Raspberry Pi 3

Fundacja Raspberry Pi nie zwalnia ani na chwilę! W prasie podaje się liczbę 8 mln już sprzedanych Raspberry Pi. Po modelu Zero, teraz do rodziny dołączył kolejny: Raspberry Pi 3.

Raspberry Pi 3
Raspberry Pi 3

Zmian jest dużo, chociaż nie wszystkie są spektakularne. Te największe to nowy procesor Cortex A53, który ma podwoić wydajność w stosunku do modelu Pi 2. Zamierzeniem było tu pewnie takie wzmocnienie płytki, żeby lepiej mogła się sprawdzać w roli komputera biurkowego. Kolejną dużą zmianą jest wyposażenie Raspberry w moduły WiFi or Bluetooth Classic/Low Energy. W ten sposób komputerek ma lepiej wspierać ideę Internetu Rzeczy.


Raspberry Pi 3 do testów dostarczył: electropark.pl
electropark_logo


64 Bit?

Raspberry Pi 3 wyposażono w procesor o architekturze ARM: Cortex A 53. W środku dalej znajdują się 4 rdzenie (jak w Pi 2) – ale wyżej taktowane (1.2 GHz zamiast 0.9GHz jak w Pi 2). Co ciekawe: procesor ten umożliwia przetwarzanie 64-bitowe.

Broadcom BCM2837 na Raspberry Pi 3
Broadcom BCM2837 na Raspberry Pi 3

O co właściwie chodzi z tą 64-bitowością?

Cała tajemnica kryje się w sposobie przetwarzania danych. 8-bitowe komputery (jak np. mikrokontrolery Atmela AVR AtMega) w pojedynczym ogólnym rejestrze mogą trzymać 8 bitów, tzn. dla liczby bez znaku – z zakresu od 0 do 255 (2^8=256). Oznacza to, że „na raz”, w jednym cyklu, taki procesor może np. odczytać liczbę o wartości do 255 – i użyć ją do operacji arytmetycznej lub do adresowania pamięci. Operacje na większych liczbach będą wymagały złożenia kilku rejestrów – stąd będą  dłużej wykonywane. Na tej samej zasadzie ograniczenie to dotyczy również portów wejścia/wyjścia czy zegarów.

Oczywiście możliwość adresowania tylko 255 bajtów pamięci byłaby mało praktyczna (chociaż są kontrolery, które tyle i mniej pamięci właśnie posiadają). Pomimo że 8 bitowe, mikrokontrolery używają często szerszej szyny adresowej np. 10 czy 16 bitowej. Na takiej 16-bitowej szynie można już wtedy maksymalnie zaadresować 256*256=65536 komórek pamięci – a więc 64kB. Zazwyczaj szerokość adresacji jest dopasowana do zasobów, jakie kontroler posiada i może być różna dla pamięci kodu (flash), stałej (EEPROM) i operacyjnej (RAM).

Jeżeli macie komputer 32 bitowy, w podstawowym rejestrze mogą zmieścić się już 32 bity danych – czyli maksymalnie 2^{32} =4294967296 liczb. Właśnie dlatego (między innymi), 32-bitowy Windows XP nie obsługiwał więcej niż 4 GB pamięci operacyjnej.

Odpowiednio, dla 64 bitów: 2^{64}=18446744073709551616. Dzięki temu, w jednym cyklu procesora, możecie przetwarzać znacznie więcej danych (układ jest szybszy) lub adresować dalsze obszary pamięci (układ może zarządzać większą ilością pamięci).

Ale: fajnie, że jest dużo rdzeni; im więcej bitów na raz tym przetwarzanie jest szybsze. Pytanie, czy oprogramowanie potrafi to wykorzystać? Na razie nie ma 64-bitowej wersji Raspbiana. I jak mówi Upton (wywiad w makezine.com) – nieprędko się pojawi. Generalnie chodzi o zachowanie kompatybilności między kolejnymi wersjami dystrybucji. Teraz mamy sytuację one-fits-all – jedna wersja Raspbiana dla wszystkich modeli. Stworzenie specjalnej, 64-bitowej wersji ograniczyłaby jej zakres do Pi 3 oraz  ilość dostępnych dla niej narzędzi. Co wcale nie znaczy, że za chwilę nie pojawią się dystrybucje, które będą mogły w pełni wykorzystać zalety nowej architektury.

GHz?!

Podając za trustedreview, nie tylko procesor został przetaktowany (tzn. pracuje z większą częstotliwością – jest zdolny do wykonywania większej liczby operacji w ciągu 1 sekundy):

  • Dla głównego procesora, z domyślnych 900MHz w Pi 2, dla Pi 3 zrobiło się 1.2 GHz (przetaktowanie nie jest zalecane),
  • Pi 2 i Pi 3 używają tego samego VideoCore IV (odpowiedzialnego m.in. za generowanie grafiki – choć nie tylko bo do niej podłączona jest też pamięć operacyjna), jednak częstotliwość jego pracy zwiększono z 250 do 400 MHz,
  • Pamięć operacyjna to dalej DDR2, ale w Pi 3 chodzi z częstotliwością 900 – zamiast 450MHz w Pi 2.

Stąd biorą się szacunki, że nowa Pi 3 będzie o połowę szybsza od Pi 2 i nawet 10 razy szybsza od starszych Pi.

WiFi

Raspberry to zwierze internetowe (cóż, owoc?)  – najwięcej skorzystacie z niej, gdy ma kontakt z Siecią. Dlatego już od modelu B wyposażano ją w kartę sieciową z gniazdem ethernetowym. Wystarczy kabel rj45, żeby podłączyć Raspberry do domowego routera. W razie potrzeby – świetnie sprawdzała się też karta Wifi wpinana do portu USB – zwłaszcza w przypadku modeli A/A+/Zero, które portu Ethernet nie mają.

Teraz łączność bezprzewodową po WiFi wbudowano w płytkę Pi 3. Zapewnia ją czip BCM43438.

Ma to swoje zalety. Za dongla USB trzeba zwykle zapłacić co najmniej kilkanaście złotych. Dodatkowo – na rynku jest dość duża mnogość różnych rodzajów kart WiFi. Nie wszystkie pracują dobrze np. w trybie access pointa (kiedy Raspberry gra rolę bezprzewodowego routera). Nie wszystkie ich czipsety są też bezpośrednio wspierane przez Raspbiana. Czasami trzeba było więc pogrzebać w Sieci i doinstalować odpowiednie sterowniki ręcznie.

Teraz, gdy moduł jest wbudowany, Raspbian będzie go wspierał natywnie. Jest to więc spore ułatwienie – a dodatkowych portów USB nigdy nie jest za wiele.

Pi 3 nie wyposażono w dodatkowe wyprowadzenie dla zewnętrznej anteny – nie wiadomo jak na zasięg wpłynie np. zamknięte pudełko.

Raspberry Pi 3 - antena modułu bezprzewodowego
Raspberry Pi 3 – antena modułu bezprzewodowego

Bluetooth: Classic i Low Energy

Dodatkowy moduł bezprzewodowy, integruje w sobie łączność po WiFi i Bluetooth (BT). Jak mówi Upton, wielu twórców używa łączności po WiFi do komunikacji z siecią (np. zdalnego sterowania) a BT – do łączności z akcesoriami. Stąd ten dodatek może okazać się bardzo atrakcyjny.

Co ciekawe, czip BCM4348 zawiera w sobie  2 moduły BT:

  • Classic,
  • Low Energy (BLE) – moduły o obniżonym apetycie na zasilanie.

Bluetooth Low Energy nazywana jest też Bluetooth Smart (urządzenia, „peripherals” – np. Raspberry) lub Bluetooth Smart Ready (huby, urządzenia koncentrujące – np. komputer).

Classic to standardowy Bluetooth. Jeszcze ciekawsza jest technologia Low Energy (BLE). Polecam wideo na jej temat: Raspberry Pi & Bluetooth LE part 1 with Tony D! W kilku punktach, BLE:

  • Dużo mniejsze zapotrzebowanie na zasilanie niż wersja „classic”; urządzenia BLE są przez większość czasu uśpione – tylko przy transmisji zużywają prąd (ok. 15mA); średnie zużycie prądu to 1uA (mikro-amper)!
  • Tryb rozgłoszeniowy: urządzenie może wysyłać dane do dowolnego odbiorcy, nie ma konieczności parowania,
  • GATT: możliwość tworzenia własnych profili dla urządzenia (a nie tylko wybierania ich z kilku dostępnych).

Oczywiście wszystko ma swoją cenę – tutaj jest nią efektywny transfer. O ile przy klasycznym BT można uzyskiwać szybkości powyżej 2Mb/s – w przypadku LE, żeby skorzystać z dobrodziejstw minimalnego zapotrzebowania na prąd – trzeba zadowolić się efektywnymi transferami rzędu do 100kb/s. BLE nie nadaje się więc do transmisji strumieniowej  – np. dźwięku (protokół A2DP w Classic). Za to przy poborze 1uA, na zwykłej baterii guzikowej, urządzenie może nadawać przez lata (tutaj). Przykładowe zastosowania to np. zegarki, monitory serca, czy prezentowana przez Adafruit żarówka z BLE.

BLE działa też inaczej niż Classic, tzn. urządzenia „Classic”, nie dogadają się z urządzeniami „Low Energy”.

Na razie w ostatniej dystrybucji Raspbiana, nie ma pełnego domyślnego wsparcia dla BT/BLE. Również zespół OSMC nad tym pracuje (tutaj). Czekamy więc na kolejne wersje.

Zasilanie

Wszystkie te zmiany muszą być odpowiednio zasilone. Dla nowej Raspberry, Fundacja zaleca większy zasilacz, mogący przenieść natężenie do 2.5A (dla RPI Pi 2 było to 2A). Źródła podają, że poprawiono moduł zasilania i teraz będzie można do niej podłączyć bardziej „prądożerne” urządzenia.

Raspberry Pi 3: sekcja zasilania
Raspberry Pi 3: sekcja zasilania

Pi 3 oparto na modułach pamięci LPDDR2 – Low-Power DDR2

Testy na Adafruit pokazały, że sama Raspberry (bez peryferii, podłączona do HDMI) w skokach potrafi zużyć nawet 900mA (średnio 250-300mA). Oczywiście wartość ta odpowiednio się zwiększy w zależności od rodzaju peryferii, jakie do niej podłączycie. Ostrożnie dobierajcie więc dla niej zasilacze – niektóre mogą okazać się zbyt słabe. Wartość 2.5A może się okazać uzasadniona.

I faktycznie – gdy próbowałem używać Raspberry Pi 3 z ładowarką 1Ah – dioda Power zaczynała migać, sygnalizując problemy z zasilaniem.

Problem rozwiązała dopiero 2A ładowarka od tabletu.

Szczegóły – start z USB/sieci

Jest jeszcze kilka mniejszych dodatków, które uzupełniają listę nowych rzeczy w Pi 3. Jednym z nich jest tryb „direct USB mass storage”. Wkrótce do uruchomienie Raspberry, nie będziecie potrzebowali karty SD. Zamiast tego – wystarczy pendrive wpięty do portu USB. Oznacza to więcej miejsca na aplikacje oraz – dużo większą niezawodność (karty bywają kapryśne). Niestety – na tą funkcję musimy jeszcze chwilę poczekać (dyskusja tutaj):

The bootrom on Pi3 supports USB mass-storage class booting as well as tftp/PXE boot. What isn’t in place yet is a bootcode.bin that understands it’s been loaded from a USB device (and therefore should go look for a USB device/listen on tftp for start.elf).

Brakuje więc tylko odpowiednio zmodyfikowanego oprogramowania bootloadera. Pewnie pojawi się wkrótce.

Kolejną oczekiwaną zmianą jest dodanie PXE. Funkcjonalność ta ma umożliwiać uruchomienie Raspberry z zasobu sieciowego. Wystarczy podłączenie do Internetu i odpowiednia usługa w zasięgu – a Wasza Raspberry uruchomi się korzystając korzystając z Sieci (bez kart SD). Również w tym wypadku – sprzęt już to wspiera, czekamy na odpowiednie oprogramowanie.

Bez zmian pozostały…

Raspberry Pi 3, podobnie jak jej poprzedniczki, wyposażona jest w 1GB RAM, cztery porty USB, port HDMI, port Ethernet. Bez zmian pozostało 40-pinowe gniazdo GPIO oraz porty CSI (do podłączenia kamery) oraz DSI (do podłączenia wyświetlacza). Pozostał 4-polowy jack do podłączenia słuchawek lub telewizorów analogowych.

System wczytywany jest z karty microSD, chociaż sam slot jest taki jak w Raspberry Pi Zero  – nie klika.

W porównaniu do Pi 2, Pi 3 prawie nie zmieniła się pod względem mechanicznym. Płytka ma te same rozmiary, również otwory montażowe umieszczone są w ten sam sposób i mają ten sam rozmiar. Jedynie diody zasilania Power i pracy Act przeniesiono w inne miejsca, obok złącza zasilania. Poza tym, obudowy oraz rozszerzenia z Pi 2 czy B+ powinny pasować.

Przyszłość?

Apetyty na kolejne wersje Raspberry są coraz większe – zwłaszcza, gdy coraz nowsze wydania wcale nie są znacząco droższe. Co przyniesie przyszłość? W która stronę pójdzie Fundacja?

Wydaje się pewne, że niedługo pojawi się wersja „A” Pi 3. Będzie zapewne mniejsza, tradycyjnie z jednym portem USB i bez gniazda Ethernet. Tutaj obecność czipu bezprzewodowego może być bardzo dużą zaletą. Dotychczas jego „łupem” padał właśnie jedyny port USB – teraz będzie go można wykorzystać do innych zastosowań.

Dodatkowo ma się również pojawić Compute Module 3.

Co dalej?

Na razie nie będzie więcej RAM – dopóki nie zmieni się VideoCore:

There is an architectural limitation with the VC4 [VideoCoreIV] which means 1GB is the limit. [tutaj]

Mimo że 32-bitowy, szyna adresowa Videocore IV jest 30 bitowa – stąd ograniczenie do 1GB RAM. Gdzieniegdzie mówi się o pracach na wersją VideoCore V (sprzętowe wsparcie dla H265 – 4k) – ale jak to z Fundacją bywa, dowiemy się o tym w dniu premiery kolejnej wersji Raspberry.

SATA? Raczej USB3.

Szybszy port Ethernet? Raczej nie. Może dodatkowa pamięć flash (obok karty SD)?

Kolejne życzenia:

  • Stabilizator napięcia (jak Arduino), który pozwalałby na zastosowanie różnych źródeł zasilania,
  • Przetwornik ADC, co najmniej 8 kanałów,
  • Piny GPIO tolerujące 5V,
  • Ze dwa piny z otwartym kolektorem, powiedzmy na 1.5-2A – do sterownia bardziej prądożernymi urządzeniami.

Może to na wersję Raspberry-R(obot)?

Czy mam kupić nową Raspberry Pi 3?

Nie macie jeszcze Raspberry Pi? Którą wersję wybrać?

Oczywiście wszystko zależy od tego, do czego Raspberry chcecie wykorzystać. Jeżeli mają to być zastosowania multimedialne (np. OSMC) lub jako komputer biurkowy – nie ma chyba specjalnego powodu, żeby kupować Pi 2. Fakt – Pi 3 jest w tej chwili od niej droższa o ok. 40 zł (220 zł). Ale jeżeli dodacie koszty dongla WiFi (rzadziej BT) – wyjdzie na to samo. Dodatkowo dostajecie znacznie mocniejszą wersję. A jeżeli chodzi o multimedia – wiadomo, że każdy hertz sie liczy.

Jeżeli chodzi o zastosowania wbudowane (np. roboty) – może warto poczekać aż wreszcie Zero pojawi się w masowej sprzedaży, albo właśnie na model Pi 3 A.

Nie wiadomo, jak na Pi 3 zareaguje społeczność. Już za chwile mogą pojawić się 64-bitowe wersje Raspbiana a wsparcie skoncentruje się właśnie na tej wersji. Fundacja zarzeka się, że nie zaprzestanie produkcji starszych modeli, pod warunkiem, że będzie na nie zapotrzebowanie. Ale jeżeli zapotrzebowanie będzie mniejsze, to i pewnie produkcja przestanie być opłacalna. A wtedy większość przerzuci się na nową wersję – tak jak to było z B i B+. Wiadomo – umarł król, niech żyje król. Chociaż w tym wypadku – chyba nie ma czego żałować:)

Źródła

Zakupy

Raspberry Pi 3 jest dostępna w sklepie electropark.pl.

3 komentarze do “Raspberry Pi 3”

  1. Zawsze zastanawiam się, czy nie lepiej dla takich zastosowań kupić używanego telefonu – ma te porty i więcej.

    A propos – patrz proszę LinkedIn – staram się wysłać do Ciebie mail, ale [….] (at) play.blackberry.com odbija niemiłosiernie.

    Ryszard, Wrocław

  2. Telefon zamiast Raspberry? Chcesz na nim zainstalowac RetroPie? Powodzenia!
    Ludzie to maja pomysly!
    Nie porownuj ilosci RAMu tylko sprawdz jaki soft jest wydawany na Malinke i czy na telefonie uda sie zainstalowac choc jeden z nich!?!
    Jesli myslisz tylko o RyjBuku to zostan przy telefonie!

Dodaj komentarz