем легко сделать устройство контроля температуры . Конечно, это требует от нас ручного труда и умения пользоваться паяльником и базовых знаний по электронике. Что нам нужно сделать термометр? Конечно, Raspberry с Raspbian работает, горячий паяльник, немного олова и датчик DS18B20. Для этого три кабеля и резистор 4,7 кОм. Датчик подключен в соответствии со схемой.

Теоретически, сигнал этих датчиков может быть отправлен на расстояние 100 м, и можно подключить более одного датчика. Результат измерения легче всего прочитать с помощью двух команд, введенных из командной строки. В начале нам нужно загрузить модуль (драйвер), который поддерживает GPIO. Вот что мы должны ввести в текстовом терминале:

чтобы загрузить модуль, введите: sudo modprobe w1-gpio

мы читаем температуру: cat / sys / bus / w1 / devices / numer_sensora / w1_slave

Вы можете легко создавать сценарии, которые будут измеряться в любое время (читать содержимое файла w1_slave), рисовать графики, отправлять предупреждения в сообщениях электронной почты. Несколько датчиков дают нам возможность сравнивать температуру и контролировать всю квартиру. Аналогичным образом вы можете измерить влажность. Это решение показывает, что по довольно низкой цене мы можем получить специальную метеостанцию ​​с собственным сервером MySQL, в которой сохраняются данные базы данных из показаний температуры, а затем они представляются в виде графиков на сгенерированном веб-сайте - какой магазин метеостанции у него есть такие возможности?

Интересные идеи

С использованием Raspberry Pi было создано много разных проектов, мы можем найти множество систем управления для шаговых двигателей, транспортных средств с дистанционным управлением через Wi-Fi, обогревателей с термостатом - использование этого мини-компьютера в основном ограничено только нашим воображением. После подключения модуля камеры (Raspberry RPI CAMERA BOARD, цена 140 злотых) мы сделаем простой инструмент мониторинга. После использования дополнительного программного обеспечения мы можем распознавать человеческую форму в объективе и предпринимать соответствующие действия, например отправлять фотографии, видеофрагменты на почтовый ящик или FTP-сервер.

RPI CAMERA BOARD стоит 140 злотых и подключается к мини-компьютеру с помощью гибкой ленты. Авторское право.

Также доступно расширение RasPiComm (PLN 230), которое будет оснащать RaspberryPi часами реального времени с собственным источником питания, поддержкой порта RS-232, порта RS-485 и разъема I2C. Благодаря этому расширению мы можем легко управлять как OLED-дисплеем, так и расширенным управлением шаговыми двигателями. Расширение оснащено джойстиком.

PiFace (PLN 150) - следующая плитка, которая увеличивает функциональность Pi. Благодаря этому мы оснастим наш мини-компьютер релейными входами и выходами и кнопками управления. Этот модуль был создан для управления Raspberry Pi с другими устройствами.

Поддержка и вдохновение

Если миникомпьютер Raspberry нам покажется интересным, стоит посетить форум, на котором автор текста - Марцин Спайсер . По адресу forum.r-pi.pl мы будем обмениваться мнениями, опытом и идеями, связанными с применением и функционированием Pi.