Raspberry pi – обзор оборудования для умного дома. Raspberry Pi — что можно сделать на основе «малинки»

). С тех пор плату успели несколько раз обновить, и относительно недавно появилась модель Raspberry Pi 2. Она по-прежнему стоит $35, как и Raspberry Pi на момент выхода. А поскольку размеры и компоновка внешне изменилась не сильно (корпуса для предыдущих моделей можно использовать и с Raspberry Pi2), можно подумать, что изменений в плате практически нет, но это не так.

Различия

В новой модели используется более компактный слот для карт памяти, microSD вместо SD. Устаревший видеоразъем RCA video и в старых моделях лишь дополнял основной (HDMI), а в Pi 2 от него и вовсе избавились, освободив немного места на плате для других компонентов.

Например, для двух дополнительных слотов USB, и теперь их общее количество — 4 штуки. И это не роскошь, а необходимость, поскольку после подключения клавиатуры и мыши к предыдущим моделям, свободных портов уже не оставалось.

Порты теперь могут выдавать ток силой до 1,2 А, для чего устройство необходимо подключать к блоку питания 2А. Однако для обычной работы Pi2 2А блок требованием не является, и мини-компьютер запускается даже от обычного USB порта мощностью 2,5 Вт (5В * 0,5А).

Одно из самых серьезных изменений по сравнению с самой первой моделью — использование более мощного процессора. Теперь это не одноядерный ARM с частотой 700 МГц, а 4 физических ядра ARM Cortex-A7 с частотой 900 МГц, из которых при желании можно вытянуть еще пару десятков мегагерц, используя встроенную утилиту для разгона.

Под стать процессору, была доработана и память. Теперь ее вдвое больше (1 ГБ делится между CPU и GPU), а рабочая частота на 50 МГц выше.

Софт

С момента выхода Raspberry Pi программная составляющая это платформы стала тоже более развитой и интересной.

В новой версии родной операционной системы Raspbian теперь есть встроенный маркет приложений. А на официальном сайте Raspberry Pi помимо Raspbian можно скачать и несколько других дистрибутивов Linux: Debian Wheezy, Ubuntu Mate, Fedora Remix.

Операционные системы также стало гораздо проще инсталлировать. Даже сравнивая с Windows, установка ОС на Raspberry Pi проходит в несколько раз проще (подробнее об этом ниже).

Безусловно наличие разнообразных систем и программ само по себе было бы просто галочкой в описании, если бы производительность Raspberry Pi 2 не подтянули на новый уровень.

Там где раньше система задумывалась, и иногда секунд по 10 загружала веб-страницу, новое железо вполне позволяет использовать Pi2 как обычный офисный компьютер: страницы и программы загружаются намного быстрее, периодические подвисания и более-менее постоянные лаги пропали.

Благодаря новому процессору Pi 2 можно использовать и как домашний медиа-сервер, поскольку мощности чипа вполне хватает для декодирования 1080p видео, а на официальном сайте имеется сразу две программы-медиацентра (Openelec и OSMC).

Несколько месяцев назад Microsoft внезапно объявила о планах по выпуску специальной бесплатной версии Windows 10 для Raspberry Pi 2. Естественно все сводилось к степени урезанности системы, и на этот вопрос тогда не было ответа.

Теперь предварительная версия Windows 10 для Pi 2 доступна, и можно с сожалением констатировать, что для обычных пользователей она не представляет никакого интереса. В ней фактически нет интерфейса (и даже командной строки), а для управления необходимо удаленно подключаться через PowerShell

Запускать 32-битные приложения в Windows 10 IoT Core можно, однако никакого вывода помимо текстового в сессию удаленного подключения вы не увидите.

Впечатления от использования

По сравнению с первой версией, для использования Raspberry Pi2 потребуется чуть меньше знаний о компьютере. Подключить плату к стандартному монитору стало проще благодаря более широкому распространению стандарта HDMI, вследствие чего HDMI кабель и переходник HDMI-DVI появился у гораздо большего количества пользователей, после покупки новых видеокарт.

Для работы в режиме мини-ПК к плате достаточно подключить монитор, клавиатуру, мышку и питание от Micro USB. В слот для карт памяти необходимо установить либо карту с уже установленной системой, либо, что гораздо проще и быстрее, карту с утилитой Noobs.

Micro SD карта с Noobs уже может идти в комплекте с Pi 2, либо же эту утилиту можно скачать с официального сайта, предварительно отформатировав карту (официальная инструкция).

После этого плату можно включать и на экране появится инсталлятор, предлагающий выбрать одну из доступных ОС. В зависимости от версии Noobs, система уже будет храниться на флешке, либо будет скачана перед установкой непосредственно с сервера.

Инсталляция проходит очень быстро и без лишних вопросов. При желании, можно установить сразу несколько систем и выбирать их из меню загрузки после запуска Pi 2.

После перезагрузки необходимо лишь один раз указать, чтобы системы запускались в графическом режиме, и на этом процедура установки заканчивается.

Родная система (Raspbian) практически не изменилась с точки зрения пользователя, и по-прежнему представляет из себя набор лишь нескольких базовых приложений для работы. Linux дистрибутивы — это уже немного другой разговор, и если вы хотите использовать Raspberry как более-менее полноценный компьютер, то можете смело игнорировать родную систему.

Еще раз возвращаясь к вопросу производительности, можно добавить, что мощности нового процессора вполне достаточно для эмуляции PlayStation 1, для чего существует эмулятор RetroPie. А в родную Raspbian даже встроена ARM версия (причем бесплатная) игры Minecraft, работающая с хорошей производительностью.

Наверное единственным недостатком Pi 2, который так и не устранили по сравнению с первой версией, является отсутствие модуля Wi-Fi. Поэтому к интернету плату необходимо подключать либо по Ethernet, либо покупать дополнительный Wi-Fi-модуль для USB порта.

	Raspberry Pi Raspberry Pi 2 Model B 1 285 - 1 285 грн Сравнить цены
Чипсет	—
Тип процессора	ARM Cortex-A7
Частота, ГГц	0,9
Количество ядер	4
Предустановленая ОС	—
Объем оперативной памяти, ГБ	1
Стандарт	нет данных
Объем жесткого диска, ГБ	—
Объем SSD, ГБ	нет данных
Интерфейс	—
Скорость вращения жесткого диска, об/мин	—
Графический чипсет	интегрированный VideoCore IV 3D
Объем памяти, ГБ	—
Тип памяти	—
Встроенный оптический накопитель	—
Звуковой контроллер	интегрированный
Внешние порты	4x USB, HDMI, 1xAudio Jack (Mic in/Headphone out)
Картридер	microSD
Сетевой адаптер	+
Мощность БП, ВА/Вт	нет данных
Дополнительно	Camera interface (CSI), Display interface (DSI), 40 GPIO pins

Проект Raspberry был основан в 2011 году и изначально был предназначен для использования в сфере образования. Предполагалось, что это будет малая партия низкобюджетных компьютеров для обучения основам информатики и программирования. Совершенно неожиданно для создателей проект стал чрезвычайно популярным, и энтузиасты находят широкое применение этим одноплатным малюткам.

Сердцем этого маленького компьютера являются процессоры архитектуры ARM , поэтому большинство используемых на нем операционных систем построены на базе Linux. Основной официальной ОС для Raspberry Pi является . Это дистрибутив Linux основанный на Debian и оптимизированный под используемые компоненты «железа». Набор приложений и утилит, собранный в этом дистрибутиве, является базовым и предназначен, в основном, для ознакомительного изучения способностей компьютера.

На сайте проекта выложены доступные для установки на Raspberry Pi 2 различные операционные системы. Часть из них имеет расширенный функционал и может справляться даже с офисной работой, а часть представляет собой узко специализированные, собранные под конкретные задачи, дистрибутивы. Ниже приведен список основных проектов сообщества Raspberry Pi, для которых предусмотрена штатная установка:

Ubuntu Mate;
Ubuntu Snappy;
OSMK;
LibreELEC;
Risk OS;
Windows 10 IoT Core.

Размеры и характеристики

Raspberry Pi действительно является одноплатным миникомпьютером с уникальными не только техническими, но и габаритными характеристиками.

Для версии Raspberry Pi два, они выглядят следующим образом:

габаритные размеры 8,56 на 5,65 сантиметров;
ARM процессор с четырьмя ядрами и рабочей частотой 900 мегагерц;
графическая подсистема Videocore 4;
размер оперативной памяти - один гигабайт;
питание по разъему micro-USB;
картридер формата SD;
видеовыход стандарта HDMI;
аудиоразъем 3,5 мм;
Ethernet RJ-45, стандартный кабельный разъем со скоростью передачи данных до 100 Мб/сек;
четыре порта USB версии 2,0.

Краткий обзор основных доступных OS

Основанная на пакетах Debian OS система. В качестве графической оболочки используется легкая среда Mate (Мята). Версия работает на Raspberry Pi версиях 2 и 3, в основе лежит стабильный релиз Ubuntu 16.04. Содержит полный набор программного обеспечения, включая свободный офисный пакет LibreOffice и браузер Firefox . Поддерживает Wi-Fi и аппаратное ускорение видео, используя в качестве медиапроигрывателя программу VLC .

Еще одна версия ОС, основанная на стабильной ветке Убунту. Представляет собой значительно уменьшенный вариант оригинальной системы. Включает необходимые инструменты разработки для интернета вещей (IoT) и предназначена, в том числе, для работы на Raspberry Pi. Максимально подходит для реализации проектов умного дома.

Open Source Media Center

Сокращенно этот дистрибутив называется OSMC, основное его предназначение - использование в качестве медиацентра. В качестве настольной графической среды используется модифицированная Kodi . От стандартной она отличается облегченным набором библиотек, тем не менее позволяющим легко развернуть медиасервер на базе Raspberry Pi. В основе разработки применены пакеты ОС Debian, благодаря чему он обладает широкой поддержкой инструментов обмена файлами по сетевым протоколам.

LibreELEC

Второй вариант основанного на Kodi дистрибутива, специализированного для работы с медиаконтентом. Поддерживает дистанционное управление и отличается высокой скоростью работы.

Risk OS

Разработанная еще в прошлом веке компанией Acron Computers ОС. Впоследствии именно она создала архитектуру процессора ARM, на которой и основан данный миникомпьютер. Поддерживает использование целого ряда инструментов разработки и имеет собственную базу программного обеспечения, несвязанную с Debian и другими направлениями Linux.

Дистрибутив, основанный на проекте Fedora, свободной версии коммерческого RedHat Linux. В отличии от Debian основной формат пакетов этой ОС имеет расширение RPM. Специально оптимизирован для использования на процессорах ARM и содержит несколько сред для разработки ПО.

Windows 10 IoT Core

Благодаря высокой популярности даже Microsoft обратил на этот миникомпьютер свое внимание и разработал специальную версию «десятки». Проект достаточно «сырой» и не обладает в отличии от того же Ubuntu Mate большой базой драйверов для внешней периферии, которую можно подключить к Raspberry Pi.

Свежие разработки ОС

Raspberry все активнее позиционируется как устройство, которое обладает возможностью применения в «умном доме». Обладая малыми габаритами и широкими возможностями настройки, эта платформа представляет интерес для компаний, ведущих разработки в этой перспективной области. Вслед за Майкрософт свое внимание на нее обратил и вездесущий Google . В 2016 году было официально объявлено о начале разработки для Raspberry Pi приложений Android . Хотя стабильной версии пока не выпущено, существует несколько неофициальных сборок, позволяющих установить на Raspberry Pi 2 Android TV или ОС Андроид 6.0.

Параллельно ведутся разработки еще двух операционных систем - Chromium и Sailfish , которые также позволяют использовать андроид-приложения с расширениями apk. Последнюю, кстати, одно время активно поддерживали в России с целью разработки на ее основе конкурентоспособной мобильной операционной системы с отечественными корнями.

Особенности установки ОС

Плата Raspberry поставляется без предустановленной операционной системы. Поэтому, ее установка - первая задача, которая стоит перед пользователем. Основные существующие версии операционных систем с краткими характеристиками были приведены выше.

Для установки потребуется карта SD с NOOBS , специальной программой-инсталлятором, содержащей несколько рекомендованных разработчиком платы дистрибутивов. Такую карту можно приобрести, в этом случае на ней уже будет установлен NOOBS и OS Raspbian, а можно и изготовить самому. Для этого потребуется использовать обычный компьютер с подключенным картридером и, скачав NOOBS с официального сайта, подготовить ее самостоятельно.

Самостоятельная установка OS Raspbian

Важно помнить, что жесткого диска на плате нет и операционная система будет хранится на SD карте. Пошаговый процесс самостоятельной установки выглядит следующим образом:

Raspberry Pi – это инновационный продукт от английских разработчиков. Их главной целью было популяризировать компьютерное образование среди широких слоев населения, сделать программирование более обширной и доступной дисциплиной и побудить больше людей создавать что-то новое при помощи новых технологий.

Название продукта Raspberry Pi означает «малиновый пирог» , компания-производитель таким образом сделала акцент на том, что этот компьютер предназначен в первую очередь для детей.

Что представляет собой это изобретение, и каково применение Raspberry Pi в современном мире, об этом мы и расскажем ниже.

Особенности компьютера Raspberry Pi

Устройство Raspberry Pi представляет собой маленький компьютер в виде одной платы без корпуса. Разработчики призывают так детей и взрослых обращать внимание не только на пользование компьютерами, но и на его изучение изнутри, а также предлагают задействовать фантазию и сделать другим что-то свое на базе этого компьютера.

Как полагают разработчики, устройство Raspberry Pi должно выполнять такие образовательные цели:

заинтересовывать школьников развивать навыки программирования;
способствовать в начинаниях молодых программистов;
помогать опытным компьютерщикам открывать новые горизонты, и делать новые достижения в области программирования.

В родной стране устройства Raspberry Pi – Великобритании, его полный комплект можно приобрести всего за 75 фунтов. Сам комплект при этом состоит из таких составляющих:

самого мини-компьютера Raspberry Pi модели В;
микро- CD (8 гигабайт);
клавиатуры;
оптической мыши;
микро-адаптера CD Card ;
источника питания;
кабелей HDMI и микро USB .

Первая партия Raspberry Pi производилась в Поднебесной, но с конца 2012 года производство целиком перенесено в Великобританию, на завод в Пенкойде (Уэльс). В среднем, завод производит порядка 40 тысяч мини-компьютеров Raspberry Pi в неделю.

Технические характеристики Raspberry Pi

Итак, какие же технические характеристики этого уникального компьютера без корпуса, давайте выясним:

Применение компьютера Raspberry Pi для дома

Наиболее применяемая модель мини-компьютера Raspberry Pi – это модель В на 215 Мб оперативной памяти с поддержкой Ethernet . Также есть еще одна модификация прибора, в которой компоненты размещены более компактно, также она имеет четыре порта USB , количество портов ввода и вывода GPIO в ней существенно больше, кроме того, отсутствует композитный видеовыход.

Сферы применения компьютера Raspberry Pi достаточно широки. Несмотря на то что этот прибор не слишком мощный, но при этом это вполне полноценный компьютер. Если вам нужна машина для решения простейших задач, которые не требуют применения мощных ресурсов в плане вычисления, то вы смело можете подключать к устройству Raspberry Pi стандартные элементы машины:

монитор;
мышь;
клавиатуру;
подключение любого дистрибутива ОС Linux .

В домашних условиях устройство Raspberry Pi вы можете использовать в таких целях:

создание домашнего медиа-сервера;
как сервер хранения данных;
в качестве «мозгового центра» для автоматизированных станков или роботов;
как сервер домашней автоматизации (или системы «умный дом»).

Как мы видим, сферы применения Raspberry Pi для частных нужд могут быть разные. В основном – это узкопрофильные задачи, связанные с работой программистов или других разработчиков. А если говорить о широком применении, то стоит ознакомиться с особенностями применения Raspberry Pi для систем домашней автоматизации или так называемого умного дома . Давайте рассмотрим практическую сторону этого вопроса.

Любая система домашней автоматизации или же так называемый умный дом является достаточно сложной и многоструктурной. Помимо того, что она призвана выполнять те или иные сценарии, которые задаются ей пользователем, она имеет свойство принимать свои собственные решения в определенной нештатной ситуации. Смело можно сказать, что такая система имеет задатки искусственного интеллекта .

Многие сегодня применяют понятие «умный дом» ко всему, например:

сигнализации GSM ;
датчику протекания воды;
световому управлению датчикам движения и т.д.

Все эти явления могут входить в структуру домашней автоматизации, но являться ею по отдельности они не могут.

Система домашней автоматизации («умный дом») включает в себя такие компоненты:

центральный сервер;
он связан посредством интерфейса RS485 с контроллерами, которые стоят в каждой комнате и помещении дома;
к контроллерам подключены те или иные управленческие устройства для защиты, контроля и регулирования работы системы.

Такая сетевая архитектура данной системы хороша тем, что у владельца дома нет необходимости протягивать от каждого устройства к серверу неудобные провода, а нужно просто соединить контролеры, к которым они подключаются посредством одного кабеля UTP. Одна пара его проводов применяется для интерфейса RS485, а другие питают датчики и контроллеры. Стоит отметить, что структура работы предусмотрена таким образом, что если выйдет из строя один из контроллеров или несколько, или даже будет нарушена работа центрального сервера, на работу системы в целом это влиять не будет.

А мини-компьютер Raspberry Pi в данной системе и является центральным сервером . На него нужно установить Веб-сервер, с помощью которого любой пользователь посредством своего мобильного устройства (смартфона, планшета или ноутбука) сможет посредством обычного браузера иметь данные обо всех процессах, которые происходят в доме и управлять этими процессами. Доступ к серверу пользователь имеет посредством логина и пароля через домашнюю локальную сеть или через глобальную сеть, если входить в нее через Wi - Fi -устройство.

К последовательному порту устройства UART посредством согласовывающего прибора через интерфейс RS485 подключают контроллера, которые оснащены разным набором выводов или вводов. Также к этому же интерфейсу можно подключать GPS -модель и с его помощью иметь доступ в систему посредством мобильной или стационарной телефонной связи, если пользователь находится в зоне, где нет доступа в Интернет. Доступ разрешается также через пароль, как и в предыдущем случае. Еще одно устройство в сети – это радиомодуль , с помощью которого можно привязать к общей системе все радиодатчики и пульты дистанционного управления.

Итак, существующая на сегодняшний день версия системы домашней автоматизации на базе компьютера Raspberry Pi состоит из центрального сервера и контроллеров с интерфейсом RS485, которые нужны для связи с сервером. Их описание выглядит так:

А сейчас давайте узнаем, каким образом устройство Raspberry Pi было применено изобретателями для создания инновационных изделий . Рассмотрим некоторые из них.

Конструктор Kano

Конструктор Kano для детей – это не просто обычный конструктор, это модульный компьютер, собрать такую головоломку сможет даже ребенок. Набор конструктора включает в себя следующее:

Таким образом, даже ребенок может сам собрать компьютер, который затем подключается к монитору или телевизору посредством HDMI -порта .

Такой конструктор изначально был создан для детей, но стал популярным и среди взрослых. Средства на разработку и реализацию этого проекта были собраны посредством платформы для сбора средств на творческие изобретения. Благодаря собранному компьютеру можно выполнять такие действия:

записывать музыку;
смотреть видео в формате HD ;
писать программы;
создавать свои игры.

Летающее устройство SkyJack

Другие изобретатели на базе компьютера Raspberry Pi создали аппарат-беспилотник SkyJack, который управляется посредством Wi - Fi соединения. Такой аппарат способен брать вертолетную высоту, отслеживать пути военных вертолетов и управлять ими, также с его помощью можно перехватывать радиосигналы и создавать помехи. Однако, несмотря на такие возможности, аппарат разрешен для массового пользования из-за своего небольшого радиуса действия.

Poppy: робот-инопланетянин

Робот Poppy был создан посредством трехмерной печати французской компанией INRIA Flowers . Робот управляется посредством мини-компьютера Raspberry Pi. Конструкция робота повторяет биологическое строение человека, он имеет суставы, позвоночник и сухожилия, его походка похожа на человеческую, он ходит, переступая с пятки на нос и равномерно руководить центом своей тяжести.

Что такое No More Woof?

No More Woof – это прибор, который пока находится на стадии разработки, и создается на базе Raspberry Pi. С его помощью хозяин будет понимать, что хочет его пес. Так, прибор будет прикрепляться к голове животного и работать по принципу электроэнцефалографа, то есть считывать информацию с головы собаки и передавать ее хозяину посредством Raspberry Pi. Когда подобный прибор будет готов и каким образом он будет точно использоваться, пока неизвестно, но подобные гарнитуры, пусть не настолько совершенные, уже применялись профессиональными кинологами.

Все видят, что с наступлением нового тысячелетия интерес к компьютерам у нового поколения и не только является исключительно потребительским. Дети не хотят учиться программировать и создавать что-то новое, а хотят быть исключительно «юзерами». Разработчики Raspberry Pi уверены, что их устройство вернет былой интерес людей к изучению вычислительных наук и заставит их не только пользоваться новыми технологиями, но и создавать их.

В статье представлена информация о популярной линейке миникомпьютеров Raspberry pi. Описан принцип действия, области применения и дан развернутый обзор функциональных особенностей различных моделей Raspberry pi2, Raspberry pi3, Raspberry pi model B.

Raspberry и «умный» дом

В 2011 году компания Raspberry Pi Foundation выпустила первый в мире миниатюрный, но полноценный компьютер разработанный Девидом Брабеном. Размер этого устройства сопоставим с размерами банковской карты. В то же время его технические параметры соответствуют топовым компьютерам 2005-10 годов.

Одними из самых привлекательных черт данной техники является ее доступность. Стоимость базовых моделей (model А) находится в области 25 дол США, а более продвинутых (model В) около 35 дол США. Конечно, на отечественном рынке эта техника стоит несколько дороже, так как сказываются высокие ввозные пошлины и налоговые отчисления, но все равно стоимость Raspberry не сопоставима с аналогичной крупномасштабной техникой.

Вторым немаловажным преимуществом является его феноменальная экономность. Raspberry Pi 2 потребляет все 1 Вт электроэнергии в час, в то время как его стационарный аналог не менее 250 Вт.

Что может Raspberry и как он работает?

Операционная система Raspberry Pi – Debian Linux, на данный момент практически все модели выпускаются с предустановленной специальной системой под названием Raspbian. В довесок ко всему в качестве браузера используется Midori, офисный пакет (аналог незаменимого World и Exel) Koffice.

Как же Такое оборудование может использоваться в ?

Представленный пример структуры состоит из центрального вычислительного устройства (далее сервер), связанного с периферийными модулями через RS485 – интерфейс. В каждом ключевом помещении дома устанавливается контроллер, который интерпретирует поступающие сигналы и передает их на исполнительные устройства различной бытовой техники. Это могут быть детекторы контроля, устройства регулировки и управления или датчики защиты.

Преимущества такой структуры заключаются в предоставлении определенной автономности периферии, которая будет выполнять поставленные задачи даже при выходе центрального устройства из строя. И элементарном упрощении задач по прокладке кабельных сетей. От сервера будет проложено по одному UTP кабелю к каждому контроллеру. Команды управления будут пересылаться по одной паре проводов, а остальные 3 пары будут использованы для подачи питания самих контроллеров и исполнительных устройств, находящихся под их управлением.

Центральным сервером системы является Raspberry Pi на котором установлен WEB-интерфейс, связанный с внешними мобильными устройствами управления – смартфоном, планшетом, ноутбуком. Доступ к ресурсу предоставляется по логину и паролю с сети интернет, Wi-Fi, или локальной Ethernet. У большинства ПО есть возможность разграничения уровня доступа на администраторский и пользовательский.

Связь модуля Raspberry Pi с контроллерами реализована через порт UART, к которому подключается согласующее устройство – переходник на интерфейс RS485. В последних моделях данный интерфейс реализован в базовой комплектации. Так же, реализована возможность подключения GSM модема для связи с мобильным оператором, предоставляющим провайдерские услуги доступа в глобальную сеть.

Кроме того существует и радиомодуль, основная задача которого привязка общей сети радиодатчиков и радиопультов управления.

Стандартная система «Умный дом» основанная на Raspberry Pi может включать следующие элементы:

Контроллер температуры и влажности на 8 каналов. Собирает показания о состоянии параметров через детектор DHT22 и 7 датчиков типа DHT11.
Четырехканальный термостат. Этот терморегулятор может контролировать параметры четырех отдельных линии нагрузки, как нагрева, так и охлаждения. Параметры могут задаваться непосредственно на контроллере или через WEB-интерфейс сервера.
Радиомодуль – используется для приема данных с 10 радиодатчиков и эмуляции 5 радиобрелоков;
Универсальный констроллер, может применяться для контроля и управления системой полива, отопления и т.д. имеет 2 входя для подключения детекторов влажности (DHT22) и температуры (DHT11).

Более подробно о функционировании описанной системы можно увидеть здесь:

Обзор моделей Raspberry Pi 2, Pi 3 model B

Процессор ARM Cortex-A7 с тактовой частотой 900МГц и 4 ядрами на борту. Объем оперативной памяти довольно солидный даже по современным меркам 1 ГБ. В плату интегрирован графический чипсет — VideoCore IV 3D и звуковой контроллер. Это дает возможность использовать устройство в качестве универсального мультимедийного сервера в .

Внешние интерфейсы:

HDMI – главное отличие от предыдущих разработок, заменил собой аналоговый RCA видеовыход. Однако возможность подключения телевизора через 3,5 мм разъем осталась. Необходимо дополнительно приобрести кабель переходник (стоимость около 5 дол).

Еще одним отличием от моделей предыдущего поколения является наличие системных файлов. Так же имеется Lan порт и 4 USB порта, которые могут выдать для питания внешних устройств ток силой 1,2 А каждый. Для этого сам Raspberry Pi должен быть подключен к специальному сетевому адаптеру, который обеспечит силу тока 2 А.

По сравнению с 1 и 2 версиями Raspberry Pi 3 не подверглась кардинальной модернизации. Однако эволюция развития основных технических показателей существенна. Основным отличием является высокопроизводительный четырехъядерный 1,2 ГГц процессор ARM Cortex-A53. По заверениям разработчиков создание такого процессора на базе однокристальной платформы Broadcom BCM2837 увеличило его производительность на 50%, и при этом он полностью совмести с предыдущими версиями.

Из основных интерфейсов связи можно отметить:

Bluetooth 4.1;
Wi-Fi 802.11n;
4 USB;
HDMI;
40ка пиновый GPIO.

Стоимость устройства не изменилась, все те же 35 дол плюс доставка от официального дилера в Великобритании.

Raspberry Pi незаменимое устройство для тех, кто самостоятельно занимается установкой и наладкой систем «Умный дом».

Рисунок 1. Блочная диаграмма аппаратной части системы

Описание процесса монтажа аппаратной части системы занимает много времени, но является достаточно простым. В первую очередь следует соединить блок питания с стенной розеткой с помощью удлинителя, отрезав розетку это удлинителя. Зачистите провода и закрепите их с помощью винтов в терминалах блока питания. Далее соедините Raspberry Pi с блоком питания, отрезав разъем типа A от кабеля USB и соединив провода с соответствующими выводами блока питания, и вставьте разъем micro USB в разъем питания RPi. После этого следует зачистить оба конца двух жил гибкого кабеля и соединить их с соответствующими терминалами с обозначениями GND и JDVcc блока питания и блока реле. Наконец, следует удалить джампер, соединяющий вывод с обозначением JDVcc с выводом с обозначением Vcc. В том случае, если вы не удалите этот дампер, на предназначенные для напряжения 3.3 В выводы RPi будет подано напряжение в 5 В, которое с высокой вероятностью выведет компьютер из строя.

Теперь, когда питание подведено ко всем терминалам, следует соединить линии IN1-IN8 модуля реле с соответствующими выводами разъема GPIO с помощью гибкого кабеля таким образом, как показано на Рисунке 2. Представленный в данной статье код был разработан для случая, когда выводы IN1-IN7 соединены с выводами GPIO1-GPIO7. В том случае, если вы решите соединить данные выводы по-другому, вам придется модифицировать соответствующим образом ваш код.

Схема расположения выводов разъема GPIO Raspberry Pi приведена на Рисунке 2. На порты ввода-вывода Raspberry Pi подается напряжение 3.3 В, а модуль реле работает с напряжением 5 В. Однако, реле изолированы от выводов GPIO Raspberry Pi при помощи оптопар. На оптопары может подаваться напряжение 3.3 В с вывода Vcc. На вывод Vcc модуля реле может быть подано напряжение 3.3 В с разъема GPIO Raspberry Pi. Убедитесь в том, что вы убрали джампер, замыкающий выводы Vcc и JDVcc модуля реле. На вывод JDVcc должно подаваться напряжение 5 В для корректной работы реле. Рассматриваемый модуль реле размыкает контакты в активном состоянии. Из этого следует, что вы должны заземлить терминалы IN1-IN8 для включения реле.

Рисунок 2. Схема расположения выводов разъема GPIO Raspberry Pi

Предупреждение: проявляйте особую осторожность при соединении аппаратных компонентов системы. Последствия поражения электрическим током могут оказаться фатальными!

Обрежьте остатки кабелей удлинителей с вилками и закрепите провода в соответствующих терминалах модуля реле. Также подключите провода кабеля, который впоследствии будет связывать систему со стенной розеткой, к соответствующим терминалам модуля реле. Вся аппаратная часть системы может быть размещена в пенале или аналогичном контейнере. Подумайте о корпусе заранее, чтобы по окончании работы над аппаратной частью системы избежать необходимости в отсоединении и повторном присоединении проводов к терминалам модуля реле. Кроме того, я вставил несколько закрепляемых с помощью винтов зажимов для кабелей в соответствующие отверстия корпуса для ограничения натяжения кабелей (Рисунок 3).

Рисунок 3. Монтаж аппаратной части системы

Программное окружение

Я начал создание своего программного окружения с установки образа операционной системы Raspbian. Перед началом установки образа операционной системы вам потребуется подготовить дисплей, поддерживающий передачу изображения по HDMI, клавиатуру и мышь с разъемами USB, а также сетевой кабель для соединения с системой по протоколу Ethernet. Также вы можете установить соединение с системой посредством адаптера Wi-Fi. Создайте загрузочную SD-карту для первой загрузки системы в соответствии с инструкциями, приведенными на ресурсе http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-image . В процессе первой загрузки системы установщик осуществит настройку операционной системы и разместит данные из ее образа на всем доступном пространстве карты памяти. После первой загрузки вы должны иметь возможность входа в систему с помощью стандартных данных учетной записи пользователя (имя пользователя "pi" и пароль "raspberry").

Обновление системы является разумным действием, которое должно выполняться сразу же после успешного входа в систему. Образ операционной системы Raspbian базируется на пакетах программного обеспечения дистрибутива Debian и использует приложение aptitude в качестве менеджера пакетов программного обеспечения. Кроме того, вам понадобятся пакеты программного обеспечения с именами python , pip и git . Я также мог бы порекомендовать установку Webmin для упрощения процесса администрирования системы. Инструкции по установке Webmin приведены на ресурсе http://www.webmin.com/deb.html (следуйте рекомендациям, приведенным в разделе "Using the Webmin APT repository"):

Sudo apt-get update && sudo apt-get dist-upgrade sudo apt-get install python python-pip git git-core

После этого вам придется настроить соединение с использованием адаптера Wi-Fi. Вы можете найти подробные инструкции на ресурсе http://www.raspberrypi.org/documentation/configuration/wireless . Я рекомендую использовать вариант wicd-curses . На данном этапе вы можете изменить параметры настройки Raspberry Pi с помощью команды sudo raspi-config . После ввода данной команды вы получите доступ к удобному графическому интерфейсу, который позволит вам установить значения таких параметров, как объем оперативной памяти, разделяемой с графическим процессором, параметры быстродействия центрального процессора, режим использования графического интерфейса в процессе загрузки и других.

Другим полезным инструментом является интегрированная среда разработки Cloud 9 IDE . Cloud 9 IDE позволит вам редактировать свой код на уровне Raspberry Pi посредством веб-браузера. Данная интегрированная среда разработки также предоставит вам доступ к интерфейсу командной строки в рамках веб-браузера. Вы можете разрабатывать и исполнять любой код, не покидая свой веб-браузер. Интегрированная среда разработки Colud 9 IDE требует наличия определенной версии фреймворка NodeJS. Использование неподдерживаемой версии фреймворка повлечет за собой постоянные аварийные завершения работы сервера Cloud 9, которые могут привести любого пользователя в уныние. Инструкции по установке фреймворка NodeJS на компьютер Raspberry Pi приведены на ресурсе http://weworkweplay.com/play/raspberry-pi-nodejs .

Программное обеспечение

Я решил создавать пользовательский интерфейс своей системы с использованием технологий HTML5, CSS3 и JavaScript. Комбинация трех упомянутых технологий является мощным инструментом для создания пользовательских интерфейсов. Язык программирования JavaScript позволяет использовать простой API для взаимодействия с серверами. Кроме того, существует множество библиотек для языка программирования JavaScript, таких, как JQuery, Bootstrap и других, из которых можно выбрать наиболее подходящую. HTML5 предоставляет API WebSocket, позволяющее веб-браузеру поддерживать соединение в рабочем состоянии и осуществлять обмен данными посредством этого соединения. Это обстоятельство делает API WebSocket особенно полезным для реализации динамических приложений и приложений для потоковой передачи данных, таких, как игры и чаты. Каскадные таблицы стилей CSS полезны для стилизации различных элементов страницы HTML. В случае корректного использования они позволяют создавать динамические пользовательские интерфейсы путем изменения стилей элементов страниц при наступлении тех или иных событий. Для данного проекта я выбрал фреймворк JQuery для обработки событий, Bootstrap CSS для размещения кнопок в форме сетки и язык программирования JavaScript для реализации механизмов обмена данными на основе API WebSocket.

Библиотеки

Серверное приложение, работающее на уровне Raspberry Pi, должно управлять состоянием выводов разъема GPIO платы Raspberry Pi. Оно также должно предоставлять интерфейс HTTP для передачи данных графического интерфейса и интерфейс WebSocket для передачи сообщений с командами и данными состояния. Готового к установке серверного приложения с такими специфическими функциями попросту не существует, поэтому я принял решение о создании своей собственной реализации сервера с использованием языка программирования Python. Для упрощения разработки описанного серверного приложения с использованием языка программирования Python доступны модули с реализациями методов для работы с интерфейсом GPIO Raspberry Pi, для создания сервера HTTP и для работы с интерфейсом WebSockets. Так как все перечисленные модули предназначены для выполнения поставленных задач, мне пришлось разработать минимальный объем кода.

Однако, упомянутые модули не включены в комплект поставки интерпретатора Python и должны устанавливаться отдельно. В первую очередь вам понадобится модуль для управления состоянием выводов разъема GPIO Raspberry Pi. Простейший способ изменения состояния выводов данного разъема заключается в использовании библиотеки RPi.GPIO, доступной по адресу https://pypi.python.org/pypi/RPi.GPIO . Вы можете установить соответствующий модуль с помощью следующей команды:

Sudo pip install RPi.GPIO

Работа с модулем RPi.GPIO не связана с какими-либо сложностями. Вы можете найти примеры использования данного модуля по адресу . На первом шаге работы с модулем необходимо осуществить импорт его кода в код проекта. После этого вам придется выбрать режим работы. В качестве идентификатора режима работы может использоваться либо константа GPIO.BOARD, либо константа GPIO.BCM. Выбор режима работы обуславливает использование чипа BCM или выводов разъема ввода-вывода при ссылках на номера выводов во всех последующих командах. Далее следует указать, используются ли выводы из рассматриваемого разъема для ввода или вывода. Теперь вы можете использовать выводы данного разъема по назначению. Наконец, вам придется осуществить вызов метода cleanup() для сброса состояния выводов разъема GPIO. В Листинге 1 показан простейший пример использования модуля RPi.GPIO.

Листинг 1. Использование модуля RPi.GPIO

Import RPi.GPIO as GPIO # импортирование кода модуля в код проекта GPIO.setmode(GPIO.BOARD) # указание на то, что нумерация используется для обозначения выводов разъема GPIO.setup(0, GPIO.IN) # указание на то, что канал 0 будет использоваться для ввода GPIO.setup(1, GPIO.OUT) # указание на то, что канал 1 будет использоваться для вывода var1=GPIO.input(0) # чтение состояния канала 0 GPIO.output(1, GPIO.HIGH) # установка логической единицы на канале 1 GPIO.cleanup() # сброс состояния выводов разъема GPIO.