в чем между ними разница и для чего они нужны
Недавно я заинтересовался темами домашней автоматизации, интернета вещей, и различных «умных устройств», которые можно создать на базе микроконтроллеров.
В связи с этим публикую статью об Arduino и Raspberry Pi — двух столпах, на которых и держится мир интернета вещей и «умных» самоделок.
В ней я попытался в доступной форме объяснить суть Arduino, Raspberry Pi, чем они отличаются и какое практическое применение может у них быть.
Содержание
- 1 Что такое Arduino
- 2 Что такое Raspberry Pi
- 3 Отличия между Raspberry Pi и Arduino
- 4 Что лучше: Arduino или Raspberry Pi?
- 5 Применение Raspberry Pi и Arduino
- 5.1 Медиацентр на Raspberry Pi
- 5.2 CarPC на Raspberry Pi
- 5.3 Карманный компьютер
- 5.4 Система автоматического полива растений
- 5.5 Умный дом
- 6 Что нужно для использования Arduino и Raspberry Pi
- 7 Источники информации об Arduino и Raspberry Pi
- 8 Вместо заключения
Что такое Arduino
Arduino — это аппаратная платформа, созданная в одном из итальянских институтов для прототипирования устройств под управлением микроконтроллеров Atmel.
Попытаюсь сразу объяснить понятым языком что это значит.
Раньше для создания управляемого микроконтроллером устройства приходилось проделать много подготовительной работы: спаять программатор, подключить к нему микроконтроллер и соорудить интерфейс для подключения датчиков и прочих элементов, с которыми этот микроконтроллер должен будет взаимодействовать.
Затем создать рабочий прототип, отладить, изготовить печатную плату и, наконец, спаять на ее основе устройство. И если для опытного электронщика это просто рутинная работа, то для любителя это муторное, тяжелое и требующее повышенной концентрации занятие.
И тут появился Arduino. Аккуратная плата промышленного изготовления, с распаянным на ней интерфейсом GPIO (для подключения к микроконтроллеру внешних модулей и элементов), входом для подачи питания и USB-портом для загрузки в микроконтроллер программы.
В результате процесс создания прототипа устройства превратился из муторной возни с паяльником в сборку конструктора.
С использованием Arduino не надо ничего паять: достаточно просто вставить нужные детали в макетную плату, соединить их проводками c нужными пинами GPIO-интерфейса, загрузить в микроконтроллер программу и увидеть свой прототип в действии.
Да и на этапе превращения прототипа в готовое изделие количество пайки сокращается в разы: ведь в качестве основы для устройства можно использовать всю ту же плату Arduino. А потом купить новую плату Arduino и начать разрабатывать новое устройство уже на ней.
Что такое Raspberry Pi
Raspberry Pi — одноплатный компьютер, созданный работниками Кембриджского университета в 2006 году, и запущенный в промышленное производство в 2012 году.
Изначально он планировался как ультрабюджетное решение для приобщения молодежи из стран третьего мира к современным высоким технологиям, но сфера его применения оказалась намного более широкой. Raspberry Pi оценили не столько дети из условных Сомали и Камбоджи, сколько интересующиеся компьютерной тематикой люди из вполне благополучных и развитых стран.
Такое уже случалось ранее: примерно десятью годами ранее компания Asus решила выпустить сверхдешевый нетбук — опять же, для детей из стран третьего мира. И выпустила. Этот нетбук назывался Asus Eee PC.
История умалчивает, оценили ли его детишки из неблагополучных уголков земного шара, но у вполне благополучной интересующейся компьютерными технологиями публики он пользовался большим успехом. Да таким, что в дальнейшем в линейке Eee PC было выпущено еще несколько нетбуков, с достаточно мощным «железом» по тем временам и уже без позиционирования их как компьютера для бедных.
Ну да это было лирическое отступление, а теперь возвращаемся обратно к нашей «малине» :).
Raspberry Pi представляет собой плату размером чуть больше пачки сигарет, на которой распаян ARM-процессор, чипы оперативной памяти, слот под microSD-карту, а также Ethernet-порт, HDMI, 3,5мм аудиовыход и USB-порты для подключения периферийных устройств. Кроме того, как и на Arduino, на плате Raspberry Pi имеется GPIO-интерфейс.
Все это работает под управлением адаптированного под ARM-архитектуру дистрибутива *nix.
В настоящее время выпускается уже третье поколение плат Raspberry Pi — со встроенными адаптерами Bluetooth и Wi-Fi.
Отличия между Raspberry Pi и Arduino
- Отличие #1. Производительность и многозадачность
В Arduino установлен микроконтроллер, работающий на частоте 16Мгц и имеющий 32Кб постоянной памяти и 2Кб оперативной памяти. Arduino не поддерживает многозадачность, хотя в некоторых случаях многозадачность на Arduino может эмулироваться.
В Raspberry Pi установлен 64-битный процессор, работающий на частоте 1,2Ггц, и 1Гб оперативной памяти. Количество постоянной памяти зависит от объема установленной microSD-карты. Raspberry Pi поддерживает многозадачность. - Отличие #2. Поддержка подключаемой периферии
Arduino не поддерживает подключаемую компьютерную периферию «из коробки». Распаянный на плате USB-порт служит только для загрузки программы в микроконтроллер.
Raspberry Pi обладает несколькими портами USB, HDMI-разъемом и 3,5мм аудиовыходом, и поддерживает подключение любой компьютерной периферии на уровне ОС. - Отличие #3. Скорость реакции
Arduino реагирует на все поступающие сигналы в реальном времени, без каких-либо задержек.
Raspberry Pi допускает задержки в реакции на сигналы — незаметные для человеческого восприятия, но могущие быть критичными в некоторых процессах. - Отличие #4. Потребление энергии
Потребление энергии Arduino измеряется в десятках миллиампер, благодаря чему устройство может работать от батареи или аккумулятора (без внешнего источника питания) длительное время.
Потребление энергии Raspberry Pi измеряется в сотнях и тысячах миллиампер, поэтому без внешнего питания устройство способно проработать от аккумулятора лишь несколько часов. - Отличие #5. Работа с видео и звуком
Мощности используемых в Arduino микроконтроллеров хватает на синтез звука, но работа с MP3/OGG/WAV невозможна без установки дополнительных модулей. Работа с видео на Arduino невозможна вообще из-за малой мощности микроконтроллера.
Raspberry Pi поддерживает работу с видео и звуком «из коробки», не требуя никаких дополнительных модулей.
Работа с видео на Arduino невозможна вообще из-за малой мощности микроконтроллера.Что лучше: Arduino или Raspberry Pi?
Главное, что нужно понять: Arduino и Raspberry Pi — это разные вещи. Первое — это аппаратная платформа. Второе — микрокомпьютер.
Они не являются конкурентами и служат для выполнения разных задач.
Arduino идеален для аппаратных проектов (которые основаны на считывании информации с различных датчиков и чипов и совершении простых действий в качестве реакции на полученные сигналы).
Raspberry Pi можно использовать с той же целью, но это будет все равно, что палить из пушки по воробьям: простота выполняемых процессов не оправдывает мощность и сложность применяемой системы.
В то же время, мощность Arduino не позволяет производить сложные вычислительные операции, а работа с интернетом на нем не поддерживается «из коробки» и требует подключения дополнительных модулей и написания программ для работы с ними.
Поэтому оптимальным выбором является использование обоих устройств в тандеме. На Arduino могут выполняться простые операции, а Raspberry Pi позволяет контролировать процессы на одном или нескольких Arduino и легко взаимодействовать с интернетом.
Применение Raspberry Pi и Arduino
В том, что из себя представляют Arduino и Raspberry Pi мы более-менее разобрались.
Теперь перед нами встает более важный вопрос: а зачем, собственно, все это нужно?
В промышленности микроконтроллеры и одноплатные компьютеры используются в станках ЧПУ и для контроля различных процессов.
Гики-энтузиасты робототехники строят на базе Arduino роботов.
Другие люди забавляются, делая простенькие проекты по управлению светодиодными индикаторами или выводу определенной информации (например, прогноза погоды) на ЖК-экран.
Но как быть, если робототехника не интересует вообще, а обучение ради обучения (и сопутствующие ему забавные, но бессмысленные проекты со светодиодами) не привлекает в качестве самоцели?
Я и сам из тех людей, которых в первую очередь интересует реальный практический результат.
Поэтому я подобрал несколько примеров несущих пользу и имеющих практическое применение проектов, которые можно реализовать на Raspberry Pi и Arduino.
Медиацентр на Raspberry Pi
Один из самых распространенных и простых способов применения Raspberry Pi — создание домашнего медиацентра. Ведь собрать его можно практически «на коленке», воспользовавшись уже готовыми наработками Pi-сообщества.
Зачем нужен медиацентр?
Для того, чтобы организовать хранение всей домашней коллекции музыки, видео и даже электронных книг на выделенном специально для этих нужд устройстве, с удобным и красивым интерфейсом и возможностью как просмотра контента с подсоединенного к медиацентру экрана, так и доступа к нему с любого устройства, подключенного к домашней сети.
Созданный на базе одноплатного компьютера медиацентр работает практически бесшумно и потребляет намного меньше электроэнергии по сравнению с обычным компьютером.
На мой взгляд, уже одна эта возможность применения Raspberry Pi оправдывает ее покупку.
CarPC на Raspberry Pi
Еще одна интересная идея применения Raspberry Pi — создание на ее основе CarPC, или же автомобильного компьютера, позволяющего воспроизводить медиаконтент, интерпретировать OBD-II коды с подключенного к диагностическому разъему адаптера, работать в качестве GPS-навигатора и монитора для камеры заднего вида.
Конечно, можно купить готовое решение — в виде штатного головного устройства на Android или Windows CE. Это намного проще, и возможно даже дешевле.
Но неоспоримое достоинство собственноручно собранного CarPC на Raspberry Pi заключается в возможности кастомизации под свои нужды абсолютно всего — начиная от технического функционала, и заканчивая дизайном интерфейса.
Карманный компьютер
Создать карманный компьютер на Raspberry Pi проще простого. Нужно лишь подключить аккумулятор и сенсорный экран.
Другое дело, что в наше время нет смысла мастерить самодельный КПК, ведь можно пойти в магазин и за сравнительно небольшие деньги купить там смартфон или планшет с нужными размерами экрана, причем по характеристикам и миниатюрности габаритов он будет намного превосходить любое DIY-решение.
Но при наличии Raspberry Pi открывается возможность создания раскладного карманного компьютера с физической QWERTY-клавиатурой.
И вот это уже более интересное решение, поскольку сегмент таких устройств незаслуженно обделен вниманием современных производителей. По-моему, только BlackBerry продолжает выпускать несколько смартфонов с физической клавиатурой.
Главная сложность при создании такого устройства на Raspberry Pi — изготовить компактный и удобный корпус.
Система автоматического полива растений
Имея несколько датчиков влажности, шланги и помпу для прокачивания воды можно создать автоматизированную систему полива растений. Для этой цели удобнее использовать уже Arduino, а не Raspberry Pi.
Созданную систему можно масштабировать по мере увеличения числа растений, а также усложнять, прописывая разные сценарии полива исходя из влаголюбивости каждого отдельного растения.
Умный дом
Одной лишь автоматизацией полива растений возможности применения Arduino в быту не ограничиваются.
На базе Arduino и Raspberry Pi можно создать систему «Умный дом» любого уровня сложности.
Управление освещением, контроль температуры, подъем и опускание штор и жалюзи, видеонаблюдение, имитация присутствия, оповещения об экстренных ситуациях — все это возможно при грамотном подборе датчиков и составлении алгоритмов.
Что нужно для использования Arduino и Raspberry Pi
Для того, чтобы начать делать проекты на Arduino и/или Raspberry Pi, помимо наличия самих устройств, нужно обладать следующими знаниями:
- представление о работе в *nix-системах
- знание основ радиоэлектроники
- знание основных принципов составления алгоритмов
- знание азов программирования на C и Python
Источники информации об Arduino и Raspberry Pi
Сайты:
- The MagPi Magazine (ежемесячный журнал от создателей Raspberri Pi)
- Hackster.io — проекты на Arduino
- Hackster.io — проекты на Raspberry Pi
Книги:
- Sai Yamanoor, Srihari Yamanoor — Raspberry Pi Mechatronics Projects
- Simon Monk — Raspberry Pi Cookbook 2nd Edition
- Simon Monk — Programming Arduino. Getting started with sketches
- Stefan Sjogelid — Raspberry Pi for Secret Agents
- Виктор Петин — Микрокомпьютеры Raspberry Pi. Практическое руководство
- Джереми Блум — Изучаем Arduino. Инструменты и методы технического волшебства
- Саймон Монк — Практическая электроника. Иллюстрированное руководство для радиолюбителей
- Теро Карвинен, Киммо Карвинен, Вилле Валтокари — Делаем сенсоры
Getting started with sketches(на английском языке — названия тех книг, что на момент публикации этого поста либо не были переведены на русский язык вообще, либо их переводы отсутствовали в свободном доступе)
Вместо заключения
Пока что мое ознакомление с темой носило теоретический характер. Я серфил интернет в поисках информации, скачивал и читал книги по теме.
Кроме того, за несколько дней до написания этой статьи я заказал в китае Raspberry Pi 3 Model B, Arduino Uno R3 и всяких датчиков, сенсоров и аксессуаров к ним на 100 с небольшим долларов суммарно.
Для начала этого должно быть достаточно.
После получения посылок (думаю, что это произойдет уже в следующем году) я продолжу цикл публикаций о Raspberry Pi и Arduino.
Stay tuned.
сравниваем что лучше, модельный ряд
Человечество весь период своего существования старается облегчить работу каждого индивидуума в деле получения каких-либо жизненных благ. Другими словами, возможности осуществления минимума действий, с аналогичным результатом, как и при определенных трудовых затратах. Во многих случаях подобная практика оправдана, по причине опасности работы или ее однообразности.
Уже давно в существующий социум вошло понятие автоматизации — когда обыденные и нудные работы берут на себя различные механические приспособления или даже целые роботизированные комплексы. Принципы функционирования большинства из них обеспечиваются встроенными «умными» системами, способными в ограниченных рамках действовать псевдо-разумно. Имеется в виду, реагировать на внешние ситуации в пределах заложенной программы, устанавливающей последовательность действий для каждого конкретного случая.
Обеспечивается названая функциональность микроконтроллерами или компьютерами.
Собственно, любой проектировщик логической системы изначально останавливается перед выбором — что конкретно использовать — специализированный микроконтроллер или компьютер. Тем более, что в последнее время получили широкое распространение практически готовые комплексные решения вопроса, изначально рассчитанные на применение их в составе средств автоматизации. Речь идет о Raspberry PI и Arduino. Первый в своей основе — пусть и не очень мощный, но компьютер. Возможности устройства близки полноценному ПК, с многозадачностью, сетью, большим объемом памяти и относительно мощным процессором. И все это при достаточно малых габаритах. Минусом служит ограниченность количества ШИМ портов ввода/вывода и практически полное отсутствие аналоговых преобразователей у большинства моделей, что, в свою очередь, требует использование дополнительных аппаратных модулей для подключения большей части датчиков.
Кроме названого можно вспомнить и о не 100 % поддержки производителей платформы Raspberry PI у своих устройств.
То есть, весьма вероятно, что для какого-либо конкретного оборудования может попросту не оказаться библиотек или программных компонентов им управляющих.
Рекомендуем глубже изучить Raspberry Pi, что это такое, устройство и функциональные возможности.
Другое дело микроконтроллер Arduino. Если брать процессорные мощности, память и функциональность — то они на первый взгляд скромнее. Слабый процессор в десятки мегагерц, вместо сотен у Raspberry, килобайты оперативки, взамен мегабайт конкурента, отсутствие сетевых коммуникаций. В реальности названое не служит минусом платформе Arduino, а скорее ее плюсом. Ведь, в сущности — чем «умнее» устройство, тем больше оно потребляет энергии, и там, где микроконтроллер может работать от аккумулятора неделями, полноформатный компьютер растратит заряд за считаные часы.
Что касается недостающих возможностей, их для платформы Arduino получают установкой аппаратных дополнений, которые, не загружая внутренний процессор устройства приносят требуемую в конкретный момент функциональность.
То есть, общий комплекс оборудования собирается как кубики, каждый из которых предоставляет свои возможности. Нужна сеть — добавляем к микроконтроллеру плату сетевого WIFI/LAN/Bluetooth взаимодействия. При необходимости синтеза голоса устанавливается так называемый «шилд», обеспечивающий требуемую возможность. Что касается программной совместимости — большая часть подключаемого оборудования разрабатывается конкретно под названую платформу и никаких проблем ими управлять попросту не существует.
Особо хотелось бы отметить контроль сторонних устройств — за счет продуманной программно/компонентной схемы — Ардуино на высоте. Множество аналоговых и цифровых портов ввод/вывода расположенных сразу на плате микроконтроллера, явно дает ему преимущество в некоторых нишах применения, если сравнивать Arduino или Raspberry PI.
Назначение
Любое сравнение компьютеров и микроконтроллеров, сторонниками обоих лагерей, начинается с их характеристик. В случае Arduino vs Raspberry PI технические параметры каждого относительно противника можно оценить таблицей:
| Одноплатный компьютер Raspberry PI | Микроконтроллер Arduino | |
|---|---|---|
| Процессор | Broadcom | ATMega |
| Частота | 700–1500 МГц | 16 МГц |
| Количество ядер | 1–4 | 1 |
| Память | 512–4096 Мб оперативной | 32 Кб flash, 1 Кб EEPROM, 2 Кб оперативной |
| Сеть, включая глобальную | Есть | Требуется использование дополнительных шилдов и базовые знания сетевого взаимодействия |
| Потребление энергии | 10 Вт | 0. 33 Вт |
| Режим работы | Многозадачность | Реальное время |
| Наличие сред разработки | Множество в рамках применяемых в Linux и способных компилировать код для ARM-процессоров | Arduino IDE, AtmelStudio или похожие в случае клонов платформы |
| Звук | Все мультимедийные возможности большого ПК | Если нужен вывод чего-либо отличающегося от нескольких звуковых сигналов разных частот, необходимо использовать внешние платы расширения |
| Видео (обработка) | Есть | Нет |
| Периферия | Стандартная, предназначенная для работы с ПК | Подключается только с использованием специальных для каждого типа устройств шилдов. |
| Внешний источник хранения данных | SD-карта | Через плату расширения SD-карта |
| Управление контактными цепями (ШИМ-периферия) | Нет или сильно ограничено у клонов | Есть |
| Подключение аналоговых датчиков | Только через дополнительные платы расширения | Есть |
| Операционная система с интерфейсом пользователя | Linux, Android | Нет |
| Порты | GPIO 26–40 pin, UART, i2c | 14 цифровых, 6 из которых можно использовать как ШИМ, 6 аналоговых, USB, ICSP. У некоторых моделей больше. |
| Цифровые порты (ПК) | USB, mini HDMI, Composite | USB |
| Встроенный видеоадаптер | Есть | Нет |
Контекст вышесказанного нужно понимать не только как сравнение конкретно платформ Raspberry PI и Arduino, но и в общем смысле проведения параллелей между одноплатными компьютерами и микроконтроллерами. Последние, конечно, проигрывают в мощностях, набирая свое только за счет экономного использования энергии и широкого спектра подключаемых дополнительных плат.
Еще одним преимуществом, которое часть специалистов считает недостатком, служит выполнение задач реального времени, которые в не специализированных ОС произвести сложно, а микроконтроллер их осуществляет изначально. Может для DIY проектов последнее и не критично, тем не менее фактор может иметь значение в линиях производств, связанных непосредственно с изготовлением химической продукции, топлива или иных процессов требующих точного соответствия процедур действий определенным промежуткам времени.
Теперь немного о цене владения. Тут пока лидирует Arduino, который на порядок дешевле конкурента. Посудите сами, сравнив цены типовых Raspberry PI:
| Модель | Цена |
|---|---|
| Raspberry PI 3 B | 4399 |
| Raspberry PI 4 B | 5199 |
с распространенными моделями Arduino:
| Arduino UNO R3 | 270–350 |
| Arduino MEGA 2560 R3 | 670–5000* |
*есть платы-аналоги, производимые сторонними изготовителями, а есть именно заводы Arduino. Оригинальные микроконтроллеры понятно дороже, хоть и не факт, что они лучше качеством.
Разнообразие
Кроме общей информации приведенной ранее, при выборе собственно «мозга» конструкции, стоит обратить внимание на все возможности предоставляемые различными моделями высокоинтеллектуальных устройств Arduino и Raspberry [Ю.
П.1] .
Модели Arduino
Для большинства выпускаемых моделей Arduino технические характеристики равны, к примеру, у многих процессор работает с частотой 16 МГц, при оперативной памяти в 2 Кб. Основные различия выражаются размерами (форм-фактором) и количеством пинов (контактов подключения внешних устройств и сенсоров). Хотя, есть и нюансы:
- Arduino Uno. Наверное, самая распространенная модель из находящихся на рынке. Подобная популярность вызвала появление множества клонов, выпускаемых за счет того, что платформа в своей основе открыта. В России, к примеру, одна из копий (их в реальности, множество) производится под торговой маркой RobotDyn UNO. Что касается характеристик UNO, — здесь акцентируется внимание на количестве портов: 20 цифровых, 6 аналоговых, 6 ШИМ. При этом устройство поддерживает два аппаратных прерывания. Размеры и расположение интерфейсной части позволяют удобно подключать и монтировать стандартные аппаратные платы расширения (шилды), разработанные специально для Ардуино. Сами габариты классически составляют 53.34×66 мм. Последние могут слегка различаться, здесь главным становится только правильное размерное расположение контактных площадок для подключаемых устройств.
- Arduino Leonardo. Более мощная модель по сравнению с UNO. Отличается расширенным контроллером ATmega32u4 и наличием большего количества портов: 12 аналоговых, 7 ШИМ, 5 контролируемых за счет аппаратных прерываний, USB и UART. Российский аналог выпускается под названием Iskra Neo. Габаритные размеры Leonardo составляют 6.9×5.3 мм, без учета разъема микро-USB и питания.
- Arduino Mini. Уменьшенный вариант относительно UNO, обладающий аналогичными возможностями. При использовании могут возникнуть проблемы с подключением внешних шилдов, которые, впрочем, легко решаются за счет дополнительной макетной платы. Единственным минусом, кроме названого можно считать только, что в составе устройства отсутствует USB разъем и для его прошивки требуется использовать дополнительный переходник USB-UART. Габариты Arduino MINI составляют всего 30×18 мм. Российский аналог называется Iskra Mini.
- Arduino Micro. названый микроконтроллер своей начинкой равен Leonardo, при размерах 48×18 мм. В отличие от MINI, место для USB разъема на устройстве нашлось.
- Arduino Mega 2560. Среди микроконтроллеров настоящего типа модель служит своеобразным топом по возможностям. В ней 8 Кб оперативной памяти и 256 Кб постоянной, кроме того расширено количество портов, их теперь 60. Причем 16 пинов предназначены целям аналогового обмена, а еще 16 отпущены под ШИМ.
Сами габариты классически составляют 53.34×66 мм. Последние могут слегка различаться, здесь главным становится только правильное размерное расположение контактных площадок для подключаемых устройств.
Габариты Arduino MINI составляют всего 30×18 мм. Российский аналог называется Iskra Mini.Кроме названых существует много других моделей Arduino, но часть из них уже не подходит под понятие микроконтроллера, приближаясь характеристиками к возможностям полнофункционального компьютера. Здесь достаточно вспомнить Due ориентированный на использование в качестве штатного автомобильного ПК, Yún представляющий собой своеобразный гибрид и работающий на OpenWRT Linux. Не стоит забывать и о не полных клонах, производители которых добавляют свои возможности к продаваемому оборудованию.
Разнообразие Raspberry Pi
Raspberry PI, в отличие от Arduino, не может похвастаться широким ассортиментом или очень низкой ценой. Тем не менее одноплатным компьютерам названой марки есть чем удивить придирчивого покупателя.
- Raspberry PI 1 A и A+. Компьютер работающий на процессоре Broadcom BCM2835, с частотой 700МГц и одним ядром. Количество оперативной памяти в зависимости от модели отличается и составляет для А 256 Мб и 512 Мб в случае A+. Видеовыход организован двумя разъемами — RCA и HDMI. Также на плате размещен слот чтения SD-карт и GPIO порты в количестве 26 штук для А и 40 в случае А+. Кроме них присутствуют коннекторы SPI, I²C, I²S, UART. Габариты конструкции составляют 85.6×53.98 мм для A и 65×56 мм при A+. Разведенных сетевых адаптеров на плате нет, для их подключения требуется подсоединение отдельной аппаратной части.
- Raspberry PI 1 B и B+. Следующее поколение, отличающиеся 512Мб памяти изначально, двумя USB разъемами в случае B и 4 для B+. Начальные сетевые возможности представлены встроенным LAN-адаптером на 100 мб/с. Как и в случае первой модели, количество пинов GPIO зависит от наличия плюса в маркировке — для B+ их 40, при обычном B, только 26.
- Raspberry PI 2. Развитие первого одноплатника. Памяти в нем теперь 1 Гб, габариты аналогичны предыдущему поколению, присутствует сеть. Поменялся процессор, теперь микрокомпьютер использует четырех ядерный Cortex A7 с тактовой частотой в 900 МГц. Вся остальная начинка аналогична модели Raspberry PI 1 B+.
- Raspberry PI 3. Популярная модель следующего поколения. Теперь используется 64 битный процессор Cortex A53 1.2 Ггц. Встроенное видео повзрослело и работает на частотах 400 МГц. В состав одноплатника включен модуль Bluetooth 4.1 и WIFI 802.11n. Оперативной памяти, как и в случае B+ — 1 Гб. Габариты платы выросли аналогично и теперь составляют 85.6×56.5×17 мм.
- Raspberry PI Zero, включая модели W и 3B+. Главное отличие от старших собратьев — памяти всего 512 Мб, меньше физические габариты (66×32×5 мм) и одноядерный процессор ARM1176JZ-F 1 ГГц, вернее его аналог от Broadcom с индексом BCM2835. Теперь, что отличает подмодели W и 3B+. У обоих распаян Bluetooth, вместе с адаптером WIFI. В 3В+ разогнан указанный ранее процессор до 1.4 ГГц. Кроме того, в случае последней модели сделали апгрейд сетевой части до более современных реалий. К примеру, Bluetooth получил версию 4.2, WIFI обзавелся поддержкой всего диапазона 802.11, включая b/g/n/ac. Ethernet стал гигабитным.
- Raspberry PI 4 B. Мощность названого одноплатника бьет все возможные рекорды, до такой степени, что его все чаще начинают использовать в качестве полноценного домашнего ПК. Посудите сами: четырех ядерный Broadcom BCM2711 1.5 ГГц 64-bit, ОЗУ, в зависимости от модификации в 1, 2 или 4 Гб. Связь представлена Bluetooth 5.0, беспроводным адаптером Wi-Fi на 2.4 ГГц и 5.0 ГГц. На плате размещен адаптер гигабитного Ethernet. Кроме GPIO портов присутствуют коннекторы USB-С 3.0 и USB-С 2.0. Видео выводится на два micro-HDMI выход при аппаратном декодировании в качестве 4k и 60 Гц. Читайте подробный обзор Raspberry Pi 4.
Начальные сетевые возможности представлены встроенным LAN-адаптером на 100 мб/с. Как и в случае первой модели, количество пинов GPIO зависит от наличия плюса в маркировке — для B+ их 40, при обычном B, только 26.
Теперь, что отличает подмодели W и 3B+. У обоих распаян Bluetooth, вместе с адаптером WIFI. В 3В+ разогнан указанный ранее процессор до 1.4 ГГц. Кроме того, в случае последней модели сделали апгрейд сетевой части до более современных реалий. К примеру, Bluetooth получил версию 4.2, WIFI обзавелся поддержкой всего диапазона 802.11, включая b/g/n/ac. Ethernet стал гигабитным.
Рекомендуем к прочтению: подробный обзор возможностей контроллера Raspberry Pi Zero W.
Выбор
Рассмотрев характеристики представленных аппаратов каждый может сделать выбор в том, что лучше подходит для конкретного проекта — Raspberry PI или Arduino. В обоих случаях есть и свои плюсы, и минусы. К примеру, одноплатник стоит относительно дороже, но обеспечивает мультимедийные и интерфейсные возможности из коробки. Его великий минус — энергопотребление, которое может доходить до 2 А (10 Вт) в пиковом режиме работы.
Микроконтроллер же, в своей простоте отличается малой мощностью, но лучшей аппаратной расширяемостью, чем одноплатный компьютер. К примеру, у него элементарно больше аналоговых портов, что означает больше возможностей в деле получения информации от внешних датчиков. Кроме названого плюса — его цена существенно ниже чем даже у самого дешевого Raspberry PI. Опять же, для использования в средах где требуется точное соблюдение временных промежутков в выполняемых процессах он незаменим.
Тем и плоха многозадачность Raspberry — в каждый конкретный момент выполняется множество разных операций. И если мощности процессора заняты, требуемое в определенное время действие может задержаться до освобождения ресурсов, что в некоторых случаях становится критичным.
Ну, а про потребление энергии вообще отдельный разговор. Микроконтроллер тратит десятые части ватта, что позволяет использовать его с питанием от батареи очень долгое время. В десятки раз быстрее Raspberry PI разрядит любой аккумулятор, в отличие от того же Arduino.
И еще одна деталь, которая служит существенным минусом у одноплатника. Речь идет о завершении работы. Операционная система требует правильного закрытия всех файлов на внутреннем накопителе, что в свою очередь приводит к специфичному и относительно долгому процессу выключения Raspberry PI или похожих компьютеров. Arduino в данном случае достаточно просто выдернуть из розетки.
В общем, для каждого конкретного случая нужно подбирать логическое устройство индивидуально, выбирая между микроконтроллером и одноплатным компьютером.
Видео по теме
Arduino против Raspberry Pi: в чем разница?
Представьте, что в один прекрасный день вы едете домой после работы, и ваш умный холодильник уведомляет вас о том, что вам нужно купить продукты. Когда вы собираетесь добраться до дома, ваш кондиционер установит в комнате приятную температуру и зажжется свет. Это не просто фантазии, это стало возможным благодаря приложениям Интернета вещей (сокращенно IoT). Интеллектуальные носимые устройства, которые могут рассчитывать частоту сердечных сокращений и калории, съеденные или сожженные, умные кухонные приборы, устройства слежения и т. д., стали возможными благодаря применению Интернета вещей.
Когда дело доходит до IoT, Arduino и Raspberry Pi являются двумя основными устройствами, используемыми для его реализации. Конечно, мы не будем здесь много говорить об IoT, так как собираемся затронуть тему «Arduino против Raspberry Pi».
Прежде чем углубляться в различия между Arduino и Raspberry Pi, нам нужно иметь общее представление об Arduino и Raspberry Pi.
Не знаете, что делать дальше?
За 3 простых шага вы можете БЕСПЛАТНО найти свою персональную дорожную карту карьеры в сфере разработки программного обеспечения
Развернуть в новой вкладке
Содержание
показать
- Что такое Audrino?
- Особенности
- Что такое Raspberry Pi?
- Особенности
- Ключевые отличия
- Разница между Arduino и Raspberry Pi
- Плюсы и минусы Raspberry Pi
- Плюсы и минусы Arduino
- Raspberry Pi или Arduino — что лучше?
- Заключение
- Часто задаваемые вопросы
Что такое Аудрино?
Arduino Audrino — это электронное устройство с открытым исходным кодом, которое может считывать входные данные (например, свет на датчике, палец на кнопке или сообщение в Twitter) и на основе этих входных данных производить выходные данные (например, включение светодиода или активацию).
мотор). Audrino был разработан в Ivrea Interaction Design Institute как простой инструмент, предназначенный для студентов, не имеющих опыта работы с электроникой и программированием. Завоевав популярность, он начал меняться, чтобы адаптироваться к новым потребностям и вызовам. Благодаря своему простому и легко доступному пользовательскому интерфейсу он помог реализовать множество проектов, от предметов повседневного обихода до сложных научных инструментов.
Платы Arduino — это микроконтроллеры, а не полноценные компьютеры с собственной операционной системой, такой как Raspberry Pi. Они просто выполняют код, написанный на C/C++, хранящийся в их прошивке. Интегрированная среда разработки Arduino (IDE) — это программное обеспечение с открытым исходным кодом, используемое для написания кода и его загрузки на плату Audrino.
Важным преимуществом Audrino является то, что он имеет открытый исходный код, а это означает, что многие файлы дизайна и исходный код уже доступны. Вы можете выбрать любую из них или улучшить их, чтобы сделать свою собственную доску Audrino.
Характеристики
- Большинство плат Arduino поставляются с 8-битным микроконтроллером.
- 32 КБ флэш-памяти и 2 КБ SRAM (статическая оперативная память).
- Требуемое входное напряжение – 7 В – 12 В
- Arduino использует C/C++ в качестве языка программирования.
- Контакты цифрового ввода/вывода — 14
- Контакты аналогового ввода — 6
- Тактовая частота —
- Диапазон скоростей процессора от 8 МГц до 400 МГц. Средняя скорость большинства Arduino составляет 16 МГц.
- Флэш-память — 32 КБ
- Ограничено IDE (интегрированной средой разработки)
Что такое Raspberry Pi?
Raspberry Pi Небольшой полнофункциональный компьютер, который можно подключить к компьютерному монитору, клавиатуре и мыши. Он обладает всеми качествами ПК — выделенным процессором, памятью и графическим драйвером. У него даже есть собственная операционная система под названием Raspberry Pi OS, которая представляет собой оптимизированную версию Linux.
Raspberry Pi не предлагает хранилище, но вы можете использовать карты microSD для хранения любой ОС (Raspberry Pi, Ubuntu Mate и т. д.), которая вам нравится. Raspberry Pi также поддерживает подключение по Bluetooth, Ethernet и Wi-Fi, поэтому его также можно использовать для передачи файлов через Интернет. Дизайн проекта Raspberry Pi и программное обеспечение не имеют открытого исходного кода.
Поскольку плата Raspberry Pi представляет собой не что иное, как целый компьютер внутри печатной платы, ее часто называют одноплатным компьютером или SBC. Фонд Raspberry Pi постоянно обновляется и улучшается. С момента своего выпуска он стал популярным выбором для применения в робототехнике, мониторинге погоды, IoT и многих других электронных системах.
Особенности
- Превосходная программная реализация
- 64-разрядный четырехъядерный процессор
- Большой объем оперативной памяти (последняя плата Raspberry Pi 4 Model B имеет до 8 ГБ оперативной памяти)
- Скорость процессора — 700 МГц — 1,5 ГГц
- Raspberry Pi имеет 40 контактов ввода/вывода.
- Может быть подключен к Интернету.
- Он может запускать все виды приложений (включая MS Office и электронную почту).
- Он содержит все: ЦП (центральный процессор), ГП (графический процессор), порт Ethernet, контакты GPIO (универсальный ввод/вывод) и разъем источника питания.
Ключевые отличия
- Платы Arduino — это микроконтроллеры (не полноценные компьютеры), а платы Raspberry Pi — микропроцессоры.
- У Raspberry Pi есть собственная операционная система, а у плат Arduino ее нет. Плата Arduino работает по простым инструкциям, предоставленным им IDE (интегрированной средой разработки).
- Raspberry Pi поддерживает интернет, платы Arduino не поддерживают интернет. Платы Arduino
- дешевле, платы Raspberry Pi немного дороже.
Разница между Arduino и Raspberry Pi
На первый взгляд может показаться, что Raspberry Pi выгоднее, но не рано ли судить? По мере дальнейшего обсуждения этой темы картина может проясняться.
Давайте посмотрим на различия между Raspberry Pi и Arduino.
| База | Arduino | Raspberry Pi | ||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Лицензия | Arduino — это проект с открытым исходным кодом. И его программное, и аппаратное обеспечение имеют открытый исходный код. | И аппаратное, и программное обеспечение Raspberry Pi имеют закрытый исходный код. | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Блок управления | Из семейства Atmega | Из семейства ARM | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тактовая частота | 16 МГц (Arduino UNO) | 909140 ГГц в Bspberry 4 До 1,5 ГГц0141|||||||||||||||||||||||||||||||||
| RAM | Requires less RAM (2kB) | Requires large RAM (more than 1 GB) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| CPU Architecture | 8-bit | 64-bit | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Logic level | Arduino’s logic уровень 5В. | Логический уровень Raspberry Pi — 3 В. | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Потребляемая мощность | Потребляет около 200 МВт мощности | Потребляет около 700 МВт мощности | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| На основе | Arduino — это микроконтроллер | Raspberry Pi основан на микропроцессоре | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Аппаратная структура | Простая аппаратная структура | Сложная аппаратная структура | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Программное обеспечение | Raspberry Pi поддерживает собственную операционную систему на базе Linux Raspberry Pi OS. Вы также можете установить понравившуюся вам ОС. | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Интернет | Arduino не поддерживает Интернет. Вам нужны дополнительные модули или щиты для подключения к Интернету. | Raspberry Pi имеет встроенный порт Ethernet и поддержку WiFi. | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Стоимость | Платы Arduino дешевле. | Платы Raspberry Pi стоят дорого. | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Как они справляются с падением мощности | Устройства Arduino начинают выполнять код при включении. Поэтому при отключении питания, резком, вы не получите коррумпированную операционную систему или ошибки. Код просто запустится снова при подключении. | Raspberry Pi требует такого же ухода, как и ПК. Вы должны завершить работу операционной системы должным образом. | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Текущая мощность привода | Более высокая сила тока | Меньшая сила тока | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Возможности | Arduino обычно используется для многократного выполнения одиночных (и простых) задач. | Raspberry Pi может выполнять несколько задач одновременно. | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Беспроводная связь | Arduino не поддерживает Bluetooth или WiFi. | Raspberry Pi поддерживает Bluetooth и WiFi. | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Приложения | Таймер обратного отсчета для светофоров, счетчик парковки, весы и т. д. | Контроллер роботов, игровые серверы, покадровые камеры и т. д.
Минусы
Плюсы и минусы ArduinoПлюсы
Минусы
Raspberry Pi или Arduino — что лучше?На самом деле Raspberry Pi одерживает верх в борьбе между собой и Arduino. Благодаря более высокой скорости обработки, подключению к Интернету, поддержке большого количества различных датчиков и способности выполнять сложные задачи это лучший выбор. Но это не значит, что Arduino полностью вне конкуренции. У него есть свои преимущества. Это дешевле, с открытым исходным кодом и хорошо подходит для начинающих. ЗаключениеИ Arduino, и Raspberry Pi имеют свои преимущества и недостатки. Выбор между ними зависит от типа вашего проекта и вашего бюджета. Arduino подходит для повторяющихся задач, таких как открытие и закрытие дверей, включение/выключение света и т. д. Так что, если ваш проект содержит какой-либо повторяющийся элемент и просто требует предоставления вывода на основе сенсорных входов, Arduino должен быть вашим выбором. Raspberry Pi лучше всего подходит для выполнения сложных задач, таких как управление сложными роботами, мониторинг погоды, публикация в Интернете и т. д. Если вашему проекту требуются сложные функции и подключение к Интернету, Raspberry Pi — это ваше решение. Я надеюсь, что это помогло вам узнать Arduino и Raspberry Pi и принять взвешенное решение. Часто задаваемые вопросы Может ли Raspberry Pi заменить Arduino? Трудно ли научиться Arduino? Может ли Raspberry Pi запускать Windows? Какой язык Arduino? В чем разница между Raspberry Pi и Arduino? Raspberry Pi и Arduino — две очень популярные платы среди сборщиков электроники, любителей и даже профессионалов. Давайте подробнее рассмотрим эти две платы, разберемся в различиях между Raspberry и Arduino, а также построим сравнение Raspberry Pi и Arduino в табличном формате. Если вы хотите выбрать между ними, то это зависит от требований вашего проекта, но мы надеемся, что эта статья поможет вам понять различия между этими двумя платами и поможет вам выбрать правильную плату для вашего следующего проекта. [adsense1] Контур Ардуино Начнем с Ардуино. Arduino был разработан Massimo Banzi Et Al. в Иврее, Италия. Arduino — это простой инструмент для прототипирования электроники с аппаратным и программным обеспечением с открытым исходным кодом. Самая популярная плата Arduino — это Arduino UNO, основанная на микроконтроллере ATmega328P от Atmel (теперь Microchip). Что касается программного обеспечения Arduino, все платы Arduino могут быть запрограммированы на языках программирования C и C++ с использованием специального программного обеспечения под названием Arduino IDE. Arduino IDE состоит из всех наборов инструментов для редактирования исходного кода, компиляции и программирования микроконтроллера на плате Arduino. Если у вас есть опыт работы с такими микроконтроллерами, как 8051, Atmel или микроконтроллеры PIC, то вы, вероятно, понимаете длительный процесс разработки приложений с использованием этих микроконтроллеров. Если вы не знакомы, то давайте кратко рассмотрим процесс. Во-первых, вам необходимо написать прикладное программное обеспечение (основной исходный код) в специальной среде IDE (например, Keil, Atmel Studio или MPLAB IDE от PIC). Затем вам нужно скомпилировать код и сгенерировать двоичный файл в виде файла .hex. Теперь, используя специальное оборудование под названием «Программист», вы должны загрузить шестнадцатеричный файл в целевой микроконтроллер с помощью программного обеспечения программатора. Arduino упростил этот процесс с помощью быстрого программирования в стиле plug-and-play. Используя одно программное обеспечение (IDE Arduino), вы можете написать код, скомпилировать его и загрузить в микроконтроллер. Вам также не нужно отдельное оборудование для загрузки программы. Просто подключите плату Arduino к компьютеру через порт USB, нажмите кнопку загрузки, и вуаля, микроконтроллер на плате Arduino готов выполнять свои задачи. Еще одна важная особенность Arduino — это открытый исходный код. Это означает, что файлы дизайна и исходный код программного обеспечения и библиотек находятся в свободном доступе. Raspberry PiRaspberry Pi был разработан Эбеном Аптоном из Кембриджского университета в Соединенном Королевстве с целью обучения и улучшения навыков программирования студентов в развивающихся странах. В то время как Arduino — это плата для разработки на основе микроконтроллера, Raspberry Pi — это плата на основе микропроцессора (обычно ARM Cortex A Series), которая действует как компьютер. Вы можете подключить несколько периферийных устройств, таких как монитор (через порт HDMI или AV), мышь и клавиатуру (через USB), подключиться к Интернету (через Ethernet или Wi-Fi), добавить камеру (через специальный интерфейс камеры), просто как мы делаем с нашим настольным компьютером. Поскольку весь компьютер (процессор, ОЗУ, хранилище, графика, разъемы и т. д.) расположен на одной печатной плате, Raspberry Pi (и другие подобные платы) называются одноплатными компьютерами или SBC. Поскольку Raspberry Pi по сути является полноценным компьютером, на нем может работать операционная система. Raspberry Pi Foundation, организация, отвечающая за проектирование и разработку Raspberry Pi SBC, также предоставляет дистрибутив Linux на основе Debian, называемый ОС Raspberry Pi (ранее известный как ОС Raspbian). Еще одна важная особенность Raspberry Pi заключается в том, что поскольку это компьютер на базе Linux, вы можете разрабатывать программное обеспечение с использованием нескольких языков программирования, таких как C, C++, Python, Java, HTML и т. д. Несмотря на его первоначальные намерения, заключающиеся в программирования (таких как языки программирования Python и Scratch) в школах, оригинальный SBC Raspberry Pi стал чрезвычайно популярным среди самодельщиков, любителей и энтузиастов для разработки нескольких приложений, таких как робототехника, метеостанции, системы безопасности на основе камер и т. д. Благодаря своему успеху и популярности Raspberry Pi Foundation постоянно обновляет и выпускает новые версии Raspberry Pi, последней из которых является Raspberry Pi 4 Model B. Файлы дизайна оборудования и прошивка Raspberry Pi не открыты. -источник. Различия между Raspberry Pi и ArduinoКак Arduino, так и Raspberry Pi являются хорошими обучающими инструментами для студентов, начинающих и любителей. Давайте посмотрим на некоторые различия между Raspberry Pi и Arduino.
Сравнение Raspberry Pi и ArduinoТеперь посмотрим сравнение Raspberry Pi и Arduino в табличной форме.
[adsense2] Как выбрать между Raspberry Pi и Arduino? Итак, чтобы выбрать между ними, сначала вы должны знать, что вы хотите сделать в своем проекте. |
Это означает, что вы не можете настроить свой собственный одноплатный компьютер Raspberry Pi (SBC).
Raspberry Pi и Arduino — совершенно разные платы. В то время как Arduino нацелен на быстрое программирование и создание прототипов схем, Raspberry Pi действует как инструмент обучения компьютерному программированию (но вы также можете найти Raspberry Pi — это несколько проектов «сделай сам»). Каждая доска имеет свои преимущества и недостатки.
Arduino — это, по сути, плата для разработки микроконтроллера, с помощью которой вы можете мигать светодиодами, принимать входные данные от кнопок, считывать данные с датчиков, управлять двигателями и выполнять многие другие задачи, связанные с «микроконтроллером».
Вы можете использовать файлы дизайна аппаратного обеспечения в качестве справочного материала и, по сути, создать свою собственную плату Arduino.
д. На Arduino GPIO называется цифровым вводом-выводом (от цифрового вход и выход) и аналоговый вход (для аналогового входа).
Итак, вам нужен адаптер питания для Raspberry Pi, но вы можете питать Arduino от USB-порта компьютера.
Что касается Raspberry Pi, оригинальный Raspberry Pi SBC стоил около 35 долларов, но последняя модель Raspberry Pi 4 Model B доступна в разных ценовых категориях (35, 55 или 75 долларов) в зависимости от конфигурации памяти.
д., расположены на самой плате Raspberry Pi
д.
Поэтому будьте осторожны при подключении оборудования к контактам
