Одноплатные компьютеры Raspberry Pi

Одноплатные компьютеры Raspberry Pi объединяют процессор, оперативную память, видеовыходы, USB, сетевые интерфейсы и GPIO на одной компактной плате. После установки операционной системы такой компьютер может работать самостоятельно – запускать программы и сервисы, хранить данные, подключаться к сети и взаимодействовать с внешней электроникой.

В этой категории представлены Raspberry Pi 5, Raspberry Pi 4, Raspberry Pi 3 и компактные платы семейства Raspberry Pi Zero. Микроконтроллерные Raspberry Pi Pico выделены отдельно – они не запускают Linux и предназначены для другого класса задач.

Все семейство Raspberry Pi представлено в категории Raspberry Pi.

Raspberry Pi 5

Raspberry Pi 5 – наиболее производительная из представленных одноплатных моделей. Четырёхъядерный процессор Arm Cortex-A76 с частотой до 2,4 ГГц позволяет использовать плату не только как контроллер или небольшой сервер, но и как полноценную настольную Linux-систему.

Плата подходит для:

• локальных серверов;
• Home Assistant и систем автоматизации;
• информационных терминалов;
• панелей управления;
• компьютерного зрения;
• обработки изображений;
• сетевых приложений;
• контейнеров и нескольких одновременно работающих сервисов.

Raspberry Pi 5 поддерживает Gigabit Ethernet, двухдиапазонный Wi-Fi, Bluetooth, USB 3.0, два видеовыхода и интерфейс PCIe для подключения дополнительного оборудования.

Главное отличие Raspberry Pi 5 от предыдущих поколений – заметно более высокая вычислительная производительность и расширенные возможности подключения накопителей и периферии.

Raspberry Pi 4 Model B

Raspberry Pi 4 остаётся универсальной платой для проектов, где производительность Raspberry Pi 5 не требуется.

Он подходит для домашних серверов, систем мониторинга, автоматизации, медиаплееров, терминалов, сетевых шлюзов и учебных Linux-систем.

Версии отличаются объёмом оперативной памяти. Для небольшого сервиса или контроллера большой объём RAM обычно не нужен, тогда как графическая среда, контейнеры, базы данных и несколько параллельно работающих приложений требуют больше памяти.

Объём оперативной памяти стоит выбирать исходя из программной нагрузки, а не просто брать максимальную конфигурацию.

Raspberry Pi 3

Raspberry Pi 3 Model B и B+ подходят для проектов, где современные модели избыточны.

Платы имеют HDMI, USB, Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth и стандартный GPIO-разъём Raspberry Pi. Их можно использовать для небольших серверов, учебных стендов, автоматизации, простых панелей управления и других устройств, которым не требуется высокая производительность Raspberry Pi 4 или 5.

Raspberry Pi 3 Model A+ компактнее и имеет меньше внешних интерфейсов. Такой вариант удобен для встраиваемых устройств, где размеры важнее количества USB-портов и проводной сети.

Raspberry Pi Zero и Zero 2 W

Серия Raspberry Pi Zero рассчитана на компактные устройства.

Zero 2 W заметно производительнее первых Zero благодаря четырёхъядерному процессору Arm Cortex-A53, при этом сохраняет небольшой форм-фактор. Встроенные Wi-Fi и Bluetooth позволяют создавать автономные сетевые устройства без внешних адаптеров.

Raspberry Pi Zero можно использовать в:

• компактных терминалах;
• сетевых датчиках;
• небольших камерах;
• устройствах мониторинга;
• контроллерах с веб-интерфейсом;
• проектах с ограниченным пространством внутри корпуса.

При выборе Zero нужно учитывать сокращённый набор полноразмерных разъёмов – для подключения части периферии могут потребоваться переходники или пайка.

GPIO Raspberry Pi

GPIO позволяет использовать Raspberry Pi не только как компьютер, но и как часть электронной системы.

К выводам можно подключать цифровые входы и выходы, интерфейсы I2C, SPI и UART, а через дополнительные модули – ADC, реле, драйверы двигателей, дисплеи и промышленную периферию.

Для реле, двигателей, соленоидов и другой нагрузки GPIO используется только как управляющий сигнал. Силовую часть подключают через транзисторный ключ, MOSFET, релейный модуль или драйвер.

Камеры и дисплеи

Raspberry Pi широко применяется в устройствах с камерой или графическим интерфейсом.

К платам можно подключать официальные и совместимые камеры, HDMI-дисплеи, сенсорные панели и различные экраны через GPIO или специализированные интерфейсы.

Такая конфигурация используется в системах компьютерного зрения, видеонаблюдении, терминалах, HMI-панелях, информационных дисплеях и измерительных приборах.

В отличие от микроконтроллерной системы, Raspberry Pi может одновременно выполнять обработку изображения, хранить файлы, запускать графический интерфейс и передавать данные по сети.

Накопители

Для большинства моделей Raspberry Pi стандартным накопителем остаётся microSD. На ней размещаются операционная система, программы и пользовательские данные.

Для серверных и интенсивно работающих систем предпочтительнее использовать более надёжное хранилище, особенно если приложение постоянно пишет данные в базу, журнал или другие файлы.

На современных Raspberry Pi также можно использовать USB-накопители, а в подходящих конфигурациях – SSD через дополнительные интерфейсы.

Сеть

Raspberry Pi 4 и 5 оснащаются Gigabit Ethernet и беспроводной сетью, поэтому хорошо подходят для стационарных сетевых устройств.

Проводное подключение удобно для серверов, Home Assistant, систем мониторинга, видеонаблюдения и промышленной автоматизации, где стабильность соединения важнее мобильности.

Wi-Fi удобен в устройствах, где невозможно или нецелесообразно прокладывать сетевой кабель.

Bluetooth позволяет подключать беспроводную периферию и взаимодействовать с BLE-устройствами.

Linux и программное обеспечение

Основной системой для Raspberry Pi остаются дистрибутивы Linux. На плате можно запускать Python, Node.js, C/C++, Docker, веб-серверы, базы данных и другое программное обеспечение, доступное для ARM-платформы.

Это принципиально отличает Raspberry Pi от Arduino, ESP32 и Raspberry Pi Pico.

Если требуется только управление датчиками, двигателями и GPIO в реальном времени, полноценный Linux-компьютер может оказаться избыточным. Разница между этими классами устройств разобрана в статье Raspberry Pi, Arduino и ESP32 – в чём разница и что выбрать для своего проекта.

Микроконтроллерные платы Raspberry Pi представлены отдельно: Raspberry Pi Pico и RP2040 и Raspberry Pi Pico 2 и RP2350.

Raspberry Pi в системах автоматизации

В автоматизации Raspberry Pi часто выполняет функции верхнего уровня: запускает интерфейс пользователя, базу данных, веб-сервер, систему мониторинга или сетевой шлюз.

Работу с быстрыми входами, двигателями и другими процессами, чувствительными ко времени, можно передать отдельному микроконтроллеру.

Такое разделение особенно удобно в сложных устройствах, где Linux отвечает за вычисления и сеть, а микроконтроллер – за непосредственное управление оборудованием.

Пример подобной архитектуры рассмотрен в статье Arduino, ESP32 и Raspberry Pi в одном устройстве.

Выбор модели Raspberry Pi

При выборе одноплатного компьютера нужно учитывать характер нагрузки, необходимый объём оперативной памяти, сетевые интерфейсы, размеры и подключаемую периферию.

Если плата будет работать круглосуточно, кроме производительности стоит заранее учитывать питание, охлаждение, накопитель и качество сетевого соединения – эти компоненты непосредственно влияют на стабильность готовой системы.