W wielu urządzeniach, które możemy spotkać w życiu codziennym, coraz częściej istotną rolę odgrywają systemy wbudowane – przez ten termin bardzo często rozumie się miniaturowe komputery kieszonkowych wręcz rozmiarów. Jednym z niekwestionowanych liderów w tej dziedzinie jest seria Raspberry Pi. Mała płytka drukowana wielkości karty kredytowej wyposażona w szereg układów elektronicznych, niezbędnych do wykonywania takich zadań jak w przypadku klasycznych komputerów klasy PC, a także realizowania aplikacji embedded. Automatyka budynkowa, procesy technologiczne w fabrykach, systemy zdalnej komunikacji, czy też aplikacje o charakterze rozrywkowym to tylko wierzchołek góry lodowej, jeśli chodzi o możliwości wykorzystania Raspberry Pi. Ten minikomputer jest również popularny na wielu uczelniach technicznych, gdzie studenci poznają tajniki funkcjonowania komputerów oraz ich programowania. Ponadto, użytkownik może do swojego Raspberry Pi dobrać rozmaite akcesoria w postaci m.in. obudów, przewodów, a także nakładek rozszerzeniowych HAT.

Raspberry Pi – dla majsterkowiczów, projektantów, studentów i nie tylko!

Minikomputer Raspberry Pi został zaprojektowany z myślą o celach edukacyjnych, jako narzędzie, w oparciu o które studenci kierunków technicznych na kursach związanych m.in. z informatyką, programowaniem, techniką mikroprocesorową czy obsługą osprzętu komputerowego, mogą poznać od podstaw, jak działają komputery oraz w jaki sposób wykonuje się ich programowanie – od prostych aplikacji, takich jak kalkulatory, aż po zaawansowane programy obsługujące zewnętrzne urządzenia elektryczne i elektroniczne. Jednak Raspberry Pi wybił się również poza obszar o charakterze stricte akademickim. Korzystają z niego również hobbyści majsterkujący w domowym zaciszu, a także zawodowi konstruktorzy projektujący aplikacje elektroniki profesjonalnej. Wszystkie te grupy osób udzielają się w internecie poprzez udostępnianie swoich pomysłów, dzięki czemu każdy początkujący użytkownik Raspberry Pi może łatwo uzyskać pomoc przy uruchamianiu projektów. Każda “malinka” ma na pokładzie wbudowany zestaw złączy wejściowych i wyjściowych. Na płytce umieszczono m.in. złącze zasilające, złącza USB, do których możemy podłączyć m.in. mysz, klawiaturę i pendrive’a, złącze HDMI dla monitora LCD, gniazdo audio dla głośników bądź słuchawek, gniazdo Ethernet dla przewodowej łączności z internetem, a także sygnaturowe złącze GPIO, do którego użytkownik może podłączyć pojedyncze elementy elektroniczne (np. tranzystory sterujące diodami LED bądź przyciski i przełączniki), a także dedykowane rozszerzenia sprzętowe HAT – wśród nich m.in. moduł wyświetlacza LCD, czujniki pomiarowe, sterowniki serwomechanizmów, karty muzyczne i wiele innych!

Jakie projekty można zbudować w oparciu o platformę Raspberry Pi?

Wszechstronność Raspberry Pi objawia się już tym, że można go wykorzystać zarówno do projektów amatorskich, jak i profesjonalnych oraz jako narzędzie pomocnicze w ramach pracy dyplomowej na ukończenie studiów. Ten minikomputer jest znany jako baza pod takie aplikacje jak np. centrala alarmowa, automat do gier w stylu retro, stacja pogodowa, sterownik bramy elektrycznej, układy pomiarowe czy też coraz bardziej popularne aplikacje wykorzystujące technologię internetu rzeczy (IoT), takie jak sterowanie czajnikiem elektrycznym i klimatyzacją przez pocztę elektroniczną. Raspberry Pi to również znakomity minikomputer dla tych, którzy mają już doświadczenie z programowaniem mikrokontrolerów AVR bądź STM32, ale potrzebują platformy o większej mocy obliczeniowej w celu zrealizowania bardziej rozbudowanych projektów. 
image
image
image

Złącze GPIO – czyli jak w prosty sposób rozbudować podstawowe możliwości Raspberry Pi

Szczególnie widocznym na każdej płytce Raspberry Pi znakiem rozpoznawczym jest złącze GPIO, najczęściej obejmujące 40 wyprowadzeń typu goldpin. Za jego pomocą użytkownik może podłączyć zewnętrzne układy elektroniczne własnej konstrukcji, a także nakładki HAT – dedykowane rozszerzenia sprzętowe, kompatybilne z topologią wyprowadzeń GPIO w Raspberry Pi. W skład wyprowadzeń GPIO wchodzą porty wejścia/wyjścia – takie jak zasilanie, interfejsy komunikacyjne (SPI, UART, I2C), programowalne piny cyfrowe, wyjścia sygnału PWM, a także wejścia analogowe dla czujników i potencjometrów. Wykorzystując złącza GPIO, możemy zamienić Raspberry Pi we wszechstronny sterownik takich aplikacji, jak energooszczędne oświetlenie LED, napędy elektryczne, czujniki pomiarowe wielkości elektrycznych i nieelektrycznych, a także system zasilania awaryjnego (UPS). Mnogość praktycznych zalet prezentują także moduły komunikacyjne, wykorzystujące technologie, takie jak Wi-Fi, Bluetooth czy LoRa. Z ich pomocą możemy zbudować takie projekty jak systemy alarmowe z transmisją obrazu z kamer w czasie rzeczywistym oraz pomiary środowiskowe zasolenia i wilgotności gleby w uprawach roślin. Natomiast osoby o szczególnie wyczulonym słuchu muzycznym z pewnością zainteresują karty dźwiękowe HiFi Berry, które sprawdzą się zarówno w domowych studiach nagraniowych, jak i instalacjach car audio.