Raspberry Pi mění svět: Seznamte se s nejzajímavějším počítačem dneška

Raspberry Pi je levný miniaturní počítač, který změnil svět. Má čtyři roky a za tu dobu se prodalo přes osm milionů exemplářů. Před několika dny byla uvedena nová verze Raspberry Pi 3, která přináší větší výkon a především podporu pro wi-fi a Bluetooth. Přestože se nejedná o běžnou spotřební elektroniku pro každého, vyplatí se o něm něco vědět. A pokud se zajímáte o techniku, možná se vyplatí investovat tisícikorunu do vlastního kousku.

Raspberry Pi mění svět: Seznamte se s nejzajímavějším počítačem dneška

Co je Raspberry Pi?

RasPi, jak se mu také někdy říká, je jednodeskový mikropočítač o velikosti platební karty. Nebo spíše balíčku platebních karet, protože tištěný spoj sice má plochu běžné kreditky, ale konektory dávají zhruba dva centimetry výšky. Jádrem zařízení je ARM procesor od firmy Broadcom. Jde o takzvaný SoC, System on a Chip, kdy jediný čip obsahuje prakticky veškerou funkcionalitu a vyžaduje jenom minimum podpůrných obvodů. Tuto architekturu využívá většina současných smartphonů a tabletů.

Na rozdíl od nich ale Raspberry neobsahuje displej, úložiště (má ale slot na MicroSD kartu) a podobně. Zato obsahuje standardní rozhraní typu USB 2.0, Ethernet, HDMI a jeden univerzální GPIO (General Purpose Input and Output) konektor. Můžete na něj nainstalovat jakýkoliv operační systém kompatibilní s ARM platformou.

Typicky se bude jednat o různé varianty Linuxu či Androidu, ale existuje třeba i speciální edice Windows 10 for IoT. Nejsou to ovšem klasické Windows 10, jak je známe, ale ořezaná verze, která se bude snažit získat podíl na trhu embedded zařízení, který Microsoft ztratil neuváženým zabitím Windows CE a Windows Embedded.

Projekt Raspberry Pi vznikl původně pro účely výuky. Zatímco u nás sousloví „počítače do škol“ budí vesměs podezření na nějaký nesmyslný projekt koupě posléze nevyužívaných interaktivních tabulí, ve Velké Británii mají dlouhou tradici vývoje jednoduchých levných počítačů, které lze masově dodat do škol a použít pro výuku programování. Raspberry Pi mělo být dalším takovým projektem, díky kterému se bude moci nová generace mladých učit programovat.

Dopadlo to nakonec trochu jinak. Autoři odhadují, že přibližně třetina těchto počítačů se používá pro výrobu, třetina v rámci různých vestavěných průmyslových zařízení a třetinu používají domácí „bastlíři“ pro své vlastní projekty.

Dnes se nejčastěji setkáte s modelem Raspberry Pi 2. Před několika dny vyšel nový model Raspberry Pi 3, který přidává podporu wi-fi, Bluetooth 4.1 a má o něco výkonnější procesor, jinak je stejný. Příliš se neliší ani vzhledově. Má stejné konektory na stejných místech a podobně, což si můžete ověřit na fotografii. RPi 2 je nahoře, nový RPi 3 dole.

Hardwarové specifikace

Poznámka: Existují i starší modely, ale s nimi se dnes příliš nesetkáte, proto jsem je do tabulky ani tohoto článku nezahrnul.

Čísly v technické specifikaci RasPi rozhodně neoslní, což ovšem ani není jejich účelem. Pro mnoho praktických použití bohatě stačí slabý počítač. Oslní ovšem posledním řádkem, totiž cenou. 35 dolarů není mnoho a pro vyloženě low cost řešení je tady hodně ořezaný, ale přesto postačující model Zero za pouhých pět dolarů (který je ovšem zatím téměř nedostupný, protože zájem o něj podstatně převyšuje výrobní možnosti).

Ačkoliv toho RasPi zvládne docela dost, několik podstatných věcí mu chybí. První problém je s úložištěm. Nemá žádné vlastní a musíte použít MicroSD kartu (velikosti 4–32 GB). Ty ovšem mají pouze omezený počet přepsání a nejsou určené jako hlavní úložiště pro operační systém. Většinou to nevadí, ale pro některé scénáře to může představovat problém a karty budou rychle odcházet. Není podporováno ani SATA rozhraní pro běžné pevné disky. Lze připojit mass storage zařízení přes USB, ale nelze z nich bootovat. 

Dále pak RasPi obsahuje pouze 100Mbps síťové rozhraní, navíc vnitřně připojené přes USB. K dispozici nejsou ani nezávislé hodiny reálného času (RTC – realtime clock). Po restartu tak počítač „neví, kolik je hodin“. Pokud je ale připojen k internetu, umí si automaticky načíst čas z NTP serverů a problém to nepředstavuje. Pokud bude bez připojení k internetu, lze přidat samostatný RTC modul s baterií.

Úspěch Raspberry Pi ponoukl ostatní, a proto existuje celá řada klonů, které jsou buď levnější, nebo naopak o málo dražší, ale schopnější, třeba s vestavěným úložištěm nebo SATA řadičem – například OrangePi nebo BananaPi. Vlastní vývojové desky nabízí i Intel pod názvem Galileo.

K čemu je Raspberry Pi vhodné?

Pokud jste nenároční, dá se využít jako běžný stolní počítač. Typicky se k tomuto účelu používá Raspbian Linux, což je speciální distribuce založená na Debianu a upravená pro Raspberry Pi. Má grafické uživatelské rozhraní (částečně lokalizované do češtiny) a předinstalovanou základní sadu aplikací: webový prohlížeč, kancelářský balík LibreOffice a další. Pro běžnou kancelářskou práci a prohlížení webu bez problémů postačí. Také se může hodit na experimentování s Linuxem, když si s ním chcete hrát, ale nechcete na to obětovat klasický velký počítač. Kromě Debianu/Raspbianu je k dispozici i Ubuntu a Arch Linux.

Raspberry Pi se často používá jako domácí mediální centrum. Bez problémů zvládá přehrávání HD videa, má hardwarový H.264/MPEG-4 AVC dekodér. K dispozici je i hardwarová podpora pro starší kodeky MPEG-2 nebo VC-1, ale k nim je třeba si koupit speciální licenci. V praxi je ale nejspíš nebudete potřebovat a vystačíte si s MPEG-4. Jednoduše podporované pomocí standardního instalačního nástroje Noobs jsou distribuce OpenELEC a OSMC.

Původním účelem byla výuka programování a výtečně se k tomu hodí i dnes. Součástí výchozí instalace tak je řada vývojových prostředí. K dispozici máte klasické programovací jazyky, jako je Java nebo Python. Předinstalovány jsou také matematické modelovací nástroje Wolfram a Mathematica, hudební programovací jazyk Sonic Pi nebo Node-RED určený pro internet věcí. 

Zvláštní kategorii představuje programovací jazyk Scratch. To je grafické vývojové prostředí pro děti a začátečníky. Nabízí bloky představující různé příkazy, podmínky, cykly a podobně. Ty se skládají pod sebe a tak vzniká program. Starší generaci to bude nejspíš připomínat programovací jazyky Karel nebo Logo, princip je velice podobný. Kocour Scratch toho nicméně umí mnohem víc než robot Karel nebo želvička Logo. Umí pracovat se zvuky, obrázky, kamerou, různými senzory a lze v něm programovat i docela složité hry.

Scratch není výsadou Raspberry Pi. Funguje i na webu ve Flashi a existují i varianty pro Windows a Mac (vše najdete na scratch.mit.edu). RasPi lze ale nastavit tak, že přímo do tohoto rozhraní bootuje, a i relativně malé dítě si tak může programovat bez dozoru a bez nebezpečí, že nějakým způsobem zaviruje nebo jinak poškodí běžný počítač. Prostředí i příkazy jsou kompletně lokalizované do českého jazyka.

Emulátor starých počítačů a herních konzolí. Chcete si vyzkoušet, jaké to bylo s Apple II, Commodore 64, ZX Spectrum nebo ranými herními konzolemi? Pak je tu projekt RetroPie, který vám je snadno umožní emulovat. Někteří nadšenci si dokonce na jeho základě vytvořili repliku herního automatu.

Dalším typickým příkladem využití je domácí a (malo)průmyslová automatizace. K Raspberry Pi je velice snadné připojovat různé senzory a další profesionálně kutilsky vyráběné příslušenství. Podporuje rozhraní I²C, které se používá pro připojování všeho možného, od displejů přes různé klávesnice, čidla teploty, vlhkosti, radiace, směru, pohybu, detektory plynů atd. Při tom všem máte k dispozici plnohodnotné síťové rozhraní Linuxu nebo Windows 10 for IoT, takže lze používat běžné vývojové nástroje, webové rozhraní a podobně.

Raspberry Pi se hodně rozmáhá i v oboru různých kiosků a digital signage. Reklamní panely, ale i užitečnější věci jako interaktivní jízdní řády, dotykové samoobslužné kiosky a automaty a podobně. Dříve se pro podobné účely používaly vesměs normální PC s Windows nebo Linuxem, ale to s sebou nese různé problémy s hardwarem, relativně vysokou cenou a třeba i napájením. S počítači typu Raspberry Pi řada těchto problémů odpadá.

Jako poslední je dobré zmínit malosériový a prototypový hardware. Pokud potřebujete vytvořit velkou sérii elektroniky, je levnější ji navrhnout na míru. Ale pokud potřebujete pár nebo pár desítek kusů, tato cesta není finančně dostupná. Můžete ale vzít Raspberry Pi a použít ho jako základ. Česká firma Angelcam, která vyvíjí cloudový systém pro inteligentní analýzu obrazů z IP kamer, využívá Raspberry Pi jako koncentrátor v zákaznické síti, který si inteligentně najde IP kamery a připojí je k provozovateli. Jiný český start-up, Stream Circle, zase používá Raspberry Pi jako demo set-top-boxy, na nichž předvádí svoje řešení pro internetové televizní vysílání.

Jak s Raspberry Pi začít?

Raspberry Pi si můžete koupit u oficiálních distributorů nebo u řady menších českých prodejců. Dále budete potřebovat:

MicroSD kartu o velikosti 4–32 GB, v závislosti na předpokládaném využití a objemu uložených dat. Pro většinu běžných aplikací stačí 4GB nebo 8GB karta.

Napájecí zdroj. RasPi se napájí přes MicroUSB, ale má poměrně velký odběr, zejména když k němu připojíte další periferie. Pro Raspberry Pi 2 se doporučuje alespoň 2A zdroj, pro Raspberry Pi 3 pak 2,5A. Nabíječka na váš mobilní telefon sice má správný konektor, ale výkonově stačit nejspíš nebude. Nabíječka na tablet už by mohla. Zdroj doporučuji koupit tam, kde budete kupovat samotný počítač, většinou mají vyzkoušené, které vám nabídnou.

Pozor na různé levné zdroje pochybné provenience. Mohou sice tvrdit, že dávají 2 A nebo 3 A, ale skutečnost může být jiná. Pokud není zdroj dostatečně silný, mohou se projevovat různé záhadné chyby a celý počítač se bude chovat naprosto nevyzpytatelně. Při nedostatečném napájení se ukazuje při zátěži duhový čtvereček v rohu. Pokud ho uvidíte, chce to lepší zdroj.

Krabičku. Počítač se dodává skutečně jako nechráněná deska plošného spoje bez jakékoliv ochrany. Vzhledem k napájení pěti volty vám od ní nehrozí žádné nebezpečí úrazu, ale zato hrozí, že si ji omylem zničíte, když ji třeba položíte na něco vodivého. Doporučuji tedy začerstva koupit nějakou krabičku. Vyrábí se jich nepřeberné množství z různých materiálů, v různých cenách a s různými vlastnostmi. Opět je nejsnáze koupíte tam, kde původní RasPi.

Pokud máte přístup ke 3D tiskárně, nepřeberné množství modelů najdete na Thingiverse. Mně osobně se nejlépe osvědčila tato – snadno se tiskne, drží na poctivých čtyřech šroubech a je mechanicky velice odolná. Krabička se nakonec dá vyrobit i z lega.

Klávesnice a myš. Jakákoliv běžná USB klávesnice a myš postačí.

Televize nebo počítačový monitor. RasPi má HDMI výstup, který najdete na většině současných televizí a monitorů. Problém může nastat se staršími monitory. Pokud má váš monitor jenom VGA (analogový) vstup, pak máte v zásadě smůlu, protože HDMI to VGA převodníky sice existují, ale nemám s nimi úplně nejlepší zkušenosti. Naštěstí ale většina i poměrně starých LCD monitorů má ještě digitální DVI vstup a redukce z HDMI na DVI jsou snadno dostupné a funkční. Nejspíš ji ale doma nemáte, proto si příslušný kabel nebo redukci pořiďte včas. Měl by existovat způsob, jak Raspberry Pi připojit ke starým televizím, které mají jenom kompozitní vstup (žlutý CINCH, SCART…). Potřebujete k tomu ale správnou redukci z 3,5 mm jacku a v praxi jsem to nezkoušel.

Poté co budete dostatečně vybaveni, stačí jenom začít. Připravili jsme pro vás video s návodem krok za krokem, jak nainstalovat a nastavit Raspbian Linux na Raspberry Pi. Postup předvádím na nejnovějším Raspberry Pi 3, ale je stejný pro všechny modely.