Raspberry Pi


Modell B

Modell B – made in UK

Dè Raspberry Pi isch èn kreditkartègroßè Einblatinècomputer, wo vo dè britischè Raspberry Pi Foundation entwicklèt worrè isch. Er isch Aafang 2012 uff dè Märkt cho, sin großè Märkterfolg wörd deilwys als Revival vom bis dõhy witgehend bedütungslos gworrènè Heimcomputer für s Brogrammyrè un Experimentyrè aagsää.[1]
Dè im Voglych zuè dè üblichè Personal Computer seer eifach uffbaute un mit 25 (Modell A) odder 35 US-$ (B un B+) prysgünschtige Rechner isch vo dè Stiftung mit èm Zyl entwicklèt worrè, jungè Menschè dè Erwèrb vo Brogrammyr- un Hardwarekenntnis z erlychtèrè. D Blatinè enthaalted è Ei-Chip-Sischteem vo dè Broadcom mit èm 700-MHz-ARM11-Brozèssor un HDMI-Schnittschtell. Diè drei Variantè unterschyded sich i dè witerè Uusschtattig: Modell A hèt 256 MB Arbètsschpycher un èn USB-Aaschluss, Modell B un B+ 512 MB un è Ethernet-Schnittschtell. Modell B hèt zwei USB-Aaschlüss, B+ vir un 26 statt 17 GPIO-Pins.
Als Betrièbssischteem könned unter anderem aabassti Linuxdischtributionè, Android odder RISC OS inschtallyrt wörrè, wo alli d ARM-Architekdur unterschtützed. È Feschtblattè-Schnittschtell isch nit vorhandè, stattdessè müèn SD-Spycherkartè als Bootmedium bruucht wörrè.
Bis Auguscht 2014 sin mee als 3,5 Millionè Gräät vokauft worrè.[2] D Entwickler vom Raspberry Pi sin mit meererè Innovationsprys uuszeichnet worrè. Es exischtyrt è großes Zuèbehör- un Softwareaagebot für voschidenschti Aawendigsberych. Vobreitet isch d Aawendig als Mediacenter, well dè Rechner Videodatè mit voller HD-Ufflösig (1080p) dekodyrè un übber d HDMI-Schnittschtell uusgää cha.
</ref> und einige Pins sind anders belegt.[3] Etwa gleichzeitig konnte wegen der unerwartet großen Verkaufszahlen auch die Produktion von China nach Wales, in eine Fabrik der Firma Sony[4] verlegt werden und der Arbeitsspeicher des B-Modells auf 512 MB verdoppelt werden.[5][6][7][8] Inzwischen (Stand: März 2014) wurden drei Millionen Geräte verkauft, wovon über eine Million in Wales produziert wurde.[9]
Am 14. Mai 2013 kam ein Kameramodul für den Raspberry Pi in den Handel.[10] Eine Variante ohne Infrarotfilter ist unter der Bezeichnung Pi NoIR erhältlich (November 2013).[11]

Am 7. April 2014 angekündigt[12] und seit dem 9. Juni 2014 lieferbar[13] ist das Raspberry Pi Compute Module, ein Raspberry Pi in der Größe und dem Aussehen eines DDR2-SO-DIMM-Speichermoduls. Das Modell entspricht etwa den technischen Spezifikationen des Modells A,[14] verfügt jedoch zusätzlich über 4 GB eMMC-Flashspeicher. Da dem Modul die üblichen I/O-Anschlüsse fehlen, lassen sich diese bei Bedarf über ein optionales I/O-Board nachrüsten.
Am 14. Juli 2014 wurde das Model B+ vorgestellt. Bei diesem wurde die Anzahl der GPIO- und der USB-Ports erhöht, die Leistungsaufnahme verringert und die Audioausgabe verbessert. Der SD-Kartenslot wurde von einem kompakteren Micro-SD-Kartenslot abgelöst.[15][16] Das Modell B+ ersetzt das gleich viel kostende Modell B; dies wird aber weiter angeboten und ist für Kunden gedacht, deren Anwendungen auf die Form der Platine und Pinbelegung hin konstruiert sind. Erstmals mit dem Modell B+ wurde eine offizielle Spezifikation für Erweiterungsplatinen, sogenannte HATs, vorgestellt.[17]
Hardware
Die Spezifikationen der unterschiedlichen Versionen des Raspberry Pi lauten[18]:
Modell A | Modell B | Modell B+ | Compute Module | |
---|---|---|---|---|
Preisempfehlung: | 25 US-$ (exkl. Mehrwertsteuer) | 35 US-$ (exkl. Mehrwertsteuer) | ||
Platinengröße: | Kreditkartengröße: 85,60 mm × 56 mm | SODIMM-Größe: 67,6 mm × 30 mm | ||
Gesamtgröße: | 93 mm × 63,5 mm × 17 mm | 93 mm × 63,5 mm × 20 mm | 67,6 mm × 30 mm × 4 mm | |
SoC: | Broadcom BCM2835 | |||
CPU: | ARM1176JZF-S (700 MHz) | |||
GPU: | Broadcom VideoCore IV | |||
Arbeitsspeicher (SDRAM): | 256 MB | 512 MB (bis Oktober 2012 256 MB) | 512 MB | |
USB-2.0-Anschlüsse: | 1 | 2 (über integrierten Hub) | 4 (über integrierten Hub) | 1 |
Videoausgabe: | HDMI, Composite Video/FBAS | HDMI, Composite Video/FBAS (integriert in Klinkenstecker) | HDMI, Composite Video/FBAS | |
Tonausgabe: | 3,5-mm-Klinkenstecker (analog), HDMI (digital) | HDMI (digital) | ||
Nicht-flüchtiger Speicher: | Kartenleser für SD (SDHC und SDXC)/MMC/SDIO | Kartenleser für microSD (SDHC und SDXC)/MMC/SDIO | 4 GB eMMC | |
Netzwerk: | – | 10/100-MBit-Ethernet-Controller (LAN9512 des Herstellers SMSC)[19] | – | |
Schnittstellen: | 17 GPIO-Pins (nutzbar als SPI, I²C, UART), 1× CSI, 1× DSI | 26 GPIO-Pins (nutzbar als SPI, I²C, UART), 1× CSI, 1× DSI | 48 GPIO-Pins (nutzbar als SPI, I²C, UART), 2× CSI, 2× DSI | |
Echtzeituhr: | – | |||
Leistungsaufnahme:[20] | 5 V, 500 mA (2,5 W) | 5 V, 700 mA (3,5 W) | 5 V, 500–600 mA (2,5–3 W) | 3,3 V, 1,8 V |
Stromversorgung:[20] | 5-V-Micro-USB-Anschluss (Micro-B) | 3,3 V, 1,8 V | ||
Betriebssysteme: | GNU/Linux, BSD, RISC OS,[21] Plan 9[22] |

Prozessor
Der Prozessor nutzt den ARMv6-Instruktionssatz. Des Weiteren werden die ARM-Instruktionssatz-Erweiterungen Thumb und Java-Bytecode unterstützt (Jazelle).[23][24] Der Speicher ist über einen 64 Bit breiten Bus angebunden und wird direkt als Package-on-Package auf den Prozessor gelötet.
Da die Raspberry Pi Foundation eine Verringerung der Lebensdauer bei Übertaktung befürchtete, wurde der Prozessor zunächst mit einem „Sticky (engl. wörtlich „klebenden“, das bedeutet: nicht rücksetzbaren) Bit“ ausgestattet, welches unwiderruflich gesetzt wird, sobald der Prozessor übertaktet wird und somit ein Erlöschen der Garantie signalisiert.[25] Nachdem ausführliche Tests zeigten, dass sich ein Übertakten auf bis zu 1 GHz kaum auf die Lebensdauer auswirkt, wurde am 19. September 2012 mit einem Treiber-Update die Möglichkeit geschaffen, sowohl Prozessor als auch GPU und Speicher ohne Garantieverlust zu übertakten. Die Frequenz und Spannung wird dabei im Betrieb nur dann erhöht, wenn die Leistung benötigt wird und die Temperatur des Chips nicht über 85 °C liegt.[26] Das Sticky-Bit wird nur noch gesetzt, wenn stärker als empfohlen übertaktet wird.
Ein starkes Untertakten auf bis zu 50 MHz und Verringern der Spannung ist ebenfalls möglich, was vor allem beim Modell A zu einer deutlich reduzierten Leistungsaufnahme führt.
Grafik
Der ARM11-Prozessor ist mit Broadcoms „VideoCore“-Grafikkoprozessor kombiniert. OpenGL ES 2.0 wird unterstützt, und Filme in Full-HD-Auflösung (1080p30 H.264 high-profile) können dekodiert und über die HDMI-Buchse und FBAS-Cinchbuchse ausgegeben werden.
Am 24. August 2012 wurde bekanntgegeben, dass Lizenzen für das hardwarebeschleunigte Dekodieren von VC1- und MPEG-2-kodierten Videos zusätzlich erworben werden können. Die Lizenz beschränkt sich dabei auf den bei der Bestellung mit der Seriennummer spezifizierten Raspberry Pi, so dass für jeden dieser Mikrorechner eine eigene Lizenz erforderlich ist. Die vorhandene Lizenz zum Dekodieren von H.264-kodierten Videos erlaubt nach Angaben der Raspberry Pi Foundation auch das Kodieren solcher Videos.[27]
Im März 2014 legte Broadcom Dokumentation und Treibercode für den SoC BCM21553 offen, mit dem auch ein freier Grafiktreiber für den verwendeten BCM2835 erstellt werden kann.[28] Dieser wurde nach einem mit 10.000 US-$ dotierten Programmierwettbewerb im März 2014 von einem einzelnen Programmierer veröffentlicht.[29]
GPIO
Der Raspberry Pi bietet eine frei programmierbare Schnittstelle (auch bekannt als GPIO, General Purpose Input/Output), worüber LEDs, Sensoren, Displays und andere Geräte angesteuert werden können.[30] Es gibt 6 GPIO-Anschlüsse, wobei im Allgemeinen nur der Anschluss P1 gebraucht wird. Die GPIO-Schnittstelle P1 besteht bei Model A und Model B aus 26 Pins, wovon
- 2 Pins eine Spannung von 5 Volt bereitstellen, aber auch genutzt werden können, um den Raspberry Pi mit Strom zu versorgen,
- 2 Pins eine Spannung von 3,3 Volt bereitstellen,
- 1 Pin als Masse dient,
- 4 Pins, die zukünftig eine andere Belegung bekommen könnten, derzeit ebenfalls mit Masse verbunden sind,
- 17 Pins frei programmierbar sind, wovon einige Sonderfunktionen übernehmen können:
Die in der Revision 2 hinzugekommene GPIO-Schnittstelle P6 erlaubt es, den Raspberry Pi zu resetten bzw. zu starten, nachdem er heruntergefahren wurde. Zur Steuerung der GPIOs existieren Bibliotheken für zahlreiche Programmiersprachen. Auch eine Steuerung durch ein Terminal oder Webinterfaces ist möglich.[31]
CSI
Zur direkten Anbindung einer Kamera ist ein CSI (Camera Serial Interface) vorhanden. Die seit Mai 2013 erhältliche Kamera mit 5 MP wird per CSI angesteuert.[32] Der Fokus ist nicht veränderbar und das Kameramodul verfügt über kein Mikrofon. Die Kamera nimmt Fotos mit einer maximalen Auflösung von 2592×1944, Videos in 640×480, 720p oder 1080p bei maximal 30 Bilder pro Sekunde. Bei schlechtem Licht entsteht leicht Bildrauschen.[33]
Seit Oktober 2013 ist auch die Variante „PI NoIR“ ohne eingebauten Infrarotfilter verfügbar.[34]
Betriebssysteme

Für den Raspberry Pi sind mehrere Open-Source-Betriebssysteme verfügbar. So kann der Käufer selbst entscheiden, welches er installieren möchte. Die Installation geschieht entweder durch das Klonen eines Images auf die SD-Karte oder seit dem 3. Juni 2013 auch mit der einfacher zu verwendenden Eigenentwicklung NOOBS-Installer (engl. Abk. für New Out Of Box Software), deren Dateien nur auf die Karte kopiert werden müssen.[35] Mit BerryBoot gibt es einen ebenso einfach zu installierenden Bootloader, der es ermöglicht mehrere Betriebssysteme auf einer Karte parallel zu installieren und zu verwenden.[36] Seit Version 1.3 ist dies auch mit NOOBS möglich.[37]
Linux-Systeme
Raspbian
Die empfohlene Linux-Distribution ist das auf Debian basierende Raspbian.[38] Dieses Betriebssystem basiert auf einem Debian-7-System (Debian Wheezy) der ARM-hard-float-Architektur (armhf) mit Anpassungen an den Befehlssatz für den ARMv6-Prozessor. Als grafische Oberfläche wird LXDE vorkonfiguriert. Das etwa 3 GB große Image kann auf SD-Karten mit 4 GB oder mehr übertragen werden. Nach dem Bootvorgang kann die Größe der Raspbian-Partition auf die komplette SD-Karte erweitert werden.
Andere Linux-Systeme
Neben Raspbian wird auch eine für ARM-Prozessoren kompilierte Version von Arch Linux sowie eine Version von Fedora – unter dem Namen Pidora – angeboten. Ebenso gibt es Kali Linux, die Neuauflage der Security-Distribution BackTrack[39] und Bodhi Linux[40] für den Raspberry Pi. OpenSUSE bietet ebenfalls lauffähige Images[41] und mit dem openSUSE Build Service zudem die Möglichkeit, eigene Programmpakete zu erstellen und damit eigene openSUSE basierte Distributionen zu erstellen.[42]
Mit auf dem Media Center XBMC basierenden Distributionen wie OpenELEC, Raspbmc oder XBian lässt sich der Raspberry Pi als Mediacenter nutzen. XBMC lässt sich auch mit der Fernbedienung des Fernsehers nutzen.[43]
Des Weiteren wird das Android-System auf den Raspberry Pi portiert. Eine lauffähige Beta-Version ist als Download verfügbar.[44]
Entgegen ersten Annahmen wird die Linuxdistribution Ubuntu nicht auf dem Raspberry Pi zu installieren sein, da Ubuntu nur die ARMv7-Architektur (Cortex-Familie) unterstützt,[45] der Raspberry Pi hingegen die ARMv6-Architektur (ARM11-Familie) verwendet.[46]
Andere Systeme
Neben den verschiedenen Linux-Distributionen läuft auf dem Raspberry Pi auch eine Entwicklerversion von RISC OS 5[47] sowie Plan 9.[48] Auch die BSD-Varianten FreeBSD und NetBSD wurden auf den Raspberry Pi portiert.[49]
Obwohl Windows RT auf ARM-Prozessoren lauffähig ist, ist es wahrscheinlich nicht möglich, dieses Betriebssystem auf den Raspberry Pi zu übertragen, da Windows 8 mindestens ein Gigabyte Arbeitsspeicher benötigt, den der Raspberry Pi nicht hat.
Software
Einige Programme wurden für den Raspberry Pi angepasst, um von der hardwarebeschleunigten Grafik durch die GPU zu profitieren. Dazu zählt insbesondere das XBMC Media Center.[50] Im Rahmen der Anpassung von XBMC an den Raspberry Pi wurde auch ein eigenständiger Videoplayer mit GPU-Unterstützung unter dem Namen OMXPlayer entwickelt.[51] Auch das Spiel Minecraft gibt es in einer speziellen kostenfreien Version mit integrierter Programmierschnittstelle.[52] Die Bibliotheken Qt und NGL wurden auf den Raspberry Pi unter dem Namen „QtonPi“ portiert.[53][54]
Seit November 2013 erhält jeder private Benutzer des Raspberry Pi ein kostenloses Exemplar der Software Mathematica.[55]
Reaktionen
Wegen des günstigen Preises und der geringen Leistungsaufnahme eignet sich der Raspberry Pi abseits der vorgesehenen Nutzung als Schulrechner insbesondere als Steuereinheit für Robotik-, Embeddedprojekte, Media Center, Thin Client oder Server.
Seit dem Verkauf des Raspberry Pi berichten vor allem technisch ausgerichtete Medien regelmäßig über neue Projekte mit dem Raspberry Pi. Raspberry Pi wurde als Innovation des Jahres beim T3 Gadget Awards 2012 ausgezeichnet.[56] Eben Upton, einer der Entwickler des Raspberry Pi, wurde 2013 mit der Silbermedaille der Royal Academy of Engineering ausgezeichnet.[57]
Im Mai 2012 wurde die erste Ausgabe der Community-Zeitschrift MagPi veröffentlicht.[58] Das Magazin greift alle Themen rund um den Raspberry Pi auf. Seit Juni 2013 gibt es eine englische und seit August 2013 die deutschsprachige Zeitschrift „Raspberry Pi Geek“ vom Medialinx Verlag.[59]
Nach dem großen Erfolg des Raspberry Pi kamen etliche ähnliche Einplatinencomputer auf den Markt. Zu nennen sind hier insbesondere das Cubieboard mit einer schnelleren ARM-CPU und mehr Arbeitsspeicher für 49 US-Dollar[60] und das auf dem BeagleBoard basierende BeagleBone Black von CircuitCo mit einem schnelleren Prozessor von Texas Instruments und einer größeren Anzahl an I/O-Schnittstellen für 45 US-$.[61] Für die alternativen Systeme gibt es derzeit keine vergleichbar großen Kern-Communitys.
Ähnliche Geräte
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Literadur
- Maik Schmidt: Raspberry Pi. Einstieg – Optimierung – Projekte. 2. aktualisyrto un erwiterti Ufflaag. dpunkt.volaag, Heidelbärg 2014, ISBN 978-3-86490-134-8.
- Simon Monk: Raspberry Pi Kochbuch O’Reilly, Köln 2014, ISBN 978-3-95561-638-0.
- Erik Bartmann: Durchstarten mit Raspberry Pi. O’Reilly, Köln 2012, ISBN 978-3-86899-410-0.
- E. F. Engelhardt: Coole Projekte mit Raspberry Pi. Franzis, Hõõr bi Münchè 2013, ISBN 978-3-645-60244-0.
- Raspberry Pi Education Manual. (pdf, änglisch; 3,0 MB)
Weblinggs

Wikiversity: Kurs: Wie funktioniert eigentlich ein Computer – anhand eines Raspberry Pi — Kursmaterialie, Forschigsprojäkt und wüsseschaftlige Usdusch
- Offizièlli Websitè vom Brojèkt
- Raspberry Pi Wiki (änglisch)
- spiegel.de: Raspberry Pi: Entwickler-Legèndè baut dè 19-Euro-Computer
- spiegel.de: Raspberry Pi: Diè beschtè Brojèkt für dè 46-Euro-PC
- Eike Kühl: Raspberry Pi: Open-Source-Computer für dè Hosèsack, ZEIT Online, 26. Oktober 2012
- Pinbelegig vom Erwiterungsstecker für dè Raspberry Pi (änglisch)
- Pinbelegig für s Raspbery-Pi-Modell B un B+
- elektroniknet.de: Starthûlfi Raspberry Pi – Grundlagè un Inbetrièbnaam
Einzelnõchwys
- ↑ Martin Belam: The Raspberry Pi: reviving the lost art of children’s computer programming. The Guardian, 29. Februar 2012
- ↑ Mehr als 3,5 Millionen Raspberry Pis verkauft. derstandard.at, 20. August 2014, abgruefen am 23. August 2014 (dütsch).
- ↑ Upcoming board revision – Raspberry Pi. Abgruefen am 1. Oktober 2013 (änglisch).
- ↑ Raspberry Pi: Revision 2.0 kommt von Sony. heise.de, , abgruefen am 21. September 2014.
- ↑ Model B now ships with 512 MB of RAM – Raspberry Pi. Abgruefen am 1. Oktober 2013 (önglisch).
- ↑ Made in the UK! – Raspberry Pi. Abgruefen am 1. Oktober 2013 (änglisch).
- ↑ Raspberry Pi Modell B ab sofort mit 512 MB RAM
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- ↑ Vgl. Pi NoIR – the first photo; Eben at GigaOM sowie Infrared camera – you asked us, so we’re making them!
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- ↑ Golem.de – Compute Module ist lieferbar (Abgerufen am 10. Juni 2014)
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- ↑ Modell B+ getestet und im Detail erklärt – was ist neu, was ist besser? 23. Juli 2014, abgruefen am 28. Juli 2014.
- ↑ Jörg Thoma: Der Raspberry Pi bekommt Hüte. golem.de, 2. August 2014, abgruefen am 5. August 2014.
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- ↑ Raspberry Pi now includes Mathematica and Wolfram Language for free
- ↑ T3.com: T3 Gadget Awards 2012: Winners in pictures
- ↑ Pro-linux.de: Royal Academy of Engineering zeichnet RPi-Entwickler Upton aus (2. Juli 2013)
- ↑ The MagPi: a Raspberry Pi community magazine – Raspberry Pi. Abgruefen am 1. Oktober 2013 (änglisch).
- ↑ Medialinx startet »Raspberry Pi Geek«-Magazin – Pro-Linux. Abgruefen am 1. Oktober 2013 (dütsch).
- ↑ Cubieboard | A series of open ARM miniPC. Abgruefen am 1. Oktober 2013 (änglisch).
- ↑ ARM-Board „BeagleBone Black“ will Raspberry Konkurrenz machen – heise open. Abgruefen am 1. Oktober 2013 (dütsch).
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