Raspberry Pi: Einführung

Prof. Jürgen Plate

Raspberry Pi: Einführung

Embedded Linux spielt in immer mehr Bereichen eine Rolle. So gibt es inzwischen etliche preisgünstige Entwicklungsboards für den Einstieg in Embedded Linux. Eines dieser Boards ist mittlerweile besonders beliebt, der "Raspberry Pi".


Die Komponenten des Raspbery-Pi-Bords (Version B)

Es handelt sich um einen Einplatinen-Computer im Kreditkarten-Format mit dem BCM2835 SoC (System-on-a-Chip) von Broadcom. Der BCM2835 besitzt in der Basisversion 256 MByte RAM, einen ARM11-Prozessorkern und eine GPU. In der Version 2.0 ist der kleine Computer mit einer 700-MHz-ARM-CPU, einer Broadcom-VideoCore-IV-GPU und 512 MByte Arbeitsspeicher ausgerüstet und er läuft mit einem richtigen Betriebssystem, der Debian-Linux-Variante Raspbian. Damit hat man Zugrif auf nahezu unendlich viele Software-Tools einschliesslich Compiler und Skript-Sprachen. Er bietet problemlose Netztwerkanbindung, eine Benutzerverwaltung und Multitasking.

Außerdem verfügt der Raspberry Pi über folgende Schnittstellen:

Die Energieversorgung erfolgt über einen Micro-USB-Anschluß. Der USB-Anschluss für die Energieversorgung sollte mindestens 700 mA Strom liefern, weshalb ein externes (Stecker-)Netzteil besser geeignet ist, da ein Computer nach USB-2.0-Spezifikation nur maximal 500 mA liefern darf. Nachdem der RasPi ein komplett autarker Computer und kein Entwicklungssystem ist, ist auch kein USB-Anschluss für den Programmdownload nötig. Eine Netzwerk-Verbindung per SSH reicht vollkommen (siehe auch unten).

Der Raspberry Pi ist trotz allem kein PC! Der ARM-Prozessor hat wesentlich weniger Leistung als der Prozessor im PC, der Arbeitsspeicher ist verglichen mit dem PC winzig, die Kommunikation über USB und Netzwerk wird von einem einzigen Baustein "gestemmt", die als Alternative zur Platte eingesetzte SD-Karte wird wie USB seriell angesprochen. Sein Zweck ist es, eine preisgünstige Plattform für Embedded-Anwendungen zu bieten oder ganz einfach für Bastelaufgaben gerüstet zu sein. Gemessen an den Hardwareeinschränkungen ist der kleine Rechner ein Super-System (kann sogar Sound und hochauflösende Grafik). Wenn natürlich jemand auf die Idee kommt, den Raspberry Pi als Fileserver oder dergleichen zu missbrauchen, kann das nicht in allen Fällen sauber laufen. Da muss dann halt ein Computer ran, der das Zehn- bis Zwanzigfache kostet.

Andere Kleinrechner wie Arduino oder Banana Pi verfügen über alternative Ausstattungen, die die jeweiligen Modelle für andere Aufgaben prädestinieren. Ich sehe daher überhaupt keinen Sinn darin, künstlich einen Performance-Wettbewerb mit anderen Klein- und Kleinstrechnern anzustellen. Wer einen Desktop in mit dem RasPi vergleichbaren Maßen benötigt, schaut ohnehin eher bei Intels NUC vorbei. Für die Raspberry Pi ist es sogar eher schade, dass so viele Systeme als Video-Streamer oder Homeserver "verkommen". Dazu wurden er nämlich nicht erdacht.

Die Modelle A und B

Es existieren mehrere Modelle und Revisionen des Raspberry Pi. Anfang 2014 wurden fast nur noch die Modell A und B der Revision 2 angeboten. Sie sind seit Anfangt 2016 kaum noch erhältlich und wurden durch die Nachfolgeversionen ersetzt. Da aber noch massenhaft Modelle A und B in Gebrauch sind, sind die folgenden Infos für machen einen noch nützlich:

Modell und Revision eines laufenden Raspberry Pi können der (Pseudo-)Datei /proc/cpuinfo entnommen werden:

/proc/cpuinfoModell und Revision
0x02Modell B, Revision 1.0
0x03Modell B, Revision 1.0+ECN0001
0x04, 0x05, 0x06Modell B, Revision 2.0, 256 MByte RAM
0x07, 0x08, 0x09Modell A, Revision 2.0, 256 MByte RAM
0x0d, 0x0e, 0x0fModell B, Revision 2.0, 512 MByte RAM

Abmessungen der Platine:

Blockschaltung und Stromversorgung:

Die Schaltpläne aller Modelle finden Sie unter https://www.raspberrypi.org/documentation/hardware/raspberrypi/schematics/README.md.

Die Platine hat die Abmessungen 85 mm x 56 mm. Die Befestigungslöcher sind ursprünglich nicht zum Festschrauben der Platine vorgesehen worden, da zu festes Anziehen der Befestigungsschrauben das Board beschädigen kann (Empfehlung: Nylonschrauben M 2,5 verwenden).

Als Bootmedium und Plattenersatz dient eine SD-Karte, der Raspberry Pi hat so keinerlei bewegliche Teile (was niemanden daran hindert, eine externe USB-Festplatte anzustöpseln). Auf der SD-Karte befindet sich das Betriebssystem, der C-Compiler und natürlich auch die Benutzerdateien. In der Regel wird eine Linux-Distribution für ARM (Raspbian, Fedora, Debian, Arch Linux etc.) eingesetzt. Um loszulegen brauchen Sie:

Mit diesem Zubehör kann man nur per SSH auf den Computer zugreifen. Wollen Sie direkt am Raspberry Pi arbeiten und ggf. auch eine grafische Oberfläche verwenden, brauchen Sie noch:

Die "General Purpose Input Output"-Leitungen (GPIO) sind folgendermaßen belegt:

Viele Informationen über den Raspberry Pi finden Sie unter anderem im Raspberry Pi Blog, im Raspberry Pi Wiki und im Raspberry Pi Forum.

Seit Mitte 2014: Raspberry-Pi-Modell B+

Heimlich, still und leise wurde eine neue Revision des Raspberry Pi Modell B entwickelt (wobei das Modell B weiter lieferbar bleibt) und viele Wünsche der Benutzer erfüllt. Am Preis hat sich dabei nichts geändert.

Das Raspberry-Modell B wurde von den Entwicklern in etlichen Details verbessert:

Die restliche Hardware-Ausstattung ist gleich geblieben. Die Maße der Platine sind ebenfalls gleich geblieben. Kleine Änderungen beim Formfaktor der Platine führen dazu, dass die Steckverbinder an der Seite besser angeordnet sind. Deshalb lassen sich alte Gehäuse mit dem neuen Modell leider nicht mehr nutzen (wer auf Lego gesetzt hat, ist hier im Vorteil). Die genauen Maße des Boards stehen als mechanicalspecB+.png zur Verfügung. Ebenso gibt es einen Schaltplan der Anschlüsse.

Enttäuscht werden mit dem Update alle, die auf mehr Rechenleistung warten. Bei CPU und GPU wurden nämlich keine Änderungen vorgenommen. Auch der Arbeitsspeicher ist weiterhin 512 MB groß. Wer mehr Leistung braucht, muss einfach zu einem anderen Board greifen. Die folgende Tabelle fasst die Änderungen zusammen. Das Bild darunter zeigt die unterschiedliche Anordnung der Anschlüsse:

 Model B Model B+
Memory 512 MByte SDRAM 512 MByte SDRAM
Chip Broadcom BCM2835 SoC Broadcom BCM2835 SoC
CPU 700 MHz Low Power ARM1176JZ-F 700 MHz Low Power ARM1176JZ-F
GPU Dual Core VideoCore IV Multimedia Co-Processor Dual Core VideoCore IV Multimedia Co-Processor
Networking 10/100 Ethernet RJ45 jack 10/100 Ethernet RJ45 jack
USB 2 x USB 2.0 4 x USB 2.0
Video out HDMI (rev 1.3 & 1.4), Composite RCA HDMI, Composite RCA (shared with audio jack)
Resolutions 640 x 350 to 1920 x 1200,
including 1080p, PAL & NTSC standards
640 x 350 to 1920 x 1200,
including 1080p, PAL & NTSC standards
Audio out Multi-Channel HD Audio over HDMI,
Stereo from 3.5 mm jack
Multi-Channel HD Audio over HDMI,
Stereo from 3.5 mm jack
Storage SD card slot MicroSD card slot
GPIO 26 pins 40 pins
Other Connectivity 1x CSI-2 for Raspberry Pi camera modules,
1x DSI for Raspberry Pi displays
1x CSI-2 for Raspberry Pi camera modules,
1x DSI for Raspberry Pi displays
Power Rating 750 mA up to 1.2 A @ 5 V 600 mA up to 1.8 A @ 5 V
Power Source 5 V via microUSB 5 V via microUSB
Dimensions 85.6 x 53.98 x 17mm 85 mm x 56 mm x 17 mm

Die beiden Anschlüsse für Composite-Video (BAS) und Audio wurden, wie schon erwähnt, in einer 3,5-mm-Klinkenbuchse zusammengefasst. Deshalb wird hier für den Audio- oder Videoanschluss ein vierpoliger Klinkenstecker benötigt. Die RasPi-Entwickler haben das Anschluss-Schema des iPod Video übernommen. Das Bild zeigt den Stecker mit Belegung und den entsprechenden Auszug aus dem Schaltplan des Raspberry Pi B+:

Falls kein passendes Kabel greifbar ist, kann man auch ein vorhandenes AV-Kabel umlöten. Diese Kabel besitzen alle auf der einen Seite den vierpoligen Klinkenstecker und auf der anderen Seite drei Cinch-Buchsen für Video (gelb) und Audio (rot = rechts, weiss = links). Beim Einstecken eines dreipoligen Steckers werden die Anschlüsse GND un Video kuzgeschlossen - was die Entwickler aber berücksichtigt haben. Es kann also nichts passieren. Die gebräuchlichsten Formen der Beschaltung zeigt die folgende Tabelle:

Pin Aiptek, Gigabeat,
Creative Zen Vision,
Apple iBook und andere
Standard-
Camcorder
iPod Video
Zune
RasPi B+
WD TV Live
Composite
1 Left Audio Left Audio Left Audio Video
2 Right Audio Video Right Audio Left Audio
3 Video Ground Ground Right Audio
4 Ground Right Audio Video Ground

Weiter Infos bietet die Webseite http://www.raspberrypi.org/introducing-raspberry-pi-model-b-plus/.

Seit November 2014: Raspberry Pi Modell A+

Die kleinere Version des Raspberry Pi, das Modell A, erschien in neuer Version als Modell A+. Das Raspberry-Pi-Modell A+ bringt nur wenige technische Änderungen im Vergleich zum Vorgänger - die sind jedoch interessant für alle Anwendungen, wo kein Netzwerkanschluss benötigt wird und es auf den Energieverbrauch ankommt. Beim Platinenlayout erfolgte eine Anpassung an das Modell B+ und die Platine wurde kleiner. Die Positionen der Anschlüsse, der GPIO-Leiste sowie der Bohrlöcher entsprechen dem RasPi B+ und ermöglichen den Einsatz von Hats (s. u.). Die geringere Platinengröße von 66 mm x 56 mm hat zur Folge, dass es nur einen USB-Anschluß gibt und der normal große SD-Slot durch einen Micro-SD-Karten-Slot ersetzt wurde.

Ansonsten bleiben die Leistungsdaten gleich, nach wie vor kommt ein Broadcom-BCM2835-SoC mit mit 256 MB Arbeitsspeicher und 700 MHz Taktfrequenz zum Einsatz. Die Onboard-Anschlüsse für Kamera und Display sowie der HDMI-Anschluss sind weiterhin vorhanden. Der Audio-Chip ist ebenfalls verbessert worden. Aber es wurde auch an der Stromversorgung gefeilt, wodurch der einzelne USB-Host-Anschluss mehr Strom liefern können soll. Die Änderungen vom A- zum A+-Modell entsprechen damit im Wesentlichen denen der Überarbeitung des B- zum B+-Modell.

Die neue Version des Mini-Computers wird auch günstiger: Kostete der Vorgänger noch rund 25 Euro, soll das Modell A+ bereits für 20 Euro zu haben sein. Gleichzeitig soll durch geringere Leistungsaufnahme auch der Betrieb langfristig billiger sein. Die Entwickler des Raspberry-Projekts stellten klar, dass A+ nicht den A ersetzen soll. Künftig soll es also vier Varianten des Mini-Rechners geben: Raspberry A, A+, B und B+.

Weiter Infos bietet die Webseite www.raspberrypi.org/raspberry-pi-model-a-plus-on-sale/.

Seit Februar 2015: Raspberry Pi Modell 2

Anfang Februar 2015 hat die Raspberry Pi Foundation den Raspberry Pi 2 vorgestellt. Er ist auf den ersten Blick vom "B+" kaum zu unterscheiden und er soll auch kompatibel zum B+ sein. Tritz verbesserter Leistung wird der Preis auch in der Gegend des B+ angesiedelt sein. Statt des ARM11-Prozessors (Architektur: ARMv6) mit nur einem Kern und 700 MHz Takt verbergen sich im Modell2 vier Cortex-A7-Kerne, die mit 900 MHz getaktet werden. Das neue SoC trägt den Namen BCM2836, mit einem Zähler Unterschied zu dem Vorgänger BCM2835. Auch der Arbeitsspeicher wurde auf 1 GByte RAM verdoppelt. Der Grafikchip ist wie bisher ein Videocore IV. Im Übrigen ist das Raspberry Pi 2 mit dem B+ identisch. vier USB-2.0-Anschlüsse, 100-MBit/s-Ethernet und ein Slot für die Micro-SD-Karte. Der Ethernet-Anschluss ist weiterhin intern per USB angebunden. Mit Erscheinen des Raspberry Pi 2 stehen momentan (Feruar 2015) nur zwei Distributionen zur Auswahl: Raspbian und Snappy Ubuntu Core. Zumindest den Kernel und die Treiber muss man beim Wechsel auf Modell 2 updaten, Userland-Programme sollten weiterhin laufen. Als besonderen Gag hat Microsoft ein kostenloses Windows 10 für den RasPi 2 angekündigt (mein Dealer würde so etwas als "Anfixen" bezeichnen).

Einige Tests mit Unixbench ergaben, dass der RasPi 2 auch mit nur einem ARMv7-Kern fast doppelt so schnell ist wie der B+. Kommen alle vier Kerne zum Einsatz, ist das Modell 2 meist viemal so schnell. Das gilt aber nur für die reine Rechenleistung. Im Normalbetrieb macht sich leider oft die schlechte Performance bei Dateioperationen auf der Micro-SD-Karte bemerkbar - im Grunde ist das ja nur eine SPI-ähnliche serielle Schnittstelle. Das fällt beim RasPi 2 natürlich schneller aus, als bei den früheren Modellen. Die Geschwindigkeit des Netzwerkanschlusses hat um 30% zugelegt und nähert sich dem theoretischen Maximalwert von etwa 95 Mbit/s. Vorteilhaft ist, dass die Leistungsaufnahme gegenüber dem B+ kaum zugenommen hat.

Seit Novmber 2015: Raspberry Pi Zero

Das neue Raspberry Pi Zero ist der kleine Bruder des Raspberry Pi A+. Das wird schon an der Größe deutlich: Die Platine ist nur 65 mm x 30 mm x 5 mm groß. Als Prozessor wird der Broadcom BCM2835 eigesetzt, die Variante mit nur einem Kern und 1 GHz Takt. Das RAM ist 512 MByte groß. Angekündigt wurde der Raspberry Pi Zero mit einem Kampfpreis von 5 Dollar, was aber wohl sehr sportlich definiert ist. Bei uns dürfte sich ein immer noch wahnsinnig attraktiver Preis von 12 bis 15 Euro einpendeln. Dafür ist das Board auch extrem spartanisch entworfen:

Die Stromversorgung erfolgt wieder über einen Micro-USB-Port. Der zweite Micro-USB-Port daneben erlaubt den Anschluss eines USB-Geräts. Als Massenspeicher dient eine Micro-SD-Karte. Das Videosignal wird über einen Micro-HDMI-Ausgang ausgegeben. Das Composite-Signal steht an zwei unbestückten Lötpunkten weiter zur Verfügung. Ein weiteres Paar von Lötpunkten elaubt den Anschluss einer Reset-Taste. Nicht gespart wurde bei den GPIO-Anschlüssen. Es sind die vollen 40 Ports des Raspberry Pi 2 verfügbar und sie folgen dem Layout der Revisionen A+/B+/2B. Die Anschlüsse sind allerdings nicht mit Stift- oder Buchsenleiste bestückt, das muss jeder selbst machen, was aber eher als Vorteil zu sehen ist, denn beim Einbau in enge Gehäuse könnten die Steckerleisten schon mal im Weg sein. Und wenn nur wenige Drähte gezogen werden, braucht man sie auch nicht. Ein Netzwerkanschluss fehlt allerdings offenbar komplett.

Neben Steckerleisten und anderem Bastelkram braucht man oft auch noch ein USB-Netzteil, ggf. ein USB-Adapterkabel und oft einem HDMI-zu-HDMI-Micro-Adapter oder HDMI-zu-DVI-Adapter. Insofern ist damit zu rechnen, dass im Handel irgendwelche Sets angeboten werden. Alles andere bleibt wie gehabt, der Zero läuft auch weiterhin mit Linux (Raspbian und Genossen). Die weiteren technischen Daten:

Seit März 2016: Raspberry Pi 3

Nur mit einem Blogpost hat die Raspberry-Pi-Foundation den neuen Raspberry Pi 3 vorgestellt, der wie gewohnt einige Hardware-Verbesserungen gegenüber dem Vormodell mitbringt.Die Raspberry Pi Foundation hatte bei der Entwicklung zwei Ziele: Kompatibilität zum Vorgänger und etwa den gleichen Preis. Die größte Neuerung ist der der BCM2837 von Broadcom, ein ARM Cortex-A53 Prozessor, 64-Bit-Quadcore mit 1,2 GHz Taktfrequenz. Laut Raspberry Pi Foundation soll er 10 mal schneller sein als der Raspberry Pi 1 und doppelt so schnell wie der Raspberry Pi 2. Zwei weitere Neuerungen bringt der RasPi 3 mit: er hat erstmals WLAN integriert (802.11b/g/n) und unterstützt Bluetooth 4.1 (Classic und Low Energy). Die WLAN-Funktion wird über den Broadcom-Chip BCM43438 bereitgestellt. Der Chip kommt bereits im offiziellen WLAN-USB-Dongle für den Raspberry Pi zum Einsatz. Der Chip auf dem Raspberry Pi 3 scheint aber nicht über USB angebunden zu sein.


Der Raspberry 3 von oben

Ansonsten bleibt alles beim Alten: Der Rechner hat 1 GByte RAM und vier USB-2.0-Ports. Videosignale werden per HDMI ausgegeben. Der 10-/100-MBit-Ethernet-Anschluss ist weiterhin per USB angeschlossen. Die Stromversorgung erfolgt per Micro-USB-Anschluss. Die Belegung der GPIO-Leiste mit 40 Pins bleibt ebenfalls gleich. Als GPU sind im Prozessor zwei Video-Core-IV-Kerne von Broadcom verbaut. Zudem verfügt er über das bekannte Kamera- und Displayinterface Sowie Audio. Auch die Platine hat die gleichen Maße wie vorher. Alle Anschlüsse sind an denselben Stellen, so dass Gehäuse und Erweiterungsboards (HATs) für den RasPi 2 auch zum RasPi 3 passen. Wegen der für WLAN und Bluetooth nötigen Antennen mussten einige Leuchtdioden an andere Stellen auf der Platine umgesetzt werden. Für bereits existierende Software sieht der RasPi 3 aus wie der RasPi 2. Standard-Betriebssystem ist das 32-Bit-Raspian-Linux. In den kommenden Monaten will die Foundation prüfen, ob sich ein Umstieg auf ein 64-Bit-Linux lohnt. Derzeit gibt es nur ein neues Release von Raspbian. Obwohl die bisherigen Distributionen für das Raspberry Pi grundsätzlich laufen, könnte zumindest der WLAN-Chip einen neuen Treiber benötigen.


Der Raspberry 3 von unten

Technische Daten:

Die neuen Merkmale erfordern mehr Strom, offiziell benötigt der neue Rechner jetzt ein 2,5-Ampere-Netzteil. Dank der 4 USB-Anschlüsse können Tastatur, Maus und Monitor oder andere leistungsstärkere USB-Geräte angeschlossen werden, wobei die angegebenen maximal 2,4 A je Port rein rechnerisch ein 12-A-Netzteil erfordern würden. Wenn die 2,5 A voll ausgereizt würden, ergäbe sich ein Maximalverbrauch von 12,5 W (RasPi 2B: max. 1,8 A, also 9 W).

Auf den ersten Blick verrät nur der Antennenstummel in der linken oberen Ecke den RasPi 3.

Auf der Unterseite des Raspi 3: der Chip für WLAN 802.11b/g/n und Bluetooth 4.1 (Classic und Low Energy). Die Antenne sitzt auf der Oberseite, und zwar dort, wo vorher die Status-LEDs blinkten. Das WLAN arbeitet im 2,4-GHz-Band und dürfte deshalb über 150 MBit/s brutto nicht hinauskommen. Auf der Platinenunterseite ist ein Lötpad für eine UF.L-Antennenbuchse (Miniatur-Antennenstecker) vorgesehen (J 13). Das ist z. B. wichtig, wenn das Board in einem Metallgehäuse landet, das die Funksignale abschirmt. Dann kann man die Antenne nach aussen verlegen.

Um das Modell 3 mit der SD-Karte des Modells 2 zu betreiben, genügt ein Update. Auf dem Modell 2 aktualisiert man das Betriebssystem über das Netz mit den folgenden Kommandos:

sudo apt-get update
sudo apt-get dist-upgrade
Danach funktioniert die SD-Karte auch beim Modell 3.

Die neue Bluetooth-4.2-Schnittstelle wird leider über den PL011-UART angebunden. Dieser UART war bei den Vorgängermodellen für die serielle Schnittstelle auf den GPIO-Pins 8 und 10 zuständig. Diese beiden Pins sind nun mit dem Mini-UART verbunden, der an den Core-Takt des Videocore IV gebunden ist. Deshalb schlagen die Entwickler vor, den Core-Takt fest auf 250 MHz einzustellen. Alternativ kann, falls nicht benötigt, Bluetooth mittels Devicetree-Overlay abgeschaltet werden.

Raspberry Pi standardisiert Zusatzplatinen

Zusammen mit dem Modell B+ wurde auch ein Standard für Zusatz-Boards veröffentlicht. Was in der Arduino-Welt "Shield" und bei BeagleBoards "Cape" genannt wird, heißt beim Raspi nun "HAT" (Hardware Attached on Top). Jeder HAT soll einen I2C-EEPROM-Chip an Bord haben, mit dessen Hilfe er vom Raspberry Pi identifiziert werden kann (A href="http://www.raspberrypi.org/introducing-raspberry-pi-hats/"> www.raspberrypi.org/introducing-raspberry-pi-hats). Generell gilt aber auch hier, dass sich Hersteller von Zusatzplatinen auch nicht an die HAT-Spezifikation halten müssen, der Begriff HAT darf jedoch nur für konforme Platinen verwendet werden.

Die Spezifikation kann man von GitHub herunterladen. Sie definiert eine 65 mm × 56 mm große Platine mit abgerundeten Ecken (Oha, abgerundet! wenn das Apple mitbekommt!) und vier Löchern zur mechanischen Befestigung des HAT am Raspberry Pi B+. 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. (Umgekehrt dürften die meisten für die bisherigen Modelle entwickelten Erweiterungen auch am Modell B+ funktionieren.)

Ein interessantes Feature ist das auf den GPIO-Pins 27 und 28 über I2C ansprechbare EEPROM auf dem HAT: Darin befindet sich Informationen, die eine Indentifikation des Herstellers, die Zuordnung der GPIO-Pins sowie eine Beschreibung der angeschlossenen Hardware in Form eines "device tree"-Abschnitts bieten. Der Raspberry Pi soll damit in die Lagew versetzt werden, beim Booten die nötigen Treiber für den entsprechenden HAT automatisch zu laden. In vielen Fällen fällt dadurch eine manuelle Konfiguration weg.

Wie beim Arduino und Genossen bleibt es den Entwicklern von Aufsteckplatinen überlassen, ob sie die Steckerleiste zum Aufstecken weiterer Platinen nach oben durchschleifen oder nicht. Für alle Fälle hat die Raspberry Pi Foundation bei einem britischen Distributor einen Rabatt für die entsprechenden Buchsen- und Steckerleisten ausgehandelt.

Übersicht aller Raspberry Pi Modelle

Modell A
GPU:Videocore IV, Dual Core, 128 KB L2-Cache, 250 MHz mit Unterstützung von OpenGL ES 2.0 und OpenVG 1.1
CPU:BCM2835 - ARM1176JZFS v6 32Bit Single Core mit mathematischem Koprozessor (VPU) und DSP, 700 MHz
RAM:256 MB RAM, 400 MHz
Maße:65 mm x 56 mm x 15 mm
Anschlüsse:1x USB 2.0, HDMI (rev 1.3 & 1.4), Composite Video, 3,5mm Stereo-Audio, SD-Karte
GPIO-Pins:17
Kamera-Port (CSI2):1
Display-Port (DSI):1
Modell A+
GPU:Videocore IV, Dual Core, 128 KB L2-Cache, 250 MHz mit Unterstützung von OpenGL ES 2.0 und OpenVG 1.1
CPU:BCM2835 - ARM1176JZFS v6 32Bit Single Core mit mathematischem Koprozessor (VPU) und DSP, 700 MHz
RAM:256 MB RAM, 400 MHz
Maße:65 mm x 56 mm x 15 mm
Anschlüsse:1x USB 2.0, HDMI (rev 1.3 & 1.4), Composite Video, 3,5mm Stereo-Audio, microSD-Karte
GPIO-Pins:40
Kamera-Port (CSI2):1
Display-Port (DSI):1
Modell B
GPU:Videocore IV, Dual Core, 128 KB L2-Cache, 250 MHz mit Unterstützung von OpenGL ES 2.0 und OpenVG 1.1
CPU:BCM2835 - ARM1176JZFS v6 32Bit Single Core mit mathematischem Koprozessor (VPU) und DSP, 700 MHz
RAM:512 MB RAM, 400 MHz (bis 9/2012 nur 256 MB)
Maße:85 mm x 56 mm x 17 mm
Anschlüsse:2x USB 2.0, 1x RJ45 10/100 MBit/s Ethernet, HDMI (rev 1.3 & 1.4), Composite Video, 3,5mm Stereo-Audio, SD-Karte
GPIO-Pins:26
Kamera-Port (CSI2):1
Display-Port (DSI):1
Modell B+
GPU:Videocore IV, Dual Core, 128 KB L2-Cache, 250 MHz mit Unterstützung von OpenGL ES 2.0 und OpenVG 1.1
CPU:BCM2835 - ARM1176JZFS v6 32Bit Single Core mit mathematischem Koprozessor (VPU) und DSP, 700 MHz
RAM:512 MB RAM, 400 MHz
Maße:85 mm x 56 mm x 17 mm
Anschlüsse:4x USB 2.0, 1x RJ45 10/100 MBit/s Ethernet, HDMI (rev 1.3 & 1.4), Composite Video, 3,5mm Stereo-Audio, microSD-Karte
GPIO-Pins:40
Kamera-Port (CSI2):1
Display-Port (DSI):1
Modell 2 B
GPU:Videocore IV, Dual Core, 128 KB L2-Cache, 250 MHz mit Unterstützung von OpenGL ES 2.0 und OpenVG 1.1
CPU:BCM2836 - ARM Cortex-A7 32bit Quad Core, 900 MHz
RAM:1GB LPDDR2
Maße:85 mm x 56 mm x 20 mm
Anschlüsse:4x USB 2.0, 1x RJ45 10/100 MBit/s Ethernet, HDMI (rev 1.3 & 1.4), Composite Video, 3,5mm Stereo-Audio, microSD-Karte
GPIO-Pins:40
Kamera-Port (CSI2):1
Display-Port (DSI):1
Modell 3
GPU:Videocore IV, Dual Core, 128 KB L2-Cache, 250 MHz mit Unterstützung von OpenGL ES 2.0 und OpenVG 1.1
CPU:Broadcom BCM2837 64-bit-ARMv7 Quad-Core-Processor mit 1.2 GHz Taktfrequenz
RAM:1GB LPDDR2
Maße:85 mm x 56 mm x 20 mm
Anschlüsse:4x USB 2.0, 1x RJ45 10/100 MBit/s Ethernet, HDMI (rev 1.3 & 1.4), Composite Video, 3,5mm Stereo-Audio, microSD-Karte, Switched Micro-USB-Stromquelle
Kommunikation:BCM43143 WiFi(802.11b/g/n) und Bluetooth 4.1 (Classic/Low Energy)
GPIO-Pins:40
Kamera-Port (CSI2):1
Display-Port (DSI):1
Modell Zero
GPU:Videocore IV, Dual Core, 128 KB L2-Cache, 250 MHz mit Unterstützung von OpenGL ES 2.0 und OpenVG 1.1
CPU:BCM2835 - ARM1176JZ-F v6 32Bit Single Core mit mathematischem Koprozessor (VPU) und DSP, 1 GHz
RAM:512 MB SDRAM @ 400 MHz
Maße:65 mm x 30 mm x 5 mm
Anschlüsse:1x USB 2.0, Micro-HDMI, Composite Video (unbestückt), microSD-Karte
GPIO-Pins:40 (unbestückt)
Kamera-Port (CSI2):-
Display-Port (DSI):-

Anschlüsse

Micro-USB-Stromversorgungs-Buchse

Diese Buchse dient zum Anschluss einer Spannungsversorgung für den Raspberry Pi. Da die neueren Modelle einen Stromverbrauch von ca. 700 -1000 mA bei 5 V hae, sollte ein Netzteil mit einer Ausgangsspannung von 5 V und 1500 - 2000 mA verwendet werden (denken Sie auch an die USB-Verbraucher).

GPIO

der GPIO (General Purpose Input/Output) ist eine frei programmierbare Schnittstelle. Hierüber können Sensoren, LEDs oder andere Geräte gesteuert werden. Der Anschluss besteht aus einer doppelreihigen 40-Pin-Stiftleiste, die bereits weiter oben behandelt wurde (Ältere RasPis oder Zusatzboards haben nur 26 PINs). Beachten Sie, dass an den GPIO-Pins maximal 3,3 V anliegen dürfen!

Die Pinbelegung des GPIO kann mit dieser Grafik abgerufen werden.

3,5-mm-Audioausgang

Bei den Modellen A und B liegt der 3-polige, analoge Audioausgang neben der gelben Cinch-Buchse für das analoge Videosignal. Bei den Modellen A+, B+, 2B und 3 liegt ein kombinierter analoger Audio-Video-Ausgang neben der HDMI-Buchse. Dieser Ausgang ist bereits weiter oben beschrieben.

USB-Anschluss

Der Raspberry Pi A+ besitzt einen USB-Anschluss, die Modelle B+, 2B und 3 verfügen über vier USB-Anschlüsse, die über einen internen Hub gesteuert werden. Es können hier Tastatur, Maus, WLAN-Dongle oder USB-Speichermedien angeschlossen werden. Man sollte aber auf den Strombedarf der Peripherie achten, da alles vom Raspberry Pi (-Netzteil) aus versorgt werden müssen. Gegebenenfall sollte man einen aktiven Hub einsetzen.

HDMI-Anschluss

Dieser Anschluss unterstützt H.264-Videos mit einer Auflösung von 1080p. Anzeigegeräte wie Fernseher oder Monitor können direkt über HDMI angeschlossen werden. Es gibt aber auch HDMI-Displays ohne Gehäuse mit 7"- oder 8"-Diagonale, die sich sehr gut für den Bau eigener Geräte eignen. Preis ca. 50 - 70 Euro. Sollte das Anzeigegerät keinen HDMI-Anschluss besitzen, kann ein Adapters von HDMI auf DVI dieses Problem lösen. Die DVI-Buchse am Adapter muss aber 24+1 Anschlussmöglichkeiten besitzen.

Da auf dem Raspberry Pi Zero nur eine Mini-HDMI-Buchse vorhanden ist, wird dort ein Adapter von Mini-HDMI auf HDMI benötigt. Sollte das Anzeigegerät weder über HDMI- noch DVI-Eingang verfügen, kann mit Hilfe eines Konverters auf ein VGA-Signal gewandelt werden. So lassen sich Beamer, ältere Flachbildschirme oder ähnliche Geräte mit einem VGA-Ausgang angeschlossen werden.

Ethernet-Anschluss

Bis auf das Modell A haben die Raspberries eine RJ45-Buchse zum Anschluss einer Base-T-Ethernet-Schnittstelle mit 10/100 Mbit. Diese erlaubt das Einbinden der Systeme in ein Netzwerk. Alternativ zur Kabel-Verbindung könnte auch ein WLAN-Dongle am USB-Port angeschlossen werden. Das Modell 3 hat bereits WLAN und Bluetooth auf der Karte integriert. Der Netzwerk-Durchsatz ist jedoch eher moderat, da die Daten über den USB-Chip verarbeitet werden.

CSI und DSI

Es gibt zwei spezielle Steckverbinder auf der Platine, DSI (Display Serial Interface) und CSI (Camera Serial Interface). Der DSI-Anschluss ist eine Schnittstelle für ein Display, das seit Anfng 2016 lieferbar ist. Das CSI dient zum Anschluss einer speziell entwickelten 5-MegaPixel-Kamera. Hier können zwei verschiedene Kameras angeschlossen werden. Beide stellen Videos in Full HD mit 1080p und Standbilder mit 2592 x 1944 Pixeln dar. Eine Kamera-Variante ohne Infrarot-Filter (NoIR) ist auch für Infrarot- oder Nachtaufnahmen geeignet. Siehe auch RasPi-Kamera-Artikel.


Copyright © Hochschule München, FK 04, Prof. Jürgen Plate
Letzte Aktualisierung: