Raspberry pi использование. Raspberry Pi — что за фрукт

Raspberry Pi 3 возможно назвать по-настоящему универсальным компьютером. Bitcoin, конечно, на нём намайнить не получится, да и в игры с графикой консолей последних поколений поиграть не выйдет, но вот со многим остальным он хорошо справится. Ниже, в свою очередь, будет рассмотрены основные и наиболее популярные варианты применения Raspberry Pi 3.

Мультимедийные возможности Raspberry Pi 3

Возможности Raspberry Pi 3 в области мультимедиа очень велики. В частности, на основе "Малины" можно сделать мультимедийный центр, игровую консоль либо даже всё сразу. В результате с этим одноплатником можно получить на своем телевизоре с HDMI-портом доступ к следующим категориям развлечений:

• видео в высоком разрешении на YouTube или других хостингах;
• музыке на стриминговых сервисах;
• игровым стримам на, например, Twitch;
• играм, разработанным для старых консолей : NES, SNES, SEGA и др.

Чтобы просматривать и прослушивать мультимедийный контент, можно либо использовать браузер, либо, что еще более удобно - установить специальный медиаплеер. Наиболее функциональным и удобным из них является Kodi .

Для превращения "Малины" в игровую консоль нужно поставить на неё эмуляторы интересующих платформ и заказать игровые Rom-ы. Это делается за пару десятков минут. А еще проще и удобнее - инсталлировать специальный дистрибутив, например, Retro Pie или какой-то другой.

Разработка и работа с документами на RPi

Конечно, "Малина" - не самый мощный компьютер, а значит - не лучшее решение для работы. Но при желании на ней более или менее комфортно можно посмотреть/отредактировать какой-то документ или даже написать скрипт. Конечно, работать с тяжелыми IDE на ней не получится, но этого от RPi никто и не требует.

Также с помощью RPi3 можно «посерфить» в интернете или пообщаться в мессенджерах либо социальных сетях.

Сервер для любых нужд из Raspberry Pi 3

Еще один вариант, как можно использовать Raspberry Pi 3 - это сделать из него сервер. Так, достаточно поставить на него LAMP или просто Apache и Myphpadmin, после чего можно будет разрабатывать и тестировать веб-проекты в условиях достаточно ограниченных ресурсов.

Второй вариант - скачивать и раздавать с Raspberry Pi 3 torrent. Для этого, конечно, потребуется внешний жесткий диск, так как карты памяти и флэшки для данных целей не очень подходят как из-за ограничений скорости и маленького объема, так и ввиду быстрой изнашиваемости при интенсивных нагрузках.

Применение "Малины" в робототехнике и IoT

В IoT и робототехнике применение RPi практически безгранично. Из этого устройства можно сделать, например, камеру видеонаблюдения, небольшую метеостанцию, машинку с удаленным управлением и многое другое. Так, Raspberry Pi 3 находит применение в машине в виде видеорегистратора. При желании из данного одноплатника можно сделать даже мобильный телефон или смартфон. Но такое стоит делать либо ради экспериментов, либо, чтобы похвастаться перед друзьями/сообществом. Дело в том, что соответствующее устройство получится как минимум довольно громоздким.

Конечно, для данных целей понадобятся модули. Но с их покупкой проблем не должно возникнуть. В Сети существует множество магазинов, которые продают дополнительные компоненты для "Малины" по доступным ценам.

Объединение нескольких RPi 3 в кластер

Ещё один способ применения Raspberry Pi 3 - объединение нескольких таких устройств в кластер. Это довольно специфический способ использования, который подойдет далеко не каждому.

Для начала следует дать краткое и понятное объяснение, что такое кластер. В общих чертах под этим термином понимается комплекс однородного оборудования (в данном случае множество RPi), на которых параллельно выполняется какая-то задача.

Делать кластер из "Малины" для реализации чего-то серьезного практического смысла нет, так как есть более дешёвые и удобные решения. Объединение Raspberry Pi 3 в кластер целесообразно по большей части для обучения. Имея несколько одноплатников, можно разобраться с особенностями параллельных вычислений или показать как они работают ребёнку (собственно, RPi и создавался для обучения детей).

Как можно видеть, с RPi 3 можно сделать много интересных вещей. В первую очередь он полезен для изучения компьютеров. Но также он позволяет и реализовывать очень большое количество проектов, которые возможно применять для работы или отдыха.

Рисунок 1. Блочная диаграмма аппаратной части системы

Описание процесса монтажа аппаратной части системы занимает много времени, но является достаточно простым. В первую очередь следует соединить блок питания с стенной розеткой с помощью удлинителя, отрезав розетку это удлинителя. Зачистите провода и закрепите их с помощью винтов в терминалах блока питания. Далее соедините Raspberry Pi с блоком питания, отрезав разъем типа A от кабеля USB и соединив провода с соответствующими выводами блока питания, и вставьте разъем micro USB в разъем питания RPi. После этого следует зачистить оба конца двух жил гибкого кабеля и соединить их с соответствующими терминалами с обозначениями GND и JDVcc блока питания и блока реле. Наконец, следует удалить джампер, соединяющий вывод с обозначением JDVcc с выводом с обозначением Vcc. В том случае, если вы не удалите этот дампер, на предназначенные для напряжения 3.3 В выводы RPi будет подано напряжение в 5 В, которое с высокой вероятностью выведет компьютер из строя.

Теперь, когда питание подведено ко всем терминалам, следует соединить линии IN1-IN8 модуля реле с соответствующими выводами разъема GPIO с помощью гибкого кабеля таким образом, как показано на Рисунке 2. Представленный в данной статье код был разработан для случая, когда выводы IN1-IN7 соединены с выводами GPIO1-GPIO7. В том случае, если вы решите соединить данные выводы по-другому, вам придется модифицировать соответствующим образом ваш код.

Схема расположения выводов разъема GPIO Raspberry Pi приведена на Рисунке 2. На порты ввода-вывода Raspberry Pi подается напряжение 3.3 В, а модуль реле работает с напряжением 5 В. Однако, реле изолированы от выводов GPIO Raspberry Pi при помощи оптопар. На оптопары может подаваться напряжение 3.3 В с вывода Vcc. На вывод Vcc модуля реле может быть подано напряжение 3.3 В с разъема GPIO Raspberry Pi. Убедитесь в том, что вы убрали джампер, замыкающий выводы Vcc и JDVcc модуля реле. На вывод JDVcc должно подаваться напряжение 5 В для корректной работы реле. Рассматриваемый модуль реле размыкает контакты в активном состоянии. Из этого следует, что вы должны заземлить терминалы IN1-IN8 для включения реле.

Рисунок 2. Схема расположения выводов разъема GPIO Raspberry Pi

Предупреждение: проявляйте особую осторожность при соединении аппаратных компонентов системы. Последствия поражения электрическим током могут оказаться фатальными!

Обрежьте остатки кабелей удлинителей с вилками и закрепите провода в соответствующих терминалах модуля реле. Также подключите провода кабеля, который впоследствии будет связывать систему со стенной розеткой, к соответствующим терминалам модуля реле. Вся аппаратная часть системы может быть размещена в пенале или аналогичном контейнере. Подумайте о корпусе заранее, чтобы по окончании работы над аппаратной частью системы избежать необходимости в отсоединении и повторном присоединении проводов к терминалам модуля реле. Кроме того, я вставил несколько закрепляемых с помощью винтов зажимов для кабелей в соответствующие отверстия корпуса для ограничения натяжения кабелей (Рисунок 3).

Рисунок 3. Монтаж аппаратной части системы

Программное окружение

Я начал создание своего программного окружения с установки образа операционной системы Raspbian. Перед началом установки образа операционной системы вам потребуется подготовить дисплей, поддерживающий передачу изображения по HDMI, клавиатуру и мышь с разъемами USB, а также сетевой кабель для соединения с системой по протоколу Ethernet. Также вы можете установить соединение с системой посредством адаптера Wi-Fi. Создайте загрузочную SD-карту для первой загрузки системы в соответствии с инструкциями, приведенными на ресурсе http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-image . В процессе первой загрузки системы установщик осуществит настройку операционной системы и разместит данные из ее образа на всем доступном пространстве карты памяти. После первой загрузки вы должны иметь возможность входа в систему с помощью стандартных данных учетной записи пользователя (имя пользователя "pi" и пароль "raspberry").

Обновление системы является разумным действием, которое должно выполняться сразу же после успешного входа в систему. Образ операционной системы Raspbian базируется на пакетах программного обеспечения дистрибутива Debian и использует приложение aptitude в качестве менеджера пакетов программного обеспечения. Кроме того, вам понадобятся пакеты программного обеспечения с именами python , pip и git . Я также мог бы порекомендовать установку Webmin для упрощения процесса администрирования системы. Инструкции по установке Webmin приведены на ресурсе http://www.webmin.com/deb.html (следуйте рекомендациям, приведенным в разделе "Using the Webmin APT repository"):

Sudo apt-get update && sudo apt-get dist-upgrade sudo apt-get install python python-pip git git-core

После этого вам придется настроить соединение с использованием адаптера Wi-Fi. Вы можете найти подробные инструкции на ресурсе http://www.raspberrypi.org/documentation/configuration/wireless . Я рекомендую использовать вариант wicd-curses . На данном этапе вы можете изменить параметры настройки Raspberry Pi с помощью команды sudo raspi-config . После ввода данной команды вы получите доступ к удобному графическому интерфейсу, который позволит вам установить значения таких параметров, как объем оперативной памяти, разделяемой с графическим процессором, параметры быстродействия центрального процессора, режим использования графического интерфейса в процессе загрузки и других.

Другим полезным инструментом является интегрированная среда разработки Cloud 9 IDE . Cloud 9 IDE позволит вам редактировать свой код на уровне Raspberry Pi посредством веб-браузера. Данная интегрированная среда разработки также предоставит вам доступ к интерфейсу командной строки в рамках веб-браузера. Вы можете разрабатывать и исполнять любой код, не покидая свой веб-браузер. Интегрированная среда разработки Colud 9 IDE требует наличия определенной версии фреймворка NodeJS. Использование неподдерживаемой версии фреймворка повлечет за собой постоянные аварийные завершения работы сервера Cloud 9, которые могут привести любого пользователя в уныние. Инструкции по установке фреймворка NodeJS на компьютер Raspberry Pi приведены на ресурсе http://weworkweplay.com/play/raspberry-pi-nodejs .

Программное обеспечение

Я решил создавать пользовательский интерфейс своей системы с использованием технологий HTML5, CSS3 и JavaScript. Комбинация трех упомянутых технологий является мощным инструментом для создания пользовательских интерфейсов. Язык программирования JavaScript позволяет использовать простой API для взаимодействия с серверами. Кроме того, существует множество библиотек для языка программирования JavaScript, таких, как JQuery, Bootstrap и других, из которых можно выбрать наиболее подходящую. HTML5 предоставляет API WebSocket, позволяющее веб-браузеру поддерживать соединение в рабочем состоянии и осуществлять обмен данными посредством этого соединения. Это обстоятельство делает API WebSocket особенно полезным для реализации динамических приложений и приложений для потоковой передачи данных, таких, как игры и чаты. Каскадные таблицы стилей CSS полезны для стилизации различных элементов страницы HTML. В случае корректного использования они позволяют создавать динамические пользовательские интерфейсы путем изменения стилей элементов страниц при наступлении тех или иных событий. Для данного проекта я выбрал фреймворк JQuery для обработки событий, Bootstrap CSS для размещения кнопок в форме сетки и язык программирования JavaScript для реализации механизмов обмена данными на основе API WebSocket.

Библиотеки

Серверное приложение, работающее на уровне Raspberry Pi, должно управлять состоянием выводов разъема GPIO платы Raspberry Pi. Оно также должно предоставлять интерфейс HTTP для передачи данных графического интерфейса и интерфейс WebSocket для передачи сообщений с командами и данными состояния. Готового к установке серверного приложения с такими специфическими функциями попросту не существует, поэтому я принял решение о создании своей собственной реализации сервера с использованием языка программирования Python. Для упрощения разработки описанного серверного приложения с использованием языка программирования Python доступны модули с реализациями методов для работы с интерфейсом GPIO Raspberry Pi, для создания сервера HTTP и для работы с интерфейсом WebSockets. Так как все перечисленные модули предназначены для выполнения поставленных задач, мне пришлось разработать минимальный объем кода.

Однако, упомянутые модули не включены в комплект поставки интерпретатора Python и должны устанавливаться отдельно. В первую очередь вам понадобится модуль для управления состоянием выводов разъема GPIO Raspberry Pi. Простейший способ изменения состояния выводов данного разъема заключается в использовании библиотеки RPi.GPIO, доступной по адресу https://pypi.python.org/pypi/RPi.GPIO . Вы можете установить соответствующий модуль с помощью следующей команды:

Sudo pip install RPi.GPIO

Работа с модулем RPi.GPIO не связана с какими-либо сложностями. Вы можете найти примеры использования данного модуля по адресу . На первом шаге работы с модулем необходимо осуществить импорт его кода в код проекта. После этого вам придется выбрать режим работы. В качестве идентификатора режима работы может использоваться либо константа GPIO.BOARD, либо константа GPIO.BCM. Выбор режима работы обуславливает использование чипа BCM или выводов разъема ввода-вывода при ссылках на номера выводов во всех последующих командах. Далее следует указать, используются ли выводы из рассматриваемого разъема для ввода или вывода. Теперь вы можете использовать выводы данного разъема по назначению. Наконец, вам придется осуществить вызов метода cleanup() для сброса состояния выводов разъема GPIO. В Листинге 1 показан простейший пример использования модуля RPi.GPIO.

Листинг 1. Использование модуля RPi.GPIO

Import RPi.GPIO as GPIO # импортирование кода модуля в код проекта GPIO.setmode(GPIO.BOARD) # указание на то, что нумерация используется для обозначения выводов разъема GPIO.setup(0, GPIO.IN) # указание на то, что канал 0 будет использоваться для ввода GPIO.setup(1, GPIO.OUT) # указание на то, что канал 1 будет использоваться для вывода var1=GPIO.input(0) # чтение состояния канала 0 GPIO.output(1, GPIO.HIGH) # установка логической единицы на канале 1 GPIO.cleanup() # сброс состояния выводов разъема GPIO.

Примерно два года назад компания Raspberry Pi Foundation выпустила довольно интересный девайс - одноплатный компьютер, размером чуть больше банковской пластиковой карты по очень привлекательной цене. Новинка сразу получила огромную популярность, очередь предварительных заказов на неё растянулась на несколько месяцев.

Raspberry Pi был представлен в двух комплектациях: модель «A» и модель «B». Обе версии оснащены ARM11 процессором Broadcom BCM2835 с тактовой частотой 700 МГц и модулем оперативной памяти на 256 Мб / 512 Мб. Модель «A» оснащается одним USB 2.0 портом, модель «B» - двумя. У модели «B» присутствует порт Ethernet. Процессор BCM2835 включает в себя так же графическое ядро. Вывод видеосигнала производится через композитный разъём RCA или через цифровой HDMI-интерфейс.

Файловая система, образ ядра и пользовательские файлы размещаются на карте памяти SD, MMC или SDIO. Наибольшую привлекательность у Raspberry Pi вызывает низкое энергопотребление (5В / 700mA), наличие портов ввода/вывода GPIO с интерфейсами I2C, SPI, UART, а так же возможность удаленной работы через Ethernet.

В настоящее время выпускается только модель «В» с 512 Мб оперативной памяти и поддержкой Ethernet. Кроме того, в продаже появилась новая версия, которая отличается от предыдущей модели «В» более компактным размещением компонентов, наличием 4 портов USB, увеличением количества портов ввода/вывода GPIO и отсутствием композитного видеовыхода. Внешний вид модели «В» и новой модели компьютера Raspberry Pi показан на рис. 1

Для чего можно применить такой девайс? В первую очередь следует отметить, что Raspberry Pi является хотя и не очень мощным, но вместе с тем вполне полноценным компьютером. Подключив к нему монитор, клавиатуру, мышку и установив какой-либо дистрибутив операционной системы Linux его можно использовать в качестве настольного компьютера для решения задач, которые не требует мощных вычислительных ресурсов.

Raspberry Pi вполне подойдет для применения в качестве домашнего медиа-сервера, сервера хранения данных, «мозга» робота или станка, сервера домашней автоматизации (или ).

Появление Raspberry Pi сразу вызвало ажиотаж вокруг этого устройства. Когда страсти немного утихли, и он появился в свободной продаже по адекватной стоимости, я решил познакомиться поближе с этим миникомпьютером. Для меня Raspberry Pi в первую очередь представлял интерес с точки зрения использования в системе домашней автоматизации, идея которой «созрела» уже давно и требовала практической реализации.

Я использую термин «домашняя автоматизация», потому что мне категорически не нравиться выражение «умный дом». Нет, ничего плохого в термине «умный дом» нет, но в последнее время это понятие очень сильно извратили.

Умный дом - сложная «многоконтурная» система, которая помимо выполнения различных сценариев, заданных пользователем, может принимать различные решения в зависимости от той или иной нештатной ситуации. Другими словами - это «мыслящая» (разумеется, на машинном уровне) система. А в последнее время называю «умным домом» что угодно - например, датчик протечки воды, управление светом по датчикам движения и т.д. Да, это все отдельные компоненты умного дома, но никак не умный дом в целом.

Итак, рассмотрим структуру построения системы домашней автоматизации с применением Raspberry Pi (рис.2).

Рис. 2 Структура построения системы домашней автоматизации с применением Raspberry Pi (для увеличения нажмите на рисунок)

Система домашней автоматизации состоит из центрального сервера, связанного по интерфейсу RS485 с установленными в каждом помещении контроллерами, а к контроллерам в свою очередь подключаются различные устройства управления, контроля, регулирования, защит.

Преимущество такой сетевой архитектуры состоит в том, что нет необходимости тянуть провода от каждого устройства к серверу, а достаточно соединить контроллеры, к которым они подключены, одним кабелем UTP - одна пара проводов которого используется для интерфейса RS485, а остальные пары - для питания контроллеров и датчиков. Кроме того, логика работы задумывается так, что выход из строя любого контроллера или даже центрального сервера не должен повлиять на работоспособность остальной системы.

В качестве центрального сервера системы домашней автоматизации применяется Raspberry Pi. На нем установлен Web сервер, посредством которого пользователь с любого коммуникационного устройства (смартфона, ноутбука, планшета) через браузер может получать информацию о всех процессах, происходящих в доме и соответственно, управлять ими. Доступ к Web серверу по вводу логина и пароля можно получить как из домашней локальной сети, так и из сети интернет через Wi-Fi роутер.

К последовательному порту UART Raspberry Pi через согласующее устройство по интерфейсу RS485 подключаются контроллеры, имеющие различный набор вводов/выводов. Кроме этого, к RS485 может подключается GSM модем для доступа к системе через сотовую или стационарную телефонную сеть на случай, если в точке, где находится пользователь, нет возможности получить выход в интернет. Доступ к системе в этом случае также выполняется через ввод пароля.

Еще одним устройством в сети RS485 является радиомодуль. Его назначение - привязка к общей системе автоматизации всех радиодатчиков и радиопультов дистанционного управления.

На текущий момент разработана первая версия системы домашней автоматизации с применением Raspberry Pi. Помимо центрального сервера в её состав входит несколько типов контроллеров, имеющих интерфейс RS485 для связи с сервером:

Восьмиканальный контроллер температуры и влажности. Контроллер позволяет собирать показания температуры и влажности с одного датчика DHT22 и семи датчиков DHT11;

Четырехканальный терморегулятор (термостат). Контроллер может управлять 4 нагрузками как в ручном режиме, так и по заданным параметрам температуры. Ввод значений температуры возможен как непосредственно на контроллере, так и удаленно через web-интерфейс. Режимы прямого и обратного типа управления каналами позволяют использовать контроллер как для управления нагревом, так и охлаждением;

Радиомодуль используется для эмуляции радиобрелков и сбора информации с радиодатчиков. Позволяет эмулировать до 5 радиобрелков и принимать данные с 10 радиодатчиков;

Универсальный контроллер. Имеет 4 независимых входа и выхода и два входа подключения датчиков температуры и влажности DHT11 и DHT22.

Там же вы найдете ссылки на описание установки программного обеспечения для Raspberry Pi, а так же на материалы, в которых описывается технология изготовления контроллеров, о которых рассказывалось выше. Хотелось бы отметить, что данный проект является полностью некоммерческим, с открытыми источниками по схемным и программным решениям и с техподдержкой на форуме.

Напоминаем, что попытки повторить действия автора могут привести к потере гарантии на оборудование и даже к выходу его из строя. Материал приведен исключительно в ознакомительных целях. Если же вы собираетесь воспроизводить действия, описанные ниже, настоятельно советуем внимательно прочитать статью до конца хотя бы один раз. Редакция 3DNews не несет никакой ответственности за любые возможные последствия.

Стыдно признаться, но Raspberry Pi мы заполучили больше года назад и да, не написали тогда про него ни строчки, хотя и трёхмесячное ожидание было томительным, и радость от получения посылки из Туманного Альбиона была искренней. Оно, наверное, и к лучшему. За год вокруг Raspberry Pi образовалось приличных размеров сообщество пользователей, разработчиков и компаний, которые явили миру немалое количество аксессуаров, проектов и программного обеспечения. Да и сам одноплатный компьютер успел претерпеть некоторые изменения в аппаратной части — в новых версиях убрали ряд недочётов и в два раза увеличили объём RAM у модели B.

⇡ История Raspberry Pi

Вообще история развития и появления Raspberry Pi не так проста. Первый прототип этого устройства появился в году. Уже тогда он должен был стоить $25 и предназначался для обучения школьников азам компьютерных премудростей — тому, что в англоязычной литературе принято называть Computer Science (CS), а у нас не совсем корректно зовётся информатикой (о терминологии спорят до сих пор). Основателям проекта — сотрудникам и преподавателям Компьютерной лаборатории Кембриджского университета — не нравился тот факт, что с каждым годом уровень подготовки абитуриентов неуклонно снижался. Если в 90-е годы к ним, как правило, приходили учиться молодые люди, не понаслышке знакомые с программированием, то в 2000-х типичный абитуриент был разве что немного знаком с веб-дизайном.

Сожаление разработчиков Raspberry Pi понятно, ведь их молодость пришлась как раз на время появления и расцвета первых по-настоящему домашних «персоналок» Amiga, BBC Micro, Spectrum ZX и Commodore 64. Пользователи этих ПК порой попросту вынуждены были заниматься программированием, если не находили подходящего софта для своих задач. Причём нередко надо было не просто уметь писать код, но и хорошо понимать принципы работы железной составляющей, умело обходить имеющиеся ограничения и различными ухищрениями добиваться максимальной производительности своего творения. Самые продвинутые брали в руки паяльник, ведь периферии поначалу тоже было немного. А для некоторых это и вовсе стало поводом открыть свой «свечной заводик».

Впрочем, все мы знаем, что в 90-х произошло с платформой Wintel, которая стала фактически монополистом на рынке ПК и в итоге избавила пользователей от необходимости осваивать программирование. В школах тоже решили переключиться на изучение основ работы с одним известным офисным пакетом и создание простеньких HTML-страничек. Потом лопнул пузырь доткомов, стали массово распространяться игровые приставки и персональные компьютеры. В общем, жизнь простых пользователей заметно упростилась, а ряды энтузиастов заметно поредели. Такая ситуация не устраивала преподавателей — и они загорелись идеей создания платформы, которая возродила бы интерес к самостоятельному изучению этой темы. Так ли уж всё печально, однозначно сказать трудно, но вдохновлялись создатели историей некогда легендарного учебного компьютера BBC Micro , не рассчитывая, впрочем, коренным образом изменить ситуацию с интересом к Computer Science.

Параллелей между Raspberry Pi и BBC Micro не так уж мало. Оба имеют две аппаратные, незначительно различающиеся версии — Model A и Model B. Оба основаны на RISC-подобной архитектуре, причём железо в обоих случаях используется оптимальное, хотя и не самое продвинутое. RISC OS тоже не забыли портировать. Задача у них одна и та же — заинтересовать подрастающее поколение компьютерными технологиями на достаточно продвинутом уровне. BBC Micro планировалось продать не более 12 тысяч штук, а за 10 с лишним лет в итоге было продано около полутора миллионов. Пробная партия Raspberry Pi объёмом 10 000 экземпляров разошлась за несколько минут, причём поначалу действовало правило «одна штука в одни руки». Представитель одного из двух официальных дистрибьюторов «сердечно» попросил пользователей перестать обновлять страничку онлайн-магазина, так как сервера попросту не справлялись с нагрузкой. Год спустя, во время старта продаж в США история повторилась . На текущий момент, то есть почти через полтора года после запуска, продано более полутора миллионов устройств, и это, похоже, не предел.

Скоро сказка сказывается, да не скоро дело делается. Ещё пара лет после появления первого прототипа ушла на создание различных вариантов ПК, пока в 2008 году не стало ясно, что процессоры для мобильных устройств стали доступными и достаточно мощными для работы с медиаконтентом и именно их, а не микроконтроллеры, следует использовать для претворения идеи в жизнь. В 2009 году была создана благотворительная организация Raspberry Pi Foundation, в задачи которой входит разработка и продвижение одноимённого компьютера. Два года потребовалось на создание аппаратной и программной части будущего устройства, заключение договоров и соблюдение прочих формальностей. В какой-то момент даже была идея сделать мини-ПК в виде большой флешки - с одной стороны USB-порт, а c другой HDMI-выход. Подобные устройства с Android на борту сейчас в огромных количествах клепают китайские компании. Наконец, в 2011 году появились первые альфа- и бета-версии плат. И только в начале прошлого года первая партия Raspberry Pi отправилась на сборочный конвейер, а до заказчиков она добралась ближе к лету, потому что китайский подрядчик умудрился ошибиться при сборке, что вызвало дополнительные затраты времени на исправление ошибки.

Заметьте, Raspberry Pi — по сути некоммерческий проект. Так что нет ничего удивительного в том, что на его разработку ушло столько лет. Одновременно это ответ на недовольные возгласы в духе «А почему процессор такой, а не такой-то? Где мой гигабайт памяти? Нельзя что ли было добавить поддержку SATA? Почему нет модуля Wi-Fi/3G/Bluetooth?». Помилуйте, вам за $25 (или $35) предоставили добротную машинку для домашних экспериментов и «наколенных» проектов. В конце концов, новичку проще разобраться с Raspberry Pi, чем с микроконтроллерами; он намного удобнее и функциональнее плат мини-роутеров, которые нередко используются в исследовательских задачах ; его цена заметно ниже, чем у всех остальных одноплатных решений , пусть и более функциональных. Получается, что конкурентов у Raspberry Pi пока что нет. Ну что же, мы подробно рассказали об истории создания этого проекта, но до сих пор ни разу не обмолвились о том, что он собой представляет, что с ним можно сделать и какие у него недостатки.

⇡ Технические характеристики и возможности

Raspberry Pi называют одноплатным компьютером размером с кредитную карту. На самом деле сама плата чуть крупнее — 85,6x56x21 мм — и не имеет скруглённых краёв, к тому же некоторые порты попросту торчат снаружи, не говоря уж про карту SD, которая более чем на половину выпирает за пределы платы. Решить эту проблему могут «короткие» адаптеры для micro-SD. Весит устройство всего 54 грамма. Raspberry Pi выпускается в двух версиях — Model A и Model B. У Model A нет порта Ethernet, один порт USB 2.0 и 256 Мбайт RAM, а стоит она $25. Model B оснащена портом Ethernet 10/100 Мбит/с, двумя портами USB 2.0, объём оперативной памяти у неё в два раза больше. Всё это удовольствие продаётся уже за $35. Только учтите, что это «чистая» цена, без учёта возможных налогов и расходов на доставку. Нам, к примеру, приобретение Model B обошлось чуть ли не два раза дороже. Также при покупке стоит обратить внимание на маркировку SoC. Номер партии для «старых» версий Model B с 256 Мбайт RAM начинается с K4P2G, а у ревизии с 512 Мбайт памяти — с K4P4G.

Схема Raspberry Pi Model с www.raspberrypi.org

По идее, начиная с этого года все Raspberry Pi Model B должны иметь полгигабайта RAM, но на складах перекупщиков вполне могли заваляться более ранние модели. Лицензией на производство плат обладают компании Premier Farnell, RS Components и Egoman. Причём последняя выпускает платы красного цвета, которые могут предлагаться только на китайских территориях. К первой годовщине проекта RS Components выпустили юбилейную партию плат синего цвета объёмом 1000 штук. Эти же компании имеют право продавать Raspberry Pi, а в США распространением занимается Allied Electronics. Так что все остальные магазины попросту закупают большие партии устройств у этой четвёрки и перепродают конечным потребителям. Обе модели плат от разных производителей (сборкой занимаются заводы Sony, Qisda и Egoman), имеют некоторые несущественные различия , но по большому счёту они идентичны.

Основой Raspberry Pi является система-на-кристалле, Broadcom BCM2835 (линейка BCM2708), которая включает процессорное ядро ARM11 с базовой частотой 700 МГц (возможен разгон до 1 ГГц) и графическое ядро Broadcom VideoCore IV. Из-за того, что использована ныне слегка устаревшая архитектура ARMv6, ряд дистрибутивов не поддерживают данный процессор. К ним относится, например, Ubuntu. Про Android тоже нельзя сказать, что он хорошо работает. С другой стороны, разработчики приложили максимум усилий для того, чтобы как следует подготовить ОС к работе на данном железе, чего, кстати говоря, не скажешь о многих других одноплатных ARM-компьютерах. GPU поддерживает стандарты OpenGL ES 1.1/2.0, OpenVG 1.1, Open EGL, OpenMAX и способен кодировать, декодировать и выводить Full HD-видео (1080p, 30 FPS, H.264 High-Profile). Для аппаратного ускорения MPEG-2 и VC-1 лицензии придётся докупать отдельно, и это ещё один повод напомнить, что стоимость лицензий и патентных отчислений вносит далеко не самую маленькую лепту в конечную цену почти любого высокотехнологичного устройства.

Чип памяти производства Samsung или Hynix напаян прямо поверх основного чипсета, так что увеличить RAM самостоятельно не получится. Память здесь общая, поэтому пользователь сам выбирает, сколько мегабайт отдать GPU. Видеовыходов два — композитный RCA (576i или 480i, PAL-BGHID/PAL-M/PAL-N/NTSC/NTSC-J) и HDMI 1.3a с поддержкой HDCP и протокола CEC (управление с одного ПДУ всеми мультимедийными устройствами). Так что для создания простенького медиацентра Raspberry Pi вполне подойдёт, а наличие готового решения Raspbmc значительно упрощает задачу. Выбор именно таких видеовыходов объясняется очень просто — компьютер, как в давние времена, рассчитан на подключение к телевизору, а не к мониторам. Поэтому нет, например, разъёма DVI. Ну и ладно, переходник с HDMI можно купить самому. (Сами видите, столько всего ещё можно или даже нужно докупить к этой плате ) Звук либо передаётся через HDMI, либо выводится через обычное 3,5-мм гнездо.

Встроенное устройство для чтения карт памяти гарантированно работает с большинством SD-карт объёмом до 32 Гбайт. Загружаться Raspberry Pi умеет только с карточек SD. Если точнее, то сама ОС может располагаться на USB-накопителе, но вот загрузчик всегда должен быть на SD. Кнопок включения и сброса нет — устройство само включается при подаче питания. Питается Raspberry Pi от порта micro-USB или с пары выделенных выводов GPIO. Для Model A рекомендуется источник на 5 В и 500-700 мА, а для Model B на 5 В и 700-1200 мА. То есть порта USB 3.0 или зарядного устройства для телефона должно хватить, хотя лучше подобрать более стабильный источник питания. Сами платы потребляют чуть меньше, но часть энергии требуется для работы подключенных к USB-портам устройствам. Альтернативный вариант — питание от подключенного к плате USB-хаба с отдельным БП или аккумуляторов, но это не самое лучшее решение. Кстати, контроллер Ethernet в Model B тоже «висит» на шине USB. Индикация минимальная — на плате распаяно пять светодиодов. Три из них указывают на активность и режим работы Ethernet, а ещё два сигнализируют о наличии питания и работе с SD-картой.

А теперь — самое интересное: набор низкоуровневых интерфейсов, которые позволяют подключать к Raspberry Pi платы расширения, внешние контроллеры, датчики и прочие аксессуары. Во-первых, на плате есть 15-пиновые слоты CSI -2 для подключения камеры и DSI для установки дисплея. Во-вторых, имеется колодка на 26 линий ввода-вывода общего назначения (GPIO, General Purpose Input/Output), из которых по факту для управления доступно только 17 — не густо, но и не пусто. На них же реализованы интерфейсы UART, консольный порт, SPI и I²C. На новых ревизиях плат разведены, но не распаяны ещё четыре GPIO, дополнительно дающие I²C и I²S. Если вам не знакомы все эти аббревиатуры, то не пугайтесь — это названия широко распространённых в микроэлектронике стандартов подключения одних устройств к другим. Использование GPIO — это как раз самое интересное и творческое применение Raspberry Pi.

Впрочем, недостатков у него тоже хватает. В нём, к примеру, нет собственных часов реального времени (Real Time Clock, RTC). Тех самых, которые «помнят» текущее время и идут сами по себе. Поэтому единственный способ получения времени - это синхронизация с NTP-серверами. SoC содержит в себе цифровой сигнальный процессор (DSP), но полного доступа к его API, по-видимому, до сих пор нет. Выводы GPIO никак не защищены от короткого замыкания, поэтому ошибка в монтаже может сгубить весь мини-ПК. Также они способны обрабатывать только цифровые сигналы. Видеовыходы не могут одновременно выводить картинку. Аудиовхода вообще нет. В общем, недостатков у Raspberry Pi хватает. А ещё его пример хорошо иллюстрирует процесс разработки современных устройств. Взять те же часы. Они оказались на удивление дорогим компонентом, от которого решено было отказаться. При этом разработка устройства происходила на добровольных началах, то есть никто за неё не платил. Стоимость компонентов снижается при увеличении заказа, а первую партию в 10000 штук совсем уж серьёзной не назовёшь. Сборка, доставка, налоги, пошлины, лицензии и так далее — всё это требует денег. Да и дистрибьюторы тоже хотят получить свою копеечку. И всё равно в итоге удалось уложиться в $25.

Неудивительно, что некоторые пользователи скупают Raspberry Pi пачками и «прикручивают» к чему попало. Эта машинка может стать в ваших руках и медиацентром, и управляющим центром «умного дома», и игровой приставкой для любителей 8-битной классики , и сердцем радиоуправляемых моделей. Тут уж всё зависит от вашей фантазии, желания и прямоты рук. В Сети есть немало примеров, готовых проектов, сообществ пользователей и целых магазинов, посвящённых Raspberry Pi. Есть даже официальный очень-очень скромный The Pi Store с небольшим количеством ПО, игр, руководств и собственным журналом. Короче: «Ищущий да обрящет!» Для начала рекомендуем пролистать списки проектов на официальном форуме или же ознакомиться с наглядными примерами от Adafruit и Element14 . Ну а мы переходим ко второй части нашего обзора — практической, в которой рассмотрим процесс начальной настройки Raspberry Pi и установим на него клиент BitTorrent Sync.

В этой достаточно длинной даже для блога статье описаны первые шаги уже немолодого "айтишника" на пути освоения новейшего подхода к информационному образованию в школах и ВУЗах развитых стран - физического компьютинга на devboard Raspberry Pi, чтобы сделать его доступным своему любимому ребенку и родной школе.

По ходу дела, мне впервые в жизни пришлось познакомиться с альтернативной "Wintel" аппаратной платформой (Raspberry Pi 3 на базе ARM-процессора), освоить работу в незнакомой операционной системе (Rasbian OS на базе Debian Linux), подружиться с новым языком программирования (Python), вспомнить азы радиоэлектроники .

В итоге, всего за 3,5 т.р. и месяц ожидания у моего ребенка появился достаточно мощный, уникальный по своим образовательным возможностям инструмент, сочетающий в себе бесшумный 4-ядерный компьютер размером с кредитную карту, вебсервер, медиацентр, центр управления датчиками "умного дома", лабораторию для освоения основ программирования, робототехники и радиоэлектроники - почти идеальное решение для школьного кружка информатики.
При этом, все программы на нем изначально бесплатны и в широком разнообразии доступны из онлайн-репозиториев, а вирусов не бывает в принципе.

Экскурс в историю обучения информатике в школе и ВУЗе

С конца 90-х тем или иным образом принимаю участие в развитии процесса информатизации образования в школах и ВУЗах.
В конце 80-х будучи старшеклассником "зацепил" начало внедрения компьютеров в школьное образование. Тогда это были компьютерные классы на основе микроЭВМ БК 0010 и учительского компьютера ДВК-2. С увлеченим осваивал программирование Basic. Книг тогда по нему практически не было. Вместе с преподавателем приходилось все изучать по брошюркам и "методом научного тыка". Перед окончанием школы в Чувашию приехал проект IBM "Пилотные школы". К счастью, в одну из школ Новочебоксарска (№14) был поставлен компьютерный класса на основе IBM PS/2. Тогда это было подобно чуду - настоящий компьютер "IBM PS" с "мышкой", флоппи-дисководом и шикарным 256-цветным экраном! Учительский компьютер имел 286-й процессор, 1 мегабайт оперативной памяти и 40Мб жесткий диск (который казался настолько большым по сравнению с флоппи-диском, что мы не знали, можно ли его вообще чем-то заполнить "под завязку"). Ко всему прилагался матричный принтер - "чудо враждебной техники".
Затем были 5 "перестроечных" лет учебы в университете, где в ходе учебного процесса я познакомился с кубинскими СМ ЭВМ (те самые, с катушками для записи данных и с тяжелыми металлическими клавиатурами). Но как раз в те самые годы ВУЗы по западным гратнам стали получать современные компьютеры IBM PC-XT 286 и IBM PC/AT 386. Снова я испытал потрясение, изучая Pascal, работая в Norton Commander и осваивая среду гипертекстовой верстки документов LaTex.
Работая несколько лет в школе после окончания ВУЗа имел счастье наблюдать, как в кабинетах информатики БК 0010 постепенно сменяются новыми, на порядки более мощными комьютерами Pentium с графической ОС Windows и офисными программами "на борту". Но дети продолжают изучать на них Basic и Pascal...
По роду деятельности одним из первых в родном городе зашел в Internet и тут же понял, что за ним будущее. Стал заниматься созданием вебсайтов разработкой интернет-проектов, познакомился с Linux- основной ОС Интернета и Perl - тогда самым популярным языком программирования интернет-приложений.
На какой то период времени отошел от школьного образования. Примерно через 10 лет нашел время и желание организовать кружок по компьютерной астрономии в родной школе (ныне гимназии). Практически на моих глазах старые Pentium-ы и Celesron-ы в компьютерном классе благодаря президентскому гранту сменились на мощные двухядерные ноутбуки. В учебной программе уже присутствовали офисные пакеты и графичекские редакторы, основы работы в интернет и знакомство с HTML. Но старые Basic и Pascal также остались...
И вот на дворе уже второе десятилетие нового тысячилетия. Дочка доросла до уроков информатики. От нее я узнал, что в школах все-так же изучают основы работы в Windows и... программирование на Borland Pascal...
А тем временем, во всем мире дети младшего школьного возраста уже пишут программы под Андроид, создают интернет-сервисы на сверхпопулярном языке Python и управляют со смартфонов умными домами на базе Linux-devboard"s с SoC-процессорами...
Задавал вопросы представителям системы образования, в чем проблема застоя с внедрением обучения современным технологиям в школе? Односложного ответа на этот вопрос не услышал. Понял лишь одно, что из-за непопулярности среди продвинутой молодежи профессии учителя информатики, длительности процесса написания учебных программ и пособий, переобучения учительсого состава и переоборудования компьютерных классов, в ближайшем времени моему ребенку в школе ничего не светит, если... Если внедрением новых технологий хотя бы в качестве внеурочной, или олимпиадной работы не займутся энтузиасты. К моему счастью, я сам энтузиаст, и мой первый учитель информатики тоже из их числа. Только нужно помочь с чего-то начать...

Arduino vs Raspberry Pi

Погуглив немного, выяснил, что самым современным в последние пару лет направлением информационного образования во всем мире становитя физический компьютинг - основа технологии IoT (Интернет вещей). Эта тема стала бурно развиваться благодаря появлению недорогой, но достаточно мощной аппаратной платформы Raspberry Pi и связанной с ней инфраструктуры - огромного сообщества преподавателей и этнузиастов, бесчисленнного множества стартовых руководств и учебников, тысяч разработчиков различных библиотек, широкого ассортимента готовых расширений и датчиков. До Raspberry Pi в школьном образовании за рубежом активно продвигалась тема освоения основ кибернетики и физического компьютинга на базе микроконтроллеров Arduino. Благодаря этому для Arduino в настоящее время существует богатый выбор различных датчиков, позволяющим детям под присмотром взрослых, к примеру, конструировать роботизированные платформы, чтобы устраивать примитивные "гонки роботов". В принципе, тема Arduino актуальна и по сей день, но как начальная часть процесса обучения физическому компьютингу, программированию и кибернетике. Raspberry Pi - следующий, существенно более продвинутый, фактически, не ограниченный по возможностям уровень...

Понять, чем отличаются, по своему хороши Raspberry Pi и Arduino можно, сравнив их возможности.

Arduino - это не являющийся полноценным компьютером однозадачный одноядерный микроконтроллер с малым объемом оперативной памяти, невысокой вычислительной мощностью, отсудствием мультимедийных и сетевых возможностей, но низким энергопотреблением и высокой скоростью реакции в критичных к времени проектах. Для управления Arduino требуется компьютер, или ноутбук с USB-портом, что существенно увеличивает стартовый бюджет одного учебного места. Для программирования Arduino необходимо будет изучать C-подобный язык. Arduino достаточно для быстрой реакции на сигнал с датчика, например, чтобы повернуть в другую сторону колесо робота. Но управлять роботом через интернет и обрабатывать маршрут Arduino уже не сможет.

Raspberry Pi (v3 Model B) - полноценный 4-ядерный одноплатный компьютер с 1Гб оперативной памяти и возможностью подключения через USB внешних накопителей, работающий под управлением современной Linux-системы, обладающий продвинутыми мультимедийными (Open GL, HD-Video) и коммуникационными (WiFi, Bluetooth, Ethernet) возможностями. За некоторыми оговорками, Raspberry Pi может с успехом использоваться в качестве полноценного ученического/студенческого компьютера, на котором можно, помимо основной задачи- физического компьютинга, слушать музыку, смотреть HD-видео, заниматься вебсерфингом, работать с документами в офисных редакторах, читать электронные книги и т.п... И при этом, не считая монитора (в качестве которого может выступать обычный ЖК-телевизор с VGA/HDMI-разьемом), USB-клавиатуры и мыши, стоимость одного учебного места на базе Raspberry Pi начинается с 2,5 т.р. На Raspberry Pi можно изучать основы программирования на любых языках. По умолчанию на него предустановлены Python, Scratch и Node-RED, но ничего не мешает через удобный интерфейс Debian-репозитория программ установить LAMP c PHP, Ruby, Java и другие популярные среды разработки. Также на Raspberry Pi, как полноценный Linux-компьютер, можно установить массу полезных бесплатных и полезных для освоения программ, в том числе, вебсервер Apache-основу современного Интернета, среду 3D-проектирования Blender, графический редактор The Gimp, векторные редакторы Xara-X и Inkscape, издательскую систему Scribus. И в добавок, Raspberry Pi располагает интерфейсом GPIO для управления датчиками, изначально предназначенными для Arduino. Более того, если требуется мгновенная реакция на события и АЦП-преобразования сигнала, к Raspberry Pi можно подключить Arduino и управлять датчиками через него!
В итоге, Raspberry Pi представляет собой самый доступный по цене персональный компьютер для учащихся и одновременено развитую аппаратно-программную платформу для «Интернета Вещей».

1. Покупка стартового комплекта Raspberry Pi

Итак, разобравшись, что минуя этап Arduino стоит сразу начинать с Raspberry Pi, я пришел к решению о покупке стартового комплекта для первоначального знакомства, освоения основ работы и азов физического компьютинга на Python, чтобы затем продемонстрировать все это в школе и заинтересовать энтузастов-преподавателей, а также продвинутых учащихся. Таким образом и началась моя эпопея с Raspberry Pi.

К счастью для россиян, все модели Raspberry Pi, включая самую совершенную v3 Model B, а также необходимые компоненты к ней можно заказать с доставкой на aliexpress.com.

По минимуму можно заказать только саму плату Raspberry Pi 3 Модель B с доставкой по цене 2200р. Для начала работы вам понадобится блок питания (зарядник для сотового/планшета) с miniUSB-разъемом, дающим на выходе ток 1А-1,5А, ЖК-монитор или телевизор с HDMI-разъемом, USB-клавиатура и мышь.

Я решил добавить 1,2 т.р. и купить необходимый набор компонент, с которым Raspberry Pi станет более удобным, производительным, совместимым и эффективным. Прежде всего, стоит купить комплект радиаторов для отвода тепла от SoC-процессора и памяти, чтобы они не перегревались на сложных задачах и не снижали производительность системы последовательным отключением ядер процессора и снижением тактовой частоты.
Также очень рекомендуется купить какой либо недорогой корпус, чтобы избежать неудобств и защитить детей от неприятностей. Я взял оригинальный корпус Модель R1 бело-малинового цвета.
Для начала освоения основ физического компьютинга вместе с Raspberry Pi сразу стоит заказать стартовый комплект датчиков и монтажную плату с шлейфом для интерфейса GPIO, которые не купишь в местных магазинах. На aliexpress.com существую готовые комплекты, состоящие из датчиков, монтажной платы со шлейфом и переходником, соединительных проводов, светодиодов, кнопок и резисторов. Но они показались мне немного дороговатыми... Поэтому, я взял почти все по отдельности, а светодиоды, кнопки и резисторы решил купить в ближайшем радиоларьке.

Мой список покупок через интернет:
1. Raspberry Pi 3 Модель B с блоком питания на 2,5А и двумя радиаторами для процессора и памяти - 2412р.
2. bredaboard с 40-жильным кабелем и переходником - 282р.
3. HDMI2VGA переходник - 233р.
4. Корпус, модель R1 - 280р.
5. Стартовый комплект из 16 датчиков - 510р.
6. Комплект соединительных проводов - 186р.
Итого : 3900р. (по ценам на февраль 2017г. при курсе рубля 57,70)

После примерно месяца ожидания все заказанные компоненты прибыли в целости и сохранности.

До первого включения Raspberry Pi необходимо сделать несколько обязательных процедур. Внимание! Перед тем, как достать плату из антистатического пакета, обязательно снимите статическое электричество с рук, прикоснувшись к водопроводному крану или оголенному участку батареи отопления, иначем можете сжечь чувствительную электронику.
Сперва нужно наклеить радиаторы на процессор и микросхему памяти. Это не сложно: сначала отклеиваем защитную пленку с радиатора, затем аккуратно располагаем его над микросхемой, соответствующей ему по размеру и без усилия опускаем на нее радиатор. Сильно прижимать радиатор к микросхеме не надо, он и так будет хорошо держаться.
Затем нужно собрать из частей корпус и поместить в него плату. При сборке корпуса верхнюю крышку и сторону с вырезами под USB-разъемы устанавливаем после вставки (с некоторым усилием) в пазы платы Raspberry Pi.

3. Установка ОС Rasbian

Поскольку Raspberry Pi по умолчанию поставляется без предустановленной операционной системы и собственного носителя информации, его нужно будет купить, а систему скачать и самостоятельно установить.
В качестве системного диска Raspberry Pi на используется microSD-карта минимум 6 класса (скорость записи 6Мб/сек) объемом не менее 8Мб. В интернете советовали сразу покупать карту 10 класса, чтобы избежать возможных проблем с установкой ОС и работой Raspberry Pi.
В ближайшем компьютерном ларьке я купил microSD-карту 10 класса марки Sundisk объемом 8Гб.
Затем я скачал операционную систему Raspbian (на основе Debian Jessie) по адресу https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/ . Выбирайте Raspbian Jessie with PIXEL - это дистрибутив с графическим интерфейсом и комплектом программ для начала продуктивной работы.
Как выяснилось, скачанный образ при распаковке из архива разворачивается до 4Гб и на диске с файловой системой FAT32 из-за ограничений на максимальный размер одиночных файлов записан быть не может.
Пришлось подключить внешний USB-диск с ФС NTFS и распаковать образ Raspbian ОС на него.
Для записи образа на SD-карту, потребовалось скачать программу Win32DiskImager по адресу и подключить microSD-карту к компьютеру через USB-кардридер.
Интерфейс программы до безобразия прост: в строке "Image File" надо указать на диске образ Raspbian ОС, в выпадающем списке "Device" выбрать microSD-карту и нажать кнопку "Write". Кстати, этой же программой время от времени стоит делать резервное копирование microSD-карты, вставив ее в кардридер, выбрав путь сохранения образа в поле "Image File", задав в выпадающем списке Device имя диска, под которым определиась microSD-картаи выбрав команду "Read".

4. Первый запуск

После успешного завершения процесса записи, вставляем microSD-карту в соответствующий разъем кардридера на Raspberry Pi, подключаем через HDMI-кабель, или HDMI2VGA переходник монитор, подключаем к нижним USB-разъемам клавиатуру и мышь, и только после этого подсоединяем блок питания. Поскольку Raspberry Pi не имее кнопки включения питания, подсоединение/отсоединение блока питания включает и выключает устройство. На всякий случай заранее напишу, что перед обесточиванием на Raspberry Pi желательно корректно завершить работу ОС, чтобы не возникали ошибки при последующем запуске.
К моему глубокому сожалению и ужасу, после подключения питания к Raspberry Pi на мониторе не загорелась заставка графической оболочки Pixel, а выскочила тирада из текстовых "ругательств", завершившаяся строкой "kernel panic" с номером ошибки.
Погуглив на смартфоне, я тут же выяснил, что, повидимому, Raspberry Pi не нравится моя microSD-карта (как позже выяснилось, скорости чтения/записи не достаточно для нормальной работы ОС Raspbian). Во время повторной записи образа ОС Raspbian на SD-карту я заметил, что скорость записи не привышает 4Мб/сек (соответствует 4-му классу SD-карты).
При повторном включении Raspberry Pi со злополучной картой я снова увидел "kernel panic". Пришлось сходить в ларек и поменять ее после некоторых объяснений на менее "брендовую" Prestigio microSDHC 8Гб 10 класса (U1). На "свежекупленную" microSD-карту образ ОС записался в два раза быстрее со скоростью примерно 9,5Мб/сек. При включении с ней Raspberry Pi тут же отобразила приветственное окно и через несколько секунд загрузки я с радостью увидел на дисплее интерфейс X-Windows с красивой заставкой в виде пустынной дороги, уходящей в сторону восходящего солнца.
По-видимому, карта Sundisk оказалась поддельной...

5. Знакомство с Debian Linux, первичная настройка Raspbian ОС, установка полезных программ

Вооружившись парочкой руководств на русском и английском языке, скачанных с различных гик-ресурсов, решил посвятить вечер выходного дня на первичную настройку удобной рабочей среды на Raspbian ОС.

Прежде всего, стоит сказать несколько слов о консоли Debian Linux. Она доступна по кнопке LXTerminal на верхней панели интерфейса Raspbian ОС.
В Linux-консоли вводятся команды для управления ОС, установки, запуска и удаления программ, внесения ручных правок в настройки самой ОС и ее отдельных компонентов. Для успешного запуска большинства команд требуется уровень доступа администратора (root-доступ). Для этого нужно перед командой вводить "sudo ".
Некоторые операции в Raspbian ОС доступны только из консоли.
Прежде всего, это доступ к программе настройки системы raspi_config. Именно в ней производится первичная настройка Raspbian ОС.
Для запуска программы настройки системы надо открыть LXTerminal и ввести в консоли команду:
sudo raspi-config

Первым делом, надо выбрать команду "Expand Filesystem", чтобы расширить файловую систему ОС на все доступное пространство microSD-карты.
Затем обязательно стоит поменять пароль root по умолчанию на доступ к системе через консоль и по SSH командой "Change User Password". Из косоли это далается командой "sudo passwd root".
Затем стоит запустить SSH-сервер для того, чтобы иметь возможность заходить на Raspberry Pi по терминальному протоколу SSH с другого ПК командой "SSH" в окне "Advanced Options".

Очень важно сразу поменять локаль (язык интерфейса) на русский и добавить русскую раскладку клавиатуры.
Это осуществляется в окне "Internationalisation Options". Смена локали осуществляется по команде "Change locale".
Надо выбрать локаль ru_RU.UTF-8 UTF-8. Смена раскладки клавиатуры производится по команде "Change keyboard layout". Далее придется в новом окне выбрать нужную раскладку (ru_RU.UTF-8), в следующем окне задать горячие клавиши смены раскладки, каждый раз подтверждая выбранные действия переходом кнопкой "Tab" клавиатуры на кнопку "Enter" окна программ и нажатием "Enter" на клавиатуре.
Стоит также в окне "Advanced options" перейти на пункт меню "Audio" и выбрать в новом окне варинат вывода звука по умолчанию на внутренний разъем 3.5mm jack, чтобы слушать звук в наушниках, подключенных к стандартному звуковому разъему Raspberry Pi.
После завершения настроек выбираем кнопку "Finish" и соглашаемся на перезагрузку системы.

Следующим этапом настройки Raspbian ОС рекомендуется выполнить обновление ее базы программ и установленных компонент.
Для этого последовательно введем в консоли следующие команды, дожидаясь окончания выполнения каждой из них до появления зеленого приглашения ввода консоли.
Обновление базы программ:
apt-get update
Обновление установленных программ
sudo apt-get upgrade
Удаления оставшихся после удаления программ библиотек, сопутствующих программ и др.
sudo apt-get autoremove
Выполнение второй команды обычно занимает 10-15 минут.
Вспоминая прежний опыт работы в Linux, поспешил установить файловый менеджер Midnight Commander.
sudo apt-get install mc
Без него перемещаться по структуре папок системы командой "cd" получается медленно и не удобно.

На всякий случай, у новичка всегда должна быть под рукой шаргалка по базовым командам Unix...

Ctrl+C - выход из открытой консольной программы (если не предусмотрено других клавиш)
Shift+Ins - вставить текст в консоль
Ctrl+Ins - копировать выделенный текст из консоли
sudo - ставится перед командой и выполняет ее с правами пользователя root
- выключение
sudo shutdown -h now - немедленная остановка системы и запуск процесса выключения
sudo shutdown -h 21:55 - остановка системы и выключение в 21:55
sudo shutdown -h now — выключение Raspberry Pi
sudo su - открыть командную строку с правами root
sudo -i - открыть командную строку с правами root
sudo cp - копирование файла (с ключом -r рекурсивное копирование)
sudo mv - перемещение файла
cat - вывод содержимого файла/файлов
cd — Переход в нужную папку. Например cd /home/pi
chmod - изменения прав на использование файла; u (означает пользователя, который владеет этим файлом), g (группа файлов) и o (другие пользователи), а также r (считывание), w (запись) и x (выполнение)
chmod u+x - устанавливает разрешение владельцу файла на его исполнение
sudo chown pi:root - смена пользователя и/или группы пользователей, которые владеют этим файлом, например пользователя на pi, а группу на root.
dir - покажет содержимое текущей папки
pwd - покажет ваше текущее расположении
date - покажет время и дату
cal - покажет календарь на текущий месяц
cal -y - покажет календарь на текущий год
wget - скачать файл в текущую директорию. Например wget http://mysite.com/myfile.deb
sudo apt-get update - обновит список пакетов с репозитария
sudo apt-get upgrade - обновит установленные пакеты
sudo apt-get install <название> - установка программы <название> из Debian-репозитория
sudo apt-get remove <название> - удаление программы <название>
info <название> -вывод информации о программе
apt-cache search <запрос> - поиск по базе Debian-репозитория программы или утилиты с описанием <запрос>
apt-cache search screen capture - поиск программ для создания скриншотов
sudo apt-get install mc - установка файлменеджера Midnight Commander (Mc)
sudo apt-get install links - установка текстового браузера Links
udo apt-get install scrot - установка утилиты для скриншотов
scrot -d5 - создание скриншота черех 5 секунд
sudo apt-get install synaptic - установка менежера пакетов Synaptic
sudo apt-get install x11vnc - установка VNC-сервера
x11vnc -desktop:0 - запуск VNC-сервера для удаленного управления через VNC-клиент, например realVNC (http://www.realvnc.com/download/viewer/)
top - запуск диспетчера задач
sudo nano - редактирование файла
sudo nano /boot/config.txt - редактирование файла настроек запуска Raspberry Pi
ifconfig — утилита конфигурирования сетевых интерфейсов
iwconfig - просмотр информации о беспроводных устройствах
sudo iwlist wlan0 scan — сканирование Wi-Fi
cat /proc/cpuinfo — смотрим инфо о процессоре
cat /proc/meminfo — отображает подробную информацию о памяти Raspberry Pi
cat /proc/partitions — показывает размер и количество разделов на Вашей карте SD или HDD
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/sca ling_cur_freq — информация о частоте процессора
<имя_программы> --help — отбражение помощи по программе
vcgencmd measure_temp - покажет температуру процессора
free -o -h - покажет, сколько свободной системной памяти доступно
vcgencmd get_mem arm && vcgencmd get_mem gpu — покажет распределение памяти между процессором и GPU
lsusb - список подключенных устройствах
mkdir newDir - создание директории newDir
rmdir oldDir - удаление пустой директории oldDir
rm <имя_файла> - удаление файла/папки (с ключем -r рекурсивное удаление содержимого папки)
& - запускает команду в фоновом режиме
curl - загружает файл либо с сервера, либо на него
grep "паттерн" *.txt - поиск в файлах по маске и заданному паттерну
ping <имя_сервера> - провера доступности сервера
df -h - свободное и занятое дисковое пространство на подключенных устройствах
scp myfile.txt [email protected]: - копирование файла myfile.txt на устройство [email protected] по SSH в папку /home/pi/
scp [email protected]:myfile.txt . - копирование файла myfile.txt с устройства [email protected] в текущую папку по SSH
scp *.txt [email protected]: - копирование всех текстовых файлов с устройства [email protected] в текущую папку по SSH
dd if=/dev/sdd of=backup.img - создание бэкап-образа SD-карты или USB-носителя (/dev/sdd)
dd if=/dev/sda of=/dev/sdb bs=4096 - побайтное копирование данных с устройства на устройство (dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=4k - очистка диска sda)
dd if=myfile of=myfile conv=ucase - прообразование файла в верхний регистр
dd if=myfile of=myfile conv=lcase - прообразование файла в нижний регистр
ls -l | dd conv=ucase - преобразует вывод команды в верхний регистр
apt-mark showauto > autopackagelist.txt - создание списка предустановленных приложений
apt-mark showmanual > manualpackagelist.txt - создание списка установленных вручную приложений

6. Тестирование Raspberry Pi в качестве десктопа

Итак, через полчаса настроек и обновлений Raspberry Pi готов к работе. Что мы имеем "на борту" по умолчанию?
Помимо средств разработки программ, на Raspberry ОС установлен базовый комплект необходимых приложений.
Для работы с документами предустановлены пакет Libre Office и средство просмотра PDF. Для продуктивной работы в интернет с Raspberry ОС поставляется броузер Chromium и почтовый клиент Claws Mail. Для удаленного управления с десктопа и мобильных устройств на Raspberry Pi установлен VNC Connect.
К сожалению, по умолчанию система не содержит медиаплеера с графическим интерфейсом для воспроизведения видео и аудио, но с консоли воспроизведение мультимедийных файлов можно запустить через программу omxplayer, поддерживающую аппаратное ускорение видео в полноэкранном режиме.
В системе имеется графический файловый менеджер Xfce, позволяющий перемещаться по папкам при помощи мышки, осуществлять файловые операции, открывать документы двойным кликом мышки. Как показала практика, по удобству и принципам работы он практически ничем не отличается от привычного нам Проводника.
Открытие меню и переход по папкам в интерфейсе Raspbian ОС осуществляется на удивление быстро, поживее, чем на моем стареньком двухядерном Celeron-е.
После инвентаризации установленного ПО любопытство подтолкнуло проверить скорость работы на Raspberry Pi в Интернет. Открыл в Chromium и первым делом зашел на родной портал cheboksary.ru: страницы открываются быстро и без тормозов. Во второй вкладке открыл соцсеть ВК. Стал прокручивать свою ленту при помощи колесика мышки - неприятных задержек подгрузки не заметил. Лента соцсети скроллится в броузере плавно, без рывков. В третьей вкладке открыл Youtube, а в нем - популярный видеоклип. Видео воспроизводится без задержек и рывков с достаточно хорошим разрешением и достаточно качественным звуком. Развернул видео на полный экран - воспроизведение продолжилось без рывков. Заметил единственный момент - немного заторможенную реакцию на клики мышкой по интерфейсу воспроизведения видео. Можно сказать, что тест на производительность работы в интернет Raspberry Pi прошел.
Проверил скорость рендеринга страниц электронной книги во встроенном в систему PDF-просмотрщике Xpdf. Для этого решил воткнуть в USB-разъем "флешку" и... система сразу ее распознала, открыв через пару секунд окно файлменеджера на папке /media/pi/usb/ с содержимым моего сменного носителя! Приятный сюрприз - в Raspbian ОС реализовано автомонтирование USB-drive! Как выяснилось позже, для демонтирования "флешки" перед отсоединением надо нажать на стрелочку в правом верхнем углу экрана и выбрать ее из списка.
Быстро выбрав нужный PDF-файл, просто кликнул по нему и увидел содержимое в окне просмотрщика. При скроллинге страницы электронной книги рендерились с задержкой примерно в одну секунду, что можно считать вполне приемлемым результатом. Единственный неприятный момент - просмотрщик не смог отобразить русские буквы в оглавлении книги.
Чтобы проверить воспроизведение музыки и видео с "флешки", решил не пользоваться консолью и установил для этого графическую оболочку на Python для системного проигрывателя omxplayer. Конечно, tk-интерфейс оболочки не блещет красотой и дизайном, но все-таки позволяет при помощи мышки выбрать нужные файлы и создавать плей-листы. Хотя в сети писали, что в окне на Raspberry Pi видео с аппаратным ускорением не воспроизводится, как оказалось, через omxplayerGUI это вполне возможно! Видео выводилось на экране с исходным разрешением в окне без рамки, но позволяло перетаскивать окно, причем, без остановки воспроизведения.
Одним словом, интернет на Raspberry Pi работает без ограничений, музыка и видео воспроизводятся, флешки автомонтируются, офисные документы редактируются, фотографии показываются. Что еще нужно для продуктивной работы?