Кому он нужен, этот RasPI? 1. Подключаем и запускаем Raspberry PI

Материалы серии статей о разработках на основе компьютера Raspberry PI взяты из книги Мэтта Ричардсона и Шона Вэлласа:

Getting Started with Raspberry PI

В разговорах о Raspberry Pi часто произносятся слова: маленький, дешевый, хакабельный (доступный для модернизаций и экспериментов), ориентированный на обучение. Но при этом было бы ошибкой описать его как простое plug and play устройство, несмотря на то, что он легко подключается к телевизору (монитору) и выводит на экран информацию.
Это не простой бытовой электроприбор, поэтому вам нужно усвоить некоторое количество информации о том, как работать с его периферией и программным обеспечением в процессе его установки и запуска.

Разумеется, первым этапом работы с Raspberry Pi является его покупка и получение. Это вы сможете сделать множеством разных способов. Мы предлагаем услуги нашего интернет-магазина.

Знакомимся с платами

Рассмотрим то, что вы увидите, вынув из коробки плату Raspberry Pi.
Может показаться что это отладочная плата микроконтроллера, аналогичная Arduino или запчасть для ноутбука. Хотя на самом деле Raspberry Pi ближе к "внутренностям" мобильного телефона с множеством свободных контактов портов с разнообразными функциями

На рисунке 1-1 показаны все компоненты на плате.



A. Процессор. Это "сердце" Raspberry Pi. Аналогичный процессор установлен в iPhone 3G и Kindle 2, что позволяет подумать о том, что возможности Raspberry Pi соизмеримы с возможностями этих мощных мобильных устройств. Эта микросхема - 32-битная 700 МГц система на чипе, построенная на кристалле с архитектурой ARM11. Процессоры ARM поставляются с различными архитектурными особенностями и ядрами, сконфигурированными для обеспечения различных возможностей в зависимости от их стоимости.
Model B имеет 512 Мб RAM (оперативной памяти), а  Model A - 256 Мб (хотя первые выпуски Model B имели также 256 Мб).


B. Слот Secure Digital (SD) Card.
К плате Raspberry Pi невозможно подключить жесткий диск (хотя можно подключить внешний USB диск). Все хранится на SD карте. Обратите внимание, что при нажатии сверху или снизу на слот SD карты она может отвалиться от платы, поэтому имеет смысл рассмотреть вопрос о покупке защитного корпуса для Raspberry Pi.

C. Порт USB.
У Модели B имеются 2 порта USB 2.0, а у Модели A - всего один.
Некоторые ранние платы Raspberry Pi имели ограничения на максимальный ток, потребляемый внешними устройствами от этих портов. Некоторые USB устройства могут потреблять до 500 мА. Некоторые старые Raspberry Pi могли обеспечивать до 100 мА на портах USB, но новые платы снимают это ограничение, обеспечивая полную совместимость со стандартом USB 2.0.
Для определения того, какая у вас плата найдите на ней два предохранителя, ограничивающих этот ток (см. рис. 1-2). В любом случае будет плохой идеей заряжать мобильный телефон от USB порта Raspberry Pi. Для периферии, которая требует больших токов питания лучше применять внешний USB хаб с собственным мощным источником питания.



 
D. Порт Ethernet.
Модель B имеет стандартный разъем RJ45 порта Ethernet. У модели A он отсутствует, хотя она может подключаться к сети через USB - Ethernet дополнительный адаптер (на плате Модели B установлен именно подобный адаптер).
Еще одна возможность подключения к сети - установка USB дангла с поддержкой WiFi.

E. Разъем HDMI.
Порт HDMI обеспечивает вывод цифрового видео и аудио сигнала.
Поддерживаются 14 различных разрешений видео, видеосигнал может быть преобразован в DVI (стандартный для многих мониторов), композитный (аналоговый видеосигнал, обычно подклчаемый через желтые разъемы "тюлльпан" RCA) или SCART с помощью внешних дополнительных адаптеров (композитный выход установлен на плате Raspberry Pi). 

F. Status LEDs индикаторные светодиоды.
На плате установлены 5 светодиодных индикаторов, отображающих визуальную информацию в соответствии с таблицей 1-1.

ACT	Зеленый	Светится при обращении к SD карте (в старых версиях назывался Ok)
PWR	Красный	Подключен к источнику питания 3.3 В (светится при наличии питания)
FDX	Зеленый	Светится если сетевой адаптер работает в полном дуплексном режиме
LNK	Зеленый	Отображает активность сети
100	Желтый	Горит если сеть работает на скорости 100 Мбит (на старых платах назывался 10М и, видимо обозначал обратное)

G. Аналоговый аудио выход.
Это стандартный аудио разъем - 3,5 мм стерео джек, к которому можно подключать нагрузку с высоким сопротивлением (например колонки с усилителем). Наушники или колонки без усилителя будут звучать не очень хорошо. По возможности лучше подключайте звук к телевизору или аудиосистеме через разъем HDMI, при этом качество звука будет гораздо выше.

H. Композитный видеовыход.
Это стандартный разъем RCA ("тюльпан"), на который выводится композитный видеосигнал в стандарте NTSC или PAL. По сравнению со стандартом HDMI этот выход обеспечивает гораздо более низкое разрешение. При наличии у вас телевизора или монитора с интерфейсом HDMI лучше используйте этот разъем,а не композитный.

I. Разъем питания.
Плата Raspberry Pi не имеет выключателя питания.
Этот разъем microUSB обеспечивает подачу напряжения питания (это именно разъем питания, а не дополнительный порт USB).
Этот тип разъема был выбран потому что он очень дешевый и легко найти источник питания, к которому через него можно подключиться.


A. General Purpose Input and Output (GPIO) и другие контакты.
В частях 7 и 8 описано как использовать эти контакты для опроса состояния кнопок и переключателей и управления внешними устройствами, такими как светодиоды, реле или моторы.

B. Коннектор Display Serial Interface (DSI).
К этому коннектору подключается 15-ти контактный плоский кабель от LCD или OLED дисплея.

C. Коннектор Camera Serial Interface (CSI).
Для прямого подключения модуля камеры к плате.

D. Коннекторы P2 и P3.
Это два тестовых разъема JTAG для чипа Broadcom (P2) и LAN9512 networking (P3). Из-за специфичности чипсета Broadcom эти разъемы вам не пнадобятся.
 
Примечание; В конце 2012 года разработчики Raspberry Pi запускают новую версию плат, которая поддерживает некоторые дополнительные функции "железа" - два дополнительных монтажных отверстия диаметром 2,5 мм, контакты для кнопки reset и дополнительный коннектор 2Х4 контактов для подклчения внешних модулей часов или аудио модулей.

Правильная периферия

Теперь когда вы знаете что где находится на плате вам понадобится узнать еще несколько моментов, касающихся правильной периферии (некоторые устройства показаны на рисунке 1-4) для ее совместного использования с Raspberry Pi.
Существует ряд готовых стартовых набров периферии для Raspberry Pi, имеются некоторые ограничения и оговорки по использованию разной периферии, список полностью совместимых периферийных устройств можно прочитать на страницах wiki. Но в целом плата довольно дружественно работает с разными устройствами, в чем мы начали убеждаться на собственном опыте.

A. Источник питания.
Тут очень важно подобрать правильное устройство. Вы можете использовать адаптер с разъемом microUSB, который обеспечивает выходное напряжение 5 В и ток не менее 700 мА (для Модели A не менее 500 мА). Зарядные устройства для мобильных телефонов такой ток "не потянут" , так как у типичного зарядника для мобильных телефонов ток не превышает 400 мА. Проверьте это по маркировке на корпусе вашего источника (зарядки).
При недостаточном токе питания Pi может работать, но при этом он может отключиться в любой момент.

Примечание: Текущая версия плат Pi позволяет запитывать их от USB хабов, которые выдают питающее напряжение на выход. Однако непонятно какая в них установлена защита, поэтому это не лучший способ подачи питания на Raspberry Pi. Особенно это актуально если вы отлаживаете электронные устройства, так как в них возможны короткие замыкания, которые сильно увеличивают потребляемый ток.

B. Карта SD.
Она должна быть объемом не менее 4 Гб и у нее должен быть Class 4 (На самом деле все работает и на более быстрых картах). Карты этого класса обеспечивают скорость передачи данных до 4 Мб/с. Некоторые первые версии плат Raspberry Pi нестабильно работали с картами Class 6 и более быстрыми. Также прекрасно работают карты microSD, вставленные в адаптер (мы тестировали систему на карте microSD 32 Гб).



C. Кабель HDMI.
Дл подклчения к монитору вам потребуется этот кабель или подходящий адаптер для DVI. Вы можете работать и без монитора, как это описано ниже в этой части. Кабели HDMI сильно различаются по цене. Если вам надо подклчить монитор кабелем длтной 1-2 метра, можете смело использовать самые дешевые. При большей длине кабеля вам придется подбирать оптимальное соотношение цены кабеля к качеству видео сигнала.

D. Кабель Ethernet.
Сейчас в доме не так много устройств подключены по кабелю к разъемам Ethernet как это было несколько лет назад, так как сейчас  все больше устройств подключаются по беспроводному каналу. Поэтому вы можете найти свободный Ethernet порт для подключения и управления. В разделе  “Running Headless” описывается альтернативный способ подключения Raspberry Pi без монитора, клавиатуры и мыши с подключением ее к сети Ethernet в свободный разъем хаба (свича, роутера).

Для того чтобы делать много разных проектов с Raspberry Pi существует множество другой периферии и дополнений, которые могут вам понадобиться. О них мы поговорим в Части 5. По этой ссылке вы найдете список дополнений, которые точно совместимы с Raspberry Pi.

Powered USB Hub
Рекомендуется использовать USB 2.0 hub

Радиатор охлаждения
Это небольшой кусок металла, который обычно имеет большую площадь поверхности для эффективного отвода тепла.
Радиатор может присоединяться к поверхности микросхем, которые сильно нагреваются. Чипсет платы Raspberry Pi разработан для применения в мобильных устройствах и не нуждается в дополнительном охлаждении в большинстве случаев.  Однако как будет описано далее существуют ситуации, в которых Raspberry Pi работает в "разогнанном" режиме или переходит в него на некоторое продолжительное время - в этих случаях микросхема процессора выделяет гораздо больше тепла.
Также некоторые говорят о том, что микросхема сетевого адаптера также нагревается во время работы.

Real Time Clock (часы реального времени)
Возможно вам понадобится добавить микросхему часов реального времени (такую как DS1307) для работы в офлайн режиме.

Модуль камеры
В начале 2013 года станет доступной официальная версия 5 мегапиксельной камеры для Raspberry Pi. Кроме того вы можете использовать USB веб камеры, пример применения которых дан в Части 9.

Дисплей LCD
Можно подключать к контактам вывода GPIO. В 2013 году начнется производство дисплеев с интерфейсом DSI

WiFi USB dongle
Множество WiFi USB данглов работают с Pi. Подберите такой, который потребляет не очень много энергии.

Laptop dock
Некоторые умельцы переделывают док-станции своих ноутбуков для работы с мобильными телефонами. То же можно сделать и для подключения к дисплею Raspberry Pi.

Корпус

Вы быстро поймете, что вам нужен корпус для Raspberry Pi.
К плате со всех сторон подключаются кабели и ее трудно держать на столе горизонтально. Из-за этого возникает опасность механического повреждения разъемов, как например слота SD карты.
Кроме того плата Raspberry Pi содержит 6 слоев токопроводящих дорожек, к которым припаяны компоненты схемы. При сильном сгибании эти дорожки на внутренних слоях могут обрываться, что невозможно восстановить, а это приведет к выходу платы из строй, поэтому применение корпуса также рекомендуется.