Der Raspberry Pi
Der Raspberry Pi ist in verschiedenen Versionen erhältlich. Im Jahr 2021 sind die beliebtesten Versionen der Raspberry Pi 3 Model B und B+ sowie das Modell 4B. Diese Minicomputer sind mit 8,5 cm x 5,6 cm in etwa so groß wie eine Kreditkarte und unterscheiden sich durch die verbaute Hardware in der Leistung und in den Anschlüssen. Die kleinere Version des Raspberry Pi ist der Zero bzw. der Zero W/WH. Er ist mit einer Fläche von 6,5 cm x 3,1 cm gerade Mal, 1 drittel so groß wie das Modell 3 oder 4.
Raspberry Pi 3 Modell B
Seit Februar 2016 ist der Raspberry Pi 3 Modell B erhältlich. Er verfügt über eine 64-Bit-CPU mit einer Taktfrequenz von 1,2 GHz vom Hersteller Broadcom. Der Broadcom-BCM2837-SoC (System on a Chip) enthält 4 CPU Cores in ARMv8-Architektur sowie einem Broadcom Video-Core IV mit H.264-Encoder/Decoder. Ohne Peripheriegeräte beträgt die Leistungsaufnahme des Chips etwa 2,5 bis 4,5Watt, je nach CPU Auslastung. Der Arbeitsspeicher beträgt 1024MByte. Des Weiteren verfügt der Minicomputer noch über 4 USB-2.0-Anschlüsse, einen 100 MBit-Netzwerkanschluss, WLAN- und Bluetooth-Adapter, 40-polige Steckerleiste mit GPIO´s (General Purpose Input / Output), 4-poliger 3,5 mm Klinkenanschluss für Video- und Audioausgaben, HDMI-Anschluss, Micro-SD-Kartenslot, Micro-USB-Buchse 5V für Stromversorgung, DSI-Anschluss für Displays und einen CSI-Anschluss für Kameras. Das Gerät gibt es für ca. 35€.
Das Modell B+
Seit März 2018 gibt es den Raspberry Pi Modell 3 B+. Im Wesentlichen hat sich zum Vorgänger die Taktfrequenz auf 1,4GHz erhöht und er verfügt über eine verbesserte Netzwerkkarte, die unter anderem WLAN im 5 GHz Bereich unterstützt. Dadurch erhöht sich aber auch die Stromaufnahme auf bis zu 7 Watt.
Raspberry Pi Zero W
Seit Februar 2017 ist der Raspberry Pi Zero W/WH erhältlich. Dieser Minicomputer wurde auf das Wesentliche geschrumpft. Anstelle des normalen HDMI-Anschlusses gibt es hier ein Mini-HDMI-Anschluss. Einer der beiden Micro-USB-Anschlüsse sorgt für die Stromversorgung und der andere für die Datenübertragung. Der Klinkenanschluss ist genau wie der Ethernetadapter verschwunden. Für eine Netzwerkverbindung sorgt aber die eingebaute WLAN- und Bluetooth-Schnittstelle. Anstelle der GPIO Steckerleiste gibt es bei dem Raspberry Pi Zero W nur 40 Lötpunkte, aber auch eine Version mit Pins wie auf dem Bild ist erhältlich. Der Kameraanschluss ist auch etwas kleiner geworden und wird als FPC-Anschluss bereitgestellt. Leider ist der Chip ein älterer Kollege. Der Broadcom BCM2835 bietet einen CPU-Core mit ARMv6-Architektur bei einer Taktfrequenz von 1,0GHz. Dafür beträgt die Leistungsaufnahme weniger als 1 Watt. Der Arbeitsspeicher beträgt 512Mbyte und das Gerät ist bereits für weniger als 20€ zu haben.
Raspberry Pi 4 Modell B
Im Juni 2019 erschien der Raspberry Pi 4 Modell B mit einem Broadcom BCM2711B0 die 4 CPU Cores Takten mit einer Frequenz von 1,5 GHz in einer ARMv8-Architektur. Der Broadcom Videocore VI enthält einen H.265- Decoder für 4K mit 60 Frames pro Sekunde. Der Arbeitsspeicher beträgt je nach Variante 2048MB, 4096MB oder seit Mai 2020 auch 8192MB. Des Weiteren hat der Raspberry 4 Modell B einen 1000MBit-Netzwerkanschluss, Bluetooth 5.0, 2,4GHz und 5GHz WLAN, 2x USB 2.0 und 2x USB 3.0, eine Steckleiste mit 40 GPIO´s (General Purpose Input / Output), 4 Poliger 3,5mm Klinkenanschluss für Video- und Audioausgaben, 2x Micro-HDMI-Anschluss, Micro-SD-Kartenslot, USB-C-Buchse 5V für Stromversorgung, DSI-Anschluss für Displays und einen CSI-Anschluss für Kameras. Das Gerät ist je nach Arbeitsspeicherausführung für 40 bis 80€ erhältlich.
Anschlüsse des Raspberry Pi
Der Micro-USB-Anschluss oder USB-C-Anschluss vom Raspberry Pi wird für die Stromversorgung verwendet. 5V, 1A bis 2,5A, entspricht 5 bis 12.5 Watt. Der Stromverbrauch richtet sich nach CPU-Auslastung und angeschlossenen Geräten.
Die USB-Anschlüsse können für Maus, Tastatur und andere Geräte genutzt werden. Der Raspberry kann nur eine begrenzte Menge an Strom an die USB-Anschlüsse liefern. Der Raspberry Pi 3 schafft 1200mA.
Der HDMI-Ausgang liefert Bild und Ton in einer Auflösung von max. 1920 x 1200 bei dem Raspberry Pi 3 und 3840 x 2160 bei dem Raspberry Pi 4.
Ein 4-poliger 3,5mm Klinkenanschluss für eine kombinierte Audio- und Video-Ausgabe. Wenn kein Videosignal genutzt werden soll, kann ein einfacher 3-poliger Stecker für Audioübertragungen verwendet werden.
Ein Micro SD Kartenslot, worüber üblicherweise das OS (Operation System), also das Betriebssystem, bereitgestellt wird.
Ein Ethernetanschluss in der Ausführung 10/100/1000MBits/s für die Netzwerkverbindung vorhanden.
Eine Steckerleiste mit 40 Pins, die auch als J8 Header bezeichnet wird. Diese GPIO´s (General Purpose Input / Output) werden für allgemeine Ein- und Ausgaben verwendet, inklusive den Schnittstellen: UART, I²C-Bus, SPI-Bus und I²S-Audio.
Integrierter WLAN-Adapter ohne externen Antennenanschluss.
Integrierter Bluetooth-Adapter.
Netzteil
Das Netzteil ist entscheidend für einen zuverlässigen Betrieb des Raspberry Pi. Mit einem Eigenverbrauch von bis zu 1000mA im Betrieb und den zusätzlichen Einsatz von externen Geräten wie Tastatur, Kamera, GPIO-Messgeräte oder Bildschirmausgabe über HDMI erreicht man schnell einen höheren Energiebedarf. Die Raspberry Pi Foundation rät daher zu einem Netzteil, welches 2,5A liefert. Der Raspberry Pi ist grundsätzlich für den Dauerbetrieb ausgelegt. Viele Anwendungen setzen auf den Betrieb Tag und Nacht. Dabei verbraucht der Minicomputer je nach Modell und Auslastung etwa 35 bis 55 KWh (Modell 3 und 4) im Jahr, was bei einem Strompreis von 0,30€ je KWh irgendwas zwischen 10,5€ und 16,5€ sind.
Micro-SD-Karte
Der Raspberry Pi besitzt keine Festplatte oder SSD wie normale Computer, stattdessen verwendet er eine Micro-SD-Karte für das Betriebssystem und die Datenspeicherung. Bei SD-Karten gibt es viele verschiedene Kennzahlen, die meisten beschreiben die Speicherkapazität und die Lese- bzw. Schreibgeschwindigkeit. Für den Raspberry werden SD-Karten von 8 GByte bis 32 GByte empfohlen, um Ausreichen Platz für das Betriebssystem und zusätzliche Daten zu haben, aber trotzdem in einem Bereich zu bleiben, den der Raspberry problemlos verwalten kann. Gleichzeitig ist die Geschwindigkeitsklasse für die Lese- und Schreibvorgänge zu beachten. Die SD-Karten sind Class 4, 6 oder 10. Wobei die Zahl für die Anzahl an Mbyte steht, die pro Sekunde auf die Karte geschrieben werden können. Die Kaufempfehlung neigt für den Raspberry zu einer SD-Karte mit 16 GByte Speicherkapazität von der Geschwindigkeitsklasse Class 10.
Gehäuse
Der Raspberry Pi kann für Versuchsaufbauten ohne Gehäuse betrieben werden. Für den dauerhaften Einsatz als Homeserver oder Ähnliches wird aber ein Gehäuse empfohlen. Bei dem Kauf eines Gehäuses ist darauf zu achten, dass es für das passende Modell ist und auch über ausreichend Lüftungsschlitze verfügt, damit die warme Abluft vom Gerät abgeleitet werden kann.
Gehäuse gibt es teilweise auch mit aktiver Lüfterunterstützung.
Tastatur und Maus
Fast jede herkömmliche USB-Tastatur und –Maus eignet sich für den Raspberry Pi, es ist nur darauf zu achten, dass der Stromverbrauch der angeschlossenen Geräte nicht die Kapazität des Geräts übersteigt. Ansonsten muss über einen USB-Hub die nötige Energie bereitgestellt werden. Die Modelle, die über einen Bluetooth-Adapter verfügen können auch mit einer Bluetooth-Tastatur bzw. -Maus betrieben werden.
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