Raspberry Pi

Raspberry Pi объединяет несколько типов плат с разным назначением. К этому семейству относятся полноценные одноплатные компьютеры с Linux, микроконтроллерные платы Raspberry Pi Pico и встраиваемые Compute Module.

Из-за этого две платы с названием Raspberry Pi могут отличаться принципиально: одна загружает операционную систему и работает как компактный компьютер, другая запускает прошивку непосредственно на микроконтроллере и управляет периферией в реальном времени.

Одноплатные компьютеры Raspberry Pi

Классические Raspberry Pi представляют собой полноценные ARM-компьютеры. Они могут загружать Linux с microSD, eMMC или другого поддерживаемого накопителя, работать с USB-устройствами, дисплеями, сетью и другой компьютерной периферией.

Такие платы используются для:

• локальных серверов;
• систем мониторинга;
• HMI и панелей управления;
• мультимедийных устройств;
• сетевых шлюзов;
• компьютерного зрения;
• домашней автоматизации;
• учебных Linux-систем;
• прототипов встраиваемых компьютеров.

GPIO при этом позволяет связать программную часть Linux с физическим оборудованием – датчиками, кнопками, реле, интерфейсными модулями и другой электроникой.

Одноплатные модели собраны в категории одноплатные компьютеры Raspberry Pi.

Raspberry Pi 5, Raspberry Pi 4 и компактные модели

Raspberry Pi 5 и Raspberry Pi 4 применяются там, где требуется относительно высокая вычислительная производительность, сетевые функции, графический интерфейс или одновременная работа нескольких программ.

Для менее требовательных устройств могут использоваться предыдущие поколения или компактные Raspberry Pi Zero. Небольшие размеры Zero особенно удобны во встраиваемой электронике, где полноценная плата стандартного формата занимает слишком много места.

При выборе одноплатного компьютера стоит учитывать не только производительность процессора, но и:

• объём оперативной памяти;
• доступные видеовыходы;
• количество USB;
• наличие Ethernet;
• Wi-Fi и Bluetooth;
• интерфейсы камер и дисплеев;
• используемый накопитель;
• требования к питанию;
• охлаждение;
• размеры платы.

Для Raspberry Pi 5 активное охлаждение особенно актуально при продолжительной высокой нагрузке.

Raspberry Pi Pico – микроконтроллер, а не Linux-компьютер

Raspberry Pi Pico относится к совершенно другому классу устройств. На плате нет Linux, оперативной памяти объёмом в гигабайты и обычной компьютерной среды.

Вместо этого программа запускается непосредственно на микроконтроллере. Такой подход подходит для задач, где необходимо быстро и предсказуемо работать с GPIO, считывать датчики, формировать сигналы и управлять исполнительными устройствами.

Raspberry Pi Pico может использоваться как обычный микроконтроллерный контроллер рядом с Arduino, STM32 или ESP32.

Платы первого поколения и совместимые модели на RP2040 собраны в категории Raspberry Pi Pico и RP2040.

Более новые платы на RP2350 представлены отдельно – Raspberry Pi Pico 2 и RP2350.

RP2040 и RP2350

RP2040 стал основой первого Raspberry Pi Pico и большого количества совместимых плат других производителей. Микроконтроллер получил два ядра Arm Cortex-M0+, гибкую периферию и программируемые блоки PIO.

PIO позволяет реализовывать нестандартные цифровые интерфейсы аппаратно-программным способом и является одной из наиболее характерных особенностей семейства Pico.

RP2350 используется в более новом поколении плат и предоставляет более производительную платформу с расширенными возможностями памяти, безопасности и периферии.

Для большинства обычных задач управления GPIO возможностей RP2040 по-прежнему достаточно. RP2350 имеет смысл рассматривать, если проект изначально требует более новой и производительной платформы.

Платы Waveshare и другие варианты Pico

RP2040 и RP2350 используются не только в официальных Raspberry Pi Pico.

Производители выпускают собственные платы, где к микроконтроллеру уже добавлены:

• LCD и AMOLED-дисплеи;
• сенсорные панели;
• Ethernet;
• CAN;
• RS-485;
• LoRa;
• IMU;
• RTC;
• microSD;
• контроллеры аккумуляторов;
• дополнительные GPIO;
• разъёмы для внешней периферии.

Такая плата может заменить сразу несколько отдельных модулей и упростить сборку устройства.

При выборе важно проверять, какие выводы микроконтроллера уже заняты встроенным дисплеем, накопителем, сетевым контроллером или другой периферией.

Compute Module

Raspberry Pi Compute Module предназначены для встраивания вычислительной платформы Raspberry Pi в собственное оборудование.

Вместо стандартного набора USB, HDMI и сетевых разъёмов модуль устанавливается на отдельную несущую плату. Разработчик самостоятельно определяет, какие интерфейсы вывести наружу и какие компоненты нужны конечному устройству.

Такой формат подходит для:

• промышленных контроллеров;
• информационных терминалов;
• панелей управления;
• сетевого оборудования;
• систем компьютерного зрения;
• приборов;
• небольших серий специализированной электроники.

Compute Module особенно полезен тогда, когда возможностей обычного Raspberry Pi достаточно, но стандартная форма платы и расположение разъёмов не подходят для готового устройства.

Raspberry Pi, Arduino или ESP32

Обычный Raspberry Pi стоит рассматривать, когда проекту нужна Linux-система, файловая система, сетевые службы, полноценный пользовательский интерфейс или программное обеспечение, рассчитанное на обычную операционную систему.

Arduino и Raspberry Pi Pico больше подходят для непосредственного управления электроникой и выполнения простой программы без Linux.

ESP32 занимает отдельную нишу – это микроконтроллерная платформа с большим выбором моделей и встроенными беспроводными интерфейсами.

Различия подробно разобраны в статье Raspberry Pi, Arduino и ESP32 – в чём разница и что выбрать для своего проекта.

В сложном устройстве эти платформы могут использоваться одновременно. Например, Raspberry Pi выполняет интерфейс пользователя и обработку данных, а микроконтроллер отвечает за двигатели, датчики и процессы, чувствительные ко времени. Такой вариант рассмотрен в статье Arduino, ESP32 и Raspberry Pi в одном устройстве.

Интерфейсы и дополнительное оборудование

Для одноплатных Raspberry Pi обычно важны накопитель, блок питания, система охлаждения, корпус, дисплей и сетевое подключение.

В микроконтроллерных проектах на Pico набор оборудования другой – датчики, драйверы двигателей, дисплеи, реле, преобразователи питания и интерфейсные модули.

Поэтому перед выбором платы стоит сначала определить тип проекта: нужна операционная система или достаточно микроконтроллера, требуется ли беспроводная связь, сколько периферии будет подключено и должен ли контроллер работать в реальном времени. После этого выбор между обычным Raspberry Pi, Pico и Compute Module становится значительно проще.