Πρώτα βήματα με το Raspberry Pi

Σε αυτή τη σειρά μαθημάτων θα επικεντρώσουμε την προσοχή μας στο Raspberry Pi. Αυτός είναι ένας ολοκληρωμένος υπολογιστής μιας πλακέτας  με μέγεθος μιας παλάμης ή όπως ονομάζεται SBC (single board computer). Με αυτό μπορούμε να αναπτύξουμε εφαρμογές Internet of Thinks ή αλλιώς όπως λέγονται το Διαδίκτυο των Πραγμάτων.

Το IoT είναι η διασύνδεση έξυπνων συσκευών, διαφορετικών μεταξύ τους, στο διαδίκτυο. Αυτές οι συσκευές μπορεί να είναι μια καφετιέρα ή ένα ξυπνητήρι μέχρι  την σύνδεση πολύπλοκων αισθητήρων, όπως η παρακολούθηση στόλου ταξί ή στην ενσωμάτωση τους στους βηματοδότες για την παρακολούθηση της υγείας του ασθενούς. Εκτιμάται ότι κάθε μήνα 330 εκατομμύρια νέες συσκευές (πράγματα) συνδέονται στο διαδίκτυο.

Αν διατρέξει κανείς το διαδίκτυο θα βρει πολλές πλατφόρμες που υποστηρίζουν IoT που έχουν την ικανότητα να συνδεονται στο διαδίκτυο. Αυτή που ξεχωρίζει για τα χαρακτηριστικά της, είναι το Raspberry PI το οποίο έχει μεγάλη διάδωση και χρησιμοποιείται από τους μαθητές, τους χομπίστες , τους επαγγελματίες μηχανικούς κ.ά.

Σε αυτό το κεφάλαιο, θα εξετάσουμε την έκδοση Raspberry Pi 4 την τελευταία έκδοση αυτής της δημοφιλούς πλατφόρμας. Θα εξετάσουμε τα βασικά χαρακτηριστικά  και τον βασικό εξοπλισμό για να λειτουργήσει το Raspberry Pi.

Χαρακτηριστικά του Raspberry Pi

Όπως και στις προηγούμενες εκδόσεις του, το Raspberry Pi 4 είναι ένας υπολογιστής μιας πλακέτας, έχοντας τα επόμενα χαρακτηριστικά:

Processor: ο επεξεργαστής είναι κλισμένος σε μεταλλικό περίβλημα και βασίζεται στον 64-bit και τετραπλό πυρήνα Broadcom BCM2711B0 ο οποίος αποτελείται από ένα Cortex A-72 core λειτουργώντας στα 1.5GHz

RAM: Υπάρχουν τρεις εκδόσεις του Raspberry Pi ανάλογα με την ποσότητα της μνήμης RAM που περικλείει: 1GB, 2GB και 4GB

USB Ports: Το Raspberry Pi περιλαμβάνει 2 Χ USB 3.0 και 2 Χ USB 2.0 καθώς επίσης και μια USB-C. Ο ρυθμός μεταφοράς δεδομένων στην USB 3.0 είναι 4.800 Mbps (megabis το δευτερόλεπτο) ενώ το USB 2.0 μπορεί να μεταφέρει μέχρι 480Mbps, για παράδειγμα 10 φορές πιο αργά  από ότι το USB 3.0. Το USB-C χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία της πλακέτας με  τάση με την διασύνδεση στο κατάλληλο τροφοδοτικό

Ethernet: Η πόρτα του Ethernet επιτρέπει στο Raspberrry Pi να συνδεθεί κατευθείαν σε μια θυρα Ethernet ενός router. Η πόρτα επιτρέπει Gigabit connections (125Mbps)

HDMI: Δύο πόρτες HDMI  επιτρέπουν στην διασύνδεση του Raspberry Pi σε monitor μέχρι 4K ανάλυση. HDMI adapters μπορούν να χρησιμοποιηθούν για γίνει εφικτή η διασύνδεση των HDMI συσκευών.

GPIO:  Μια 40-πινη ακιδοσειρά επιτρέπει την διασύνδεση του Raspberry Pi με άλλες πλακέτες, που όπως ονομάζεται GPIO (General Purpose Input Output) διασύνδεση.

Audio and  Video port: Με ένα jack 3.5mm  μπορούμε να πάρουμε stereo ακουστική έξοδο και composite video. Ακουστικά μπορούν να συνδεθούν σε αυτή τη έξοδο. Ακουστικοί ενισχυτές παίρνουν ακουστικό σήμα από αυτή την θήρα. Επίσης αυτή η θύρα υποστηρίζει compatible video, επιτρέποντας τηλεοπτικούς δέκτες, προτζέκτορες και άλλα παρόμοια συμβατά display μπορούν να συνδεθούν σε αυτή την πόρτα.

CSI Port: Αυτή είναι η θύρα στην οποία μια camera (Camera Serial Interface) μπορεί να συνδεθεί με το Raspberry pi

DSI:  Αυτή είναι η θύρα οπτικής εξόδου (Display Serial Interface) η οποία  επιτρέπει  μια συμβατή μονάδα απεικόνισης να συνδεθεί με το Raspberry Pi.

Micro SD Card:  Αυτή είναι μια SD κάρτα μνήμης, που αφού πρώτα  φορτώσουμε  από το PC το κατάλληλο λειτουργικό σύστημα για το Rasberry Pi, την τοποθετούμε στην υποδοχή στο πίσω μέρος της πλακέτας που εκτός από το λειτουργικό σύστημα περιέχει  και τα δεδομένα του χρήστη.

Εξοπλισμός για την λειτουργία του Raspberry Pi

Για την λειτουργία του Raspberry Pi απαιτείται εξωτερικός εξοπλισμός όπως τροφοδοτικό, Micro SD card, USB keyboard and mouse, micro HDMI cable and HDMI μονάδα απεικόνισης.

Power Supply: Για την λειτουργία του Raspberry Pi απαιτείται τροφοδοτικό τύπου adapter  USB-C που να παρέχει 5V και 3Α σε βύσμα τύπου USB-C

Micro SD Card: Για την αποθήκευση του λειτουργικού συστήματος απαιτείται εξωτερική SD card με χωρητικότητα το λιγότερο 8GB  αν και με μεγαλύτερη χωρητικότητα (π.χ. 16GB or 32GB)  θα ήταν καλύτερο για την αποθήκευση αυξανομένων δεδομένων.

Operating System: Μπορείς να αγοράσεις το λειτουργικό σύστημα προεγκαταστιμένο σε μια SD card, γνωστό σαν NOOBS (New Out O Box Software) το οποίο απαιτεί την ελάχιστη διαμόρφωση. Εναλλακτικά  μπορείς να αγοράσεις ένα κενό SD Card και να φορτώσεις το λειτουργικό σύστημα σε αυτό. Τα βήματα για την ετοιμασία του SD card με το λειτουργικό σύστημα δίνονται σε επόμενη ενότητα.

USB keyboard and mouse: Μπορείς να χρησιμοποιήσεις είτε ασύρματο ή ενσύρματο πληκτρολόγιο και ποντίκι. Στην περίπτωση που θέλεις να χρησιμοποιήσεις ενσύρματο πληκτρολόγιο και ποντίκι τότε σύνδεσε το πληκτρολόγιο σε μια θύρα USB και το ποντίκι σε μια άλλη θύρα USB. Εάν χρησιμοποιείς ασύρματο πληκτρολόγιο και ποντίκι θα πρέπει συνδέσεις το ασύρματο στικάκι σε μια από τις USB θύρες.

Συσκευή απεικόνισης: Μια συμβατή HDMI μονάδα απεικόνισης μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Απαιτείται το κατάλληλο καλώδιο από micro HDMI σε στάνταρτ HDMI. Εναλλακτικά μια VGA οθόνη με ένα καλώδιο micro HDMI σε VGA μετατροπέα ή DVI-D μπορεί να χρησιμοποιηθεί.