Raspberry Pi1 (RPI), es una placa de bajo coste desarrollada por la Fundación Raspberry Pi y cuyos principales objetivos son didácticos.
Raspberry Pi pertenece a la nueva generación de ordenadores “placa computadora” o SBC (Single Board Computer), que se caracterizan por integrar en una sola placa todos los componentes de un ordenador convencional, integrando en un solo circuito: procesador, tarjeta gráfica y RAM. Además, estos nuevos ordenadores suelen ser de reducido tamaño, tal y como ocurre con la Raspberry Pi, cuyas dimensiones son 85.60mm × 53.98mm.
El modelo sobre el que se ha trabajado es la Raspberry Pi Modelo B v2.0, de 512 Mb de memoria RAM y puede reproducir vídeo de alta definición (1080p).
La placa Raspberry Pi contiene el chip SoC Broadcom 2835. Un chip SoC (System-on-a-chip) es un circuito integrado que contiene varios componentes. En el caso de la Raspberry Pi, se encuentran dentro del chip: procesador (CPU), tarjeta de Vídeo (GPU) y memoria RAM.
Enlace a BCM2835 ARM Peripherals
El procesador de la Raspberry Pi, integrado en el chip Broadcom 2835, es ARM1176JZF-S que trabaja a 700 MHZ.
ARM2 (Advanced RISC Machine ) es una arquitectura RISC (Reduced Instruction Set Computer) de 32 bits desarrollada por ARM Holdings.
Los procesadores ARM son líderes en la tecnología aplicada a electrónica móvil e integrada, debido a su simplicidad, bajo coste y escaso consumo. Aproximadamente, el 75 % de los microprocesadores de 32 bit están bajo esta licencia. Actualmente, varias empresas trabajan vario licencia ARM y por tanto, pueden producir estos procesadores. En el caso de la Raspberry Pi, ha sido fabricado por Broadcom.
Enlace a Technical Reference Manual.
VideoCore3 es una arquitectura de procesador multimedia para móviles de bajo consumo desarrollada por Alphamosaic Ltd y de la que ahora es propietario Broadcom. Su arquitectura bidimensional DSP hace que sea flexible y lo suficientemente eficiente para codificar y decodificar codecs multimedia en el software, manteniendo un consumo reducido.
La versión VideoCore IV ofrece soporte para video de Full HD (1080p), alta resolución de cámaras, gráficos más rápidos 2D y 3D, con un bajo consumo.
La memoria de la Raspberry Pi modelo B v 2.0. tiene una capacidad de 512 Mb. Es una memoria del tipo Synchronous Dynamic Random Access Memory (SDRAM), o sea, una memoria de acceso aleatorio dinámica síncrona.
La memoria implementa la tecnología PoP (package-on-package) que sitúa la memoria encima del procesador multimedia.
La alimentación se realiza a través de un puerto micro USB a 700 mA y el transformador es similar y compatible con el que llevan la mayor parte de los Smartphones actualmente
El consumo medio de la placa Raspberry de 3,5 W es mínimo . A partir de cuatro pilas AA se podría lograr su autonomía, aunque una buena solución también puede ser comprar por unos 30 € una batería solar, con autonomía para 8 horas y conseguir un ordenador cuya única energía que consuma sea solar.
A la hora de realizar un estudio comparativo entre la Raspberry Pi, un ordenador portátil y un ordenador de sobremesa, no se puede tomar para calcular el consumo la potencia de la fuente de alimentación, ya que este consumo no se llega a producir, por eso se toma el consumo medio. Según la fuente consultada varían bastante los consumos, pero el denominador común es la enorme diferencia de consumo con respecto a Raspberry Pi.
Para hacerse una idea de la diferencia de consumo, se han tomado como referencia los datos dados por la Consejería de Medio Ambiente de Murcia sobre el consumo medio de un portátil es 0,11 kwh y de un ordenador de sobremesa 0,22 kwh.
Si se considera que está encendido 7 ó 8 horas al día los 30 días del mes y que el consumo según la última factura eléctrica, que asciende a 0,145578 euros sin IVA, con IVA (21%) 0,17614938 €/kwh, el coste energético de un portátil es de 4,65 € y para uno de sobremesa de 9,3 €. Considerando ahora la Raspberry Pi, cuyo consumo es de 0,0035 kwh, el coste de la energía demandada en idénticas circunstancias, 8 horas del día, los 30 días del mes es de 0,15 €. Ahora bien, no se ha tenido en cuenta todavía el consumo eléctrico que tendría una pantalla LCD para que el portátil, que la incorpora esté en igualdad de condiciones que Raspberry Pi y un ordenador de sobremesa. Según la revista “Linux Magazine” , el consumo de una pantalla de las actuales oscila entre 25 y 35 vatios, tomando como referencia 30 vatios, habría que añadir 0,03 kwh y esto hace 1,26 € más.
| DISPOSITIVO | COSTE EUROS |
|---|---|
| Raspberry Pi + Pantalla | 0,15 + 1,26 =1,41 |
| Sobremesa + Pantalla | 9,3 + 1,26=10,56 |
| Portátil | 4,65 |
Por tanto, queda demostrada la diferencia de consumo tan grande que hay entre un ordenador PC de sobremesa, un portátil y la Raspberry Pi, lo que ha motivado que se esté aprovechando esta ventaja en Servidores de Datos, Web, Domótica, Centralita Telefónica, Servidor de Impresión… que realizan tareas de escaso consumo pero si de muchas horas de conexión, así como en la creación de portátiles de gran autonomía.
También hay que tener en cuenta, que no se pueden conectar demasiados dispositivos a la Raspberry Pi porque se puede dañar, ya que el puerto micro USB facilita 5V. Especialmente, hay que tener cuidado con la GPIO, que permite conectar dispositivos y se explica más adelante. También es recomendable, en el caso de conectar una tarjeta wifi, tener cuidado, ya que su elevado consumo unido al de algún otro periférico puede generar problemas.
La salida de vídeo se puede realizar a través de un conector RCA de Vídeo. Para poder reproducir audio, se incorpora un conector mini JACK (3.5 mm). No obstante incorpora un conector HDMI, a través del cual, se puede obtener vídeo y audio.
La Raspberry presenta dos puertos Universal Serial Bus (USB) 2.0, que permiten la conexión de periféricos. La velocidad media de transferencia en la versión 2.0 suele ser de 15,6 MB/s.
La idea de este conector es introducir una tarjeta SD, de al menos 2 GB, en la que habitará el Sistema Operativo. Además, hay que tener en cuenta que el “Firmware” se encontrará en la tarjeta SD.
Hay que tener en cuenta las limitaciones de velocidad de las tarjetas SD, variando su velocidad en función de la clase y, dado que radica en ella el Sistema Operativo, en función de la utilidad que se le vaya a dar y rendimientos exigidos, puede hacer totalmente desaconsejable la utilización de la Raspberry Pi.
La siguiente tabla relaciona la velocidad de las tarjetas SD en función de su clase4
| CLASE | VELOCIDAD |
|---|---|
| 2 | 2 MB/s |
| 4 | 4 MB/s |
| 6 | 6 MB/s |
| 10 | 10 MB/s |
La versión B de la Raspberry Pi, incorpora tarjeta de red 10/100 Mbps disponible a través de un puerto RJ45.
La Raspberry Pi, incorpora varios LED que permiten conocer su estado5 y diagnosticar averías.
| LED | COLOR | ESTADO | INFORMACIÓN |
|---|---|---|---|
| ACT | Verde | Estado de la Tarjeta | Se está accediendo a la tarjeta SD |
| PWR | Rojo | Encendido | Se recibe corriente |
| FDX | Naranja | Full Duplex | Conexión a la red Full Duplex |
| LNK | Naranja | Conexión | Hay conexión a la red |
| 100 | Naranja | 100 mbps | Conexión a la red a 100 mbps |
La Raspberry Pi ofrece una interfaz de bajo nivel destinada a conectarse más directamente con chips y módulos de subsistemas denominada GPIO.
La General Purpose Input/Output (GPIO) son un conjunto de pines (26) que permiten comunicar el procesador con el exterior, por tanto, se pueden programar mediante software tanto señales de entrada como de salida y por tanto, periféricos.
| RPi.GPIO | Raspberry Pi Name | BCM2835 | Description |
|---|---|---|---|
| 1 | 3V3 | 3.3 Voltios | |
| 2 | 5V0 | 5 Voltios | |
| 3 | SDA0 | GPIO0 | Bus I2C |
| 4 | DNC | No conectar | |
| 5 | SCL0 | GPIO1 | Bus I2C |
| 6 | GND | Tierra | |
| 7 | GPIO7 | GPIO4 | Pin programable |
| 8 | TXD | GPIO14 | Emisor UART |
| 9 | DNC | No conectar | |
| 10 | RXD | GPIO15 | Receptor UART |
| 11 | GPIO0 | GPIO17 | Pin programable |
| 12 | GPIO1 | GPIO18 | Pin programable |
| 13 | GPIO2 | GPIO21 | Pin programable |
| 14 | DNC | No conectar | |
| 15 | GPIO3 | GPIO22 | Pin programable |
| 16 | GPIO4 | GPIO23 | Pin programable |
| 17 | DNC | No conectar | |
| 18 | GPIO5 | GPIO24 | Pin programable |
| 19 | SPI_MOSI | GPIO10 | Interfaz Periféricos Serie |
| 20 | DNC | No conectar | |
| 21 | SPI_MISO | GPIO9 | Interfaz Periféricos Serie |
| 22 | GPIO6 | GPIO25 | Pin programable |
| 23 | SPI_SCLK | GPIO11 | Interfaz Periféricos Serie |
| 24 | SPI_CE0_N | GPIO8 | Interfaz Periféricos Serie |
| 25 | DNC | No conectar | |
| 26 | SPI_CE1_N | GPIO7 | Interfaz Periféricos Serie |
Cuando se trabaja con la GPIO hay que tener especial cuidado con el consumo de los dispositivos que se conectan a través de ella, en concreto, la máxima intensidad demandada por los dispositivos es de 300 mA (1000mA -700mA). En caso de sobrepasar esos límites, seguramente estropearemos la placa.
