Raspberry Pi

Das Video zum Raspberry Pi

Allgemeines

im Jahr 2006 wurde die Idee zu einem kleinen, kostengünstigen Rechner geboren. Eben Upton und einige seiner Kollegen der Fakultät für Computerwissenschaften an der Cambridge Universität hatten bemerkt, dass die Zahl an Studenten und ebenfalls deren Fähigkeiten von Jahr zu Jahr geringer wurden. In den 1990er Jahren waren die meisten Studienanfänger erfahrene Hobby-Programmierer und diese Situation hatte sich zu Beginn der 2000er Jahre geändert; ein typischer Einsteiger hatte gerade einmal etwas Erfahrung in Sachen Web-Design. Im Klartext: Die jungen Dinger können gerade einmal auf bunten Benutzeroberflächen rumklicken und bezeichnen sich als Programmierer...
Um 2008 herum waren die Prozessoren, die für mobile Geräte genutzt wurden, leistungsstark genug, um auch Multimediaanwendungen bewältigen zu können - eine Eigenschaft, die den geplanten Rechner etwas attraktiver für Kinder machen sollte, die als Einstieg an einem reinen Programmiercomputer nicht interessiert wären. Damit erschien das Projekt durchführbar. Eben (der mittlerweile als Chipdesigner bei Broadcom arbeitete) und einige Kollegen gründeten die Raspberry Pi Foundation mit dem Ziel den Computer Wirklichkeit werden zu lassen. 2012 ist die Massenproduktion angelaufen und damit beginnt die Raspberry Pi Story.
Eine immer größer werdende Fangemeinde (zu der ich seit Juli 2012 ebenfalls zähle) programmiert, lötet, schraubt und schreibt am und zum Kultcomputer. Ein guter Einstieg in die Materie bildet die Homepage der Foundation mit dessen Forum.

Innereien

Abbildung 1:
Der 700MHz ARM11 CPU und dem Broadcom Grafikchip stehen 256MB Arbeitsspeicher zur Seite. Als Schnittstellen stehen ein HDMI und ein composite Ausgang für den Monitor, ein 3.5mm Audio-Ausgang, eine LAN-Buchse sowie zwei USB 2.0 Schnittstellen zur Verfügung. Der von den USB-Buchsen maximal bereitgestellte Strom darf 100mA nicht übersteigen. Da selbst einige Mäuse mittlerweile einen höheren Strom ziehen, ist ein USB-Hub mit separater Stromversorgung eine gute Erweiterung des Systems. Die absolute Besonderheit des Computers sind die 17 GPIOs. GPIO steht für General Purpose Input Output. Jeder der 17 Pins kann wahlweise als digitaler Ein- oder Ausgang geschaltet werden. Befindet sich ein Pin im Modus Ausgang, kann an diesen per Software eine Spannung von Null oder 3.3V angelegt werden. Somit können über Leistungstransistoren mit den Pins elektrische Verbraucher ein- oder ausgeschaltet werden. Im Modus Eingang gibt die Software eine 0 zurück, wenn keine Spannung an dem entsprechenden Pin anliegt beziehungsweise eine 1, wenn 3.3V Spannung anliegen.

Abbildung 2:
Um eine Zerstörung des Computers beim Anlegen zu hoher Spannungen, beziehungsweise bei Kurzschlüssen zu verhindern, sollten die Pins niemals direkt verdrahtet werden. Stattdessen sollten diese mit einer Platine verbunden werden, die über entsprechende elektronische Sicherheitsvorrichtungen verfügt. Die hier zu sehende Platine verfügt über 17 Kleinsignal-Transistoren, deren Schaltzustand über LEDs angezeigt wird. 14 der Kleinsignaltransistoren betreiben 7 Leistungs H-Brücken. Drei Pins können als Eingänge verwendet werden. Physische Programmierung, also die Welt außerhalb von Bits und Bytes steuern zu können, ist mit dem Raspberry Pi und seinen GPIOs recht einfach.
Mittlerweile ist auch ein kommerzielles Erweiterungsboard erhältlich: das sogenannte Gertboard, entwickelt von Gert van Loo.

Abbildung 3:
Auf der Platinenrückseite ist der Einschub für die SD-Karten zu sehen. Eine 4GB-KArte ist ausreichend, um Debian-Linux zu installieren und dabei noch circa 2GB Speicher für eigene Erweiterungen frei zu haben.

Abbildung 4:
GPIO Nummern bei Verwendung der WiringPi Software, erhältlich auf drogon.net. GPIO 7, 8, 9, 10, 11 und 16 werden beim Bootvorgang auf HIGH-Pegel gesetzt!
Der interne Pullup-Widerstand an GPIO 8 und 9 kann nicht per Software deaktiviert werden.

Vorteile:

+ Sehr kompakte Bauweise (8.5 x 5.5cm Platine)
+ Betriebssystem Debian Linux als Download erhältlich.
+ Niedriger Energieverbrauch.
+ GPIOs zur einfachen Steuerung der Außenwelt.
+ Große Community ansprechbar, die zu (fast) jedem Problem eine Lösung anbietet (wenn man höflich und geduldig fragt).

Anwendungsbeispiele

Abbildung 5:
Werft einfach einen Blick auf die Seite der Raspberry Foundation und lasst euch inspirieren...

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