Para los niños de la década de 1980, la Raspberry Pi ha vuelto a encender una llama vista por última vez cuando los ZX Spectrums y los Commodore 64 gobernaban el mundo. ¡Y eso fue intencional! Ingenieros como Eben Upton se dieron cuenta de que con el auge de las consolas de juegos no programables, el interés por la programación disminuyó. Un proyecto apasionante, la Raspberry Pi es ahora la computadora más vendida de todos los tiempos en el Reino Unido. Si quieres saber de qué se trata y qué versión es mejor para ti, ¡sigue leyendo!
¿Por qué se desarrolló Raspberry Pi?
En menos de 10 años, Raspberry Pi se ha convertido en la lengua franca de aficionados y profesionales de la electrónica por igual. Impulsada por un procesador Arm, esta computadora del tamaño de una tarjeta de crédito ha pasado por varias iteraciones, que también han producido una versión reducida. Con más de 40 millones de unidades vendidas [1] (2021), se convirtió en la computadora más vendida en Gran Bretaña en 2015 [2]. El récord que batió lo ostentaba el Sinclair ZX Spectrum [3], una caja negra con botones de goma que ayudó a impulsar la revolución informática doméstica de la década de 1980. Y para entender por qué sucedió en primer lugar, es necesario mirar hacia atrás a la década de la infancia de su creador, Eben Upton. Personas como Eben Upton [4] cuestionaron qué había llevado a la falta de estudiantes con conocimientos de programación y mentalidad de ingeniería (Figura 1). Como muchos niños nacidos en la década de 1970, Eben creció durante el auge de la informática doméstica de la década de 1980. Usando procesadores de 8 bits como el Z80 y el 6502, se construyeron computadoras que eran lo suficientemente baratas para la compra privada. Sin embargo, quizás el elemento más crítico fue que al encender el usuario se le presentó un cursor parpadeante: sin ventanas, sin mouse, sin sonido de inicio. Era responsabilidad del usuario decidir qué hacer a continuación. Muchos cargarían un juego desde un cartucho, lo que al menos requería escribir el comando LOAD. Pero eventualmente, muchos decidieron volcarse a la programación de estos dispositivos, utilizando el lenguaje de programación que soportaba cada uno de estos dispositivos: BASIC.
Este "punto óptimo" en la historia de la informática fue crucial para impulsar las carreras de muchos de los ingenieros actuales. En la década de 1990, las consolas de juegos de Nintendo y Sega atendieron a aquellos que solo querían jugar. Debido a su modelo de negocio, sus consolas fueron diseñadas para que el usuario no las pueda programar. Si quería escribir un juego, necesitaba herramientas especiales del fabricante de la consola [5]. De manera similar, con el advenimiento de las computadoras personales y el sistema operativo Windows, la necesidad de programar para hacer que la computadora hiciera lo que uno quería se desvaneció, dando como resultado una generación de usuarios en lugar de programadores. Parecía claro que los niños de hoy necesitarían acceso a la tipo de computadoras accesibles y programables que Eben había experimentado mientras crecía si se quería superar la deficiencia de STEM.
Nace la Raspberry Pi
Eben inicialmente jugó con un Atmel ATmega644, similar a cómo comenzó con el Arduino [6]. Sin embargo, el desafío con los microcontroladores es que necesita una computadora para programarlos, y C/C++ no es el lenguaje de programación más fácil de aprender como principiante o enseñar como profesor. El objetivo era introducir una computadora que pudiera usarse en las escuelas, similar a la BBC Micro con la que crecieron los alumnos de las escuelas británicas en la década de 1980 [7]. Estos se incluyeron en el plan de estudios para enseñar habilidades de programación y TI. La Raspberry Pi debería poder hacer lo mismo.Además, la programación y la informática habían avanzado mucho desde la década de 1980. Mientras que BBC Micros se conectaba en red a través de Econet [8], los futuros programadores de hoy necesitarían una conexión a Internet. Y los lenguajes de programación no necesariamente tienen que estar escritos; Las herramientas de programación gráfica como Scratch brindan a los jóvenes estudiantes los conceptos básicos que necesitan sin tener que aprender la gramática de un lenguaje de programación. Quizás lo más importante fue el precio, que se fijó en $ 35 [9]. El objetivo era poner una cantidad razonable de poder de cómputo en manos de las personas que, en caso de falla, hiciera soportable la pérdida. Eben, ex empleado de Broadcom, vio potencial en un nuevo sistema en chip (SoC) basado en Arm, compacto y de alto rendimiento, el BCM2835. Con una unidad gráfica integrada (GPU) y los periféricos de PC habituales (USB), parecía ser el punto de partida ideal. Sin embargo, el diseño de la primera versión alfa estaba lejos del precio objetivo de alrededor de $110. Otras rondas de optimización, como B. La implementación de audio a través de una salida modulada por ancho de pulso (PWM) en lugar de un chip de audio dedicado redujo el costo general. Quizás la mejor característica de Raspberry Pi, el encabezado GPIO, se agregó en este punto, lo que de repente le dio la capacidad de controlar motores e interactuar con periféricos.
¿Qué puede hacer una Raspberry Pi?
Desde su presentación, la Raspberry Pi, del tamaño de una tarjeta de crédito, ha exigido poco a sus usuarios, algo que no todos los propietarios de PC y teléfonos inteligentes ya tienen. La placa se puede alimentar desde un cargador de teléfono inteligente (aunque las demandas de energía de los últimos diseños exigen versiones un poco más pesadas). El mouse y el teclado se conectan a través de USB, se puede conectar un monitor a través de la interfaz HDMI. Las placas de primera generación también admitían salida de video compuesto, pero esto se volvió obsoleto con la introducción de la segunda generación.Hay una serie de sistemas operativos (SO) basados en Linux que primero deben escribirse en una tarjeta SD, donde SD preprogramada las tarjetas también están disponibles. El sistema operativo inicial era Raspian (ahora llamado sistema operativo Raspberry Pi), una distribución basada en Debian a la que se unió recientemente Ubuntu. Microsoft también ofrece Windows IoT Core, un Windows liviano destinado a aplicaciones de Internet de las cosas. También hay soporte para RISC OS, creado originalmente para las computadoras Archimedes basadas en Arm que siguieron a BBC Micro, y distribuciones de sistemas de centros de medios como LibreELEC.La imagen completa del sistema operativo Raspberry Pi incluye una serie de aplicaciones de software que permiten a los usuarios de todas las edades para empezar. Los usuarios más jóvenes que quieran familiarizarse con la programación pueden utilizar el entorno visual de Scratch. Similar a LOGO [10] de la era BBC Micro, los procesos simples se pueden describir y configurar en bucles, y también se pueden implementar reacciones a entradas simples. Python también está disponible para aquellos que buscan un lenguaje de programación. Un programa emocionante, pero quizás a menudo pasado por alto, es el sintetizador Sonic Pi [11], cuyo lenguaje de programación simple se puede usar para crear música polifónica. Finalmente, Wolfram y Mathematica brindan herramientas poderosas para abordar problemas científicos y de ingeniería utilizando las matemáticas.El sistema operativo también incluye un navegador web y una tienda donde se pueden descargar programas y aplicaciones adicionales. También se incluye una versión de Minecraft para los entusiastas de los juegos. El juego también se puede programar con Python para que los objetos se puedan insertar y manipular en el mundo 3D en bloques.
¿Qué Raspberry Pi es adecuado para mí?
En los últimos 10 años, se han introducido cuatro generaciones diferentes de Raspberry Pi del tamaño de una tarjeta de crédito. Durante este tiempo, la cantidad de memoria y el rendimiento del procesador en el SoC han mejorado constantemente. Para aquellos que recién comienzan, inviertan en los últimos modelos de Raspberry Pi 4 [12,13] (Figura 2). La experiencia del usuario es mejor gracias al procesador más rápido, especialmente cuando se usa el navegador web y aplicaciones basadas en navegador como Node-RED [14]. También admite monitores duales 4k HDMI, tiene Gigabit Ethernet y WiFi de doble banda, y ofrece USB 2.0 y 3.0. Con una amplia variedad de paquetes, la placa se puede integrar de manera fácil y segura con cualquier circuito externo con el que desee interactuar.
Si su enfoque es más el uso de Raspberry Pi como una alternativa a una computadora tradicional, el nuevo Raspberry Pi 400 [15] es una excelente opción (Figura 3). El ordenador está integrado en una carcasa con teclado QWERTZ, por lo que solo hay que conectar un ratón y un monitor para empezar. Los paquetes completos también incluyen una fuente de alimentación e instrucciones de puesta en marcha.
No todos necesitan un monitor para su aplicación prevista, especialmente si desea integrar una máquina basada en Linux en algo como una máquina industrial o un robot. Para tales casos de uso, vale la pena considerar el Raspberry Pi Zero, presentado por primera vez en 2015. También disponible con WiFi [16], esta versión compacta conserva la interfaz GPIO de 40 pines para controlar motores o comunicarse con I
2Periféricos C y SPI. Además, en 2021, se presentó Raspberry Pi Pico, pero se separó de las plataformas con tecnología Linux de sus predecesores (Figura 4). Pico cuenta con un microcontrolador RP2040 que integra dos procesadores Arm Cortex-M0+, que no son adecuados para ejecutar Linux. En cambio, Pico puede considerarse una alternativa a las placas Arduino, aunque su rendimiento es lo suficientemente bueno para el aprendizaje automático (ML) de gama baja con TensorFlow Lite [17].
¿Cómo se pueden ampliar las habilidades?
Gracias al encabezado GPIO estandarizado, varios HAT y otras placas de expansión están disponibles para expandir las capacidades de Raspberry Pi. Comparables a los protectores de los productos Arduino, van desde simples a complejos. La creación de prototipos se simplifica con JOY-iT ProtoShield+ [18], que ofrece conectores soldables, terminales de tornillo y cabezales de 0,1". La ejecución de Raspberry Pi con una batería se simplifica con JOY-iT StromPi3 [19], ya que admite una mayor rango de entrada de voltaje de solo 5 V. No solo le permite saber cuándo la fuente de la batería necesita cargarse, sino que también incluye un reloj en tiempo real (RTC) que permite que la Raspberry Pi mantenga la hora correcta incluso sin acceso a Internet Opciones para aquellos que desean mejorar la calidad de la salida de audio El HiFiBerry [20] utiliza convertidores de digital a analógico (DAC) Burr-Brown de alta calidad y se integra con el control mezclador ALSA utilizado en Linux Otros HAT incluyen relés para domótica y interfaces de control, CAN y RS-485, y yo
2Placas de conexión C [21]. También hay dos interfaces FPC (circuito impreso flexible) en las placas Raspberry Pi. Uno es compatible con DSI, una interfaz de salida de video digital utilizada con paneles LCD. Una gama de pantallas de menos de diez pulgadas permite configurar aplicaciones independientes, como estaciones meteorológicas o centros multimedia, junto con interfaces de pantalla táctil. La otra interfaz es una entrada de video, para la cual también hay varias cámaras (Figura 5). Con Raspberry Pi Camera Module V2 [22], la transmisión de video, la fotografía de lapso de tiempo o el reconocimiento de imágenes se pueden implementar junto con herramientas ML. Las cámaras infrarrojas también están disponibles para aquellos que desean capturar lo que sucede en su jardín por la noche [23].
¿Qué sigue?
Debido a que la Fundación Raspberry Pi no proporciona una hoja de ruta clara, no podemos decir cómo será la próxima generación de placas. Como proveedor de SoC, Broadcom está desarrollando su tecnología, por lo que es probable que haya más rendimiento disponible a través de más núcleos. También hay una buena posibilidad de que las capacidades gráficas también obtengan una actualización. La tecnología de memoria también ha evolucionado, por lo que tal vez también se cambie a LPDDR5 SRAM. Leyendo blogs, foros y artículos en línea, el cambio a micro-HDMI parece haber molestado a mucha gente, pero es difícil ver cómo el pequeño factor de forma puede acomodar el reemplazo de los puertos HDMI de tamaño completo. lejos de las tarjetas SD al almacenamiento UFS. Los teléfonos inteligentes y, en cierta medida, la industria automotriz ya se están moviendo en esta dirección, por lo que sería una sorpresa que Broadcom no lo apoyara. Alternativamente, el soporte integrado para un SSD M.2 NVMe como módulo o paquete soldado podría hacer que cientos de gigabytes de almacenamiento estén fácilmente disponibles. Otras oportunidades de actualización se encuentran con Wi-Fi 6, pero es dudoso que tal movimiento traiga algún beneficio significativo a los usuarios Fuera de la educación y la escena de los fabricantes, los usuarios industriales también han recurrido a Raspberry Pi en gran número. Con el auge de los algoritmos de aprendizaje automático utilizados en los sistemas de visión, tendría sentido una placa con algún tipo de acelerador de IA.En el reciente lanzamiento de Raspberry Pi Pico, todos quedaron atónitos cuando se presentó una nueva placa de silicio. Quizás esto debería tomarse como una señal de que una Raspberry Pi 5 también vendrá con una sorpresa.
