Raspberry Pi: что это такое и для чего нужно

Для обучения программированию большинство пользователей выбирают первый попавшийся ноутбук из онлайн-магазина. Он может прекрасно справляться со своими задачами, но есть вариант интереснее — плата Raspberry Pi. Она работает и как компьютер, и как площадка для экспериментов с кодом и электроникой.

В этой статье мы подробно рассказываем про Raspberry Pi, и вы узнаете, что представляет собой этот компьютер, для каких конкретных проектов он подходит, как правильно выбрать модель платы в зависимости от ваших задач, а также какую операционную систему лучше установить для начала работы.

Содержание

• Что такое Raspberry Pi
• Какую плату выбрать
• Что ещё понадобится для работы
• Популярные ОС для Raspberry Pi
• Что дальше

Что такое Raspberry Pi

Raspberry Pi — это одноплатный компьютер на Linux размером с банковскую карту, который называют «малинкой» из-за логотипа в виде малины и английского названия. Он не отличается рекордной производительностью, но этого достаточно для изучения программирования, а также для офисной работы и простых игр.

Первая коммерческая версия Raspberry Pi появилась в 2012 году. Авторы проекта хотели создать доступный компьютер для школ и кружков программирования, чтобы подростки могли учиться писать код без больших финансовых затрат. Главными требованиями были низкая цена, простота использования и возможность расширять функции с помощью дополнительных модулей — подключать накопители, камеры, датчики, платы расширения и другие устройства.

В итоге одноплатники получились настолько сбалансированными и удобными, что их начали использовать не только школьники, но и профессиональные инженеры. Сейчас на базе Raspberry Pi собирают системы автоматизации для заводов, проектируют роботов, создают умные дома и даже используют «малинки» в космосе.

Например, во время пандемии COVID-19 в Колумбии из-за дефицита медоборудования инженер Марко Маскорро спроектировал бюджетный аппарат ИВЛ на базе Raspberry Pi. Один из таких проектов включал разработку открытого дизайна вентилятора с использованием Raspberry Pi (в качестве управляющего блока), Arduino (для работы с датчиками) и легкодоступных компонентов из авто- и сантехнических магазинов (речь про обычные клапаны, шланги и моторы).

Какую плату выбрать

За время своего существования инженеры Raspberry Pi Foundation выпустили несколько десятков моделей одноплатных компьютеров. Давайте рассмотрим актуальные модели, их характеристики и подходящие сценарии использования.

Raspberry Pi 5

Raspberry Pi 5 — универсальная плата, подходящая для большинства проектов. Её можно использовать как рабочий компьютер, как мультимедийный центр, как сервер умного дома с управлением освещением и климатом или как «мозг» робота для обработки сигналов с датчиков. Различные датчики и сенсоры подключаются через GPIO-пины — 40 контактов для программного управления периферией.

Если вы только начинаете изучать одноплатные компьютеры и хотите поэкспериментировать, Raspberry Pi 5 — отличный выбор. Отдавайте предпочтение версиям с 16 ГБ оперативной памяти: они работают быстрее и позволяют запускать более требовательные программы. Чтобы сэкономить, можно купить старые модели. Например, для большинства проектов хватит Raspberry Pi 4 или 3 — они немного слабее, но дешевле актуальной версии.

Raspberry Pi 500

Raspberry Pi 500 — это всё та же Raspberry Pi 5, но в корпусе рабочей клавиатуры. К ней можно подключить монитор, мышку — и получить готовый компьютер на Linux. Эта версия подходит тем, кто планирует использовать одноплатник только в качестве бюджетного ПК. Да, на плате есть все необходимые порты, но к ним не так удобно подключать дополнительные датчики и модули расширения.

Для более опытных пользователей есть версия Raspberry Pi 500+. Она построена на механической клавиатуре с подсветкой, оснащена 16 ГБ оперативной памяти и SSD-накопителем на 256 ГБ. Стоимость такого устройства — от 200 долларов.

Raspberry Pi Compute Module 5

Raspberry Pi Compute Module 5 — компактная плата с аппаратной начинкой Raspberry Pi 5, но без стандартных USB, HDMI и других привычных разъёмов. Вместо них на корпусе расположены специальные контактные пины для встраивания в промышленные устройства и кастомные печатные платы.

Плата Compute Module предназначена для инженеров и разработчиков, которые создают сложные встраиваемые устройства и узкоспециализированные решения — например, компактные сетевые серверы, промышленные контроллеры для производственного оборудования, медицинские приборы или встроенные системы управления умным домом. Для работы с этой платой требуются глубокие знания электроники и опыт проектирования печатных плат, поэтому новичкам будет достаточно сложно правильно её подключить и использовать.

Raspberry Pi Zero 2 W

Raspberry Pi Zero 2 W — самая компактная и бюджетная версия Raspberry Pi. Плата оснащена 512 МБ оперативной памяти и четырёхъядерным процессором с тактовой частотой 1 ГГц. Этих характеристик недостаточно для одновременного запуска нескольких приложений, работы в браузере со множеством вкладок или обработки видео — то есть собрать из неё рабочий компьютер не получится.

Чаще всего устройство используют как основу для самодельных гаджетов и IoT-проектов. Например, на базе Raspberry Pi Zero 2 W можно собрать мобильного робота с датчиками движения, вендинговый автомат с распознаванием монет, метеостанцию для сбора данных о температуре и влажности или систему автоматизации конвейерных процессов на небольшом производстве.

Raspberry Pi Pico

Raspberry Pi Pico — компактная плата с микроконтроллером RP2040, похожая на Arduino. Главное отличие от других Raspberry Pi — отсутствие операционной системы и меньшая вычислительная мощность. Это делает её идеальной основой для простых автоматизированных устройств и IoT-проектов, где не нужен графический интерфейс, многозадачность или сложная обработка данных.

Например, на основе Raspberry Pi Pico вы можете собрать систему автополива комнатных растений с датчиком влажности почвы, собственную механическую клавиатуру с программируемыми макросами, контроллер для управления цветом светодиодной ленты или домашнюю погодную станцию с отображением данных.

Код для Pico можно писать на C++ или MicroPython. К примеру, чтобы заставить встроенный светодиод мигать, вам достаточно всего нескольких строк на Python:

# Подключаем библиотеки для работы с пином и задержкой
from machine import Pin
import time

# Создаём светодиод на 25-м пине
led = Pin(25, Pin.OUT)

# Бесконечный цикл: включаем/выключаем светодиод каждую секунду
while True:
    led.toggle()  # Переключаем светодиод
    time.sleep(1)  # Ждём одну секунду

Вот как выглядит плата.

Что ещё понадобится для работы

В стандартном комплекте Raspberry Pi идёт только сама плата без периферии, и этого недостаточно для полноценной работы. Поэтому давайте рассмотрим несколько обязательных компонентов, которые вам нужно будет сразу докупить.

Карта памяти. Плата использует карту памяти для хранения данных и загрузки операционной системы. Выбирайте карты microSD с поддержкой стандартов C10, U3, V30 и A2 — они обеспечивают высокую скорость чтения и записи данных, что критично для стабильной работы системы. Минимальный рекомендуемый объём — 32 ГБ, но для требовательных проектов лучше взять карту на 64 ГБ или больше.

SSD-накопитель. Если планируете использовать Raspberry Pi в качестве рабочего компьютера, то лучше обзавестись SSD-накопителем. На нём можно хранить больше информации, а скорость обмена данными будет в разы выше по сравнению с картой microSD — это особенно заметно при загрузке системы и работе с большими файлами. Лучше выбирать компактный форм-фактор M.2 2230, чтобы накопитель поместился на плате и не закрывал другие порты.

Монитор. Для работы с интерфейсом операционной системы понадобится монитор. Лучше выбирать модель с портом HDMI — так не придётся использовать переходники. Raspberry Pi также поддерживает сенсорные дисплеи.

Клавиатура и мышь. Для работы с графическим интерфейсом операционной системы вам понадобятся клавиатура и мышь. Подойдут любые USB-устройства или модели с беспроводным подключением через Bluetooth. Официальные клавиатура и мышь от Raspberry Pi имеют оптимизированные драйверы, которые обеспечивают стабильное подключение и полную совместимость с платой.

Блок питания. Выбирайте качественный блок питания с мощностью от 27 Вт, который обеспечит стабильное напряжение без перепадов. Официальный блок питания от Raspberry Pi гарантирует совместимость и надёжную работу платы. Модели от малоизвестных производителей могут вызывать нестабильность системы, перезагрузки или повреждение компонентов из-за скачков напряжения.

Корпус. Для защиты платы от повреждений, пыли и статического электричества лучше поместить её в корпус. Можно купить готовый из пластика или алюминия или распечатать собственный на 3D-принтере. В интернете есть множество моделей с разным дизайном — от минималистичных до креативных вариантов в виде Apple Power Mac G5 или космического корабля. При выборе корпуса обратите внимание на наличие вентиляционных отверстий и доступа к портам.

Система охлаждения. При интенсивной нагрузке Raspberry Pi 5 может нагреваться до 80–90°C, что приводит к троттлингу — снижению тактовой частоты процессора для защиты от перегрева. Чтобы этого избежать, можно установить пассивные радиаторы, которые крепятся на чип и отводят тепло.

Если вы планируете использовать плату для запуска веб-сервера, обработки видео, компиляции проектов, игр или других требовательных задач — лучше приобрести активную систему охлаждения с вентилятором, которая сможет поддерживать температуру в пределах 50–60°C даже при максимальной нагрузке.

Популярные ОС для Raspberry Pi

Плата Raspberry Pi — это аппаратная часть компактного компьютера, которая выполняет все вычисления. Для полноценной работы вам также понадобится программная часть — операционная система, которая управляет ресурсами платы, а также приложения и библиотеки для выполнения конкретных задач. В этом разделе мы рассмотрим несколько популярных Linux-дистрибутивов, оптимизированных для работы на маломощных одноплатных компьютерах.

Raspberry Pi OS: база от производителя

Raspberry Pi OS — официальный дистрибутив на базе Debian от разработчиков Raspberry Pi. Если вы новичок в работе с одноплатными компьютерами — пожалуй, это лучший выбор. Система оптимизирована под все модели Raspberry Pi и включает набор предустановленных программ для обучения и повседневной работы: браузеры Chromium и Firefox, среду разработки Thonny IDE, интерпретатор Python 3, визуальную среду Scratch для обучения детей программированию, офисный пакет LibreOffice и другие полезные приложения.

RetroPie: для ретрогеймеров

RetroPie — дистрибутив со встроенными эмуляторами игровых ретроконсолей. В коллекции есть эмуляторы для Amiga, Atari 2600, Sega Dreamcast, GameBoy, Nintendo 64, Sony PlayStation 1, Super Nintendo и других консолей 1980–1990-х годов.

Дистрибутив поддерживает популярные внешние контроллеры, включая USB-джойстики и геймпады от различных производителей. При желании с помощью RetroPie и дополнительных комплектующих вы можете собрать аркадный автомат — например, как это сделано в наборе Picade от Pimoroni.

Ubuntu: привычная классика

Ubuntu — один из самых популярных дистрибутивов Linux среди обычных пользователей. Его можно запустить и на Raspberry Pi. Главное преимущество — максимально простой и дружелюбный интерфейс для начинающих линуксоидов. Кроме того, все нужные приложения легко установить из встроенного магазина.

Читайте также:

Лучшие дистрибутивы Linux: какую версию операционной системы выбрать

LibreELEC: для киноманов

LibreELEC — дистрибутив для домашних медиацентров. Если установить его на Raspberry Pi и подключить плату к телевизору, то получится станция для просмотра фильмов, сериалов, интернет-телевидения. Если установить дополнительные библиотеки и настроить стриминг с удалённого сервера, то выйдет аналог Apple TV с открытым кодом и кастомными сценариями.

DietPi: для домашних серверов

DietPi — минималистичный дистрибутив на основе Debian, который оптимизирован для максимальной производительности на одноплатных компьютерах. Из него удалили всё лишнее: графические оболочки, сервисы и предустановленные программы. Благодаря этому система очень компактна и потребляет минимум ресурсов. DietPi подходит для создания домашнего сервера, сетевого хранилища, системы домашней автоматизации или самостоятельного хостинга веб-сервисов — например, Nextcloud, Pi-hole или Home Assistant.

Kali Linux: для продвинутых инженеров

Kali Linux — специализированный Linux-дистрибутив, в состав которого входит более 600 предустановленных инструментов для анализа сетей, взлома паролей, исследования веб-приложений и беспроводных сетей. Обычно его используют специалисты по кибербезопасности, этичные хакеры и опытные разработчики. Благодаря компактным размерам и низкому энергопотреблению Raspberry Pi с Kali Linux может стать портативным устройством для проведения пентестов, мониторинга сетевого трафика и поиска уязвимостей в корпоративных системах.

Читайте также:

Kali Linux: обзор дистрибутива для будущих хакеров

Что дальше

Если вы вдохновились возможностями Raspberry Pi и уже присмотрели себе плату, предлагаем выбрать первый проект для практики. Ниже — список интересных самоделок разной сложности, которые можно повторить на праздниках:

• Ispresso — умная кофемашина с удалённым управлением.
• PiStation — эмулятор старых консолей PlayStation.
• Сервер для игры в Minecraft.
• Устройство для 3D-сканирования людей.
• Метеорологическая станция для наблюдения за погодой.
• Маска из светодиодной матрицы.
• Минималистичный робот на колёсах.
• Камера для наблюдения за дикой природой.