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Die Raspberry Pi-Minicomputer waren ein unglaublicher Erfolg auf dem Mainstream-Elektronikmarkt und haben eine echte Revolution in der Herangehensweise an moderne eingebettete Systeme ausgelöst.
Liebhaber technologischer Innovationen im Bereich der Unterhaltungselektronik sind sehr daran interessiert, Spitzenmodelle von Smartphones oder Tablets zu erwerben, deren Vielseitigkeit auf die Verfügbarkeit nützlicher Software zurückzuführen ist – kostenlose oder kostengünstige mobile Anwendungen leisten unschätzbare Dienste im Alltag, bei der Arbeit oder bei der Unterhaltung. Die Erweiterung eines mobilen Geräts in Bezug auf die Hardware ist jedoch durch die Verfügbarkeit von Schnittstellen und drahtlosen Verbindungen begrenzt – abgesehen von Gadgets, die über Wi-Fi, Bluetooth, USB oder eine Miniklinke angeschlossen werden, haben die Nutzer eher wenige Möglichkeiten, die Funktionalität ihres Smartphones oder Tablets zu erweitern. Aus diesem Grund greifen immer mehr Menschen zu Einplatinen-Minicomputern und öffnen damit das Feld für neue Technikbegeisterte.
Einplatinen-Minicomputer - was ist das?
Ein Einplatinenminicomputer (SBC – Single Board Computer) ist ein komplexes und technologisch fortschrittliches elektronisches Modul, das fast dieselbe Funktion wie ein klassischer Desktop-Computer erfüllt, aber – wie der Name schon sagt – in Form einer einzigen Leiterplatte (PCB – Printed Circuit Board) montiert ist. Dabei geht es natürlich nicht um die Peripheriegeräte – Monitor, Maus oder Tastatur -, sondern um alle Basiskomponenten, d. h. Motherboard, Prozessor, Grafikkarte, Arbeitsspeicher und sogar die Festplatte.
Bei SBCs haben wir es mit einem hochgradig integrierten System zu tun, bei dem die Festplatte in der Regel eine microSD-Karte ist, während die Funktionen des Prozessors, der Grafikkarte und der meisten zusätzlichen Schaltkreise (einschließlich USB- oder Ethernet-Controller) von einem einzigen, komplexen System-on-Chip (SoC) übernommen werden.
Anstelle einer Netzwerkkarte werden Miniatur-Wi-Fi/Bluetooth (BLE)-Module auf den Minicomputern montiert, sie unterstützen häufig die aktuellsten Versionen der oben genannten Protokolle. Neben der geringen Größe und dem niedrigen Stromverbrauch (etwa ein Dutzend Watt) zeichnen sich SBC-Minicomputer durch einen attraktiven Preis, eine sehr gute Rechenleistung, die Möglichkeit, mit hochauflösenden Monitoren oder Projektoren zu arbeiten, und umfangreiche Kommunikationsmöglichkeiten aus. Darüber hinaus ermöglichen zusätzliche Erweiterungsanschlüsse die direkte Ansteuerung von externen elektronischen Modulen, wie z.B. Relais, Sensoren, Motorsteuerungen oder Leitungserweiterungen.
Technische Daten des neuesten Raspberry Pi
Die Marktpremiere der Raspberry Pi-Reihe fand im Februar 2012 (also vor mehr als zehn Jahren) statt, und seitdem hat der “Raspberry” – wie der Miniaturcomputer von seinen vielen Fans liebevoll genannt wird – die Zustimmung tausender weiterer Elektronikingenieure, Programmierer, Bastler und sogar Wissenschaftler gewonnen.
Die Basisversion des Raspberry Pi (das so genannte Modell B) hat die Größe einer Kreditkarte. Trotz dieses kompakten Formfaktors ist es den Entwicklern, die mit der Raspberry Pi Foundation zusammenarbeiten, gelungen, ein wirklich umfangreiches Hardwarepaket auf einer einzigen Platine unterzubringen. Die neueste, vierte Generation des Raspberry-Flaggschiffs kommt mit 2, 4 oder sogar 8 GB (!) RAM, und einem Quad-Core-Prozessor mit 1,5 Gigahertz BCM2711-Prozessor mit 64-Bit-ARM-8-Cortex-A72-Architektur sowie zwei HDMI-Ausgänge (aus Platzgründen über microHDMI-Anschlüsse), zwei USB 3.0-Anschlüsse, zwei weitere USB 2.0-Anschlüsse der älteren Generation und eine Hochgeschwindigkeits-Gigabit-Ethernet-Schnittstelle.
Für die Stromversorgung ist lediglich ein Ladegerät mit einem USB-C-Ausgang mit 3A @ 5V erforderlich, während Dual Band 2,4 GHz und 5 GHz Wi-Fi (802.11 b/g/n/ac) + Bluetooth Low Energy (BLE) 5 und zwei Anschlüsse für das Kameramodul (CSI) und das LCD-Display (DSI) das Paket vervollständigen. Der Minicomputer kann über einen 40-poligen GPIO-Anschluss mit externer Elektronik verbunden werden, so dass auch erfahrenere Benutzer durch den Anschluss von Schaltungen, die über einfache digitale Leitungen oder UART-, SPI- oder I2C-Schnittstellen gesteuert werden, über leistungsstarke Erweiterungsmöglichkeiten verfügen.
Raspberry Pi - der kultige Minicomputer, der die Welt verändert hat
Die Popularität des Raspberry Pi ist jedoch nicht nur auf seine hervorragende technische Leistung und seinen äußerst attraktiven Preis zurückzuführen. Die Kompatibilität von Software und Hardware ist ebenfalls von großer Bedeutung. Ersteres ist auf die Verfügbarkeit von Standard-Betriebssystemen und -paketen zurückzuführen – die gängigste Option ist das offizielle Raspberry Pi-System, das früher als Raspbianund in jüngerer Zeit als Raspberry Pi OSbekannt war, obwohl sich viele Leute dafür entscheiden, eine entsprechend angepasste Version von Ubuntu oder OSMC (ein spezielles Paket für den Aufbau von Media-Center-Unterhaltungssystemen) zu installieren.
Darüber hinaus wurden Tausende von Plug-ins für den Raspberry entwickelt, die die Fähigkeiten des Minicomputers um Funktionen zur Steuerung externer Geräte (z. B. LED-Beleuchtung oder 230-V-Netzgeräte), zur Messung verschiedener Parameter (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Beleuchtung, Entfernung, Druck oder Lichtstärke) sowie zur Steuerung von Antrieben mit geringem Stromverbrauch (Schritt- und Gleichstrommotoren) erweitern. Diese Module – allgemein als Raspberry Pi Hat bezeichnet – werden in den GPIO-Anschluss gesteckt, was manchmal als “Sandwich” bezeichnet wird, so dass ein Minicomputer oft mit mehreren verschiedenen Overlays gleichzeitig arbeiten kann. Und das reicht aus, um fast jedes Projekt auf Basis des Raspberrys zu bauen – von einfachen Robotern mobilen Robotern und Wetterstationenbis hin zu Gebäudeautomatisierungssystemen (z.B. Smart Home) bis hin zu komplexen Installationen für wissenschaftliche Zwecke.
