Recenze: Rapsberry Pi B+

Raspberry Pi je zřejmě nejpopulárnejší jednodeskový počítač vůbec. Zařízení pochází od Britské neziskové organizace Raspberry Pi Foundation se sídlem Caldecote a v době svého vzniku představovalo nejlevnější SBC na trhu. Raspberry Pi B+ představuje vylepšenou verzi původního Rapberry Pi B a nově přináší další dvojici USB (celkem 4), více GPIO či vylepšené napájení.

Hardware

Základem Raspberry Pi B+ je SoC (system on chip) společnosti Broadcom s označením BCM2835. Ten v sobě ukrývá jedno jádro ARM1176JZFS (ARM11) standardně taktované na 700MHz. Jádro ARM1176JZFS je postaveno na architektuře ARMv6 a zahrnuje hardwarovou FPU a také rozšíření VFP (o ARM rozšířeních podrobněji na ARMv6 vs ARMv7). SoC dále obsahuje GPU VideoCore IV taktovanou na 250MHz (24 GFLOPs), podporující OpenGL ES 2.0 či hardwarovou akceleraci komprese/dekomprese H.264 1080p30. Video výstup zajišťuje HDMI verze 1.3a (podpora přenosu zvuku přes HDMI) a také analogový kompozitní výstup (NTSC/PAL). Dalším analogovým výstupem je stereo audio výstup. Kompozitní video výstup i audio výstup nově sdílí stejný konektor – 4polový jack. Narozdíl od modelu Pi B tedy již na desce není dedikovaný RCA konektor. Ze SoC BCM2835 jsou dále pomocí diferenciálních spojů vyvedeny sběrnice pro kamerové rozhraní MIPI CSI a displayové rozhraní DSI. Vylepšení oproti modelu Pi B doznal také GPIO header, který nově disponuje 40 piny (vs 26 pinů u Pi B). Ne všechny přidané piny jsou ovšem GPIO, na headeru přibylo především mnoho GND pinů pro lepší oddělení rychlých sběrnic. Stále je zde I2C, SPI, I2S a UART (defaultně použitý pro Linux terminál), navíc ovšem přibyla druhá I2C sběrnice vyhrazená speciálně pro identifikaci připojených rozšiřujících desek (shieldů). Prostřednictvím této I2C je možné také přímo z rozšiřující desky stáhnou a aplikovat její ovladač (resp. Device tree overlay). Jde tedy o značné vylepšení ergonomie práce se shieldy. GPIO piny stále využívají 3.3V TTL logické úrovně a nejsou 5V tolerantní. RAM čip je typu DDR3 a je “sendvičově” osazen přímo na SoC BCM2835.

Další novinkou Raspberry Pi B+ je nahrazení obvodu LAN9512 (USB hub a řadič 100Mbit ethernetu v jednom) obvodem LAN9514. LAN9514 v sobě integruje 4násobný USB hub a přináší tedy navíc právě další dvojici USB. Obvod je spojen se SoC BCM2835 opět pomocí USB. Zůstává zde tak úzké hrdlo (jednou USB linkou prochází komunikace čtveřice stejně rychlých USB + ethernetu).

O napájení desky se nově stará integrovaný spínaný stabilizátor (poskytující 1.8V a 3.3V). Napájení je tedy oproti RPi B výrazně efektivnější. Napájecí napětí je na desku přivedeno prostřednictvím vyhrazeného micro USB konektoru a prochází přes 2A vratnou pojistku (polyswitch). Nově je zde jaké umístěna ochrana proti přepólování.

SoC	Broadcom BCM2835
CPU	jednojádrový ARM1176 na 700MHz
Architektura	ARMv6
RAM	512MB DDR3
GPU	VideoCore IV
Úložiště	microSD karta
I/Os	RJ45 pro 10/100 ethernet, HDMI (full size), MIPI-CSI pro kameru, DSI konektor pro display, 1x napájecí microUSB, 4x USB2.0 host, 40pin GPIO header, 3.5 4-pólový jack pro audio výstup a analog. video výstup
Napájení	5V/2A
Rozměry	56×85mm

Software

Raspberry Pi B vyžaduje operační systém schopný běžet na architektuře ARMv6 s rozšířením Thumb a VFPv2. Raspberry Pi Foundation pro tuto specifickou konfiguraci vydala nový port operačního systému Debian, pojmenovaný Raspbian. Raspbian vychází konkrétně z Debianu armhf (který byl původně určen pro ARMv7 – Thumb-2 a VFP3D16). Upravený systém mimo jiné zahrnuje proprietární ovladače pro GPU VideoCore, mnoho device tree overlayů pro ovládání různých periferií desky či utility pro snadnou konfiguraci RPi. Součástí systému je také desktopové grafické prostředí LXDE. Raspbian používá svůj vlastní repozitář instalačních balíčků, aby byla zajištěna kompatibilita s vlastním buildem systému.

Pro vývoj softwaru lze vybírat z klasické škály jazyků dostupných na Linuxu. Za výchozí jazyk pro RPi je někdy považován Python (jeho podpora a IDE je předinstalované), nicméně není problém vyvíjet nativně v C/C++. Např. populární IDE Code::Blocks (je v oficiálním repozitáři) funguje na RPi poměrně svižně. Samozřejmě lze využít přímo gcc resp. g++ a pracovat pouze prostřednictvím terminálu. Kompilování na tak pomalém stroji je ovšem v celku utrpením (zřejmě proto také na RPi vedou interpretované jazyky) a tak stojí za zvážení použít cross compiler běžící na nějakém výkonnějším stroji. K desce jsou díky široké podpoře komunity dostupné knihovny pro práci s GPIO porty (např. Pigpio, WiringPi či RPi.GPIO). K dispozici je mnoho “driverů” (overlayů či kernel modulů) pro různé externí obvody. Velmi snadné je také využití sběrnic (I2C, I2S, SPI, UART).

Existuje mnoho dalších dostupných alternativních operačních systémů, resp. jejich portů jako např. Ubuntu mate, OSMC, OpenELEC, OpenWrt. Různé systémy často slouží nějakému specifickému účelu a směřují RPi do embedded nasazení.

Benchmarks

pracuju na tom…

Závěr

Raspberry Pi B+ představuje nejvybavenější Raspberry Pi model postavený na původním BCM2835. Opravuje mnoho nedostatků předchozích modelů, od neefektivního napájení až po asymetrické montážní otvory. Za novou cenu 25$ představuje deska ideální vstup do světa Raspberry Pi.