Raspberry Pi 5 za navdušence in poznavalce

28. septembra je bila internetna objava predsednika uprave podjetja Raspberry Pi, Ebena Uptona, na spletni strani raspberrypi.com za mnoge precejšnje presenečenje, saj je Eben še v začetku letošnjega leta vsem zatrjeval, da naj bi Raspberry Pi 4 dobil naslednika šele prihodnje leto in da bo leto 2023 leto okrevanja po epidemiji Covida-19.

Zaradi izkušenj pri izidih preteklih različic, se tokrat britanskem podjetju Raspberry Pi iz Cambridgea odločili, da prvo serijo računalnikov razdelijo novinarjem, od katerih so jih nekateri dobili že 28. septembra, in tako omogočijo nastanek zanimivih videov in člankov, še preden računalnike dobijo (pred)naročniki.

Naslednjo serijo Raspberry Pi 5 so lahko dobili naročniki angleških računalniških revij MagPi in HackSpace, ki so izkoristili prejete kupone. Med ostalimi, t.i. standardnimi prednaročniki, so računalnike do sredine novembra prvi dobili tisti, ki so jih naročili 28. septembra do 10. ure po angleškem času. Naslednji so bili na vrsti vsi, ki so prednaročilo oddali do 20. ure po angleškem času, od katerih so računalnike nekateri dobili že novembra, drugi pa jih dobivajo prav zdaj, ko berete ta članek. Ostali prednaročniki lahko pričakujejo svoj Raspberry Pi 5 konec decembra ali v začetku prihodnjega leta. Takrat bo že mogoče tudi običajno naročanje.

Raspberry Pi dobavlja računalnike po vrstnem redu natanko tako, kot so prispela naročila. Zato kar brez skrbi! Je bilo na spletni strani uradnega dobavitelja izdelkov Raspberry Pi za področje Slovenije, galagomarket.com, Raspberry Pi 5 še vedno mogoče le prednaročiti, pri čemer je bilo prednaročilo omejeno na en izdelek na kupca; kakor bo skoraj gotovo ostalo še do začetka prihodnjega leta. Povejmo še to, da bodo prednaročniki dodatke dobili v istem paketu skupaj s prednaročenim Raspberry Pi 5, razen če bodo sami želeli drugače; dodatke, naročene posebej, pa takoj, ko bodo ti na voljo za pošiljanje.

Glavna prednost Raspberry Pi 5 je 2 do 3-krat hitrejše delovanje v primerjavi Raspberry Pi 4, kar se še posebej pozna pri predvajanju videa in poganjanju zahtevnejših aplikacij. Raspberry Pi 5 lahko, tako kot njegove predhodnike, uporabljamo v najrazličnejših napravah in strojnih aplikacijah, a kljub temu ga večina uporablja kot drugi domači namizni računalnik. Zato tudi ne preseneča, da ima petica novo grafično jedro Graphics Core VII in štiri hitrejša procesorska jedra ARM Cortex-A76, ki lahko delujejo do frekvence okoli 3 GHz, a zato potrebujejo zadostno hlajenje. Raspberry Pi 5 zaradi omejevanja segrevanja in porabe moči, deluje pri 2,4 GHz, kar je vseeno impresivno. Nekateri računalniški entuziasti pa se lahko pohvalijo tudi s tem, da jim ga je uspelo naviti kar na 3.1 GHz. Sicer ima novi procesor v BCM2712 tudi po 512 kB predpomnilnika za vsako od štirih procesorskih jeder in še 2 MB skupnega drugo-nivojskega predpomnilnika, kar bistveno prispeva k hitrejšemu delovanju.

Sistemu v enem čipu BCM2712 dela družbe še vhodno-izhodni krmilnik RP1, katerega zgradba je podobna čipu RP2040, le da je slednji namenjen izdelovalcem strojne opreme, RP1 pa je namenski in predprogramiran kot most za komunikacijo s počasnejšimi napravami. RP1 je mikrokontroler z dvema procesorskima jedroma ARM Cortex-M3 in množico funkcijskih enot, med katerimi so krmilnik DMA, Ethernet krmilnik z največjo hitrostjo 1 GB/s, D/A pretvorniki, krmilnika MIPI za kamere in prikazovalnike po standardih CSI in DSI, USB krmilnika s po enim priključkom USB 3.0 in po enim USB 2.0 (skupaj 4 priključki, dva USB 3.0 in dva USB 2.0), eMMC/SD krmilnik za dve hitre pomnilniške kartice, od katerih je eden od priključkov povezan z ležiščem za mikro SD kartico, drugi pa je dostopen preko 40-polne razširitvene vtičnice. eMMC/SD krmilnik podpira tudi hitre prenose po standardu SDR104, kar je v primerjavi s Raspberry Pi 4 novost.

Prek 40-polne razširitvene vtičnice so na voljo tudi: 9 krmilnikov SPI, 6 krmilnikov UART, 7 krmilnikov I2C, 2 krmilnika PWM, zvočni vhod (A/D pretvornik), zvočni izhod (poseben PWM), 3 krmilniki I2S, časovniki, strojni pes čuvaj, krmilnik in preslikovalnik vhodno-izhodnih priključkov. Komunikacija RP1 s sistemom v enem čipu BCM2712 poteka prek 4-steznega vodila PCIe 2.0 X4.

Posebnost Raspberry Pi 5 v primerjavi z njegovimi predhodniki je tudi sicer nestandardna vtičnica z eno-steznim vodilom PCIe 2.0 X1, prek katere lahko povežemo hitre naprave, kot je SSD. Vendar obljubljen uradni dodatek za priklop SSD z vmesnikom PCIe 2.0 še ni na voljo. Zato lahko zaenkrat pogon SSD ali trdi disk povežemo z Raspberry Pi 5 le prek priključkov USB 2.0 in USB 3.0, kar vseeno ni slabo. Razširitvene kartice za vodila PCIe bodo predvidoma na voljo prihodnje leto, ko se bo povpraševanje po Raspberry Pi 5 nekoliko zmanjšalo.

Raspberry Pi 5 ima kot glavni pomnilnik vgrajen SDRAM LPDDR4X-4267 čip. Čeprav je največji glavni pomnilnik 8 GB, to ni ovira za poganjanje tudi najzahtevnejših namiznih operacijskih sistemov. 8 GB zadošča celo za prenos celotne instalacije operacijskega sistem Windows 11 v glavni pomnilnik in pripravo zagonskega pogona. Sicer pomnilnik med običajnim delovanjem operacijskega sistema Raspberry Pi OS še zdaleč ni celoti zaseden. Za manj zahtevne uporabnike 4 GB povsem zadošča. Res pa je, da bi bilo 1 GB ali 2 GB za večino uporabnikov premalo. Zato Raspberry Pi 5 zaenkrat izdelujejo samo s 4 GB in 8 GB glavnega pomnilnika, čeprav možnost, da bodo v prihodnosti predvsem za industrijske aplikacije izdelovali cenejše modele z 1 GB in 2 GB ni izključena.

Vsem tistim, ki upate, da bo v prihodnosti na voljo tudi različica Raspberry Pi 5 s 16 GB glavnega pomnilnika, povejmo še, da bo za kaj takega potrebna nova podrazličica sistema v enem čipu, BCM2712, saj naj trenutna ne bi podpirala več kot 8 GB. Če primerjamo zgradbo Orange Pi, hitro opazimo, da ima ta tudi dva pomnilniški banki. Raspberry Pi 5 ima samo eno pomnilniško banko.

Brezžične komunikacije

Tako kot njegovi predhodniki, ima Raspberry Pi 5 vgrajen Wi-Fi/Bluetooh modul, ki si ga je izposodil pri svojem predhodniku. Modul podpira dvopasovni Wi-Fi z nosilnimi frekvencami na področjih 2,4 GHz in 5 GHz po standardu IEEE 802.11ac, obenem pa tudi Bluetooth 5.0 z nizko porabo energije (angl. Bluetooth Low Energy, BLE). Nanj je podobno, kot na Raspberry Pi 4, mogoče montirati tudi zunanjo Wi-Fi/Bluetooth anteno, ki omogoča bistveno boljši sprejem in doseg signala. Podrobnosti si oglejte na YouTube.com v videu Raspberry Pi 3, 4 and 5 External Antenna.

Seveda, t.i. goli Raspberry Pi ne more delovati brez zmogljivega napajalnika. Čeprav lahko uporabimo tudi 5-voltni 3-amperski napajalnih Raspberry Pi 4, ta zaradi večje porabe Raspberry Pi 5, ne bo zmogel napajati vseh USB 3.0 in USB 2.0 naprav, kot to določa standard. Po drugi strani, Raspberry Pi 5 zaradi večjega segrevanja novega sistema v enem čipu, BCM2712 in krmilnika napajanja, DA9091, pri srednji in večji obremenitvi potrebuje zmogljivejši hladilnik. Čeprav lahko hladilnik iz odpadne elektronike, predvsem delov starih PCjev, izdelamo sami, se to morda za 3,5 evra, kolikor stane uradno hladilnik z ventilatorjem, niti ne izplača. Enako velja tudi za vse ostale dodatke, med katerim je veliko zanimanja tudi za rdeče-belo uradno ohišje, ki omogoča dober pretok zraka. Seveda to ne pomeni, da ne moremo za uporabo z Raspberry Pi 5 predelati tudi kakega ohišja za Raspberry Pi 4. Več v videu Adapting 1 USD Raspberry Pi 4 casing for Raspberry Pi 5 in 5 minutes, ki si ga lahko ogledate na YouTube.com.

Ventilator ličnega uradnega hladilnika je z Raspberry Pi 5 povezan prek miniaturne 4-polne vtičnice, ki omogoča regulacijo hitrosti, kakor tudi merjenje hitrosti vrtenja ventilatorja. Ventilator se za nekaj sekund zažene ob zagonu operacijskega sistema, nato pa obmiruje, dokler temperatura BCM2712 ne preseže 60 stopinj Celzija. Takrat se ventilator vklopi in se pri nadaljnje povečevanju temperature vrti vse hitreje. Podobne načine hlajenja uporabljajo tudi klasični PCji. Je pa res, da smo morali hladilnik naročiti že skupaj z računalnikom, ob naknadnem naročilu pa bomo morali počakati, da bo ta na voljo.

Ključen dodatek je tudi video kabel mikro HDMI na HDMI, s katerim lahko Raspberry Pi 5 povežemo z monitorjem ali televizorjem s HDMI vhodom. A takoj dodajmo, da če Raspberry Pi 4 ne bomo več uporabljali, novega kabla ni potrebno kupovati.

Za osnovno uporabo potrebujemo le še tipkovnico in miško. Sam prisegam na Microsoft Natural Keyboars z nagibom tipk za levo in desno roko, s katero lažje in hitreje tipkam daljša besedila. Ima tudi tipke za nastavljanje jakosti zvoka ipd. Je pa po drugi strani res, da se k Raspberry Pi estetsko veliko bolje podata uradna rdeče-bela tipkovnica in miške. Posebnost uradne tipkovnice je tudi vgrajeni USB 2.0 spojnik, prek katerega lahko povežemo računalniško miško, ali katerokoli drugo napravo. Še posebej prav pride pri uporabi podatkovnih ključkov, saj nam ni potrebno segati do računalnika. Njun test si lahko ogledate v videu Raspberry Pi 5 Official Keyboard and Official Mouse test na YouTube.

Raspberry Pi 5 je prvi, ki ima vgrajeno možnost priklopa polnilne baterije za pogon ure realnega časa med odklopom električnega napajanja ali nedelovanjem. Čip za upravljanje napajanja DA9091 namreč med zaustavitvijo v celoti odklopi 3,3-voltno napajanje sistemu v enem čipu BCM2712. Originalna litijeva polnilna baterija tipa ML2020 ima 45 mAh in se lahko napolni okoli 1000-krat preden izgubi več kot 90 odstotkov svoje kapacitete. Polnjenje baterije je v začetku v operacijskem sistemu Raspberry Pi OS onemogočeno, omogočimo ga lahko v konfiguraciji.

Namesto polnilne baterije lahko uporabljamo tudi vse druge baterije s primerno napetostjo med 2 V in 3,9 V. Če uporabljamo navadno klasično litijevo baterija CR2032 s kapaciteto okoli 235 mAh, je pametno za vsak primer zaporedno vezati tudi Schottky diodo, s katero ne glede na stanje programske opreme preprečimo morebiten poskus polnjenja. Več v videu Rapberry Pi 5 RTC Battery na YouTube.com.

Če nameravate Raspberry Pi 5 uporabljati zgolj s televizorjem ali z monitorjem z zmogljivimi zvočniki, morda niti ne boste opazili, da petica v primerjavi s svojimi predhodniki in številnimi podobnimi računalniki, kot je Orange Pi 5, nima analognega avdio priključka. Za mnoge druga pa je lahko to na začetku tudi precejšnje razočaranje. K sreči lahko v velikih spletnih trgovinah, kot je Amazon.com, naročimo tudi USB zvokočne kartice, od katerih večina omogoča analogni zvočni izhod, kot tudi vhod. Za to moramo žrtvovati en USB priključek, vendar lahko dodatne priključke vselej pridobimo z USB razdelilnikom. Če uporabljate uradno Raspberry Pi tipkovnico, ta ponuja kar tri dodatne priključke USB 2.0.

Druga možnost za predvajanje zvoka je vmesnik HDMI z digitalno-analognim pretvornikom, ki zvok zajame s priključka HDMI in ga usmeri na svoj analogni priključek. Obenem video signal posreduje na svoj izhodni HDMI priključek, prek katerega lahko priključimo monitor ali televizor. Prednost te rešitve pred ostalimi je, da deluje povsem neodvisno od operacijskega sistema in vgrajene programske opreme Raspberry Pi 5.

Za predvajanje zvoka mnogi uporabljajo tudi t.i. Raspberry Pi klobuke (angl. Raspberry Pi hats), ki jih povežejo prek 40-polne razširitvene vtičnice in z njimi pokrijejo skoraj celoten Raspberry Pi. Za delovanje potrebujejo posebne gonilnike, oz. prekrivke (angl. drivers and overlays), ki so večinoma že vgrajeni v operacijski sistem Raspberry Pi OS. Če želimo uporabljati druge operacijske sisteme, moramo na internetu preveriti programsko podporo zanje. Prednost klobukov je predvsem visoka kakovost analognega zvoka. Nekateri imajo nameščene tudi kakovostnejše izhodne priključke.

Ob tem dodajmo, da večina popularnih klobukov za Raspberry Pi 3 in 4 deluje tudi z Raspberry 5, katerega posebnost je vhodno-izhodni krmilnik RP1, ki je z BCM2712 povezan prej notranjega vodila PCIe. RP1 skrbi za vse počasnejše vhodno-izhodne naprave, med katerimi so tudi naprave povezane prek razširitvene vtičnice. Vseeno je strah, da prav zaradi tega klobuki ne bi več delovali, večinoma odveč. Res pa je, da so za večino potrebni posodobljeni gonilniki ali prekrivki.

Ali klobuki ovirajo hlajenje?

Zanimivo pa je, da večina proizvajalcev klobukov ne razmišlja o hlajenju Raspberry Pi. Skoraj vsi brez izjeme svoje klobuke predstavljajo na t.i. golih Raspberry Pi brez kakršnegakoli hladilnika. Vendar to ne pomeni, da hladilnika ne moremo uporabljati. Večinoma pri tem potrebujemo poseben 40-polni podaljševalnik kontaktov, s katerih za okoli 1 cm povišamo kontakte razširitvene vtičnice. Tako, je klobuk na Raspberry Pi poveznjen veliko višje in še vedno dovoljuje zadosten pretok zraka do uradnega hladilnike.

Res pa je, da bomo pri uporabi velikega pasivnega hladilnika ali celo hladilnega ohišja morali uporabi drugačno rešitev, kot je kratek povezovalnik kabel, ki omogoča, da klobuk ne poveznemo, temveč pritrdimo s strani. Sam sem razmišljal tudi o možnosti, da bi klobuk zasukal na glavo in ga na originalne kontakte poveznil tako, da ne prekrije Raspberry Pi, temveč površino poleg njega. To je mogoče pri tistih klobukih, katerih tiskano vezje ima prehodne priključke, skozi katere nemoteno prodrejo stebrički 40-polne razširitvene vtičnice.

Skratka! Klobuki lahko ovirajo hlajenje, lahko pa tudi ne, odvisno od tega kako jih namestimo. Pri tem si lahko pomagamo tudi z izvirnimi rešitvami. Pomembno je predvsem, da povezave z Raspberry Pi niso predolge, kar lahko zaradi zviševanja parazitnih kapacitivnosti in induktivnosti vpliva na prenos podatkov.

Pri podjetju Raspberry Pi niso pozabili niti na tiste, ki radi spajkajo. Na tiskani Raspberry Pi 5 sta dve mesti, kamor lahko prispajkamo po dva kontakta. Pod priključkom za baterijo sta kontakta za zunanjo tipko za vklop in izklop. Resda je mikrostikalo za mehki vklop in izklop vgrajeno, a če želimo Raspberry Pi 5 vgraditi v večje ohišje, je možnost priklopa zunanje tipke več kot dobrodošla. Več si glejte v videu: Raspberry Pi 5 External Power Button, ki si ga lahko ogledate na YouTube.

Dokaj nepričakovana funkcionalnost je tudi možnost povezave Raspberry Pi 5 s starimi televizorji in drugo staro analogno video-tehniko s kompozitnim video vhodom, kakršnega najdemo tudi na SCART priključku. Če jo potrebujete, lahko na kontakta ob CSI in DSI konektorjih za priklop digitalnih kamer ali prikazovalnikov, prispajkate kabel ali stebrička. Pri tem pazite le, da oklop kabla vežete na maso na priključku, ki je bližje robu tiskanine. Izhodna upornost kompozitnega video izhoda je standardnih 75 Ohmov. Postopek montaže si lahko natančno ogledate v videih: Raspberry Pi 5 Analog Composite Video in Raspberry Pi 5 All about Analog Video and Audio.

Čeprav zaporednih vmesnikov Raspberry Pi 5 ne manjka, je eden izmed njih na voljo tudi prek posebnega 3-polnega priključka, ki ga najdemo med priključkoma mikro HDMI0 in mikro HDMI1. Vendar naj opozorim, da morate, če ne boste kupili uradnega dodatka za razhroščevanje, na podatkovni liniji RX in TX vezati zaščitna upora. Več podatkov najdete na spletni strani raspberrypi.com.

Podobno kot je sredi osemdesetih let preteklega stoletja IBM PC pomenil pravo revolucijo pri osebni rabi računalnikov, je leta 2012 ceneni Raspberry Pi naredil naslednje korake, ki so mnogim omogočili vstop v svet računalništva, drugim pa možnost, da poceni in učinkovito uresničijo še tako zapletene projekte na področju razvoja strojne opreme. Nenazadnje, tudi skoraj popolnoma robotizirana Sonyjeva proizvodna linija za v Veliki Britaniji uporablja Raspberry Pije pri končnem testiranju kakovosti Raspberry Pijev, ki prihajajo iz proizvodnih trakov.

Že dejstvo, da je Raspberry Pi že dobil veliko posnemovalcev, ki so se pri dizajniranju ravnali po smelih napovedih in špekulacijah, kakšen bo Raspberry Pi 5, še preden je letos bil računalnik dejansko nared.

https://svet-el.si