Spis treści:
V posledních letech se mikropočítače těší stále větší oblibě a nacházejí široké uplatnění v různých oblastech každodenního života. Jejich malé rozměry, všestrannost a flexibilita jsou jen tři z mnoha vlastností, díky nimž se tento typ zařízení stal běžným. Jedním z nejoblíbenějších a nejpoužívanějších mikropočítačů je mikropočítač Raspberry Pi. Tato levná, ale technologicky velmi vyspělá deska si získala velké uznání mnoha hobbyistů, kteří si staví vlastní elektronická zařízení. S rozvojem systému Raspberry Pi vstoupil také na průmyslový trh a pomohl změnit tradiční výrobní procesy.
Co je Raspberry Pi?
Raspberry Pi je mikropočítač, malý samostatný počítač, který integruje všechny základní systémové komponenty do jediného zařízení. Na jednom kusu laminátu je umístěn mikroprocesor, který obvykle slouží jako výpočetní a grafická jednotka, čip paměti RAM, který uchovává data potřebná pro danou úlohu, a řadiče pro specifické typy rozhraní, jako je USB a Ethernet, takže mikropočítač může být vybaven těmito typy konektorů pro připojení externích periferií.
Raspberry Pi, stejně jako každý mikropočítač, potřebuje ke svému provozu operační systém. Podporováno je několik systémů: Raspbian, Ubuntu, DietPi nebo Windows 10 IoT. Systém musí být uložen na paměťové kartě později vloženou do příslušného slotu na desce. Tento typ řešení je poměrně běžný i u jiných typů mikropočítačů, ale můžeme se setkat i s konstrukcemi, kde je systém uložen na externím modulu eMMC nebo nainstalován přímo na zapuštěné paměťové kosti.
RPi, jak můžeme Raspberry Pi označovat zkratkou, má také integrovaný řadič bezdrátové sítě WIFI a Bluetooth. Díky tomu lze mikropočítač bez větších problémů připojit k jakékoli bezdrátové internetové síti a k jakémukoli typu bezdrátového zařízení s podporou technologie Bluetooth.
Každá deska je navíc vybavena různými typy konektorů, takže k ní lze připojit externí periferie. Jejich počet a typ závisí na konkrétním modelu RPI, ale jedná se především o konektory USB pro připojení myši, klávesnice nebo externího úložného zařízení, konektor Ethernet pro připojení počítače Raspberry Pi k internetu a konektory HDMI různých velikostí pro připojení externího monitoru.
Kromě toho najdeme na deskách RPI také konektory pásků FFC pro připojení kamery a externího displeje. Mikropočítače jsou také vybaveny univerzálním konektorem goldpin, jehož použití záleží zcela na uživateli. Mezi 40 jednotlivými piny najdeme komunikační signály několika typů rozhraní: Kromě velkého počtu pinů, které slouží jako univerzální vstupně-výstupní port, zde najdeme několik signálů rozhraní UART, I2C, SPI. K takovému konektoru můžeme připojit libovolné elektronické moduly, jako jsou teplotní čidla, řídicí jednotky motorů nebo komunikační systémy LoRa.
Raspberry Pi je poměrně výkonný a funkčně bohatý mikropočítač. K dnešnímu dni se objevilo několik modelů tohoto zařízení, z nichž nejdůležitější jsou:
- Raspberry Pi 4B – v současné době se jedná o základní model mikropočítače RPI, který je k dispozici v několika typech lišících se kapacitou paměti RAM (1 GB, 2 GB, 4 GB a 8 GB).
- Raspberry Pi 400 – verze, které se lidově říká “klávesnice”, což není překvapivé, protože zařízení připomíná klávesnici s několika vodiči navíc.
- Raspberry Pi Zero – je minimalistický RPI s relativně nízkým výpočetním výkonem a menším počtem externích portů ve srovnání s klasickým Raspberry Pi 4B. Zařízení je určeno spíše pro jednoduché aplikace IoT.
- Raspberry Pi CM – je věnována profesionálnějším řešením. Řada zařízení zahrnuje malou desku s připájenými polovodičovými paměťmi eMMC, která se připojuje k větší základní desce vybavené několika různými typy vodičů.
- Raspberry Pi 3 – za zmínku stojí také RPI3, předchůdce Raspberry Pi 4. Tento mikropočítač se vyráběl v několika verzích, ale dnes je stále vzácnější.
- Rodina Raspberry Pi zahrnuje také malé desky zvané Pico. Je důležité si uvědomit, že se nejedná o mikropočítače, ale o moduly vybavené vlastním mikroprocesorem RP2040, který umožňuje vytvářet projekty založené na programovacích jazycích C/C++ a MicroPython.
Stručná historie počítače Raspberry Pi
Historie mikropočítačů RPI sahá do roku 2006, kdy se tým spojený s University of Cambridge Computer Laboratory ujal úkolu navrhnout jednoduché a levné zařízení, které by podporovalo výuku programování mezi studenty. První prototypy byly tak úspěšné, že v roce 2008 Eben Upton, Rob Mullins, Jack Lang, Alan Mycroft, Pete Lomas a Robert Mullins oficiálně založili nadaci Raspberry Pi s cílem zpeněžit myšlenku levného mikropočítače.
První RPI, Raspberry PI Model B, se na spotřebitelském trhu objevuje v roce 2012. Jednalo se o desku vybavenou procesorem ARM, 256 MB paměti RAM, porty USB, Ethernet a HDMI. Díky nízké ceně kolem 35 dolarů je velmi oblíbený nejen u studentů, ale také u hobbyistů, technologických nadšenců a zájemců o elektroniku.
Typické využití Raspberry Pi
Desky Raspberry Pi si od svého vzniku získaly srdce všech nadšenců do elektroniky, informatiky nebo programování. Jednoduchost použití a nízká cena se ukázaly být receptem na úspěch, což vedlo k tomu, že popularita rok od roku roste, a tím i komunita, která si vzájemně vyměňuje poznatky a projekty spuštěné na RPI.
Mikropočítače Raspberry Pi lze použít v mnoha typech projektů různého stupně složitosti. Domácí multimediální centra, jednoduchí roboti, domácí servery, systémy monitorování počasí nebo systémy domácí automatizace jsou typickými místy, kde můžeme najít Raspberry Pi. Takové projekty popisuje na internetu mnoho členů komunity RPI.
Lze Raspberry Pi použít v průmyslu?
Ačkoli RPi nebyl navržen s ohledem na průmyslové odvětví, mikropočítač v něm lze úspěšně používat. Ve výrobních procesech dosud převládala klasická technická řešení, ale inženýři stále častěji využívají různé typy mikropočítačů a souvisejících zařízení v oblastech, jako je kontrola, monitorování a řízení výroby. Koncepce Průmyslu 4.0 vyžaduje výpočetní výkon, který klasická řešení nemohou poskytnout, a proto se stále více inovativních společností obrací k mikropočítačům, aby podpořily technologickou transformaci a digitalizaci výrobních procesů. Mezi společnosti, které úspěšně implementovaly Raspberry Pi do svých vlastních řešení, patří Sony a SHARP.
Použití Raspberry Pi v Sony Technology Center
Továrna Sony se nachází v Pencoedu ve Velké Británii a je jedním z míst, kde se Raspberry Pi používá v průmyslových procesech, navíc je třeba vědět, že se zde vyrábějí mikropočítače RPI. Za posledních deset let opustilo továrnu téměř 50 milionů počítačů Raspberry Pi a jejich počet se každým dnem zvyšuje.
Výrobní proces mikropočítačů v Sony Technology Center je z velké části automatický; na začátku linky jsou vidět čisté desky s plošnými spoji, na které se postupně umisťují elektronické součástky. Po procesu pájení sjede hotový počítač Raspberry Pi z výrobní linky. Podél sady strojů se nachází asi patnáct krabic Revolution Pi s mikropočítači uvnitř a dalším vybavením. Dalo by se říci, že Raspberry Pi vytváří Raspberry Pi. Jejich úkolem je řídit různé fáze procesu a podporovat automatizaci.
Použití Raspberry Pi ve společnosti SHARP Consumer Electronics Poland
Jednou ze společností využívajících mikropočítače RPI je polská společnost SHARP Consumer Electronics Poland (SCEP) se sídlem v Ostaszewu. V závodě se denně vyrábějí televizory, ale kromě toho se zde distribuují i další zařízení tohoto japonského výrobce.
Raspberry Pi se dobře hodí pro malá zařízení IoT. Proto bylo použito zařízení RPI Zero, které shromažďuje údaje o podmínkách prostředí na místě. Mikropočítač a související moduly pro měření teploty, vlhkosti, kyslíku a oxidu uhličitého provádějí cyklická měření a výsledky se ukládají na interní servery systému SCEP. Díky informacím shromážděným pomocí počítače Raspberry Pi je ventilační, topný a klimatizační systém továrny řízen automaticky a udržitelně, což se projevuje v úsporách spotřeby energie.
Raspberry Pi může hrát také informační roli. Ve skladovací budově SCEP3 jsou u každé nakládací rampy umístěny mikropočítače RPI připojené k televizorům. Úkol Raspberry Pi je zde poměrně jednoduchý, zobrazit webovou stránku se všemi potřebnými informacemi o konkrétním nákladu. S tímto řešením jsou nejspokojenější skladníci pracující na nakládce nákladních automobilů.
Raspberry Pi je také skvělou testovací platformou pro rychlé vytváření prototypů. Mnoho inovací zavedených ve společnosti SHARP Consumer Electronics Poland se zrodilo v oddělení Maintenance & Project Engineering, jehož zaměstnanci v mnoha případech používají RPI. Všechna nová technická řešení musí být předem řádně otestována a ověřena. I když se cílová platforma projektu mění, v počáteční fázi se mnoho technických problémů testuje na mikropočítačích Raspberry Pi.
Zdroje:
www.youtube.com/watch?v=k2C4lbbIH0c&t=103s
www.raspberrytips.com/raspberry-pi-history/
www.sonypencoed.co.uk
