Лучшие аналоги Raspberry Pi. Как связаны Raspberry Pi и роботы? Впечатления от использования

Проект Raspberry был основан в 2011 году и изначально был предназначен для использования в сфере образования. Предполагалось, что это будет малая партия низкобюджетных компьютеров для обучения основам информатики и программирования. Совершенно неожиданно для создателей проект стал чрезвычайно популярным, и энтузиасты находят широкое применение этим одноплатным малюткам.

Сердцем этого маленького компьютера являются процессоры архитектуры ARM , поэтому большинство используемых на нем операционных систем построены на базе Linux. Основной официальной ОС для Raspberry Pi является . Это дистрибутив Linux основанный на Debian и оптимизированный под используемые компоненты «железа». Набор приложений и утилит, собранный в этом дистрибутиве, является базовым и предназначен, в основном, для ознакомительного изучения способностей компьютера.

На сайте проекта выложены доступные для установки на Raspberry Pi 2 различные операционные системы. Часть из них имеет расширенный функционал и может справляться даже с офисной работой, а часть представляет собой узко специализированные, собранные под конкретные задачи, дистрибутивы. Ниже приведен список основных проектов сообщества Raspberry Pi, для которых предусмотрена штатная установка:

• Ubuntu Mate;
• Ubuntu Snappy;
• OSMK;
• LibreELEC;
• Risk OS;
• Windows 10 IoT Core.

Размеры и характеристики

Raspberry Pi действительно является одноплатным миникомпьютером с уникальными не только техническими, но и габаритными характеристиками.

Для версии Raspberry Pi два, они выглядят следующим образом:

• габаритные размеры 8,56 на 5,65 сантиметров;
• ARM процессор с четырьмя ядрами и рабочей частотой 900 мегагерц;
• графическая подсистема Videocore 4;
• размер оперативной памяти - один гигабайт;
• питание по разъему micro-USB;
• картридер формата SD;
• видеовыход стандарта HDMI;
• аудиоразъем 3,5 мм;
• Ethernet RJ-45, стандартный кабельный разъем со скоростью передачи данных до 100 Мб/сек;
• четыре порта USB версии 2,0.

Краткий обзор основных доступных OS

Основанная на пакетах Debian OS система. В качестве графической оболочки используется легкая среда Mate (Мята). Версия работает на Raspberry Pi версиях 2 и 3, в основе лежит стабильный релиз Ubuntu 16.04. Содержит полный набор программного обеспечения, включая свободный офисный пакет LibreOffice и браузер Firefox . Поддерживает Wi-Fi и аппаратное ускорение видео, используя в качестве медиапроигрывателя программу VLC .

Еще одна версия ОС, основанная на стабильной ветке Убунту. Представляет собой значительно уменьшенный вариант оригинальной системы. Включает необходимые инструменты разработки для интернета вещей (IoT) и предназначена, в том числе, для работы на Raspberry Pi. Максимально подходит для реализации проектов умного дома.

Open Source Media Center

Сокращенно этот дистрибутив называется OSMC, основное его предназначение - использование в качестве медиацентра. В качестве настольной графической среды используется модифицированная Kodi . От стандартной она отличается облегченным набором библиотек, тем не менее позволяющим легко развернуть медиасервер на базе Raspberry Pi. В основе разработки применены пакеты ОС Debian, благодаря чему он обладает широкой поддержкой инструментов обмена файлами по сетевым протоколам.

LibreELEC

Второй вариант основанного на Kodi дистрибутива, специализированного для работы с медиаконтентом. Поддерживает дистанционное управление и отличается высокой скоростью работы.

Risk OS

Разработанная еще в прошлом веке компанией Acron Computers ОС. Впоследствии именно она создала архитектуру процессора ARM, на которой и основан данный миникомпьютер. Поддерживает использование целого ряда инструментов разработки и имеет собственную базу программного обеспечения, несвязанную с Debian и другими направлениями Linux.

Дистрибутив, основанный на проекте Fedora, свободной версии коммерческого RedHat Linux. В отличии от Debian основной формат пакетов этой ОС имеет расширение RPM. Специально оптимизирован для использования на процессорах ARM и содержит несколько сред для разработки ПО.

Windows 10 IoT Core

Благодаря высокой популярности даже Microsoft обратил на этот миникомпьютер свое внимание и разработал специальную версию «десятки». Проект достаточно «сырой» и не обладает в отличии от того же Ubuntu Mate большой базой драйверов для внешней периферии, которую можно подключить к Raspberry Pi.

Свежие разработки ОС

Raspberry все активнее позиционируется как устройство, которое обладает возможностью применения в «умном доме». Обладая малыми габаритами и широкими возможностями настройки, эта платформа представляет интерес для компаний, ведущих разработки в этой перспективной области. Вслед за Майкрософт свое внимание на нее обратил и вездесущий Google . В 2016 году было официально объявлено о начале разработки для Raspberry Pi приложений Android . Хотя стабильной версии пока не выпущено, существует несколько неофициальных сборок, позволяющих установить на Raspberry Pi 2 Android TV или ОС Андроид 6.0.

Параллельно ведутся разработки еще двух операционных систем - Chromium и Sailfish , которые также позволяют использовать андроид-приложения с расширениями apk. Последнюю, кстати, одно время активно поддерживали в России с целью разработки на ее основе конкурентоспособной мобильной операционной системы с отечественными корнями.

Особенности установки ОС

Плата Raspberry поставляется без предустановленной операционной системы. Поэтому, ее установка - первая задача, которая стоит перед пользователем. Основные существующие версии операционных систем с краткими характеристиками были приведены выше.

Для установки потребуется карта SD с NOOBS , специальной программой-инсталлятором, содержащей несколько рекомендованных разработчиком платы дистрибутивов. Такую карту можно приобрести, в этом случае на ней уже будет установлен NOOBS и OS Raspbian, а можно и изготовить самому. Для этого потребуется использовать обычный компьютер с подключенным картридером и, скачав NOOBS с официального сайта, подготовить ее самостоятельно.

Самостоятельная установка OS Raspbian

Важно помнить, что жесткого диска на плате нет и операционная система будет хранится на SD карте. Пошаговый процесс самостоятельной установки выглядит следующим образом:

Микрокомпьютеры Raspberry Pi 2 и Pi 3 буквально взяли мир штурмом и создали огромный интерес к одно-платным микрокомпьютерам. Их простота, мобильность и доступность делает их отличным выбором для любителей что-то мастерить и детей. Но не каждый хочет именно Pi. Если вам нужно что-то другое, вы можете это найти, посмотрев аналоги Raspberry Pi.

Перед тем как рассматривать аналоги Rapberry Pi, поговорим, о том почему вы можете захотеть купить другой одно-платный компьютер. Raspberry Pi Model B имеет четырехъядерный процессор на 900 Мгц, 1 Гб оперативной памяти, 4 USB порта, один порт HDMI, Ethernet порт, интерфейс для подключения дисплея, слот для MicroSD и GPU для графики. Может работать как с Linux, так и с Windows 10 и стоит $35.

У первой версии Raspberry Pi характеристики еще хуже: 700 Мгц процессор, 256 или 512 Мб оперативной памяти и только один или два порта USB. Некоторые из ранних версий не имеют разъема для организации локальной сети. Pi 2, и особенно Pi 3 - это огромный шаг в развитии.

Основная причина в том, что есть много решений обеспечивающих большую мощность. У них более быстрые процессоры, больше оперативной памяти, лучшие графические процессоры и больше разъемов. Если ваш проект будет нуждаться в чем-то большем чем минимальный компьютер, то имеет смысл рассмотреть аналоги Raspberry Pi. И конечно, же всегда интересно использовать то, что находится за пределами основной моды. Рассмотрим другие миникомпьютеры Linux.

Лучшие аналоги Raspberry Pi и Pi 2

1. BeagleBone Black ($30)

Операционная система Linux загружается меньше чем за 10 секунд и вы можете начать разработку в пределах 5-ти минут с помощью всего лишь одного кабеля USB. Он может работать с Debian, Ubuntu или Android. Уже много разработчиков реализовали свои идеи с помощью этого устройства.

Процессор 1 Ггц, 512 Мб оперативной памяти, 4 Гб встроенной памяти, графический ускоритель с поддержкой 3D, и порт mini-HDMI означает что вы можете превратить BeagleBone в портативную игровую консоль, контролер робота и многое другое. BeagleBone имеет огромное хранилище проектов, которые можно скачать и использовать на своей плате, к ним есть все инструкции и образы. Встроенная карта памяти дает некоторое преимущество над Respberry Pi, которому нужна карта памяти.

2. ODROID-C1 + ($ 48)

ODROID называет свою модель C1+ самым мощным одноплатным микрокомпьютером и в то же время самым доступным. И они правы. Он абсолютно не может быть побежден по цене. Поддержка запуска Ubuntu, Fedora, Debian, ArchLinux и OpenELEC делает его чрезвычайно универсальным решением для такой маленькой платы. Он также поддерживает встроенную поддержку Android, а это значит что вам не придется выполнять дополнительных настроек, как в случае с Pi.

Но небольшие размеры накладывают свои ограничения: четырехъядреный процессор 1,5 Ггц, видео-ускоритель Mali GPU, 1 Гб оперативной памяти, разъем Gigabit Ethernet, 5 портов USB, слот для карт MicroSD, порт HDMI и ИК-порт. Все это вмещается на плате размером в ладонь. Также есть пять разъемов ввода/вывода, что делает его эффективным устройством электронного прототипирования. Одна из приятных вещей, это совместимость с ODROID HiFI, который представляет собой цифроаналоговый преобразователь, позволяющий проигрывать цифровое аудио на старом HiFi оборудовании.

3. UDOO Dual Basic ($99)

Dual Basic, несмотря на самый меньший размер в линейки UDOO, по-прежнему держит удар. Процессор 1 Ггц, 1 Гб оперативной памяти, 2D и 3D видеоускорители, выход HDMI, два microUSB порта, два порта USB-A, встроенный картридер для SD карт, а также звуковой выход позволяют сделать из этой платы все что вы захотите. Также устройство совместимо с Android.

Также стоит обратить внимание на еще один продукт из линейки UDOO- Neo. Он сочетает в себе функциональность Raspberry Pi и Arduino также включает в себя датчик 9-ти осей и модуль Wifi и Bluetooth. Микрокомпьютеры Linux линейки UDOO могут стать отличным решением.

4. Radxa Rock2 Square ($100)

Если вам нужно больше мощности, то Rock2 может ее предоставить. Четырехъядерный процессор, 2 или 4 Гб оперативной памяти, 16 или 32 Гб памяти твердотельных накопителей, совместимость с SATA, Bluetooth 4.0, HDMI порт, разъем Ethernet, разъем для наушников. Когда дело доходит до мощности он побеждает Raspberry Pi.

Серия Rock рассчитана в первую очередь на запуск Android и Firefox OS, но также можно запускать другие Linux-дистрибутивы, особенно интересна возможность запуска Kali Linux поскольку он часто используется для тестирования на проникновение.

5. NanoPC-T1 ($ 67)

Если вы ищете недорогое решение с отличной производительностью, то NanoPC может подойти. Четырехъядерный процессор с тактовой частотой 1,5 Ггц от Samsung, 1 Гб оперативной памяти, 8 Гб встроенной памяти, HDMI и аудио порт, слот Ethernet, и порт для SD карты. А поддержка Android и Linux означает, что будет трудно придумать проект, который невозможно реализовать на NanoPC-T1.

Плата также поддерживает добавление сенсорного ЖК-экрана, а также камеры. Которые, открывают очень много возможностей для реализации проектов. Например, вы можете сделать игру со встроенным экраном или систему домашней безопасности, а также ряд других аксессуаров и полезных модулей по доступным ценам.

6. MinnowBoard MAX ($ 145)

На самом деле доступно две версии MinnowBoard, одна за $140 другая за $100 долларов. Дополнительные $40 добавляют 2Гб оперативной памяти, вместо 1 Гб. Обе версии включают двухъядерный процессор 1,33 ГГц, видеокарту Intel Graphics с HDMI выходом, микропорт SD, два USB порта, разъем для подключения жесткого диска SATA2.

Это даже немного лучше чем устройства от UDOO, из-за возможности подключать дополнительные жесткие диски он может составить конкуренцию настольным компьютерам. Такой возможности нет в Raspberry Pi.

7. ODROID-XU4 ($ 120)

Еще одна интересная плата от ODROID, XU4 потребляет много энергии, но в то же время она одна из двух в этом списке, кто имеет восьмиядерный процессор частотой 2 ГГц, а это в два раза больше чем Pi. И стоит он намного меньше чем другой вариант. Наличие портов USB 3.0 означает что вы можете использовать эту маленькую плату для выполнения серьезных вычислений. Здесь сосредоточено так много мощности, что требуется встроенный вентилятор радиатора.

Также из характеристик можно отметить 2 Гб оперативной памяти, три USB порта, порт MicroSD, Gigabit Ethernet и порт HDMI. Микрокомпьютер может работать как с Linux, так и с Android, поддерживается в том числе и версия Android 5.0. Также вы можете установить сюда одно из дополнений ORDROID.

8. pcDuino4 Set-Top Box ($ 25)

Одним из самых распространенных применений Raspberry Pi есть создание медиацентра, с использованием таких систем, как Kodi. Если все что вам нужно это способ взаимодействия с вашим телевизором, то pcDuino будет отличным решением. Это небольшая плата без многих наворотов. Четырехъядерный процессор 1,6 Ггц, графический процессор Mali, 1 Гб оперативной памяти, 8 Гб встроенной памяти, модуль Wifi, а также поддержка HD видео в 4к через HDMI.

PcDuio4 поставляется с пультом дистанционного управления, который вы можете использовать совместно с инфракрасным портом для управления медиа. Также есть вход AV, если вы хотите его использовать на старом телевизоре. В общем если вам нужен миникомпьютер для телеприставки, это будет отличное решение по минимальной цене.

9. Banana Pi ($ 35)

Очень похож на Raspberry Pi, миникомпьютер Banana Pi может даже выполнять образ системы от Raspberry. Но он немного лучше по характеристикам. Процессор четырехъядерный, с тактовой частотой 1 ГГц, 1 Гб оперативной памяти, порт HDMI, порт Gigabit Ethernet, порт SATA и 3 порта USB. Если хотите, вы можете подключить жесткий диск, то Banana Pi будет лучшим решением.

Универсальность платы Banana Pi, безусловно, делает ее хорошим выбором для начинающих. Хотя он и не так дешевый, но он ближе к дешевым решениям.

10. Cubieboard4 ($ 144)

Это одно из самых дорогих устройств в нашем списке. И вы, наверное, ожидаете от него огромной производительности ее вы и увидите. Здесь есть восьмиядерный процессор с частотой 2 ГГц, 2 Гб оперативной памяти, до 64 Гб встроенной памяти, видеовыход 1080р и 4К, встроенный 300Мбит Wifi адаптер, Bluetooth 4.0, а также прозрачный пластиковый корпус. Если вы хотите сделать что-нибудь на основе одноплатного компьютера, вы можете это сделать с помощью cubieboard4.

Поддержка 4К видео, означает, что эта плата может стать отличным медиацентром, но процессор с частотой 2 ГГц можно использовать более эффективно, для игр, автоматизации и других творческих проектов. Cubieboard относительно новый, поэтому документации и примеров еще недостаточно, если вы не уверены в своих навыках, то это может стать сложным испытанием.

В статье представлена информация о популярной линейке миникомпьютеров Raspberry pi. Описан принцип действия, области применения и дан развернутый обзор функциональных особенностей различных моделей Raspberry pi2, Raspberry pi3, Raspberry pi model B.

Raspberry и «умный» дом

В 2011 году компания Raspberry Pi Foundation выпустила первый в мире миниатюрный, но полноценный компьютер разработанный Девидом Брабеном. Размер этого устройства сопоставим с размерами банковской карты. В то же время его технические параметры соответствуют топовым компьютерам 2005-10 годов.

Одними из самых привлекательных черт данной техники является ее доступность. Стоимость базовых моделей (model А) находится в области 25 дол США, а более продвинутых (model В) около 35 дол США. Конечно, на отечественном рынке эта техника стоит несколько дороже, так как сказываются высокие ввозные пошлины и налоговые отчисления, но все равно стоимость Raspberry не сопоставима с аналогичной крупномасштабной техникой.

Вторым немаловажным преимуществом является его феноменальная экономность. Raspberry Pi 2 потребляет все 1 Вт электроэнергии в час, в то время как его стационарный аналог не менее 250 Вт.

Что может Raspberry и как он работает?

Операционная система Raspberry Pi – Debian Linux, на данный момент практически все модели выпускаются с предустановленной специальной системой под названием Raspbian. В довесок ко всему в качестве браузера используется Midori, офисный пакет (аналог незаменимого World и Exel) Koffice.

Как же Такое оборудование может использоваться в ?

Представленный пример структуры состоит из центрального вычислительного устройства (далее сервер), связанного с периферийными модулями через RS485 – интерфейс. В каждом ключевом помещении дома устанавливается контроллер, который интерпретирует поступающие сигналы и передает их на исполнительные устройства различной бытовой техники. Это могут быть детекторы контроля, устройства регулировки и управления или датчики защиты.

Преимущества такой структуры заключаются в предоставлении определенной автономности периферии, которая будет выполнять поставленные задачи даже при выходе центрального устройства из строя. И элементарном упрощении задач по прокладке кабельных сетей. От сервера будет проложено по одному UTP кабелю к каждому контроллеру. Команды управления будут пересылаться по одной паре проводов, а остальные 3 пары будут использованы для подачи питания самих контроллеров и исполнительных устройств, находящихся под их управлением.

Центральным сервером системы является Raspberry Pi на котором установлен WEB-интерфейс, связанный с внешними мобильными устройствами управления – смартфоном, планшетом, ноутбуком. Доступ к ресурсу предоставляется по логину и паролю с сети интернет, Wi-Fi, или локальной Ethernet. У большинства ПО есть возможность разграничения уровня доступа на администраторский и пользовательский.

Связь модуля Raspberry Pi с контроллерами реализована через порт UART, к которому подключается согласующее устройство – переходник на интерфейс RS485. В последних моделях данный интерфейс реализован в базовой комплектации. Так же, реализована возможность подключения GSM модема для связи с мобильным оператором, предоставляющим провайдерские услуги доступа в глобальную сеть.

Кроме того существует и радиомодуль, основная задача которого привязка общей сети радиодатчиков и радиопультов управления.

Стандартная система «Умный дом» основанная на Raspberry Pi может включать следующие элементы:

• Контроллер температуры и влажности на 8 каналов. Собирает показания о состоянии параметров через детектор DHT22 и 7 датчиков типа DHT11.
• Четырехканальный термостат. Этот терморегулятор может контролировать параметры четырех отдельных линии нагрузки, как нагрева, так и охлаждения. Параметры могут задаваться непосредственно на контроллере или через WEB-интерфейс сервера.
• Радиомодуль – используется для приема данных с 10 радиодатчиков и эмуляции 5 радиобрелоков;
• Универсальный констроллер, может применяться для контроля и управления системой полива, отопления и т.д. имеет 2 входя для подключения детекторов влажности (DHT22) и температуры (DHT11).

Более подробно о функционировании описанной системы можно увидеть здесь:

Обзор моделей Raspberry Pi 2, Pi 3 model B

Процессор ARM Cortex-A7 с тактовой частотой 900МГц и 4 ядрами на борту. Объем оперативной памяти довольно солидный даже по современным меркам 1 ГБ. В плату интегрирован графический чипсет — VideoCore IV 3D и звуковой контроллер. Это дает возможность использовать устройство в качестве универсального мультимедийного сервера в .

Внешние интерфейсы:

HDMI – главное отличие от предыдущих разработок, заменил собой аналоговый RCA видеовыход. Однако возможность подключения телевизора через 3,5 мм разъем осталась. Необходимо дополнительно приобрести кабель переходник (стоимость около 5 дол).

Еще одним отличием от моделей предыдущего поколения является наличие системных файлов. Так же имеется Lan порт и 4 USB порта, которые могут выдать для питания внешних устройств ток силой 1,2 А каждый. Для этого сам Raspberry Pi должен быть подключен к специальному сетевому адаптеру, который обеспечит силу тока 2 А.

По сравнению с 1 и 2 версиями Raspberry Pi 3 не подверглась кардинальной модернизации. Однако эволюция развития основных технических показателей существенна. Основным отличием является высокопроизводительный четырехъядерный 1,2 ГГц процессор ARM Cortex-A53. По заверениям разработчиков создание такого процессора на базе однокристальной платформы Broadcom BCM2837 увеличило его производительность на 50%, и при этом он полностью совмести с предыдущими версиями.

Из основных интерфейсов связи можно отметить:

• Bluetooth 4.1;
• Wi-Fi 802.11n;
• 4 USB;
• HDMI;
• 40ка пиновый GPIO.

Стоимость устройства не изменилась, все те же 35 дол плюс доставка от официального дилера в Великобритании.

Raspberry Pi незаменимое устройство для тех, кто самостоятельно занимается установкой и наладкой систем «Умный дом».

Raspberry Pi – это инновационный продукт от английских разработчиков. Их главной целью было популяризировать компьютерное образование среди широких слоев населения, сделать программирование более обширной и доступной дисциплиной и побудить больше людей создавать что-то новое при помощи новых технологий.

Название продукта Raspberry Pi означает «малиновый пирог» , компания-производитель таким образом сделала акцент на том, что этот компьютер предназначен в первую очередь для детей.

Что представляет собой это изобретение, и каково применение Raspberry Pi в современном мире, об этом мы и расскажем ниже.

Особенности компьютера Raspberry Pi

Устройство Raspberry Pi представляет собой маленький компьютер в виде одной платы без корпуса. Разработчики призывают так детей и взрослых обращать внимание не только на пользование компьютерами, но и на его изучение изнутри, а также предлагают задействовать фантазию и сделать другим что-то свое на базе этого компьютера.

Как полагают разработчики, устройство Raspberry Pi должно выполнять такие образовательные цели:

• заинтересовывать школьников развивать навыки программирования;
• способствовать в начинаниях молодых программистов;
• помогать опытным компьютерщикам открывать новые горизонты, и делать новые достижения в области программирования.

В родной стране устройства Raspberry Pi – Великобритании, его полный комплект можно приобрести всего за 75 фунтов. Сам комплект при этом состоит из таких составляющих:

• самого мини-компьютера Raspberry Pi модели В;
• микро- CD (8 гигабайт);
• клавиатуры;
• оптической мыши;
• микро-адаптера CD Card ;
• источника питания;
• кабелей HDMI и микро USB .

Первая партия Raspberry Pi производилась в Поднебесной, но с конца 2012 года производство целиком перенесено в Великобританию, на завод в Пенкойде (Уэльс). В среднем, завод производит порядка 40 тысяч мини-компьютеров Raspberry Pi в неделю.

Технические характеристики Raspberry Pi

Итак, какие же технические характеристики этого уникального компьютера без корпуса, давайте выясним:

Применение компьютера Raspberry Pi для дома

Наиболее применяемая модель мини-компьютера Raspberry Pi – это модель В на 215 Мб оперативной памяти с поддержкой Ethernet . Также есть еще одна модификация прибора, в которой компоненты размещены более компактно, также она имеет четыре порта USB , количество портов ввода и вывода GPIO в ней существенно больше, кроме того, отсутствует композитный видеовыход.

Сферы применения компьютера Raspberry Pi достаточно широки. Несмотря на то что этот прибор не слишком мощный, но при этом это вполне полноценный компьютер. Если вам нужна машина для решения простейших задач, которые не требуют применения мощных ресурсов в плане вычисления, то вы смело можете подключать к устройству Raspberry Pi стандартные элементы машины:

• монитор;
• мышь;
• клавиатуру;
• подключение любого дистрибутива ОС Linux .

В домашних условиях устройство Raspberry Pi вы можете использовать в таких целях:

• создание домашнего медиа-сервера;
• как сервер хранения данных;
• в качестве «мозгового центра» для автоматизированных станков или роботов;
• как сервер домашней автоматизации (или системы «умный дом»).

Как мы видим, сферы применения Raspberry Pi для частных нужд могут быть разные. В основном – это узкопрофильные задачи, связанные с работой программистов или других разработчиков. А если говорить о широком применении, то стоит ознакомиться с особенностями применения Raspberry Pi для систем домашней автоматизации или так называемого умного дома . Давайте рассмотрим практическую сторону этого вопроса.

Любая система домашней автоматизации или же так называемый умный дом является достаточно сложной и многоструктурной. Помимо того, что она призвана выполнять те или иные сценарии, которые задаются ей пользователем, она имеет свойство принимать свои собственные решения в определенной нештатной ситуации. Смело можно сказать, что такая система имеет задатки искусственного интеллекта .

Многие сегодня применяют понятие «умный дом» ко всему, например:

• сигнализации GSM ;
• датчику протекания воды;
• световому управлению датчикам движения и т.д.

Все эти явления могут входить в структуру домашней автоматизации, но являться ею по отдельности они не могут.

Система домашней автоматизации («умный дом») включает в себя такие компоненты:

• центральный сервер;
• он связан посредством интерфейса RS485 с контроллерами, которые стоят в каждой комнате и помещении дома;
• к контроллерам подключены те или иные управленческие устройства для защиты, контроля и регулирования работы системы.

Такая сетевая архитектура данной системы хороша тем, что у владельца дома нет необходимости протягивать от каждого устройства к серверу неудобные провода, а нужно просто соединить контролеры, к которым они подключаются посредством одного кабеля UTP. Одна пара его проводов применяется для интерфейса RS485, а другие питают датчики и контроллеры. Стоит отметить, что структура работы предусмотрена таким образом, что если выйдет из строя один из контроллеров или несколько, или даже будет нарушена работа центрального сервера, на работу системы в целом это влиять не будет.

А мини-компьютер Raspberry Pi в данной системе и является центральным сервером . На него нужно установить Веб-сервер, с помощью которого любой пользователь посредством своего мобильного устройства (смартфона, планшета или ноутбука) сможет посредством обычного браузера иметь данные обо всех процессах, которые происходят в доме и управлять этими процессами. Доступ к серверу пользователь имеет посредством логина и пароля через домашнюю локальную сеть или через глобальную сеть, если входить в нее через Wi - Fi -устройство.

К последовательному порту устройства UART посредством согласовывающего прибора через интерфейс RS485 подключают контроллера, которые оснащены разным набором выводов или вводов. Также к этому же интерфейсу можно подключать GPS -модель и с его помощью иметь доступ в систему посредством мобильной или стационарной телефонной связи, если пользователь находится в зоне, где нет доступа в Интернет. Доступ разрешается также через пароль, как и в предыдущем случае. Еще одно устройство в сети – это радиомодуль , с помощью которого можно привязать к общей системе все радиодатчики и пульты дистанционного управления.

Итак, существующая на сегодняшний день версия системы домашней автоматизации на базе компьютера Raspberry Pi состоит из центрального сервера и контроллеров с интерфейсом RS485, которые нужны для связи с сервером. Их описание выглядит так:

А сейчас давайте узнаем, каким образом устройство Raspberry Pi было применено изобретателями для создания инновационных изделий . Рассмотрим некоторые из них.

Конструктор Kano

Конструктор Kano для детей – это не просто обычный конструктор, это модульный компьютер, собрать такую головоломку сможет даже ребенок. Набор конструктора включает в себя следующее:

Таким образом, даже ребенок может сам собрать компьютер, который затем подключается к монитору или телевизору посредством HDMI -порта .

Такой конструктор изначально был создан для детей, но стал популярным и среди взрослых. Средства на разработку и реализацию этого проекта были собраны посредством платформы для сбора средств на творческие изобретения. Благодаря собранному компьютеру можно выполнять такие действия:

• записывать музыку;
• смотреть видео в формате HD ;
• писать программы;
• создавать свои игры.

Летающее устройство SkyJack

Другие изобретатели на базе компьютера Raspberry Pi создали аппарат-беспилотник SkyJack, который управляется посредством Wi - Fi соединения. Такой аппарат способен брать вертолетную высоту, отслеживать пути военных вертолетов и управлять ими, также с его помощью можно перехватывать радиосигналы и создавать помехи. Однако, несмотря на такие возможности, аппарат разрешен для массового пользования из-за своего небольшого радиуса действия.

Poppy: робот-инопланетянин

Робот Poppy был создан посредством трехмерной печати французской компанией INRIA Flowers . Робот управляется посредством мини-компьютера Raspberry Pi. Конструкция робота повторяет биологическое строение человека, он имеет суставы, позвоночник и сухожилия, его походка похожа на человеческую, он ходит, переступая с пятки на нос и равномерно руководить центом своей тяжести.

Что такое No More Woof?

No More Woof – это прибор, который пока находится на стадии разработки, и создается на базе Raspberry Pi. С его помощью хозяин будет понимать, что хочет его пес. Так, прибор будет прикрепляться к голове животного и работать по принципу электроэнцефалографа, то есть считывать информацию с головы собаки и передавать ее хозяину посредством Raspberry Pi. Когда подобный прибор будет готов и каким образом он будет точно использоваться, пока неизвестно, но подобные гарнитуры, пусть не настолько совершенные, уже применялись профессиональными кинологами.

Все видят, что с наступлением нового тысячелетия интерес к компьютерам у нового поколения и не только является исключительно потребительским. Дети не хотят учиться программировать и создавать что-то новое, а хотят быть исключительно «юзерами». Разработчики Raspberry Pi уверены, что их устройство вернет былой интерес людей к изучению вычислительных наук и заставит их не только пользоваться новыми технологиями, но и создавать их.

Примерно два года назад компания Raspberry Pi Foundation выпустила довольно интересный девайс - одноплатный компьютер, размером чуть больше банковской пластиковой карты по очень привлекательной цене. Новинка сразу получила огромную популярность, очередь предварительных заказов на неё растянулась на несколько месяцев.

Raspberry Pi был представлен в двух комплектациях: модель «A» и модель «B». Обе версии оснащены ARM11 процессором Broadcom BCM2835 с тактовой частотой 700 МГц и модулем оперативной памяти на 256 Мб / 512 Мб. Модель «A» оснащается одним USB 2.0 портом, модель «B» - двумя. У модели «B» присутствует порт Ethernet. Процессор BCM2835 включает в себя так же графическое ядро. Вывод видеосигнала производится через композитный разъём RCA или через цифровой HDMI-интерфейс.

Файловая система, образ ядра и пользовательские файлы размещаются на карте памяти SD, MMC или SDIO. Наибольшую привлекательность у Raspberry Pi вызывает низкое энергопотребление (5В / 700mA), наличие портов ввода/вывода GPIO с интерфейсами I2C, SPI, UART, а так же возможность удаленной работы через Ethernet.

В настоящее время выпускается только модель «В» с 512 Мб оперативной памяти и поддержкой Ethernet. Кроме того, в продаже появилась новая версия, которая отличается от предыдущей модели «В» более компактным размещением компонентов, наличием 4 портов USB, увеличением количества портов ввода/вывода GPIO и отсутствием композитного видеовыхода. Внешний вид модели «В» и новой модели компьютера Raspberry Pi показан на рис. 1

Для чего можно применить такой девайс? В первую очередь следует отметить, что Raspberry Pi является хотя и не очень мощным, но вместе с тем вполне полноценным компьютером. Подключив к нему монитор, клавиатуру, мышку и установив какой-либо дистрибутив операционной системы Linux его можно использовать в качестве настольного компьютера для решения задач, которые не требует мощных вычислительных ресурсов.

Raspberry Pi вполне подойдет для применения в качестве домашнего медиа-сервера, сервера хранения данных, «мозга» робота или станка, сервера домашней автоматизации (или ).

Появление Raspberry Pi сразу вызвало ажиотаж вокруг этого устройства. Когда страсти немного утихли, и он появился в свободной продаже по адекватной стоимости, я решил познакомиться поближе с этим миникомпьютером. Для меня Raspberry Pi в первую очередь представлял интерес с точки зрения использования в системе домашней автоматизации, идея которой «созрела» уже давно и требовала практической реализации.

Я использую термин «домашняя автоматизация», потому что мне категорически не нравиться выражение «умный дом». Нет, ничего плохого в термине «умный дом» нет, но в последнее время это понятие очень сильно извратили.

Умный дом - сложная «многоконтурная» система, которая помимо выполнения различных сценариев, заданных пользователем, может принимать различные решения в зависимости от той или иной нештатной ситуации. Другими словами - это «мыслящая» (разумеется, на машинном уровне) система. А в последнее время называю «умным домом» что угодно - например, датчик протечки воды, управление светом по датчикам движения и т.д. Да, это все отдельные компоненты умного дома, но никак не умный дом в целом.

Итак, рассмотрим структуру построения системы домашней автоматизации с применением Raspberry Pi (рис.2).

Рис. 2 Структура построения системы домашней автоматизации с применением Raspberry Pi (для увеличения нажмите на рисунок)

Система домашней автоматизации состоит из центрального сервера, связанного по интерфейсу RS485 с установленными в каждом помещении контроллерами, а к контроллерам в свою очередь подключаются различные устройства управления, контроля, регулирования, защит.

Преимущество такой сетевой архитектуры состоит в том, что нет необходимости тянуть провода от каждого устройства к серверу, а достаточно соединить контроллеры, к которым они подключены, одним кабелем UTP - одна пара проводов которого используется для интерфейса RS485, а остальные пары - для питания контроллеров и датчиков. Кроме того, логика работы задумывается так, что выход из строя любого контроллера или даже центрального сервера не должен повлиять на работоспособность остальной системы.

В качестве центрального сервера системы домашней автоматизации применяется Raspberry Pi. На нем установлен Web сервер, посредством которого пользователь с любого коммуникационного устройства (смартфона, ноутбука, планшета) через браузер может получать информацию о всех процессах, происходящих в доме и соответственно, управлять ими. Доступ к Web серверу по вводу логина и пароля можно получить как из домашней локальной сети, так и из сети интернет через Wi-Fi роутер.

К последовательному порту UART Raspberry Pi через согласующее устройство по интерфейсу RS485 подключаются контроллеры, имеющие различный набор вводов/выводов. Кроме этого, к RS485 может подключается GSM модем для доступа к системе через сотовую или стационарную телефонную сеть на случай, если в точке, где находится пользователь, нет возможности получить выход в интернет. Доступ к системе в этом случае также выполняется через ввод пароля.

Еще одним устройством в сети RS485 является радиомодуль. Его назначение - привязка к общей системе автоматизации всех радиодатчиков и радиопультов дистанционного управления.

На текущий момент разработана первая версия системы домашней автоматизации с применением Raspberry Pi. Помимо центрального сервера в её состав входит несколько типов контроллеров, имеющих интерфейс RS485 для связи с сервером:

Восьмиканальный контроллер температуры и влажности. Контроллер позволяет собирать показания температуры и влажности с одного датчика DHT22 и семи датчиков DHT11;

Четырехканальный терморегулятор (термостат). Контроллер может управлять 4 нагрузками как в ручном режиме, так и по заданным параметрам температуры. Ввод значений температуры возможен как непосредственно на контроллере, так и удаленно через web-интерфейс. Режимы прямого и обратного типа управления каналами позволяют использовать контроллер как для управления нагревом, так и охлаждением;

Радиомодуль используется для эмуляции радиобрелков и сбора информации с радиодатчиков. Позволяет эмулировать до 5 радиобрелков и принимать данные с 10 радиодатчиков;

Универсальный контроллер. Имеет 4 независимых входа и выхода и два входа подключения датчиков температуры и влажности DHT11 и DHT22.

Там же вы найдете ссылки на описание установки программного обеспечения для Raspberry Pi, а так же на материалы, в которых описывается технология изготовления контроллеров, о которых рассказывалось выше. Хотелось бы отметить, что данный проект является полностью некоммерческим, с открытыми источниками по схемным и программным решениям и с техподдержкой на форуме.