Raspberry Pi: Por Que Seu Poder Compacto o Torna a Melhor Escolha

Você ainda não conhece o Raspberry Pi? Aqui estão 12,5 milhões de razões para conhecer.

Projetado para educação universitária e entusiastas de tecnologia (geeks), segundo a Raspberry Pi Foundation no Reino Unido, anúncio oficial no blog: superaram todas as expectativas de vendas; atingiram 12,5 milhões de unidades vendidas. Fenômeno paralelo à tecnologia de consumo atual. Trouxe ao ambiente doméstico dose de inovação que antes só se via em grandes fabricantes.

Mas afinal, o que é Raspberry Pi? Quais modelos? O que posso fazer? Quais usos mais comuns? Tudo respondido a seguir.

O que é Raspberry Pi?

O Raspberry Pi é uma placa de computador de baixo custo (SBC); um pequeno computador, tamanho de cartão de crédito, desenvolvido pela Raspberry Pi Foundation da Universidade de Cambridge (UK) em 2011, com objetivo principal de estimular o ensino de computação nas escolas, embora vendas públicas só começassem em 2012.

Conceito: computador "nu" onde todos acessórios podem ser removidos sem afetar operação essencial; formado por placa que suporta componentes necessários em computador típico e comporta-se como tal.

O Raspberry Pi é definido como pequena maravilha que guarda poder computacional essencial em tamanho muito reduzido. Capaz de fazer coisas cotidianas incrivelmente. É a terceira marca de computador mais vendida no mundo.

Com Raspberry Pi, você conecta à TV, teclado e mouse; se quer aprender programação ou construir projetos eletrônicos, foi feito para isso e para muitas coisas que seu desktop faz: planilhas, processamento de texto, navegação, jogos. Também reproduz vídeo alta definição. Usado por adultos e crianças no mundo todo para aprender programação e digital making.

1.1 Breve História do Raspberry Pi

Projetado principalmente em 2006, mas lançado apenas em fevereiro de 2012. Desenvolvido por pequeno grupo em Cambridge, missão principal: incentivar ensino de ciência da computação em crianças.

Excelente ferramenta para aprender eletrônica e programação. Primeiros designs baseados no microcontrolador Atmel ATmega644. Em maio de 2009, a Raspberry Pi Foundation foi fundada em Caldecote, South Cambridgeshire, UK, como associação beneficente regulada pela Charity Commission da Inglaterra e País de Gales.

Objetivo principal: desenvolver uso, ensino e compreensão de computadores por crianças. Ideia central: criar computador portátil e mais barato do mercado, permitindo crianças usá-los sem medo, abrindo mentes e ensinando ética de "abra e veja como funciona".

O idealizador, David Braven.

Ex-desenvolvedor de videogames, garante que meta principal: crianças entenderem funcionamento básico do computador de forma divertida e por si mesmas, desenvolvendo e expandindo seus dispositivos.

Co-fundador Eben Upton, ex-funcionário da Broadcom, responsável por software e hardware do Raspberry Pi. Upton contatou professores acadêmicos e entusiastas para criar computador com objetivo de incentivar crianças a aprender ciência da computação como em 1981 no Acorn BBC Microcomputer.

Fundação suporta distribuições para arquitetura ARM: Raspbian (derivado do Debian), RISC OS, Arch Linux. Promove principalmente Python e outras linguagens: Tiny BASIC, C, Perl.

Quais as especificações do Raspberry Pi? Ou como é o design?

Design principal contém:

• Chipset Broadcom BCM2835 com CPU ARM1176JZF-S a 700 MHz
• GPU Video Core IV
• Módulo RAM 512 MB
• Conector RJ45 para lan9512-JZX da SMSC (10/100 Mbps)
• 2 barramentos USB 2.0
• Saída analógica estéreo 3,5mm Jack
• Saída digital vídeo + áudio HDMI
• Saída vídeo analógica RCA
• Pinos GPIO (entrada/saída de propósito geral)
• Conector MicroUSB de alimentação
• Leitor de cartão SD

Atualmente existem 2 modelos diferentes: Modelo A e Modelo B.

Modelo A difere do B: apenas 1 porta USB, sem controlador Ethernet, 256 MB RAM (vs 512 MB), custa menos. Embora sem porta RJ45, pode conectar à rede via adaptador USB-Ethernet (fornecido pelo usuário).

Processador: Broadcom BCM2835 system-on-chip (SoC) multitarefa. Difere de CPU de PC/laptop por usar conjunto de instruções adicional: ARM. Significa a maior parte do sistema.

CPU contém ARM1176JZFS com unidade de ponto flutuante, 700 MHz, suporta overclock a 1 GHz no modo "TURBO" — mais performance sem reduzir vida útil ou perder garantia. Baseado na arquitetura ARM v6, não suportada por muitas distribuições Linux, incluindo Ubuntu.

GPU: Dual Core VideoCore IV Multimedia Co-Processor. Move conteúdo qualidade Blu-Ray, H.264 até 40 Mbits/s. Kernel 3D com suporte OpenGL ES2.0 e OpenVG. Decodifica 1080p30.

RAM: 512 MB SDRAM (modelo B).

Módulo único a 400 MHz (normal) e 600 MHz (TURBO).

Sem HD tradicional; tem leitor/slot para memória SD, armazenamento em estado sólido. Boot feito do próprio cartão SD, que deve ter pelo menos 2 GB para abrigar SO completo.

Cartões SD com SO pré-carregado disponíveis na loja oficial. Após boot inicial, pode trabalhar com dispositivos de disco USB. Se não, instale SO no cartão antes de usá-lo.

Saída de vídeo: conector RCA/Composite (PAL/NTSC), HDMI (rev 1.3/1.4), interface DSI para painéis LCD. Saída final conhecida como Display Serial Interface (DSI), usada em monitores de tablets e smartphones.

Saída de áudio: Jack 3,5mm além do próprio HDMI.

Se usando HDMI, áudio é simples: quando configurado, HDMI carrega vídeo e áudio. Um cabo basta. Se display não tem HDMI, use Jack de áudio.

RJ-45 conectado a lan9512-JZX da SMSC fornece conectividade 10/100 Mbps. Possível conectar Raspberry diretamente a PC sem roteador, cabo RJ45 direto, sem cabo crossover — conector tem auto-MDI, reconfigura-se automaticamente.

Sem botão liga/desliga; alimentação via conector micro USB 5V padrão. Consumo: 700 mA (3,5W). Carregadores de smartphone funcionam, mas nem todos — alguns só dão 500 mA, e Raspberry consome mais que a maioria dos dispositivos micro-USB, exigindo pelo menos 700 mA.

ARM vs. X86

Desenvolvida pela Acorn Computers no final dos anos 80, arquitetura ARM é pouco conhecida no mundo desktop. Destaca-se em dispositivos móveis: seu telefone quase certamente tem núcleo ARM.

O BCM2835 baseado em ARM explica como Raspberry Pi opera com fonte 5V 1A via micro-USB onboard. Também explica por que não tem dissipador: baixo consumo de energia = pouco calor residual, mesmo em tarefas complexas.

Porém, isso significa que Raspberry Pi não é compatível com software tradicional de PC. A maioria do software desktop/laptop é construída para arquitetura x86 (AMD, Intel, VIA).

BCM2835 usa geração ARM11, baseada em ARMv6. Vale lembrar: ARMv6 é leve e robusto, mas tem rival no ARMv7 (família ARM Cortex). Software para ARMv7 ou x86 é incompatível com BCM2835, embora desenvolvedores possam convertê-lo.

Sistemas Operacionais Suportados

Além de tamanho e custo, diferença crítica: sistema operacional.

PCs e laptops hoje operam com Microsoft Windows ou Apple OS X — plataformas closed source, ambiente proprietário. Código-fonte é segredo guardado. Usuários obtêm software completo, mas nunca veem como é feito.

Raspberry Pi roda GNU/Linux. Ao contrário de Windows/OS X, Linux é open source. Baixa-se código-fonte completo e faz-se alterações desejadas. Nada escondido, mudanças em visão pública. Esse espírito open source permitiu Linux ser rapidamente modificado para rodar no Raspberry Pi — processo chamado portabilidade.

Várias versões Linux portadas para BCM2835: Debian, Fedora Remix, Arch Linux. Distribuições servem necessidades diferentes, mas todas open source e compatíveis: software escrito em Debian funciona perfeitamente em Arch e vice-versa.

1.2 Raspberry Pi 1 Modelo A e Modelo B

Modelo A: valor menor, 512 MB RAM, 1 porta USB, 40 pinos GPIO, sem Ethernet. Modelo B: avançado, compartilha 512 MB RAM e 40 GPIO, mas tem 4 portas USB e Ethernet. Pequeno tamanho, baixo custo, baixo consumo — ótimos para integrar em projetos.

Raspberry Pi 2 Modelo B

Segunda geração. Similar ao Pi 1 Modelo B. Versão menos recente: Arm Cortex-A7 quad-core 900 MHz, 512 MB RAM. Versão posterior: CPU Cortex-A53 900 MHz, 1 GB RAM.

Raspberry Pi 3 Modelo B

Mais avançado, lançado em março. Arm Cortex-A53 1,4 GHz 64 bits quad-core, 1 GB RAM, wireless LAN 802.11 b/g/n/ac dual-band mais rápido, Bluetooth 4.2, Ethernet 300 Mbit/s.

Raspberry Pi Zero

Menor disponível, metade do tamanho dos outros. Single-core 1 GHz CPU, 512 MB RAM, mini-HDMI, USB On-The-Go, conector câmera. Wireless LAN 802.11n e Bluetooth 4.1 embutidos. Super minicomputador, baixo custo, consumo mínimo, preço acessível — poder de Raspberry Pi em dimensões minúsculas (65 x 30 mm).

PRODUTO	SoC	Velocidade	RAM	Porta USB	Ethernet	Wireless/Bluetooth
RASPBERRY PI 1 MODELO A	BCM2835	700 MHz	512 MB	1	NÃO	NÃO
RASPBERRY PI 1 MODELO B	BCM2835	700 MHz	512 MB	4	SIM	NÃO
RASPBERRY PI 2 MODELO B	BCM2836/7	900 MHz	1 GB	4	SIM	NÃO
RASPBERRY PI 3 MODELO B	BCM2837	1400 MHz	1 GB	4	SIM	SIM
RASPBERRY PI ZERO	BCM2835	1000 MHz	512 MB	1	NÃO	SIM

Projetos com Raspberry Pi

Grande sucesso vem da enorme comunidade de desenvolvimento. Por ser pioneiro, baixo custo, tamanho minúsculo e suporte oficial, tornou-se favorito de quem quer aprender, experimentar e desenvolver projetos científicos baseados em ciência da computação e programação.

Hardware capaz de facilitar implementação de ideias de milhares de programadores amadores, estudantes e profissionais. Regularmente novos usos, projetos gratuitos, suporte livre por comunidade ativa e entusiasta. Usos: Media Center (Full HD), emuladores de consoles/arcade, NAS, jogos (Quake 3, Minecraft adaptado), robótica, automação residencial, programação. Internet cheia de documentação e usuários para resolver dúvidas.

Muitos usuários deram rédea solta à imaginação, criando projetos excitantes. Falaremos de alguns e detalharemos usos mais comuns.

2.1 Raspberry Pi e Eletrônica Digital

Grande benefício: porta GPIO, portas I/O programáveis pelo usuário. Permite conectar dispositivos para testes e eletrônica digital prática: displays LED, LCD, relés, diodos, etc.

Forma comum de programar GPIO: QT Creator. QT é biblioteca multiplataforma para desenvolver aplicações com interface gráfica, ferramentas de linha de comando, consoles para servidores. Também possível controlar GPIO diretamente com Python se não precisar de interface gráfica; bibliotecas Python para GPIO já vêm pré-instaladas no Raspbian.

Servidor Web e NAS

Baixo consumo e preço tornam o dispositivo ideal para montar NAS doméstico — não terá performance de produtos dedicados, mas solução totalmente funcional para centralizar arquivos da rede local. Basta instalar/configurar servidor Samba no SO do Raspberry, criar pastas e permissões de usuários.

Como qualquer computador, pode configurá-lo como servidor web, com vantagem de tamanho pequeno e baixo consumo — ideal para rodar 24/7. Pode até instalar WordPress.

2.2 Como Usar Raspberry Pi como Central Multimídia

Uso mais popular: central multimídia, graças ao XBMC e sua facilidade de uso/instalação. Antes, o que é XBMC?

XBMC (Xbox Media Center) — centro multimídia multiplataforma sob licença GNU/GPL. Criado para Xbox primeira geração. Equipe XBMC permitiu rodar nativamente em Linux, Mac OS X, Windows, console Ouya.

Suporta ampla gama de formatos multimídia: playlists, visualizações de áudio, slideshow, relatórios meteorológicos, funções via plug-ins. Sistema de plug-ins baseado em Python expande com add-ons: guias de TV, YouTube, suporte online, filmes avançados, podcasts. XBMC é coleção distribuída sob licença GNU; projeto hobby desenvolvido por voluntários. Não produzido, aprovado ou endossado por Microsoft ou outro fornecedor.

Para rodar no Linux, XBMC funciona com qualquer SO/distribuição do Raspberry Pi.

Três distribuições modificadas para carregar XBMC diretamente sem dificuldade extra: OpenELEC, Raspbmc, Xbian. Todas muito similares, mesmo propósito: usar Raspberry como servidor multimídia com XBMC. Nenhuma tem ambiente gráfico como Raspbian; usam ambiente XBMC.

Distribuições trazem protocolo HDMI CEC (Consumer Electronics Control) pré-instalado — padrão AV Link para funções de controle remoto pelo mesmo cabo HDMI. Barramento serial bidirecional em linha única, definido na especificação HDMI 1.0. Se sua TV suporta (a maioria das novas incorpora), Raspberry Pi controla TV pelo controle remoto, sem mouse/teclado.

Por ser open source, comunidade desenvolve continuamente plug-ins e add-ons: TV online, YouTube, servidores P2P, scrapers para capas e info de arquivos multimídia.

Pinout do Raspberry Pi

Atribuição de pinos (Pinout)!

Guia rápido e interativo dos pinos GPIO do Raspberry Pi, e guia detalhado da interface GPIO.

Raspberry Pi vs. Arduino

Comparação indicando diferenças principais. Cada placa tem seu propósito. Velocidade de processamento, preço, performance, facilidade de programação — parâmetros discutidos. Objetivo não é ver qual é melhor, mas o que funciona melhor para sua aplicação. Baseado em experiência com vários projetos em ambas plataformas. Falaremos do Arduino UNO R3 e Raspberry Pi 3.

4.1 Processamento

Arduino UNO: processador ATmega328P a 20 MIPS. Arquitetura 8-bit AVR RISC, tipo Harvard. Maioria das instruções em ciclo único. Ressonador 16 MHz.

Raspberry Pi 3: processador BCM2837 Cortex A7. Alto desempenho, baixo consumo, ARM quad-core a 1,2 GHz.

Veredito: Raspberry Pi vence em tarefas onde poder de processamento é vital.

4.2 Protocolos e Periféricos

Arduino UNO: UART, I2C, SPI, GPIO, PWM, ADC, comparador, interrupções.

Raspberry Pi: UART, I2C, SPI, GPIO, PWM, USB, Ethernet, WiFi, HDMI.

Veredito: Empate. Para interface gráfica, WiFi, webcam via USB? Raspberry Pi. Para ler sensor I2C, gravar memória SPI, controlar GPS/GSM via UART? Arduino. Como comparação, aplicações de nível Arduino são melhores porque você sempre pode enviar dados para computador e processar/exibir.

4.3 Custo e Inicialização

Veredito: Arduino UNO vence — custo menor que Raspberry Pi. Muitas aplicações no mercado ainda precisam de requisitos específicos: timers, leitura de sensores, ciclos de controle. Projetar sistema com custo menor para vender produto é vantagem.

4.4 Ambientes de Desenvolvimento

Arduino UNO: GDE (ambiente gráfico) muito limitado. Interface de programação, botão validação, upload. Terminal serial e, no novo GDE, plot serial. Sem configuração ou debug de sistema. Para programas extensos, trabalhoso. Alternativa: GDE separado, mas foge da ideia geral do Arduino.

Raspberry Pi: Compatível com muitos programas e linguagens. C++ e Python já dão grande vantagem. Cross-compile, instalar IDEs como Eclipse ou QT — ferramentas de ambiente semi-profissional. Acesso a bibliotecas de programação do SO, como OpenCV para visão artificial.

Veredito: Raspberry Pi tem mais variedade e ambientes mais completos.

4.5 Conclusão da Comparação

Arduino é placa-mãe microcontrolador. Microcontrolador é computador simples que roda um programa por vez, repetidamente. Fácil de usar.

Raspberry Pi é computador de propósito geral, geralmente com Linux, roda múltiplos programas. Mais complicado que Arduino.

Se projeto envolve várias funcionalidades simultâneas, precisa acesso fácil à Internet e mídia: Raspberry Pi 3.

Se projeto precisa leitura fácil de sensores, poucas saídas baseadas em dados do sensor, comunicação rápida com outras partes da máquina, inicialização rápida com quase nenhuma instalação: Arduino Uno.

Usos do Raspberry Pi

5.1 Câmera do Raspberry Pi

Câmera de alta qualidade: sensor de imagem Sony IMX219 de 8 megapixels, add-on personalizado para Raspberry Pi, lente foco fixo. Capaz de imagens estáticas 3280 x 2464 pixels, suporta vídeo 1080p30, 720p60, 640x480p90.

Módulo de câmera alta especificação, qualidade muito superior a webcam USB básica. Firmware rico aproveita poder do GPU VideoCore no SOC Raspberry Pi, permitindo gravar 1080p a 30fps, 720p a 60fps, VGA (640x480) a 90fps — perfeito para slow motion.

5.2 Raspberry Pi como Computador Desktop

Desktop tradicional está morrendo, especialmente em casa. Com laptops potentes e tablets convenientes, menos gente precisa de computador de mesa ocupando espaço.

Bom desktop ajuda em tarefas de trabalho, mas espaço é premium. Que melhor computador que o Raspberry Pi tamanho cartão de crédito?

Porém, Raspberry Pi pode ser usado como desktop PC?

Talvez já tentou media center e estação de jogos retro. Talvez seu desktop não sirva mais.

De qualquer forma, Raspberry Pi 3 (quanto mais novo, melhor!) é substituto ideal para produtividade básica.

Para aproveitar como desktop, requer muitos ajustes. Primeiro desafio: livrar-se da maioria dos apps Google usados diariamente.

Coisas ficam lentas ao abrir Google Docs.

Navegador avisa: "Esta versão do Safari não é mais suportada." Google Docs funciona, depois de um tempo cria/edit documentos. Mas percebe problemas.

Mesmo no melhor, atraso mínimo — mas significativo — entre clicar botão e caractere aparecer. Tudo funciona, mas atrasos infinitos incomodam o suficiente para parar de usar Google Docs.

Claro, tem LibreOffice, que funciona sem problemas e é equivalente, até melhor que Google Docs. Sem razão para usar Docs se só quer bom processador de texto.

LibreOffice — processador de texto, planilha, apresentações, mais. Rodam perfeitamente no Pi 3. Mude para LibreOffice Writer: funciona bem; só leve atraso ao iniciar.

Removendo Google Docs, Gmail fica mais leve, confortável.

Chromium (navegador open-source base do Chrome) — fácil baixar/instalar via terminal no Pi.

Gmail, Docs, Drive funcionam bem no Chromium. LibreOffice mais rápido que Docs, mesmo no Chromium, mas conveniência de documentos disponíveis em qualquer dispositivo.

Chromium facilita navegação. Sites com muito JavaScript são razoavelmente rápidos, não travam, fáceis de navegar. Obviamente mais lento que laptop de $1000, mas perfeitamente aceitável para uso diário.

Chromium provavelmente um pouco mais lento que Iceweasel com bloqueador de scripts, mas vantagem de não quebrar sites.

Pode usar Chromium ou Iceweasel. Rodar Iceweasel e Epiphany simultaneamente não dá problemas. Tentar usar ambos — 5 abas entre Docs e Gmail — congelou 10-20s com memória de 1GB cheia. Chromium consome muita memória.

Conclusão: se disposto a ajustar como trabalha e fazer arranjos triviais no Raspbian OS oficial, você pode trabalhar em um computador de $35.

NÃO será tão confortável quanto laptop de $1000, mas é o mais próximo de ser PC no Pi até agora.

Esquecemos de mencionar: tudo com 5V 2A, baixo consumo — PC gasta até 250W, mais monitor, mas telas LED modernas não gastam muito.

5.3 Raspberry Pi com Android

Agora você pode usar Android 8.1 com Raspberry Pi.

Raspberry Pi é o melhor mini-computador custo-benefício hoje. Sistema operacional livre e open-source para set-top boxes, smartphones, tablets, baseado na plataforma móvel Android. Embora tenhamos vários SOs, limitação: não ter Android oficial para instalar no Raspberry Pi. Agora, graças ao LineageOS, isso acabou.

Para resolver limitação severa de software, surgiu primeira imagem não-oficial LineageOS para Raspberry Pi 3. Permite instalar Android 8.1 Oreo neste mini-computador, usando SO móvel do Google com todos seus apps.

Arquivo baixado ~300 MB; descompactado, imagem de 4,3 GB — precisa micro-SD de pelo menos 8 GB.

Instalação igual a qualquer outra imagem para Raspberry Pi.

Baixado e descompactado LineageOS, copie para micro-SD com ferramenta como "Win32 Disk Imager" para preparar cartão e iniciar mini-computador. Inserido no Raspberry Pi, pronto para trabalhar.

Desenvolvedor avisa: imagem para usuários avançados. Pode conter erros por ser primeira versão, baseada no LineageOS 15.1, usa renderização de software Google SwiftShader. Não recomendado para equipe de produção ou dispositivo multimídia, mas tornará progressivamente mais estável para se posicionar como alternativa real e livre para ter Android no Raspberry Pi.

Conclusão

Raspberry Pi é ótima opção para começar a aprender programação graças a poder de processamento, baixo custo e baixo consumo. Com esta excelente placa, você consegue infinitos projetos acadêmicos, eletrônicos e jogos retro. Entender como computador pessoal funciona por dentro ajuda novatos e programadores experientes. Para saber mais sobre placas de computador e todos nossos serviços, visite nosso site e descubra tudo que oferecemos.