Sonntag, November 17, 2019

Raspberry Pi: Geschichte, Modelle und Bauformen

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Der Raspberry Pi ist ein kleiner Einplatinencomputer der von der Raspberry Pi Foundation entwickelt wird und erstmals 2012 auf den Markt kam. Da es sich beim Pi um einen richtigen Computer handelt, der außerdem extrem günstig ist, wurde er schell zum Liebling von Bastlern und Technikinteressierten. Bis Ende 2018 wurden mehr als 22 Millionen Geräte verkauft und mittlerweile existiert ein riesiges Zubehörangebot [Beitrag: Raspberry Pi & Zubehör] für den Raspberry Pi, was ihn zusätzlich attraktiver als viele Konkurrenzangebote macht. Dementsprechend häufig ist er auch Thema auf BitReporter.de. Alle Artikel zum Thema findest du in der Rubrik Raspberry Pi.

In regelmäßigen Abständen wird der Raspberry Pi aktualisiert und erhält jedes Mal neue Möglichkeiten und mehr Leistung. Zusätzlich gibt es den Pi noch in unterschiedlichen Bauformen, die sich in Größe, Preis und Leistung unterscheiden und dementsprechend auch für unterschiedliche Projekte geeignet sind.

Überblick über die Hardware und das System des Raspberry Pi

Das Ziel bei der Entwicklung des Raspberry Pi war es, einen kostengünstigen Computer zu entwickeln, mit dem jugendliche Programmieren lernen und Experimentieren können. Zeitlich fiel die Entwicklung des Raspberry Pi mit dem beginnenden Smartphoneboom zusammen. Dadurch wurden erstmals günstige und trotzdem relativ leistungsfähige Prozessoren auf ARM-Architektur verfügbar. Daher hat man sich bei der Entwicklung des ersten Raspberry Pi dafür entschieden einen solchen Prozessor zu verwenden. Es handelt sich dabei um einen sogenannten SoC (System-on-a-Chip) bei dem sich die wesentlichen Teile des Systems (Prozessor, Grafikkarte, Audio) auf einem Chip befinden.

Da der Pi in erster Linie zum programmieren und Experimentieren entwickelt wurde, hat man ihm eine umfangreiche programmierbare Schnittstelle für Ein- und Ausgaben spendiert. Die sogenannte GPIO-Leiste bzw. General Purpose Input/Output Leiste. Über diese Schnittstelle kann der Raspberry Pi Sensoren, Displays, LEDs oder Motoren auslesen oder steuern. Außerdem kann die Peripherie oder der Raspberry Pi selbst darüber mit Strom versorgt werden. Für die GPIO-Leiste hat sich mittlerweile ein riesiger Zubehörmarkt mit Erweiterungen entwickelt. Darunter sind einfache Module wie eine Kamera oder Lüfter, oder aufwendige Produkte wie Fahrzeuge oder Roboter die sich mit dem Rapsberry Pi steuern lassen.

Aufgrund der ARM-Architektur der geringen Leistung des Prozessors ist der Raspberry Pi nicht geeignet ein Windows-Betriebssystem auszuführen. Zwar haben experimentierfreudige User versucht die mittlerweile eingestellte ARM-Version von Windows (Windows RT) zu installieren. Dieses war aber aufgrund der zu geringen Leistung nicht nutzbar.

Unter dem Namen Raspbian wurde ein offizielles Betriebssystem auf Basis der Linuxdistribution Debian für den Raspberry Pi entwickelt. Raspbian kann entweder als vollwertiges Desktop-Betriebssystem mit grafischer Benutzeroberfläche verwendet werden. Oder als kleine und ressourcensparende Version, die lediglich via Text über eine Kommandozeile gesteuert werden kann. Raspbian ist außerdem die Basis für viele Softwareprojekte die für den Raspberry Pi entwickelt werden.

Die verschiedenen Bauformen des Raspberry Pi

Unter dem Namen Raspberry Pi werden drei verschiedene Bauformen des Raspberry Pi gebaut. Der Raspberry Pi Zero, das Raspberry Pi Modell A, sowie das Raspberry Pi Modell B. Die Modelle unterscheiden sich in Größe, Ausstattung, Preis und Leistung. Die bekannteste Version des Raspberry Pi ist das Modell B. Wenn man allgemein vom Raspberry Pi redet, dann meint man in aller Regel dieses Modell.

sechs verschiedene Raspberry Pi Modelle

Raspberry Pi Modell „Zero“

Die Bauform „Zero“ ist die kleinste und günstigste Raspberry Pi Plattform. Alle Modelle verfügen lediglich über einen Prozessor mit nur einem Kern und 512MB Ram. Außer einem Mini-HDMI und einer Micro-USB-Port gibt es keine Schnittstellen. Dafür ist der Zero nochmals deutlich günstiger als die anderen Modelle. Zusätzliche Peripherie kann beispielsweise über einen USB-Hub angeschlossen werden.

Durch den kleinen Prozessor sind die Zero-Modelle des Raspberry Pi sehr stromsparend und entwickeln nur wenig Wärme. Sie eignen eher für einfache Projekte die wenig Rechenleistung benötigen und auf Raspbian ohne grafische Benutzeroberfläche basieren. Der Pi Zero ist beispielsweise für einen netzwerkweiten Werbeblocker auf PiHole-Basis völlig ausreichend. Auch Aufgaben wie das Auswerten von Sensoren (z.B. Temperatur, Luftfeuchte usw.) und deren Auswertung kann der Raspberry Pi Zero übernehmen.

Raspberry Pi Zero mit und ohne Gehäuse
Raspberry Pi Zero W

Folgende Modelle des Raspberry Pi Zero wurden bisher veröffentlicht. Bis auf das integrierte WLAN beim Raspberry Pi Zero W sind beide Modelle baugleich.

ModellZeroZero W
VeröffentlichungNovember 2015Februar 2017
Größe der Platine65×30 mm65×30 mm
CPUARM11 (ARM1176JZF-S )ARM11 (ARM1176JZF-S )
Kerne1 Kern@1000 MHz1 Kern@1000 MHz
RAM512 MB512 MB
AnschlüsseMini-HDMI
1x USB 2.0 Micro-USB
1x Micro-USB zur Stromversorgung
Mini-HDMI
1x USB 2.0 Micro-USB
1x Micro-USB zur Stromversorgung
NetzwerkWLAN 2,4 GHz, b/g/n
Stromaufnahme 100–140 mA100–140 mA

Raspberry Pi Modell A

Die A-Plattform des Raspberry Pi reiht sich zwischen dem Raspberry Pi Zero und den B-Modellen ein. Sowohl was Preis, als auch was Leistung und Ausstattung angeht. Mein persönlicher Eindruck ist, dass die A-Modelle am wenigsten beachtet und verwendet werden. Sie sind deutlich schlechter ausgestattet als die B-Modelle, dafür aber auch deutlich günstiger als diese. Allerdings verfügen die A-Modelle über die großen Prozessoren der B-Reihe und sind damit deutlich Leistungsfähiger als die Zero-Modelle.

Der Raspberry Pi 1A war noch auf der selben Platine untergebracht wie der 1B. Es wurden lediglich Bauteile wie die Netzwerkbuchse entfernt. Ab dem Modell 1A+ wurde für die A-Modelle eine kleinere Platine verwendet.

Gespart wurde gegenüber den B-Modellen besonders bei den Schnittstellen und beim Arbeitsspeicher. Somit bietet sich ein Raspberry Pi Zero vor allem an, wenn entweder der Preis oder der Stromverbrauch die alles entscheidende Eigenschaft ist. Ansonsten ist für viele Projekte das A-Modell wahrscheinlich die bessere Wahl.

Raspberry Pi 3 Model A+
Raspberry Pi 3 Model A+
ModellPi 1 Modell APi 1 Modell A+Pi 3 Modell A+
VeröffentlichungFebruar 2013November 2014November 2018
Größe der Platine mm85,6×5665×5665×56
CPUARM11 ARM11 ARM Cortex-A
Kerne114
RAM256 MB512 MB (seit 08/2016)512 MB
Anschlüsse3,5″ Klinke Audio
Cinch für Composite-Video
HDMI
1x USB 2.0
1x Micro-USB zur Stromversorgung
3,5″ Klinke für Composite-Video und Audio
HDMI
1x USB 2.0
1x Micro-USB zur Stromversorgung
3,5″ Klinke für Composite-Video und Audio
HDMI
1x USB 2.0
1x Micro-USB zur Stromversorgung
NetzwerkWLAN 2,4/5 GHz, ac
Stromaufnahme500 mA100-230mA800 mA

Raspberry Pi Modell B

Der erste Raspberry Pi war ein Modell-B und wurde im Jahr 2012 veröffentlicht. Die B-Reihe ist bis heute die erfolgreichste. Es handelt sich hierbei um die am besten ausgestatteten Raspberry Pi Modelle, die aber dementsprechend auch teurer sind als die Zero- oder A-Modelle. Da aber alle Modelle des Raspberry Pi verhältnismäßig günstig sind, dürfte für die meisten Projekte das aktuelle Modell-B des Raspberry Pi die beste Wahl sein.

Raspberry Pi Modelle 1B, 2B v1.2, 3B+ und 4B
Von links nach rechts: Raspberry Pi 1B, 2B v1.2, 3B+ und 4B

Raspberry Pi Baureihe 1

ModellPi 1 Modell BPi 1 Modell B+
VeröffentlichungApril 2012Juli 2014
Größe der Platine mm85,6×5685,6×56
CPUARM 11ARM11
Kerne11
RAM256, ab 10/2012 512 MB512 MB
Anschlüsse3,5″ Klinke für Audio
Cinch für Composite-Video
HDMI
2x USB 2.0
1x Micro-USB zur Stromversorgung
3,5″ Klinke für Composite-Video und Audio
HDMI
4x USB 2.0
1x Micro-USB zur Stromversorgung
Netzwerk10/100 Mbit/s Ethernet10/100 Mbit/s Ethernet
Stromaufnahme700 mA500-600 mA

Raspberry Pi Baureihe 2

ModellPi 2 Modell BPi 2 Modell B v1.2
VeröffentlichungFebruar 2015September 2016
Größe der Platine mm85,6×5685,6×56
CPUCortex-A7Cortex-A53
Kerne44
RAM1 GB1 GB
Anschlüsse3,5″ Klinke für Composite-Video und Audio
HDMI
4x USB 2.0
1x Micro-USB zur Stromversorgung
3,5″ Klinke für Composite-Video und Audio
HDMI
4x USB 2.0
1x Micro-USB zur Stromversorgung
Netzwerk10/100 Mbit/s Ethernet10/100 Mbit/s Ethernet
Stromaufnahme800 mA800 mA

Raspberry Pi Baureihe 3 & 4

ModellPi 3 Modell BPi 3 Modell B+Pi 4 Modell B
VeröffentlichungFebruar 2016März 2018Juni 2019
Größe der Platine mm85,6×5685,6×5685,6×56
CPUCortex-A53Cortex-A53Cortex-A72
Kerne444
RAM1 GB1 GBje nach Modell 1/2/4 GB
Anschlüsse3,5″ Klinke für Composite-Video und Audio
HDMI
4x USB 2.0
1x Micro-USB zur Stromversorgung
3,5″ Klinke für Composite-Video und Audio
HDMI
4x USB 2.0
1x Micro-USB zur Stromversorgung

3,5″ Klinke für Composite-Video und Audio
2x Micro-HDMI
2x USB 2.0
2x USB 3.0
1x USB-C zur Stromversorgung
Netzwerk10/100 Mbit/s Ethernet
WLAN 2,4/5 GHz, ac
Bluetooth 4.1 LE
10/100/1000 Mbit/s Ethernet
WLAN 2,4/5 GHz, ac
Bluetooth
4.2 LS LE
10/100/1000 Mbit/s Ethernet
WLAN 2,4/5 GHz, b/g/n/ac
Bluetooth 5.0 LE
Stromaufnahme800 mA1400 mA600-1500 mA

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