Kommentar: Raspberry Pi & Co: Spielzeuge für Profis

Frank Riemenschneider, Elektronik
Frank Riemenschneider, Elektronik

Der Raspberry Pi wurde bereits mehr als drei Millionen Mal verkauft und erreicht weit mehr Anwender als nur Studenten, für die er ursprünglich gebaut wurde. Die winzigen 35-Dollar-Computer-Boards werden in Prototypen und Einzelprojekten eingesetzt.

Nach dem Prototyping entwirft ein Hersteller in der Regel eine individuelle Platine für sein Produkt, aber einige planen, mit einem Pi-Design in die Produktion zu gehen.

Etwas größer als eine Kreditkarte, ermöglicht die hohe Integration niedrige Kosten: Der Broadcom-BCM2835-Chip integriert die ARM11-CPU, GPU und die meisten I/O-Komponenten, die übrigen sind vor allem der DRAM- und (optional) USB-Hub-Chip. Auf dem Pi laufen diverse Versionen von Linux und andere Open-Source-Software.

Davon ausgehend kann man ohne CAD-Tools schnell ein individuelles System erstellen. Man kann durch die Installation einer entsprechenden SD-Karte nichtflüchtigen Speicher hinzufügen; die GPIO-Signale können Motoren, Schalter und LEDs steuern. Das SoC enthält sogar einen Kamera-Anschluss. Benutzer können eine Vielzahl von Standard-USB-Peripheriegeräten anschließen oder ihre eigene Erweiterungskarte entwerfen.

Arduino setzt einen Atmel AVR 8-bit- oder neueren 32-bit-ARM-basierten Mikrocontroller ein. Die MCU beinhaltet RAM und ROM, wodurch externer Speicher entfällt und die Kosten des Board sinken. Im Gegensatz zum Pi ist das Arduino-Board-Design offen, so dass Hersteller verschiedene Versionen verkaufen. Die MCU ist zu schwach, um Linux zu betreiben, und erfordert Bare-Metal-Programmierung. Am besten ist sie für einfache Steuerungsaufgaben geeignet.

Bei 35 Dollar ist der Raspberry Pi für Studenten und Hobbyisten erschwinglich. Für eine Massenproduktion ist er jedoch zu teuer oder zu groß. Daher wurde vor Kurzem ein neues Board angekündigt, das die gleichen Komponenten verwendet, aber alle Anschlüsse zugunsten einer einzigen SODIMM-Steckerleiste beseitigt. Bei 67 mm × 30 mm misst es weniger als die Hälfte der Fläche des Ur-Pi und passt z.B. in Handheld-Geräte und Spielzeuge. Bei Abnahme von 1000 Stück soll es weniger als 30 Dollar kosten, obwohl es zusätzlich 4 GB Flash beinhaltet.

Damit können kleine Unternehmen ihre Pi-basierten Prototypen ohne Änderung der Software in die Produktion nehmen. Sie müssen nur noch ein Basis-Board entwickeln, in welches das Computer-Modul eingesteckt wird. Da die komplexe Prozessor-Speicher-Schnittstelle bereits vorhanden ist, kann das Basis-Board-Design recht einfach sein. Für Low-Volume-Produkte muss man sich keine Gedanken mehr über ein Design rund um einen Prozessor-Chip machen: Das CPU-Subsystem wird in einem Modul abstrahiert. Dieser Ansatz reduziert die Zeit bis zur Marktreife und wird zu mehr Lösungen insbesondere in schnell wachsenden Märkten wie dem IoT führen.

Waren Pi & Co. anfangs belächelte Randnotizen für Studenten und Bastler, sind sie mittlerweile auch im Profi-Umfeld angekommen.