Avtor: dr. Simon Vavpotič
Raspberry Pi skoraj vsako leto postreže z novostmi, tako za industrijo, kot za domače uporabnike. Tokrat so novosti kar tri!
Po dolgem in nestrpnem pričakovanju smo 27. novembra končno dobili novi računski modul Raspberry Pi Compute Module 5, ki bo omogočil celo gradnjo multiračunalniških nosilnih plošč, kakršne smo doslej poznali le za Raspberry Pi Compute Module 4 – z ležišči za do 6 modulov. V slednje sicer lahko že danes vgradimo tudi računske module Raspberry Pi Compute Module 5, vendar bodo lahko nosilne plošče, izdelane posebej zanje bolje izkoristile njihove zmogljivosti.
Za tiste, ki ne poznate Raspberry Pi Compute Modulov povejmo, da je računski modul računalnik brez priključkov, s katerimi bi povezali zunanje naprave. Modul za delovanje potrebuje nosilno ploščo, ki se prek posebnih 100-polnih priključkov s spodnje strani poveže na ustrezna priključka nosilne plošče. Zunanje naprave tako povežemo s priključki kupljene ali doma narejene nosilne plošče.
Ta vsebina je samo za naročnike
Naj takoj dodam, da za izdelavo nosilne plošče potrebujemo ustrezne stroje, ki jih ima le nekaj slovenskih podjetij, lahko pa izdelavo naročimo tudi pri tujih ponudnikih. Kljub temu je za industrijske aplikacije možnost izgradnje lastne nosilne plošče ključna, saj je le tako mogoče optimizirati velikost in delovanje naprav, ki jih poganjajo računski moduli. Na primer v robotiki, lahko v nosilno ploščo vgradimo tudi krmilnike motornih pogonov in senzorjev.
Raspberry Pi Computer Module 5 Development Kit
Pri Raspberry Pi vedo, da razvijalci strojne in programske opreme potrebujejo instantno okolje za razvoj programskih aplikacij, predvsem pa morajo nekoliko bolje spoznati nove tehnologije, preden jih lahko vgradijo v svoje nosilne plošče. Raspberry Pi Computer Module 5 Development Kit je zato za večino, vsaj na začetku, nepogrešljiv.
Vendar si vseeno ni treba beliti glave, če že imate Raspberry Pi Compute Module 4 in ustrezno nosilno ploščo zanj, saj je slednja združljiva tudi z novim računskim modulom, vendar z nekoliko omejenim naborom funkcionalnosti. Podobno velja tudi za Compute Module 5 IO Board, saj je tudi ta omejeno združljiva z Raspberry Pi Compute Module 4.
Skratka, če določenih funkcionalnosti ne potrebujemo, za osnovno spoznavanje z novim računskim modulom zadošča že nakup modula, ki stane od 45 USD naprej, vendar so lahko cene pri različnih trgovcih, še posebej slovenskih, tudi višje. Za 45 USD dobimo osnovni računski modul Raspberry Pi Compute Module 5 z 2 GB RAM, brez Wi-Fi/Bluetooth modula in brez eMMC Flash pomnilnika, ki je sicer hitrejši od SD kartice. Po drugi strani, stane najdražji z 8 GB RAM, Wi-Fi/Bluetooth modulom in 64 GB eMMC Flash pomnilnika 80 USD.
Pri mnogih spletnih trgovcih lahko za 130 USD naročimo razvojni komplet, ko poleg računskega modula Raspberry Pi Compute Module 5 z 4 GB RAM, Wi-Fi/Bluetooth modulom in 32 GB eMMC pomnilnika vključuje še originalni 27-vatni napajalnik, Compute Module 5 IO Board nosilno ploščo, dva priključna kabla HDMI na HDMI in antenski kabel z zunanjo Wi-Fi/Bluetooth anteno ter lepo oblikovano kovinsko ohišje.
Kako začeti?
Raspberry Pi Compute Module 5 Development Kit dobimo v privlačni papirni škatli, v katero so lično zložene manjše škatlice, pri čemer seveda najprej opazimo tisto z računskim modulom. Ko pa kopljemo naprej, najdemo še hladilno rebro, lepo oblikovano kovinsko ohišje, na katero je z notranje strani privit z Raspberry Pi združljiv ventilator s štiripolnim konektorjem (+5 V, PWM za določanje hitrost ventilatorja, masa in merilnik obratov). Tako imamo v osnovi na voljo aktivno hlajenje z ventilatorjem ali pasivno hlajenje s hladilnim rebrom.
Na izbiro imamo tudi, ali bomo uporabili Wi-Fi ali Bluetooth ali oba, kar je še posebej pomembno pri aplikacijah z visokim varnostnim tveganjem, denimo Ethernet usmerjevalnikih. Wi-Fi in/ali Bluetooth izklopimo tako, da na označeno mesto na Compute Module 5 IO Board prispajkamo tri priključke in namestimo ustrezen mostiček, ki na maso poveže enega ali dva priključka. Tako lahko izklopimo Wi-Fi, Bluetooth ali oba.
Prav zaradi možnosti, da Wi-Fi/Bluetooth ne bomo uporabljali, je odprtina, v katero privijemo antenski konektor začepljena s črnim plastičnim čepom, ki ga moramo izvleči, če želimo priviti antenski konektor. Povejmo še, da ima Raspberry Pi Compute Module 5 na tiskanem vezju tudi notranjo anteno Wi-Fi/Bluetooth anteno, ki jo prav tako lahko uporabimo za manj zahtevne IoT aplikacije. Če onemogočimo Wi-Fi in/ali Bluetooth, tudi ta seveda ne bo delovala.
Priklop kamere in/ali digitalnega prikazovalnika
Ko beseda nanese na prikazovalnik mnogi pomislijo na priključka HDMI polne velikosti, prek katere lahko povežemo do dva monitorja, a je digitalni prikazovalnik bolj enostaven in ga lahko povežemo z enim od dveh priključkov MIPI prek trakastega kabla, prav tako kot lahko povežemo tudi digitalno kamero. Odprtini za kabla sta z leve in desne strani gumba za vklop, kar je lahko tudi nekoliko moteče, če računalnik pogosto ugašamo. A priznajmo, da večina industrijskih računalnikov deluje nepretrgoma. Povejmo še to, da lahko priključimo tudi dve digitalni kameri ali dva digitalna monitorja.
Panelni priključki
Pogled na zadnjo stranico ohišja razkrije podobne konektorje, kot jih poznamo pri Raspberry Pi 5 in najnovejšem Raspberry Pi 500, le da manjkata priključka USB 2.0, za katera je Raspberry Pi snovalcem na dveh 100-polnih priključkih, ki povezujeta Raspberry Pi Compute Module 5 z nosilno ploščo, preprosto zmanjkalo prostora.
Tako imamo na voljo zgolj dva USB 3.0 tipa A, en USB 2.0 tipa C, na katerega navadno priklopimo napajanje prek originalnega 27-vatnega 5-voltnega napajalnika.
Zanimivo, je, da so se snovalci Compute Module 5 IO Boarda (verjetno zaradi potrebe po robustnosti) odločili za konektorja HDMI polne velikosti, poleg katerih najdemo še 1 Gb/s Ethernet priključek in režo za SD kartico. Glede slednje povejmo, da jo lahko namestimo le, če smo poprej vgradili Raspberry Pi Compute Module 5 Lite, ki je brez eMMC pomnilnika.
Hladilno rebro, ventilator in navijanje
Uvodoma smo povedali, da lahko pri Raspberry Pi Compute Modulu 5 izbiramo med aktivnim in pasivnim hlajenjem. Za večino industrijski aplikacij je vsekakor primernejše pasivno hlajenje, saj tako računalnik ne vsesava prahu. Za pasivno hlajenje moramo najprej odstraniti ventilator, nameščen v notranjem delu pokrova ohišja, nato pa s pomočjo štirih vijakov in štirih podložk namestiti hladilno rebro.
Pritrditev rebra z vijaki hkrati učvrsti tudi računski modul in prepreči, da bi ta morebiti zaradi tresljajev odpadel z nosilne plošče.
Raspberry Pi Compute Modul 5 v nasprotju s prvotnimi napovedmi, deluje pri enaki frekvenci kot Rapsberry Pi 5, 2.4 GHz in prav tako dopušča navijanje na 3 GHz. Vendar pri tem samo s hladilnim rebrom ne moremo doseči stabilnega delovanja pri 100 % procesorski obremenitvi. K sreči lahko ventilator namestimo tudi na zgornji del ohišja, tako da ga hladilno rebro v ničemer ne ovira. Nekaj iznajdljivosti je potrebne le pri priklopu 4-žičnega povezovalnega kabla, ki je k sreči veliko daljši kot o originalnem hladilniku za Raspberry Pi 5. Zato ga lahko napeljemo med zgornjim in spodnjim delom ohišja, pri čemer to ne vpliva na siceršnjo sestavo ohišja. Za podrobnosti si oglejte video na YouTube: https://youtu.be/5Xffn_21_QY
Pogon SSD
Posebnost Raspberry Pi Compute Modulov 4 in 5 je možnost dostopa do enokanalnega vodila PCIe, ki je sicer prek posebne vtičnice dostopno tudi pri Raspberry Pi 5, medtem ko je Raspberry Pi 4 nima. Compute Module 5 IO Board skuša priklop SSD pogona prek PCIe x1 poenostaviti, saj ima vgrajen priključek M.2 s ključem M, vendar je tako mogoče priključiti zgolj en sam SSD. Vseeno pa ni težko narediti nosilne plošče z vgrajenim enokanalnim PCIe stikalom (npr. ASM1184e), prek katerega je mogoča povezati do 4 SSD pogone.
Po drugi strani, se mnogi sprašujejo, ali ni namesto tega eMMC pomnilnik dovolj, pri čemer bi lahko na namesto SSD prek M.2 priključka na primer povezali umetno-inteligenčni modul Hailo-8. Povejmo, da ni čisto tako, saj je SSD še vedno nekajkrat hitrejši od eMMC, ki pa je vseeno okoli dvakrat hitrejši od povprečne SD kartice.
Za konec še Raspberry Pi 500 in originalni Raspberry Pi Monitor!
- decembra je Raspberry Pi presenetil še s priročnim Raspberry Pi 500, ki je v tipkovnico vgrajen računalnik z do 8 GB RAM (vendar nekoliko novejšo podrazličico sistema v enem čipu, BCM2712), tremi priključki USB tipa A, od katerih sta dva USB 3.0, eden pa USB 2.0, priključkom USB tipa C, ki je prvenstveno namenjen napajanju, lahko pa ga uporabimo tudi za komunikacijo z drugo napravo po standardu USB 2.0, dvema priključkoma mikro HDMI za priklop do dveh monitorjev, Ethernet priključkom in 40-polno razširitveno vtičnico, ki je prekrita z gumijastim zaščitnim pokrovčkom, saj je ne potrebujemo, če računalnik uporabljamo brez dodatkov kot namiznik.
Raspberry Pi 500 pa ne bi bil popoln brez monitorja, s katerim je Raspberry Pi tokrat zares presenetil. Skupaj tvorita lepo oblikovano celoto, čeprav to ne pomeni, da Raspberry Pi 500 ne moremo uporabljati s katerimkoli monitorjem s priključki HDMI in da Raspberry Pi Monitorja ne moremo uporabljati s katerimkoli računalnikom.
Posebnost Raspberry Pi Monitorja, je možnost napajanja prek priključka USB Raspberry Pi 500, pri čemer smo sicer omejeni na največji: 60-odstotno svetlost in 60-odstotno jakost zvoka, kar pa navadno vseeno zadošča za otroško sobo ali domačo pisarno. Za dosego polne zmogljivosti monitorja si je najbolje omisliti še en originalni 27-vatni Raspberry Pi napajalnik (5 V, 5 A), ali drug enako ali bolj zmogljiv napajalnik, ki podpira standard PD (Power Delivery), v nasprotnem bo omejitev ostala.
Za ljubitelje Arduino in podobnih projektov povejmo še, da so prek razširitvene 40-polne vtičnice (expansion port) med drugimi priključki dostopna tudi zaporedna vrata, ki jih lahko uporabimo za programiranje. Arduino projekte sicer lahko programiramo tudi prek USB-zaporednih vmesnikov, ki so obvezni za klasične PCje…
