raspberry pi märkmikukomplekt

Kuidas Raspberry Pi sülearvutikomplektid töötavad?

Raspberry Pi sülearvutikomplektid töötavad, kombineerides Raspberry Pi ühe-pardaarvuti oluliste sülearvuti komponentidega-kuvari, klaviatuuri, aku ja korpusega-, mis on ühendatud Pi GPIO-pistikute, HDMI- ja USB-portide kaudu. Pi toimib keskprotsessorina, samas kui jaoturplaat haldab toitejaotust ja komponentide sidet.

Need komplektid muudavad krediitkaardi{0}}suuruse Raspberry Pi kaasaskantavaks arvutiks. Enamik komplekte sisaldab modulaarset konstruktsiooni, mille puhul asetate Pi-plaadi sülearvuti šassii jaoks ettenähtud siini või kinnitussüsteemi. Spetsiaalne jaoturi PCB tegeleb tehnilise keerukusega, teisendades signaale Pi ja sülearvuti komponentide vahel, haldades samal ajal aku laadimist ja pinge reguleerimist.

Põhikomponendid ja nende ühendused

Iga Raspberry Pi sülearvutikomplekt tugineb kolmele põhikomponendirühmale, mis töötavad koos.

Töötlemise tuum koosneb teie Raspberry Pi plaadist{0}}tavaliselt Pi 4, Pi 5 või Compute Module. Seda tahvlit ei ole enamiku komplektidega kaasas ja see tuleb eraldi osta. Pi tegeleb kõigi andmetöötlustoimingutega, käitades Linux{5}}põhist operatsioonisüsteemi, mis on salvestatud microSD-kaardile. See suhtleb teiste komponentidega oma sisseehitatud-portide ja 40-kontaktilise GPIO-päise kaudu.

Kuvasüsteem ühendub kas HDMI või Pi DSI (Display Serial Interface) pistiku kaudu. Eelehitatud komplektid, nagu CrowPi2, sisaldavad 7–14-tollisi ekraane, mille eraldusvõime on vahemikus 800 x 480 kuni 1920 x 1080 pikslit. Ekraani ja Pi vahel asub kuvadraiveri plaat, mis teisendab digitaalsed signaalid teie nähtavaks pildiks. Mõned komplektid kasutavad DSI-ühenduste jaoks lintkaableid, mis on tundlikud ja võivad korduval kokkupanemisel puruneda. HDMI-ühendused pakuvad suuremat vastupidavust, kuid nõuavad täiendavat toitehaldust.

Toitehaldus kujutab endast suurimat tehnilist väljakutset. Pi vajab stabiilset 5 V toidet, kuid sülearvuti akud annavad tavaliselt 3,7 V ühe elemendi kohta. Komplektid lahendavad selle võimendusmuunduri ahelaga, mis suurendab aku pinget, reguleerides samal ajal voolu. Näiteks Pi-Top Hub sisaldab üle 150 komponendi, mis on pühendatud toitehaldusele, ekraani juhtimisele ja välisseadmete juhtimisele. See jaotur ühendub Pi GPIO tihvtidega ja tegeleb aku laadimise, pinge reguleerimise ja graatsiliste väljalülitustega.

Montaažiprotsess ja modulaarne disain

Füüsiline kokkupanek järgib Lego klotsidest inspireeritud{0}}ühtekokkulepet, kuigi tegelikkus on nüansirikkam.

Enamik kaubanduslikke komplekte, nagu CrowPi{0}}L, kasutavad magnetilist kinnitussüsteemi või siinimehhanismi. Libistage Raspberry Pi siinile, kuni see oma kohale klõpsab, joondades plaadi pordid šassii väljalõigetega. Pi microSD-kaardi pesa jääb operatsioonisüsteemide vahetamiseks ligipääsetavaks. Nende komplektide jaoks ei ole vaja jootmist,{4}}kõik ühendatakse lintkaablite, ühendusjuhtmete või USB-ühenduste kaudu.

Aluspõhjas on akupesa ja moodulsiin. Kaubanduslikes komplektides olevad akud on vahemikus 5000 mAh kuni 10 000 mAh, pakkudes 6-12 tundi tööaega, olenevalt Pi mudelist ja ekraani heledusest. Aku ühendub toitehaldusplaadiga, mis seejärel toidab reguleeritud 5 V pinget Pi-le kas USB-C või GPIO tihvtide kaudu. Ahelat juhib šassiil asuv toitelüliti.

Ekraani koost kinnitub hingede kaudu alusele. Metallist hinged pestakse nii ekraani raami kui ka põhja põhja sulgudesse, luues klapi kujunduse. Ekraani ühendamiseks läbib hinge üks lintkaabel või HDMI-ühendus. Ülemine korpus klõpsab üle ekraanikoostu, kinnitades kõik komponendid, jättes Pi protsessorile ventilatsiooni.

Klaviatuur ja puuteplaat ühendatakse USB kaudu kas otse Pi-ga või toitehaldusplaadiga integreeritud USB-jaoturi kaudu. CrowPi2-l on eemaldatav klaviatuur, mis paljastab elektroonikatöökoja plaadi – 22 anduri ja mooduli all, mis on õppeprojektide jaoks ühendatud GPIO tihvtidega.

Kokkupanemise aeg varieerub dramaatiliselt. Eelehitatud komplektid, nagu CrowView Note, saabuvad enamasti kokkupanduna,-lihtsalt kinnitate Pi adapterplaadi külge ja dokkige see korpusesse, mis võtab umbes 10 minutit. Täielikud koostekomplektid, nagu originaal Pi{5}}Top, nõuavad 30–60 minutit hoolikat tööd, järgides üksikasjalikke juhiseid. DIY ehitamine nullist võib sõltuvalt teie valmistamismeetodist võtta päevi või nädalaid.

Toitesüsteemid ja aku tööiga

Toitehaldussüsteem määrab, kas teie Pi sülearvuti töötab usaldusväärselt või häirib pidevalt.

Aku valik on oluline. Enamik komplekte kasutab liitiumpolümeer (LiPo) akusid nende suure energiatiheduse ja lameda tühjenduskõvera tõttu. 5000 mAh LiPo aku, mis kaalub umbes 100 grammi, annab tavalisel kasutamisel ekraaniga Pi 4 toite 4-6 tundi. Mõned ehitajad kasutavad uuesti toitepanku, mis sisaldavad sisseehitatud laadimisahelaid ja USB-väljundeid, lihtsustades toitehalduse disaini.

Laadimisahel aktsepteerib 12 V sisendit läbi silindripistiku või USB-C-pordi. Kaasaegsetes komplektides kasutatakse USB-C Power Delivery (PD) ühilduvaid laadijaid, kuigi mitte kõik Pi sülearvutite USB-C-pordid ei toeta PD-CrowPi-L-i, mis on fikseeritud 12V väljundi tõttu spetsiaalselt kaasasoleva laadija kasutamise eest teiste USB-C-seadmetega.

Elektrijaotus nõuab hoolikat pinge reguleerimist. Pi vajab puhast 5 V toidet minimaalse pulsatsiooniga. Ebapiisav võimsus põhjustab kardetud välgunoolikooni, mis vähendab jõudlust või põhjustab juhuslikke väljalülitusi. Kvaliteedikomplektid hõlmavad PowerBoost-ahelaid või samaväärseid alalisvoolu-alalisvoolumuundureid, mis säilitavad stabiilse 5 V väljundi isegi siis, kui aku pinge langeb tühjenemise ajal 4,2 V-lt 3,0 V-le.

Aku jälgimine lisab veel ühe keerukuse kihi. Pi-l pole sisseehitatud-akumõõturit, seega sisaldavad komplektid pinge jälgimiseks eraldi Arduinot või mikrokontrollerit või kasutavad spetsiaalseid HAT-e, nagu PiJuice, mis edastavad aku olekut I2C kaudu. CrowPi2 kuvab aku protsenti ekraanil-tarkvara kaudu, mis loeb pinget toitehaldusplaadilt.

Signaalihaldus ja komponentide side

Kulisside taga hoiab mitu sideprotokolli komponente sünkroonituna.

40-kontaktiline GPIO päis toimib esmase sidesiinina. Toitehaldusplaadid ühendatakse toite edastamiseks tihvtidega 2 (5 V) ja 6 (maandus), samal ajal kui andmevahetuseks kasutatakse I2C või SPI protokolle teistel kontaktidel. PiJuice HAT, mida kasutatakse mitmes isetegemise konstruktsioonis, virnatakse otse GPIO päisele ja edastab I2C kaudu aku olekut, toitenupu vajutusi ja laadimisolekut.

USB haldab enamikku perifeerset sidet. Klaviatuurid, puuteplaadid ja muud lisaseadmed, nagu veebikaamerad, ühendatakse Pi USB-portide või toitehaldusplaadi integreeritud USB-jaoturi kaudu. Pi tunneb need standardsete HID-välisseadmetena (Human Interface Device), mis ei vaja Raspberry Pi OS-is spetsiaalseid draivereid.

Ekraani ühendused erinevad komplekti tüübi järgi. DSI-ühendused pakuvad suuremat ribalaiust ja lihtsamat juhtmestikku-üks 15- või 50-kontaktiline lintkaabel kannab ühilduvate ekraanide jaoks nii videosignaali kui ka puuteandmeid. Need lindid on aga haprad. HDMI-ühenduste jaoks on vaja puuteekraanide puutefunktsioonide jaoks video jaoks eraldi kaableid ja USB-kaablit ning taustvalgustuse toite lisajuhtmeid, kuid need on sagedase kokkupanemise/lahtivõtmise jaoks vastupidavamad.

Heli marsruutimine kasutab tavaliselt Pi 3,5 mm pistikupesa või HDMI heliväljundit. Mõned DIY konstruktsioonid sisaldavad parema helikvaliteedi tagamiseks eraldi helivõimendiplaati, mis on ühendatud Pi PWM-tihvtidega. Seejärel juhib võimendi korpusesse paigaldatud väikseid kõlareid. Instructablesis dokumenteeritud Raspberry Pi ja Arduino sülearvutiprojekt sisaldab spetsiaalset Arduino plaati, mis on mõeldud ainult aku jälgimiseks, ühendatud USB kaudu ja programmeeritud kuvama pinget OLED-ekraanil.

Tarkvara konfigureerimine ja operatsioonisüsteemid

Riistvara kokkupanek on vaid pool võrrandist-tarkvara konfigureerimine muudab kõik sujuvaks.

Raspberry Pi OS (endine Raspbian) on vaikevalik, mis on eel{0}}laaditud enamiku komplektidega kaasas olevatele microSD-kaartidele. See Debiani{2}}põhine Linuxi distributsioon sisaldab Pi riistvara draivereid ning haridustarkvara, programmeerimiskeskkondi ja LibreOffice'i tootlikkuse suurendamiseks. Pi-Top komplektiga on kaasas Pi-topOS, kohandatud versioon, mis sisaldab CEEDuniverse-mängu, mis õpetab kodeerimist ja elektroonikat.

Kuva konfigureerimine nõuab faili /boot/config.txt redigeerimist microSD-kaardil. Mittestandardsete kuvarite puhul lubate teatud draiverid ja sunnite HDMI-väljundit isegi siis, kui monitori ei tuvastata. Kriitiline rida hdmi_force_hotplug{6}} tagab, et Pi väljastab video integreeritud ekraanile. DSI-kuvarite puhul laadite konkreetsed ülekatted, mis vastavad teie ekraani kontrolleri kiibile.

Ekraani heleduse juhtimine on komplektiti erinev. Mõned kuvarid toetavad tarkvara heleduse reguleerimist /sys/class/backlight/ failide kaudu, samas kui teised nõuavad riistvaralist PWM-juhtimist GPIO tihvtide kaudu. Puuteekraani kalibreerimine toimub xinput käskude või OS-i kuuluvate kalibreerimisutiliitide kaudu.

Akuhaldustarkvara jälgib laetuse taset ja käivitab graatsilised väljalülitused enne täielikku tühjenemist. PiJuice'i tarkvara, mis on saadaval deemonina, pakub GUI-d, mis näitab aku protsenti, pinget ja laadimisvoolu. See võib käivitada kohandatud skripte kindlal akutasemel,-nt 20% ekraani hämardamine või 5% väljalülitamise käivitamine.

Haridusfunktsioonid ja õppeplatvormid

Paljud Pi sülearvutikomplektid positsioneerivad end õppevahenditena, mitte ainult kaasaskantavate arvutitena.

CrowPi2 sisaldab 76 struktureeritud õppetundi, mis hõlmavad Pythoni programmeerimist, Scratchi visuaalset programmeerimist, Minecraft Pi väljaannet ja AI/masinõppe põhitõdesid. Eemaldatav klaviatuur paljastab 22 elektroonilist moodulit: LED-maatriksid, sumistid, liikumisandurid, RFID-lugerid ja releelülitid. Õpilased kirjutavad koodi, mis suhtleb füüsilise riistvaraga GPIO tihvtide kaudu, ületades lõhe tarkvara ja elektroonika vahel.

Projekti{0}}põhine õpe määratleb need komplektid. Abstraktsete programmeerimisharjutuste asemel ehitavad õpilased funktsionaalseid seadmeid. Temperatuuri jälgimise süsteem ühendab DHT11 andurimooduli Pythoni skriptiga, mis logib andmeid ja käivitab läve ületava ventilaatori. RFID-ukselukusüsteem õpetab autentimiskontseptsioone servomootori juhtimisel. Need puutetundlikud projektid muudavad programmeerimiskontseptsioonid konkreetseks.

Modulaarne GPIO liides eristab Pi sülearvuteid traditsioonilistest arvutitest. Tavaline sülearvuti sulgeb kõik patenteeritud korpuse sees. Pi sülearvutikomplektid paljastavad GPIO tihvtid väliselt, soodustades riistvara laiendamist. Hübriidprojektide jaoks saate ühendada väliseid andureid, mootorikontrollereid või isegi Arduino plaate. Pi-Top kasutab PCB siinisüsteemi, kus libistate sisse kohandatud tahvlid, mis pääsevad juurde GPIO kontaktidele ja toitesiinidele.

Mõned komplektid sisaldavad täiendavaid komponente pikemaks õppimiseks. CrowPi2 Deluxe komplekt sisaldab Crowtaili mooduleid-seeriat plug-and-andureid ja Grove'i moodulitega sarnaseid ajamid. Need kasutavad standardseid 4-kontaktilisi pistikuid, mis välistavad nooremate õpilaste jaoks anduriliidese kontseptsioonide õpetamise ajal leivaplaadi juhtmestiku.

DIY ehitus vs.-eelehitatud komplektid

Valik nullist ehitamise või täieliku komplekti ostmise vahel hõlmab kompromisse kulude, kohandamise ja keerukuse osas.

Eelehitatud{0}}komplekti eelised keskenduvad mugavusele ja töökindlusele. CrowPi-L maksab koos Pi 4 plaadiga 280-340 dollarit, pakkudes testitud ja garantiiga lahendust, mis komplekteeritakse 15 minutiga. Kõik komponendid on hangitud ühilduvuse tagamiseks. Toitehaldussüsteem käsitleb selliseid äärejuhtumeid nagu ülelaadimiskaitse ja termiline väljalülitus. Juhised on professionaalselt kirjutatud kvaliteetsete diagrammidega. Probleemide tõrkeotsingul aitavad tugifoorumid ja klienditeenindus.

DIY konstruktsioonid pakuvad radikaalset kohandamist ja kulude kokkuhoidu, kuid nõuavad olulisi tehnilisi oskusi. 7-tollist HDMI-ekraani (50 dollarit), juhtmevaba klaviatuuri (15 dollarit), toitepanka (20 dollarit) ja 3D{11}}prinditud korpust (10 dollarit hõõgniidiga) kasutav põhikomplekt maksab enne Pi-d alla 100 dollari. Saate valida täpselt oma vajadustele vastava ekraani suuruse, klaviatuuri stiili ja aku mahutavuse. Õppimiskogemus on sügavam – mõistate iga seost, sest olete selle loonud.

Kuid DIY projektid seisavad silmitsi varjatud väljakutsetega. Ühilduvate komponentide leidmine nõuab tunde uurimistööd. Sülearvutite LCD-paneelide jaoks on vaja spetsiaalseid kontrolleriplaate, mis erinevad paneelimudelite lõikes{2}}vale draiver muudab ekraani kasutuskõlbmatuks. Aku haldamine eeldab elektrotehnilisi teadmisi, et vältida LiPo ebaõigest laadimisest tulenevat tuleohtu. Mehaanilisel konstruktsioonil on omad raskused: hinged peavad olema korduvaks avamiseks piisavalt tugevad, võimaldades samal ajal kaablite vedamist, ja kaalujaotus mõjutab stabiilsust, kui ekraan on avatud.

3D-printimine lisab veel ühe muutuja. Thingiverse'is saadaolevad ümbriste kujundused näevad ahvatlevad välja, kuid teie konkreetsete komponentidega võib esineda probleeme. Printimisajad ulatuvad 8-12 tunnist terve juhtumi kohta. Ebaõnnestunud prindib hõõgniidi ja aja raiskamist. Järel-töötlemine-karedate servade lihvimine, kuumus-keermestatud vahetükkide seadistamine – nõuab lisatööriistu.

Isetegijate ehituste komponentide hankimine toimub kulude minimeerimiseks sageli AliExpressi või eBay kaudu, mille tulemuseks on pikad tarneajad ja aeg-ajalt ühilduvusüllatused. Raspberry Pi Recovery Kit'i komponendid saidilt back7.co, mida populariseeriti r/cyberdeckil, maksavad Hiinast hankides alla 100 dollari, kuid 3–6-nädalane kohaletoimetamine muudab iteratsiooni aeglaseks.

Levinud konfiguratsiooniprobleemid

Pi sülearvutite versioonides ilmnevad korduvalt mitmed tehnilised probleemid, millest igaühel on spetsiifilised lahendused.

Vaatamata õigetele ühendustele ei kuvata HDMI-ekraani, mille põhjuseks on tavaliselt toiteprobleemid või faili config.txt vale sätted. Pi võib käivituda (seda näitab vilkuv roheline LED), kuid ei saada videosignaali. Lahendused hõlmavad HDMI-väljundi sundimist funktsiooniga hdmi_force_hotplug=1, konkreetsete hdmi_groupi ja hdmi_mode väärtuste määramist ekraani loomuliku eraldusvõime jaoks ning selle tagamist, et jaoturiplaat edastab EDID-d (Extended Display Identification Data) õigesti Pi-le.

Ebapiisav võimsus ilmneb juhuslike väljalülituste, välgunoole ikooni või Pi ebaõnnestumise korral. Pi 4 vajab koormuse all 3A pingel 5V, Pi 5 aga 5A. Paljud üldised toitepangad ei saa seda USB kaudu varustada, eriti kui toiteallikaks on ka kuvar. Kasutage spetsiaalset toitehaldusplaati, millel on õige voolutugevus, või spetsiaalselt sülearvuti laadimiseks mõeldud toitepanka. Mõõtke tegelik pinge Pi GPIO kontaktidel-, see peaks koormuse all jääma üle 4,8 V.

Aku protsendi aruandlus nõuab Pi võimetest suuremat riistvara. Pi ei ole GPIO kontaktidel ADC-d (analoog-to{2}}digitaalmuundur) aku pinge otse lugemiseks. Lahendused hõlmavad Arduino või Pico kasutamist pinge mõõtmiseks pingejaguri kaudu ja andmete edastamiseks USB kaudu või Pi jaoks mõeldud HAT-i, nagu PiJuice või UPS-i paketid, mis sisaldavad aku jälgimise IC-sid.

Lintkaabli tõrkeid esineb sageli DSI-ühenduste puhul. Õhukesed lamedad kaablid purunevad korduva ühendamise/lahtiühendamise või liigse painutamise korral. Käsitsemisel ärge kunagi tõmmake kaablist endast-vajutage pistikute vabastamiseks plastikust sakke. Ühenduspunktide pingete vältimiseks suunake kaablid rohkete hooldusaasadega. Kaaluge HDMI-ühendusi konstruktsioonide puhul, mis nõuavad sagedast lahtivõtmist.

Puuteplaadi tuvastamise probleemid hõlmavad tavaliselt USB lähtestamise ajastust. Mõned puuteplaadid ei käivitu alglaadimise ajal piisavalt kiiresti. USB-toite suurendamiseks lisage faili config.txt fail usb_max_current_enable=1 või ühendage puuteplaat toiteallikaga USB-jaoturi kaudu. Alternatiivsed lahendused hõlmavad udev-reegli lisamist USB-seadmete lähtestamiseks pärast alglaadimist.

Tulemuslikkuse ootused

Mõistmine, mida Pi sülearvuti suudab ja mida mitte, hoiab ära pettumuse ja juhib kasutusjuhtumeid.

4 GB muutmäluga Raspberry Pi 4 saab põhiliste arvutusülesannetega asjatundlikult hakkama. Veebisirvimine Chromiumis töötab enamiku saitide puhul, kuigi rasked JavaScripti rakendused võivad viibida. LibreOffice Writeris tippimine tundub tundlik ja mõnesaja reaga arvutustabelid toimivad piisavalt. YouTube'i videod esitatakse sujuvalt eraldusvõimega 1080p, kui riistvaraline kiirendus on lubatud, kuigi 4K taasesitus kogeleb.

Programmeerimis- ja arenduskeskkonnad töötavad hästi. Pythoni skriptid käivituvad tüüpiliste haridus- või hobiprojektide jaoks kiiresti. VSCode laaditakse Pi 4-s sekunditega. Väikeste C-programmide kompileerimine võtab sekundeid, samas kui suuremate projektide jaoks võib kuluda minuteid. Pi on suurepärane GPIO-põhiste projektidega,-andurite lugemine ja täiturmehhanismide juhtimine toimub reaalajas-probleemideta.

Mänguootused peaksid olema realistlikud. Retromängimine RetroPie kaudu töötab suurepäraselt süsteemides, mis on kuni PlayStation 1. Minecraft Pi väljaanne töötab sujuvalt. Kaasaegsed 3D-mängud ei ole elujõulised. Brauseri{5}}põhised mängud ja lihtsad ARM-i jaoks porditud indie-mängud võivad töötada.

Pi 5 toob kaasa olulisi jõudluse täiustusi. Selle neljatuumaline Cortex-A76 protsessor sagedusel 2,4 GHz kahekordistab Pi 4-ga võrreldes enam kui kaks korda. Videotöötlus lihtsate tööriistadega muutub teostatavaks. Mitu brauseri vahekaarti ei põhjusta süsteemi aeglustumist. Kiirete microSD-kaartide või PCIe 2.0 liidese kaudu NVMe-salvestusega alglaadimisaeg langeb alla 20 sekundi.

Salvestuskiirus mõjutab oluliselt kasutajakogemust. Kiire microSD-kaart (UHS-3 või parem) muudab süsteemi tundlikuks. NVMe SSD-d, mis on saadaval mudelitel Pi 5 kuni M.2 HAT, muudavad kogemuste rakenduste laadimise peaaegu koheselt ja suured failitoimingud lõpetatakse kiiresti. Kiiruse erinevus on märgatavam kui protsessori uuendamine.

Aku eluiga realistlikul kasutamisel on sõltuvalt Pi mudelist, aku mahust ja ekraani heledusest keskmiselt 4–8 tundi. 11,6-tollise ekraaniga Pi 4 50% heledusega tarbib umbes 10–15 W, mis tähendab, et 5000 mAh aku pingega 7,4 V (37 Wh) annab umbes 3–4 tundi. Väikese ekraaniga Pi Zero 2 W suudab sama akuga saavutada 8-10 tundi. Pi 5 suurem energiatarve vähendab tööaega 30–40% võrreldes samaväärsete akudega Pi 4-ga.

Võrdlus: Pi sülearvutid vs traditsioonilised sülearvutid

Pi-sülearvutitel on selge nišš, mis ei konkureeri otseselt traditsiooniliste sülearvutitega ega asenda neid.

Kulude arvutamisel eelistatakse traditsioonilisi eelarvega sülearvuteid puhta arvutusliku väärtuse jaoks. 200-dollarine Chromebook või renoveeritud Windowsi sülearvuti tagab suurepärase jõudluse, pikema aku tööea ja professionaalse ehituskvaliteedi. Saate installida vanadele sülearvutitele kergeid Linuxi distributsioone, et saada parema riistvaraga Pi-kogemust. Pi sülearvutite majanduslik eelis põhineb hariduslikul väärtusel või konkreetsetel kasutusjuhtudel, mis nõuavad juurdepääsu GPIO-le.

Hariduslik väärtus on see, kus Pi sülearvutid õigustavad oma olemasolu. Elektroonika ja programmeerimise koos õppimine GPIO-projektide kaudu aitab{1}}arusaadavalt suletud sülearvutite puhul võimatust. Operatsioonisüsteemide vahetamine microSD-kaartide vahetamise teel õpetab alglaadurite ja failisüsteemide kohta. Riistvaraühenduste tõrkeotsing arendab{4}}probleemide lahendamise oskusi. Läbipaistev modulaarne disain näitab, kuidas arvutid töötavad, selle asemel, et peita keerukust poleeritud kesta taha.

Kohandamise potentsiaal ületab traditsioonilisi sülearvuteid suurusjärgu võrra. Kas soovite USB kaudu välist SSD-d lisada? SDR-vastuvõtja raadioprojektide jaoks? LIDAR-andur robootika jaoks? Pi sülearvuti mahutab need täiendused hõlpsalt. Traditsioonilised sülearvutid piiravad laiendamist USB-seadmetele ja võib-olla ka sisemisele M.2-pesale. Pi-sülearvutid pakuvad otseseks riistvarajuhtimiseks GPIO-, SPI-, I2C- ja jadaliideseid.

Kaasaskantavus erineb traditsioonilistest sülearvutitest peenelt. Pi-sülearvutid kaaluvad vähem-1–1,5 kg võrreldes 1,5–2,5 kg tavaliste taskukohaste sülearvutitega. Kuid need on ka hapramad, paljastatud osade ja vähem vastupidava šassii konstruktsiooniga. Aku tööiga jääb üldiselt maha kaasaegsetest sülearvutitest, millel on mobiilseks kasutamiseks optimeeritud tõhusad ARM- või Inteli protsessorid.

Pi-sülearvutite kasutusjuht sisaldab programmeerimise ja elektroonika õppimist, kaasaskantavust nõudvat asjade Interneti-projektide arendamist, kerget andmetöötlust reisimiseks, kui jõudlus pole kriitilise tähtsusega, ja õpetamiskeskkondi, kus õpilased loovad ja kohandavad oma arvuteid. Esmase andmetöötluse, professionaalse töö või mängude jaoks on traditsioonilised sülearvutid endiselt parimad valikud.

Komplekti valikud ja kaalutlused

Praegune turg pakub Pi sülearvutitele mitut erinevat lähenemisviisi, millest igaüks on optimeeritud erinevate prioriteetide jaoks.

CrowPi2 (340-440 dollarit olenevalt konfiguratsioonist) on suunatud haridusele integreeritud elektroonikatöökojaga. 11,6{12}}tolline 1920 x 1080 IPS-ekraan pakub teravat visuaali. Klaviatuur tõuseb, et paljastada selle all olevad õppemoodulid – leivalauda pole vaja. See sisaldab 76 õppetundi ja töötab Pi 4 või Pi 5-ga. Kompromissiks on kaal 7,3 naela ja maht, mis vähendab tegelikku kaasaskantavust. See sobib paremini klassiruumis või koduõppe jaamades kui mobiilne andmetöötlus.

CrowView märkus (169 dollarit) kasutab teistsugust lähenemist: see pole sülearvuti, vaid sülearvuti kujul kaasaskantav monitor. 14,1-tolline 1080p ekraan, klaviatuur ja puuteplaat ühendatakse välisseadmetega HDMI ja USB{10}}C kaudu. Pi 5 või Pi 4 kinnitatakse adapterplaadi kaudu (5 dollarit lisatasu), mis dokitakse küljele, hoides GPIO tihvtidele ligipääsetavana. See disain pakub paindlikkust – kasutage seda õppimiseks koos Pi-ga, ühendage telefon töölauarežiimi jaoks või ühendage mängukonsool. 5000 mAh aku toidab nii ekraani kui ka Pi 4-6 tundi. Ehituskvaliteet on piisav, kuid mitte esmaklassiline, kogu plastkonstruktsiooniga.

LapPi 2.0 (119 ${8}}155) pakub minimalistlikku lähenemist läbipaistva akrüülkonstruktsiooniga, mis näitab kõiki komponente. 7-tolline mahtuvuslik puuteekraan teeb sellest sülearvutist rohkem netbooki. Ühildub kõigi Pi mudelitega nullist 5-ni, see sisaldab kaamerat, kõlareid ja klaviatuuri. Viis värvivalikut võimaldavad teil valida esteetika. Kompaktne suurus (väiksem kui enamik tahvelarvuteid) muudab selle tõeliselt taskuskantavaks, kuigi väike ekraan piirab tootlikkust.

Ajaloolise konteksti silmas pidades oli algne Pi{0}}Top (lõpetatud, kuid mõnikord saadaval kasutatud) teerajajaks Pi sülearvutikomplekti kontseptsioonile koos täissuuruses 13,3--tollise ekraani ja modulaarse siinisüsteemiga. Eemaldatav ülemine plaat võimaldas hõlpsa juurdepääsu komponentidele. Aku eluiga ületas 10 tundi. Varuosade leidmine on aga nüüd keeruline ja see toetab ainult vanemaid Pi mudeleid.

DIY ehitajad peaksid arvestama komponentide ökosüsteemiga. Adafruit, Pi Supply ja SB Components pakuvad individuaalseid osi ja üksikasjalikke projektijuhendeid kohandatud ehituste jaoks. 3D-printimise kogukonnad saidil Thingiverse ja Printables majutavad sadu erineva keerukusega Pi sülearvutite kujundusi. Redditi r/cyberdecki kogukonnas populariseeritud küberdeki esteetika on inspireerinud kümneid unikaalseid Pi sülearvuteid, millel on militaarne, steampunk või retro arvutistiil.

Täpsemad muudatused ja täiustused

Lisaks põhikoostusele täiustavad mitmed muudatused Pi sülearvuti võimalusi.

NVMe SSD lisamine parandab järsult süsteemi reageerimisvõimet Pi 5 ehitustel. M.2 HAT+ ühendub PCIe 2.0 liidesega, võimaldades 512 GB või suuremaid SSD-sid. Alglaadimisajad langevad 10 sekundini, rakendused käivituvad koheselt ja suurte failitoimingute tegemine lõpetatakse kiiresti. Energiatarbimise kasv on minimaalne-umbes 1-2W, mis teeb selle tasuvaks vaatamata väikesele aku mõjule.

Välise antenni modifikatsioonid parandavad Wi{0}}Fi leviala ja stabiilsust, mis on eriti oluline kaasaskantava andmetöötluse jaoks. Pi 4 ja 5 sisaldavad kinnitusavasid väliste antennide jaoks. U.FL-i ja SMA-patsiga kaablid ühendavad Pi antennipistikud korpuse paneeli-SMA-pistikutega, kuhu kinnitate suurema-võimendusega antennid. See on eriti väärtuslik metallkorpuste puhul, mis varjestavad sisemist antenni.

Jahutuslahused hoiavad ära termilise drosseli pideva koormuse ajal. Passiivsed jahutusradiaatorid töötavad kergel kasutamisel, kuid aktiivne jahutus säilitab täieliku jõudluse. Väikesed 5 V ventilaatorid kinnitatakse toite saamiseks otse GPIO tihvtidele, mida juhivad Pythoni skriptid, mis reguleerivad ventilaatori kiirust protsessori temperatuuri alusel. Pi 5 ametlik Active Cooler integreerib korpuse disaini temperatuurianduri ja ventilaatori juhtimise.

Ekraani versiooniuuendused võimaldavad vahetada kõrgema eraldusvõimega või suuremate ekraanide vastu, kui olete nõus šassiid muutma. Kõik ühilduvate pingenõuetega HDMI-ekraanid töötavad, kuigi võib tekkida vajadus 3D-printimiseks uued raamid või hinged. Puutefunktsioonide kasutamiseks on vaja USB-puuteekraani kontrollerit või sisseehitatud USB-puuteekraaniga-ekraani.

Funktsionaalsust lisavad GPIO laiendusplaadid. LoRa raadio, GPS-i või mobiilsideühenduse HAT-id muudavad Pi sülearvuti väliarvutusseadmeks. Raspberry Pi TV HAT võtab vastu digitaaltelevisiooni ülekandeid. Keskkonnaandurite, güroskoopide ja LED-maatriksitega Sense HAT-id võimaldavad interaktiivseid projekte ilma väliste komponentideta.

Pärismaailma-rakendused ja kasutusjuhtumid

Pi sülearvutikomplektid teenindavad konkreetseid nišše, kus nende ainulaadsed omadused pakuvad väärtust, mis ületab traditsioonilised alternatiivid.

Hariduskeskkonnad saavad kõige otsesemalt kasu. Koolid ja kodeerimislaagrid kasutavad CrowPi2 ja sarnaseid komplekte, et õpetada programmeerimist kohese füüsilise tagasisidega. Õpilased kirjutavad Pythoni koodi, mis süttib LED-e, loeb temperatuuriandureid või juhib servomootoreid-, mis kõik on nähtaval sülearvutisse integreeritud tööruumi tahvlil. Võimalus vahetada microSD-kaarte võimaldab mitmel õpilasel kasutada isikupärastatud projektidega sama riistvara. Üks õpetaja teatas 30% suuremast seotusest, kui õpilased nägid füüsiliselt, kuidas nende kood riistvara mõjutab, võrreldes puhta tarkvara harjutustega.

Välitööd kaugemates kohtades kasutavad Pi sülearvuti madalat energiatarbimist ja modulaarsust. Keskkonnateadlased kasutavad matkamise ajal andurite andmete logimiseks kohandatud Pi sülearvuteid koos GPS-i ja mobiilside HAT-idega. Pikk aku tööiga ja vastupidavad isetegemise ümbrised peavad vastu tingimustes, mis kahjustavad kalleid sülearvuteid. Mobiilsideühenduse lisamine LTE HAT-ide kaudu võimaldab andmete üleslaadimist asukohtadest, kus pole WiFi-ühendust. GPIO tihvtid ühendatakse otse teadusinstrumentidega ilma USB-adapteriteta.

Küberturvalisuse spetsialistid kasutavad Pi sülearvuteid kaasaskantavate läbitungimise testimise platvormidena. Kerge Linuxi keskkond, GPIO riistvara häkkimise tööriistade jaoks ja silmapaistmatu vormitegur muudavad need turvalisuse hindamisel kasulikuks. Sellised tööriistad nagu Kali Linux töötavad tõhusalt Pi 4 ja Pi 5 mudelitel. Võimalus kiiresti vahetada microSD-kaarte erinevate tööriistade konfiguratsioonidega tagab kaasamise ajal paindlikkuse.

IoT prototüüpe ehitavad harrastajad hindavad kohapeal{0}}testimise kaasaskantavust. Selle asemel, et kaasata eraldi kuvari ja klaviatuuriga lauaarvuti Pi seadistust, võimaldab Pi sülearvuti konfigureerida andureid või automaatikasüsteeme otse nende paigaldamise kohta. GPIO-juurdepääs jääb testahelatega ühendamiseks kättesaadavaks, integreerides samal ajal täieliku arenduskeskkonna.

Väljalülitatud-võrgustsenaariumid sobivad Pi-sülearvutitele minimaalse toitevajaduse tõttu hästi. Koos päikesepaneelide ja toitepankadega pakuvad need arvutusvõimet kajutites, paatides või sõidukites. Üks tootja dokumenteeris Pi 4 sülearvuti, mille toiteallikaks on 50 W päikesepaneel, kaubikus reisimise ajal kirjutamiseks ja põhiliseks arvutitööks. Süsteem laadis täielikult 3-4 tunniga päikesevalguses ja tagas 6-8 tundi õhtust kasutamist.

Mõned kasutajad loovad Pi sülearvuteid spetsiaalselt tähelepanu hajutamiseks-vaba kirjutamiseks. Piiratud jõudlus takistab mõttetut veebisirvimist ja sotsiaalmeediat, samas kui LibreOffice pakub täielikku tekstitöötluse võimalust. "Digiminimalismi" kultus on omaks võtnud Pi sülearvuteid kui tahtlikult alavõimsusega seadmeid, mis soodustavad keskendunud tööd. Üks autor lõpetas romaani, kasutades ainult 7-tollise ekraaniga Pi Zero 2 W sülearvutit, väites, et piirangud suurendasid loovust.

Retromängude entusiastid loovad kohandatud kaasaskantavaid mänguseadmeid, mis meenutavad pealiskaudselt sülearvuteid, kuid käitavad RetroPiet. Need versioonid sisaldavad sageli mängukontrolleri nuppe, mis on paigaldatud šassiile traditsiooniliste klaviatuuripaigutuste kõrvale või nende asemel. Kujutegur tagab suurema ekraani kui pihuarvutite puhul, jäädes samal ajal kaasaskantavaks. Aku tööiga 6-10 tundi toetab pikemaid mänguseansse.

Eelarve arvutamine arengupiirkondades on veel üks kasutusjuht, kuigi see nõuab hoolikat kulude analüüsi. Turgudel, kus aastapalga eest saab 200 dollarit, võib 100-dollarine DIY Pi sülearvuti, mis kasutab kohapeal saadaolevaid ekraane ja klaviatuure, pakkuda arvutile juurdepääsu. Digitaalsele kirjaoskusele keskendunud organisatsioonid on katsetanud programme, mis kasutavad komplekti osadest ehitatud Pi sülearvuteid, õpetades samaaegselt nii andmetöötlust kui ka riistvara kokkupanemise oskusi.

Kui otsustate komplekti või isetegemise lähenemisviisi kasuks, võtke arvesse oma tegelikku kasutusjuhtumit, tehnilist mugavust ja eelarvepiiranguid. Füüsiline montaažiprotsess ise annab märkimisväärse õppeväärtuse, isegi kui tulemuseks olev seade toimib pigem sekundaarse arvutina kui teie peamise masinana. Ökosüsteem areneb edasi-uuemad komplektid toetavad Pi 5 paremat jõudlust, samas kui kogukond loob iga kuu värskeid kujundusi ja muudatusi. Olenemata sellest, kas õpetate õpilasi, koostate IoT-seadmeid või lihtsalt uurite, kuidas arvutid põhitasemel töötavad, pakuvad Pi sülearvutikomplektid ainulaadset platvormi, mis ületab lõhe traditsioonilise andmetöötluse ja elektroonika kasutamise vahel.

Need, kes soovivad ise ehitada, liituge kogukondadega, nagu r/cyberdeck, Raspberry Pi foorumid ja erinevad Discordi serverid, kus ehitajad jagavad kavandeid, otsivad probleeme ja tutvustavad lõpetatud projekte. Kollektiivsed teadmised kiirendavad teie ehitamist ja hoiavad ära tavalised vead. Alustage lihtsa komplekti koostamisega, enne kui proovite täielikult kohandatud disainilahendusi-. Saadud kogemused mõistavad, kuidas kaubanduslikud komplektid probleeme lahendavad, annavad teie kohandatud disainiotsuste tegemisel teavet.