開源硬件平臺全新簡介 (1) Raspberry Pi 「樹莓派」(上): 概述與優點

TFT:
(1)RPi上拖稿，RPi下、Arduino、BBB、CubieBoard1/2延期，很是抱歉。
(2)我將參加SegmentFault在深圳制匯節的活動，屆時歡迎關注SgF的相關報道！

提到開源硬件，咱們就從近兩年最火爆的Raspberry Pi 「樹莓派」開始。

Raspberry Pi

Raspberry Pi問世於2012年，是尺寸僅有信用卡大小的一個小型電腦，基於ARM架構。公認的譯名爲「樹莓派」，一般簡稱爲Ras-Pi、RPi。

樹莓派的開發者是英國的樹莓派基金會（The Raspberry Pi Foundation）。樹莓派使用博通（Broadcom）公司的核心芯片，這也是目前已知惟一的博通處理器的開發平臺。

▲ 一臺安裝了外殼（非標配）並鏈接了USB外設的「樹莓派」主機

歷史

樹莓派的最主要設計者是劍橋大學Eben Upton博士，他也是目前樹莓派基金會的帶頭人。

2006年Eben在劍橋大學發現，學校計算機專業入學申請者的編程能力，明顯呈現出逐年降低的趨勢。之前的申請者都是真正的少年黑客，而如今的能寫過幾個靜態網頁就很不錯了。

Eben認爲這個現象的成因是昂貴的PC不適合給青少年們實踐編程知識。青少年須要一個廉價、好玩、易定製，不怕折騰，不易損壞的開發平臺。所以Eben以20世紀80年代英國的一種家用電腦BBC Micro爲藍本，提出了樹莓派硬件的最初設想。BBC Micro在概念和功能上，和我國20世紀90年代的各類「學習機」很是類似。

▲ 英國的BBC Micro，和中國的「中華學習機」（Apple II兼容型微機）。這種概念構成了樹莓派的靈感來源

然後隨着2008年智能手機硬件的發展，廉價而性能足夠強勁的移動處理器芯片，爲樹莓派的問世鋪平了道路。以後Eben成立了樹莓派基金會，宣佈樹莓派的目標爲「造價25美圓，運行Linux，信用卡尺寸，能夠鏈接電視機，有高清視頻播放能力」。

這個新硬件誘人的性能特色，吸引了包括媒體、計算機愛好者、軟件開發者、硬件極客在內多方的注意。所以樹莓派在2012年一開始發售，就出現了異常火爆的場面，甚至基金會一度須要經過限購手段知足市場需求。

通過基金會和社區長時間持之以恆的努力，樹莓派現在已經成爲了軟硬件資料最爲豐富，開發者中最爲流行的硬件設備。其中過程再也不一一詳述，但必須強調的是：初期火爆以後還能長時間堅持推廣和開發，纔是樹莓派項目最難得的地方。

硬件配置

樹莓派根據配置的高低分爲A型和B型。兩種型號只有資源多寡略有差別，電路板和軟件都沒有任何區別。

項目	內容	註解
系統核心	Broadcom BCM2835	包含CPU, GPU, 內部總線, 1個USB Host端口
處 理 器	ARM1176JZF-S @ 700MHz	ARM11系列，ARMv6指令集
圖形核心	Broadcom VideoCore IV	內置高至1080P@30fps的H.264視頻硬解
內　　存	SDRAM，與顯存共享	A型256MB，B型512MB
存　　儲	無內置存儲，使用SD卡
電　　源	5V，microUSB或GPIO端口	要求供電能力：A型300mA，B型700mA
網　　絡	100Mbps有線以太網	A型無內置網絡，AB型都可加裝USB無線網卡
外設端口	USB 2.0	A型1個，B型2個
顯示設備	1. HDMI端口，支持自定義分辨率 2. 模擬視頻接口（複合視頻, RCA蓮花線） 3. DSI液晶模塊接口	HDMI高至1920x1200 模擬視頻支持NTSC/PAL制式
音頻設備	標準3.5mm立體聲輸出	無音頻輸入，可加裝USB聲卡
攝 像 頭	CSI攝像頭模塊接口
底層擴展	26pin標準2.54mm間距GPIO端口	包含I2C, SPI, UART串口功能 支持5V工做電源輸入/輸出
尺寸規格	85.6 mm x 56 mm，重45g
操做系統	多種Linux發佈版 （Debian, Arch, Fedora等）	另有非Linux系統的RISC OS
官方標價	A型25$，B型35$
國內價格	B型￥240～280（主流）	A型貨源極其稀少而不計

• 價格均只含樹莓派裸板，不含運行所必需的存儲卡、電源或其餘外設。
• 樹莓派只在2012年年中，對電路佈局作過一次微小改動推出了「修正版(Rev.2)」，根本不足以稱爲「第二代」。
• 目前出貨的樹莓派，均採用「修正版(Rev.2)」的電路板圖，最第一版圖的產品已經再也不出貨。
• 基金會表示短期內沒有推出第二代硬件的計劃。

購買的理由與優點

基本合理的性價比

在當前流行的高性能ARM開發板的範圍內，樹莓派是最低價的產品。字面意思，不須要任何解釋。

其餘開發板基本須要￥300以上的投入，而樹莓派因爲貨源普遍、競爭充分，如今已經能作到￥240~280的價格。這個價格範圍已經很是接近$35直接換算爲人民幣的字面價格。

而在這個價格上，樹莓派提供的性能也是合理的。ARM11核與512M的內存已經足夠提供通常的計算性能。

開發廠商的不懈投入

軟件的開發對於充分發揮開發平臺的性能相當重要。沒有軟件的開發動做，硬件作的再牛也是一堆廢鐵，或者說只是一些可望而不可及的「可能性」，不能讓用戶真正的受益。

樹莓派基金會在這一點上是很是積極的，主導了數項緊密聯繫樹莓派硬件，直接惠及開發者與用戶的軟件項目。目前已經取得進展的成果例舉幾項：

• 向用戶免費提供樹莓派專版的Mathematica和Wolfram Language
• 向用戶免費提供樹莓派專版的Minecraft for Pi
• 替代X11的新一代底層顯示服務器Wayland
• 編譯顯示驅動，以及運行開源遊戲《雷神之錘3》的Step by Step指導
• ……

這一點和部分廠商賣出硬件，拋出少的可憐的資料就算完事大吉的做風造成了鮮明的對比。我但願請全部的讀者注意這一點：

大肆宣傳硬件有什麼什麼樣的NB能力，而不提供（或不努力去提供）必要的軟件支持去證實之，這種廠家和騙子沒有任何區別。

社區的普遍參與

樹莓派的普遍流行，讓開源社區的開發者們也爲樹莓派貢獻了不少的成果。包括定製操做系統的總體鏡像，二次開發函數庫，自定義軟件等，不一而足。例舉幾項：

• WiringPi, RPi.GPIO等底層總線操做庫
• RaspBMC, OpenELEC等家庭媒體中心專用系統
• RetroPi, PiMAME等遊戲主機模擬器專用系統
• 自由免費的《The MagPi》樹莓派月刊
• ……

討論和交流的便利

作一名樹莓派的用戶是幸福的。

樹莓派的使用人數最爲普遍，網絡上專門的論壇、網站、博客衆多，因此出現問題很容易直接找到針對樹莓派的直接答案，而沒必要「曲線救國」先尋找臺式機Linux的作法再去套用到本身的硬件上。

另外樹莓派問世並最初推廣於英語文化圈。因爲其交流氣氛更加良好，更加註重版權與分享，所以出了問題即便中文資料比較缺少，也相對較容易用英文搜索獲得答案。這一點也很值得一提。

最後因爲樹莓派自己沒有版本區別，整個社區集中在一個硬件上作事，所以互相交流經驗、分享技術方案乃至於直接交換系統鏡像，都不會碰到任何的障礙，很是方便。

下篇預告

樹莓派做爲最流行的硬件開發設備之一，有值得讚的地方，就固然有必須噴的地方，沒有不正常。

因此下篇咱們將大開噴戒，寫一寫樹莓派全部已知的坑。

咱們將在下篇最後，給樹莓派下一個總評，並給出咱們做爲普通開發者對這個硬件購買與否，以及如何看待的建議。

下篇已經發布！《開源硬件平臺全新簡介 (2) Raspberry Pi 「樹莓派」(下): 問題與總評》