Single-Board-Computer Dem Raspberry Pi den Energiehunger austreiben

Der Raspberry Pi wird zunehmendem auch für professionelle Anwendungen eingesetzt. Die Plattform ist dabei stets die gleiche, die sich bei näherer Betrachtung zwar als universell einsetzbar darstellt, in puncto Leistungsverbrauch jedoch verbesserungswürdig ist.

Der Raspberry Pi basiert auf dem SoC BCM2835 der Firma Broadcom, das zur Familie der ARM-Prozessoren gehört, genauer zur ARM-11-Generation, die erstmalig im Jahre 2002 vorgestellt wurde und der Architektur ARMv6K zuzurechnen ist. Demnach ist diese Architektur 12 Jahre alt und kann im Vergleich mit aktuellen ARM-SoCs, wie sie etwa in Smartphones eingesetzt werden, als leistungs- und verbrauchstechnisch antiquiert angesehen werden. Dies schmälert den Erfolg des Raspberry Pi jedoch (bisher) keineswegs, trotz immer stärkerer Konkurrenz bei den Einplatinen-Computern, die mit moderneren und leistungsfähigeren ARM-Cortex-Modellen arbeiten, wovon einige aktuelle zum Vergleich in der Tabelle angegeben sind.

 BoardSoCCore-Typ Typ.TaktSpeicher: RAM/Flashca. Preis
Raspherry PIBroadcom: BCM2835ARM1176IZF-S700 MHz256 MB (A)/SD-Card
512 MB (B)/SD-Card
20 €

 

30 €
BeagleBone BlackTexas InstrumentsCortex A81 GHz512 MB/4GB + SD-Card45 €
Banana PiAllwinner: Mail 400 MP2Dual-Core Cortex-A71 GHz1 GB/SD- Card70 €
Odroid-U3 Samsung: Exynos 4412 Quad-Core Cortex-A91,7 GHz2 GB/SD- Card70 €
Einplatinen-Computer mit ARM-Prozessoren

Im Hobby-Bereich hängt der Erfolg eines Systems oftmals in erster Linie vom Preis ab, und der Raspberry Pi kann für sich beanspruchen, dass es das günstigste System (vgl. Tabelle) ist.

Ein Einplatinen-Konzept für eine vollwertige Computerlösung (Grafik, LAN, USB) mit einem Betriebssystem in Verbindung mit dem Open-Source-Gedanken und der Unterstützung durch eine rege und große Community ist erstmalig durch den Raspberry Pi Realität geworden und hat dazu geführt, dass auch bei professionellen Lösungen auf diese Plattform gesetzt wird, wovon mittlerweile über 2,5 Millionen Stück verkauft worden sind. Eine kostengünstigere Herstellung eines vergleichbaren Systems ist bei kleineren Stückzahlen kaum möglich, noch nicht einmal die Fertigung einer derartigen Platine ist für 20 € zu haben (plus Bauteile, plus Bestückung, plus Testen usw.).

Nur der Raspberry Pi in den Ausführungen Modell A und Modell B [1] hat die Unterstützung der Raspberry Pi Foundation, während alle anderen Modelle in der Tabelle „fremde“ Entwicklungen sind, die überhaupt nicht oder (immerhin) bedingt Raspberry-Pi-kompatibel sind, wie es der Banana Pi für sich in Anspruch nimmt, der in China entwickelt und gefertigt wird.

Neue Kleider

Es gibt aber auch eine neue Raspberry-Pi-Version, die im Frühjahr 2014 offiziell von der Raspberry Pi Foundation vorgestellt wurde. Dabei handelt es sich um das Raspberry Pi Computer Module (Bild 1), welches in erster Linie für industrielle (Embedded-) Anwendungen vorgesehen ist und ebenfalls mit dem SoC BCM2835 der Firma Broadcom arbeitet.

Es verfügt über einen RAM-Speicher von 512 MB und einen 4 GB großen Flash-Speicher in Form eines eMMC-Chips (Embedded Multimedia Card), wie er auch beim BeagleBone Black zum Einsatz kommt. Das Raspberry Pi Compute Modul hat die Form eines DDR2-SO-DIMM-Speichermoduls, wie es bei Notebooks verwendet wird, und verfügt, abgesehen von den Platinensteckkontakten, über keinerlei weitere Anschlüsse.

Mit dem Modul allein lässt sich nichts anfangen, denn es wird ein entsprechendes Umfeld mit Spannungsversorgung, Peripherie-Chips und Anschlüssen benötigt. Hierfür kann eine eigene individuelle Hardware entwickelt werden, die lediglich diejenigen Komponenten beinhaltet, die für die jeweilige Embedded-Applikation benötigt werden, was einen direkten Einfluss auf den Stromverbrauch hat und außerdem zu sehr kompakten Lösungen führen kann. Wie bei den bisherigen Raspberry-Pi-Modellen werden wieder die drei Spannungen von 1,8 V, 2,5 V und 3,3 V für den BCM2835 und den Speicher benötigt, wie es in der Prinzipschaltung (Bild 2) zu erkennen ist.

Zum Modul gibt es auch ein offizielles Träger-Board, mit dem es getestet werden kann und mit dem sich Probeaufbauten durchführen lassen.

Dieses I/O Board (Bild 3) verfügt über die Konverterschaltung für die Spannungsversorgung, die auch hier wieder von einem separaten 5-V-Steckernetzteil zur Verfügung gestellt werden muss, sowie über den HDMI-Grafikanschluss, zwei USB-Ports, jeweils zwei Kamera- und LCD-Anschlüsse für Flachbandkabel und zwei Steckerleisten mit GPIO-Ports. Einen Audio- und auch einen Netzwerkanschluss gibt es hier nicht. Während Audio für Embedded-Applikationen meist verzichtbar ist, kann das Fehlen eines LAN-Controllers durchaus als Einschränkung angesehen werden.