ACER_november Advertisement ACER_november Advertisement ACER_november Advertisement

Jednodoskový mikropočítač Raspberry Pi Zero 2W

0

Jednodoskové mikropočítače Raspberry Pi vyvíja britská nadácia Raspberry Pi Foundation s cieľom podporiť výučbu informatiky v školách a v hobby komunitách. Sú k dispozícii v niekoľkých variantoch, líšiacich sa veľkosťou, výkonom aj počtom portov. Väčší model série „B“, momentálne vo verzii 4 má najvýkonnejší procesor a bohatú portovú výbavu vrátane dvoch micro HDMI konektorov na pripojenie monitorov. V ponuke je aj variant Raspberry Pi 400 zabudovaný do klávesnice. Najmenším a najlacnejším členom produktovej rodiny Raspberry je vývojová doska Raspberry Pi Pico, ktorá sa predáva za 4 €. Pico má rozmery klasického 40 pinového čipu, nemá obrazový výstup a primárne je určené ako riadiaca jednotka pre rôzne amatérske konštrukcie. Doska Raspberry Pi Zero je síce len o niečo väčšia, než Pico, má rozmery 65 x 31 mm, avšak už má obrazový HDMI výstup a dva micro USB konektory.

Zľava doprava: Raspberry Pi série "B", Raspberry Pi Zero a Raspberry Pi Pico

Video ukazuje možnosti vývojovej dosky Raspberry Pi Zero

Zero, podobne ako väčšie modely série B využívajú rôzne varianty operačného systému na báze Linuxu. Operačný systém sa inštaluje na micro SD kartu pomocou programu Raspberry Pi Imager. Štandardne je odporúčaný operačný systém Raspberry OS. Mikropočítačová doska Raspberry Pi Zero 2W stojí približne 16 eur a väčšina e-shopov umožňuje v rámci jednej objednávky objednať len jeden kus. Dôvodom nie je čipová kríza, mikrokontroléry od Raspberry sa do áut nepoužívajú, ale cena. Táto doska je primárne určená na výučbu a preto je cena vykalkulovaná takmer bez marže. Veľa firiem by preto mohlo využiť túto dosku vo svojich produktoch, avšak na takéto účely nebola doska koncipovaná. Pre zaujímavosť, vývojových dosiek  Raspberry Pi Pico si môžete objednať koľko potrebujete.

Inovovaná doska Raspberry Pi Zero s prívlastkom 2W s dvojjadrovým procesorom má v porovnaní so svojim jednojadrovým predchodcom o 40% vyšší jednovláknový a päťnásobne vyšší viacvláknový výkon. „W“ v označení znamená, že doska podporuje komunikáciu cez WiFi. Vďaka zhodnému tvaru a totožne rozmiestneným konektorom pasuje Raspberry Pi Zero 2 W do väčšiny existujúcich krabičiek pre Raspberry Pi Zero. Na napájanie sa aj používa micro USB konektor, avšak kvôli výkonnejšiemu procesoru je potrebný silnejší zdroj schopný dodať prúd 2,5A pri napätí 5V. RPi Zero 2 W má 40 pinový GPIO konektor, rovnaký ako ostatné počítače Raspberry Pi, avšak z výroby nie je osadený pinmi. Pre niektoré miniatúrne konštrukcie by totiž header s pinmi mohol byť príliš veľký a z dôvodu čo najmenších rozmerov je niekedy výhodnejšie vodiče spájkovať priamo na dosku. Ak chcete využívať štandardné nadstavby, musíte si header s pinmi dokúpiť a prispájkovať.

Srdcom dosky Raspberry Pi Zero 2W je SoC (System on Chip) Broadcom BCM2710 A1, ktorý má 4 jadrá Cortex-A53 taktované na 1 GHz. Je vyrobený 40 nm technológiou a je integrovaný v spoločnom puzdre s pamäťou 512 MB LPDDR2 SDRAM. Takáto zostava má na puzdre označenie Raspberry Pi RP3A0.  Pre zaujímavosť, rovnakú rodinu SoC BCM2710A1 využíva aj Raspberry Pi 3, tam sú však procesorové jadrá taktované na 1,2 GHz a k dispozícii je 1 GB RAM. Inak povedané od RPi Zero nemôžete očakávať výkon na aký ste zvyknutí na Raspberry Pi 3, avšak na menej náročné aplikácie, ako napríklad vývojové prostredie Thonny pre programovací jazyk Python, základné prehliadanie webu, alebo jednoduchšie hry vám výkon a kapacita pamäti Raspberry Pi Zero 2W bohato stačí. Taktiež výkon stačí na jednoduché úlohy umelej inteligencie, napríklad rozpoznávanie obrazu pomocou Tensorflow Lite, reči, strojové učenie a podobne. Úzkym hrdlom je väčšinou kapacita pamäti RAM. Treba počítať s tým, že osadená kapacita 512 MB je zdieľaná s grafickým jadrom, takže operačný systém má k dispozícii približne 450 MB.

Ak chcete trvalo využívať vyšší výkon, prípadne sa odhodláte procesor pretaktovať, odporúčame nalepiť na čip chladič, prípadne na zvýšenie účinnosti chladenia použiť aj ventilátor.

Ak chcete zvýšiť taktovaciu frekvenciu tak po nainštalovaní operačného systému je potrebné do súboru /boot/config.txt, napríklad na koniec doplniť riadky

over_voltage=4
arm_freq=1200
core_freq=500

Súbor /boot/config.txt môžete otvoriť v terminálovej aplikácii pomocou príkazu sudo nano /boot/config.txt. Takto môžete dosiahnuť zvýšenie taktovacej frekvencie procesora na 1,2 GHz (1200 MHz) čiže o 30 % a tiež grafického jadra VideoCore IV 500 MHz, čím sa dosiahne vyšší grafický výkon. Samozrejme je potrebné zabezpečiť adekvátne chladenie čipu, napríklad nalepením hliníkového rebrovaného chladiča.

Grafické jadro  Broadcom VideoCore IV podporuje OpenGL ES 1.1, 2.0 a taktiež dekódovanie videa H.264, MPEG-4 (1080p30). Maximálne rozlíšenie je full HD, čiže 1920 x 1080 pixelov, čiže 1080p. Na pripojenie monitora je k dispozícii mini HDMI konektor. Na pripojenie RPi Zero k monitoru budete preto potrebovať redukciu z mini HDMI na HDMI, alebo kábel, ktorý má na jednom konci mini a na druhom konci klasický HDMI konektor plnej veľkosti.  Prípadne môžete využiť pripojenie cez kompozitné video, pomocou konektoru RCA (Cinch), signál je k dispozícii na testovacom bode. Tento spôsob využijete napríklad na pripojenie k starším televízorom, ktoré nemajú HDMI vstup. Určite vás napadlo, prečo by sa mal pripájať mikropočítač Raspberry k staršiemu televízoru. Jeden z dôvodov je, že pre Raspberry Pi Zero je k dispozícii aj niekoľko variant predkonfigurovaného operačného systému s retro videohrami, napríklad Retro Pie. No a retro hry majú tú správnu atmosféru na retro televízore. Pre miniatúrne konštrukcie môžete využiť zobrazovanie na vhodnom LCD displeji pripojenom cez rozhranie SPI.

Na doske sú dva micro USB porty. Jeden je určený na napájanie a druhý podporujúci štandard USB 2.0 na pripojenie externých zariadení, napríklad klávesnice a myši. Na pripojenie zariadení s USB-A konektorom je potrebné použiť redukciu USB OTG (On-The Go). Dilemu ako k jednému konektoru pripojiť klávesnicu a myš vyriešite napríklad súpravou, ktorá využíva spoločný rádiový USB dongle, aktívnym USB rozbočovačom, alebo klávesnicou s integrovaným touchpadom.

Konektory GPIO, a tiež konektor CSI na pripojenie kamery sú rovnaké ako na ostatných doskách Raspberry,  takže projekty vytvorené pre staršie dosky sa dajú ľahko preniesť na novú výkonnejšiu dosku. Raspberry Pi Zero 2 W podporuje WiFi  podľa štandardu 802.11 b/g/n a Bluetooth 4.2, vrátane Bluetooth Low Energy (BLE). Pri Wifi pripojení treba počítať s tým, že sa využíva malá anténa na doske plošného spoja, takže pripojenie dobre funguje, ak je doska blízko WiFi routra.

Malé rozmery, relatívne vysoký výkon a obrazový výstup predurčuje Raspberry Pi Zero na využitie ako riadiaca jednotka rôznych zariadení, ako sú informačné kiosky, alebo už spomínané retro herné konzoly a podobne. Často sa používa aj na doplnenie automatického režimu, alebo monitorovanie rôznych zariadení, prípadne doplnenie existujúcich mikroprocesorových zariadení o možnosť zobrazovania alfanumerických a grafických údajov na displeji, či monitore.

Na zoznámenie sa s možnosťami vývojovej dosky odporúčame moduly zo stavebníc Grove určené na rýchlu tvorbu prototypov.

Stavebnice obsahujú moduly s hardvérovými komponentmi ako sú senzory, motory, servomotory, relé, displeje, LEDky, rotačné enkodéry a podobne. Stavebnica je koncipovaná tak, že každý modul má jednu funkciu, napríklad meranie teploty, vlhkosti, meranie vzdialenosti ultrazvukom, zobrazovanie údajov na displeji a podobne. Potrebné moduly stačí pripojiť základnej doske Base Shield a ste pripravení na testovanie svojich nápadov. Pre vývojovú dosku Raspberry Pi Zero potrebujete rozširujúcu dosku Grove Base hat pre Raspberry Pi Zero. Konektory sú konštruované tak, že sa dajú zasunúť len správnym spôsobom. Jediné, na čo je potrebné dávať pozor je, aby ste moduly s analógovým rozhraním pripojili do analógových konektorov, moduly vyžadujúce digitálne vstupy a výstupy do digitálnych konektorov, ktoré využívajú komunikačnú zbernicu je potrebné pripojiť do zásuvky príslušného komunikačného rozhrania I2C, UART a servomotory do konektorov označených PWM. Ak sa aj náhodou pomýlite, nič nepoškodíte, akurát vám zapojenie nebude fungovať. Nakoľko Raspberry nemá analógové vstupy, na doske Grove Base hat je ďalší mikrokontrolér STM32, ktorý zabezpečuje 6 kanálový 12-bitový ADC prevodník.

Modul Enviro Plus pHAT s vlastným grafickým farebným displejom

V ponuke e-shopov je veľa rôznych rozširujúcich modulov, vrátane displejov, rôznych jednoúčelových meracích, či komunikačných zariadení,  multimediálnych centier, mini herných konzolí s farebným displejom, monitorovacích kamier, audio prevodníkov, meracích prístrojov, či robotických konštrukcií. 

 

Zobrazit Galériu

Luboslav Lacko

Všetky autorove články
Raspberry Pi Zero 2W Raspberry

Pridať komentár

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať