De Raspberry Pi: welke zet je waarvoor in?

Er zijn inmiddels heel wat modellen Raspberry Pi’s verschenen. Een deel is nog gewoon verkrijgbaar, een deel is ‘verouderd’. Maar écht verouderd zijn ze eigenlijk geen van allen, ze zijn stuk voor stuk prima bruikbaar. Laten we eens een blik op de geschiedenis én de toepassingsmogelijkheden van zowel oude als nieuwe modellen werpen!

Ronald Smit

Het hoogtepunt tot nu toe van de Rasberry Pi-serie single board microcomputers is ongetwijfeld de vierde versie met 8 GB RAM. Feitelijk is dit gewoon een prima bruikbare micro, waarmee je alle voorkomende klussen op kunt uitvoeren. Tekstverwerken via Libre Office? Check. Tekenen via Inkscape? Check. Fotobewerken via Gimp? Check. Ook is het een prima ontwikkelomgeving waarvoor een scala aan ontwikkeltools beschikbaar is. Het ding staat voor €88,95 in de Rapsberry Store te koop. Ofwel: een complete computer voor minder dan €100. Het geeft ten eerste aan hoe snel en efficiënt ARM-cpu’s zijn geworden. Gekoppeld aan een veel lagere prijs ten opzichte van de traditionele x86-cpu’s zien we hier al een beetje aan in welke richting het de toekomst op gaat. De grote vernieuwingen, verbeteringen en meer vinden plaats op het vlak van (ook nog eens goed schaalbare) ARM en Risc in z’n algemeenheid, niet bij x86 waar de rek er langzaam aan wel een beetje uit lijkt te zijn. Niet in de laatste plaats door de vele problemen en tegenslagen die marktleider Intel ondervindt bij nieuwe ontwikkelingen. Zo kondigde de chipfabrikant onlangs aan dat 7nm-cpu’s in ieder geval tot 2022 of zelfs 2023 worden doorgeschoven. En dat terwijl onder meer Apple alweer zo’n twee jaar gebruikt maakt van SoC’s op deze schaal. Je kunt dit falen van Intel toch wel min of meer als een blamage beschouwen. Niet voor niets ook dat Apple besloten heeft de knoop door te hakken en over te stappen op z’n eigen SoC’s voor desktops en laptops. Gebaseerd op ARM, uiteraard.

‘Bescheiden’ Raspberry

Goed, de Raspberry Pi gebruikt nog geen SoC gemaakt op 7 nm-schaal. Behalve dat je dat voor de prijs waarvoor de Pi wordt aangeboden (nog) niet mag verwachten, is het ook nergens voor nodig. De Broadcom BCM2711B0 zoals te vinden op de nieuwste Raspberry Pi is gefabriceerd met 16 nm-technologie (ook nog altijd heel compact trouwens!). Maar deze SoC heeft ‘slechts’ 4 cores aan boord, en veel minder GPU-kernen dan bijvoorbeeld een iPad of iPhone. Meer heb je voor het beoogde doel van de Raspberry niet echt nodig.

De eerste

En met die laatste opmerking belanden we dan echt aan bij de geschiedenis van de Raspberry Pi. Dat mag je inmiddels trouwens best een roemruchte geschiedenis noemen! De allereerste Raspberry Pi verscheen in 2012, acht jaar geleden dus alweer. Dat ding stelde eigenlijk niet zo heel veel voor. Gebaseerd op een single core CPU met een kloksnelheid van 700 MHz, een eenvoudige GPU en slechts 256 MB RAM. Aardig detail: de op die eerste Pi gebruikte CPU – een ARM1176JZF-S – is dezelfde die gebruikt werd in de allereerste iPhone uit 2007.

De eerste Raspberry Pi in 1.1-uitvoering, met naast HDMI ook nog een analoge video-uitgang (die vanaf versie 3 verdween).

Ter leering (ende toch ook wel vermaeck uiteindelijk)

Dat de achter de Raspberry Pi schuilgaande organisatie – de Britse Raspberry Pi Foundation – in eerste instantie voor een ook toen al redelijk low-end systeem koos heeft te maken met de reden waarom de Pi werd uitgebracht. Het systeem was (en is) bedoeld als tool om computertechniek en programmeren op scholen te introduceren. Daarbij moe(s)t de prijs dusdanig laag zijn dat ook ontwikkelingslanden er mee aan de slag kunnen. De prijs van een Raspberry heeft dan ook altijd rond de $35 Amerikaanse dollar gelegen. Dat is ook nog steeds het geval bij de nieuwste Raspberry Pi 4 Model B, maar dan krijg je de versie met ‘slechts’ 2 GB RAM.

Breed inzetbaar

De Pi mocht zich vanaf dag één ook verheugen in een grote belangstelling van hobbyisten. Zij zagen hiermee een soort van droom bewaarheid worden: een kant-en-klare microcomputer waarvoor al even kant-en-klare besturingssystemen en software beschikbaar waren. Dankzij een GPIO-poort en een berg aan programmeertools – allemaal open source en dus gratis – kon hardware makkelijk aangestuurd worden. Er zijn drie typen Raspberry Pi’s: de A, B en Zero. De laatste is een compacte mopdule bedoeld voor verwerking in bijvoorbeeld een eigen (semi) professioneel elektronicaproject. Denk aan bijvoorbeeld een mediastreamer met een eigen ontworpen analoge versterker, DAC en meer in hifi-kwaliteit, waarbij het softwarematige hart gedragen wordt door een Raspberry Pi Zero. Op de A-modellen ontbreken USB- en ethernet-aansluitingen. De B is de meest complete variant en eigenlijk ook het meest praktisch voor hobbygebruik en elke toepassing waarmee je snel resultaat kunt boeken. Met de komst van de Raspberry Pi 4 is eindelijk ook voorzien in USB 3 alsmede een échte Gigabit ethernet-aansluiting. De Raspberry Pi 2 had net als de oerversie een 100 Mbps-ethernetpoort. An sich voldoende voor audiostreamen, minder geschikt voor bijvoorbeeld 4K videostreams. Ook minder handig als je regelmatig grotere (test)bestanden wilde openen of kopiëren via het netwerk. De Raspberry Pi 3 was de eerste Pi die een snellere ethernetpoort kreeg. Alleen was deze intern gekoppeld aan een USB 2-poort in de SoC, wat een theoretische maximale doorvoersnelheid van 480 Mbps betekende. Beduidend sneller dan de 100 Mbps dan z’n voorgangers, maar nog altijd geen echt Gigabit-ethernet. Die eer viel zoals gezegd te beurt aan de vierde versie. Wel nieuw in de 3 was de ingebouwde Bluetooth- en Wifi-module. Wat vanzelfsprekend weer wat ingeprikte USB-sticks scheelt.

De Raspberry Pi 3, nog altijd met 1 GB RAM, maar wel met een stuk snellere SoC.

De Raspberry Pi 4 in Zero-uitvoering, ofwel een heel compact printje dat eenvoudig verwerkt kan worden in andere hardware die ‘intelligentie’ benodigd.

Sneller is warmer

Met de steeds sneller wordende Raspberry’s deed ook een nieuw probleem z’n intrede: warmteontwikkeling. Tot en met versie 2 van de Pi was (en is) een koelblok op de SoC en andere onderdelen niet nodig. Het ding houdt z’n hoofd dan zelf lekker koel. Vanaf de derde versie wordt dat een heel ander verhaal. Ja, de Raspberry Pi 3 en 4 kunnen zonder koelblok werken. Ze worden immers zo uitgeleverd. Dat gaat echter wel flink ten koste van de prestaties. Zodra de SoC te warm wordt, wordt de kloksnelheid drastisch teruggeschroefd. En dat gebeurt helaas al heel snel, waardoor jouw in potentie rappe 3 of 4 een stuk trager presteert in real life. Gelukkig eenvoudig op te lossen door voor tenminste een koelblok op de SoC te zorgen. Mooier nog is het gebruik van een metalen behuizing inclusief fans die de warmte efficiënt afvoert. Daarmee haal je het onderste uit de kan wat snelheid betreft. Ideaal voor inzet als mediaspeler, of desnoods een retro game-console.

Een ‘heatsink case’, ofwel koellichaam, dat tevens als behuizing fungeert voor de Raspberry Pi 4. Handig, want het levert ook meteen een solide geheel op dat tegen een stootje kan. En ingebouwd in een ander elektronicaproject ook aantrekkelijk oogt.

Wat kun je ermee?

De toepassingsmogelijkheden van elke incarnatie Raspberry Pi stegen enorm per versienummer. De oer-Pi is eigenlijk vooral geschikt voor besturingstoepassingen, liefst zonder gebruik te maken van een (zware) grafische gebruikersomgeving. Denk aan een op afstand bedienbaar setje relais, bereikbaar via een webinterface, bijvoorbeeld. Meten en regelen, dat soort dingen. De Pi 2 bood al meer mogelijkheden, met name op multimediaal vlak. Inzet als audio-netwerkspeler (streamer) is ook nu nog wel te doen. Verwacht hier nog altijd geen rappe desktop-gebruikerservaring. Het werkt, maar snel? Nee. Dat begint eigenlijk pas bij de Raspberry Pi 3. Dat is meteen ook een vreemde ‘tussenpaus’. Enerzijds biedt hij diverse nieuwe opties. Waaronder dus het al genoemde snellere ethernet en Bluetooth plus wifi. Tegelijkertijd is het dan weer vooral ook een gevalletje ‘net niet’, want net niet de volle snelheid. Geen USB 3, waarop iedereen hoopte. En slechts 1 GB RAM. Dat maakte ‘m nog altijd niet echt geschikt voor het draaien van een Linux-variant met grafische schil. Of beter: dat kon natuurlijk wel, maar het was ernstig behelpen.

Handige mediaspeler

Wel was en is deze Raspberry Pi 3 uitstekend als mediaspeler inzetbaar. En dan niet alleen voor audio, maar zeker ook voor video. Je kunt daarvoor als basis bijvoorbeeld het standaard door Raspberry aangeboden NOOBS-pakket installeren, waarin ook een uitgebreide mediaspeler – LibreELEC -–  gebaseerd op het welbekende KODI aanwezig is. Of meer correct: LibreELEC is een ‘just enough for KODI’-Linuxversie met daarin KODI draaiend. Je kunt ervoor kiezen om alleen LibreELEC te installeren. Pi aanzetten betekent dat je dan meteen in de speler belandt. Afspelen van films tot en met een resolutie van 1080p (Full HD) en allerlei audioformaten is dan prima te doen. Of je kiest voor een pakket als Volumio. Daarmee maak je een uitgebreide muziekspeler van de Pi, de ‘3’ heeft genoeg power aan boord om die taak met glans uit te voeren. Wel is het dan zaak om voor een goede audio-DAC te zorgen. Dat kan een USB-exemplaar zijn, of – als je de zaak in een mooie behuizing wilt bouwen – een van de vele ‘hats’ met daarop een kwalitatief goede DAC. Zo’n ‘hat’ is trouwens simpelweg een opsteekprintje van (meestal) precies dezelfde afmetingen als de Pi zelf, zodat een mooi en stevig op elkaar te monteren geheel ontstaat. Ook is de Pi 3 goed bruikbaar als emulator voor retro-systemen. Een kant-en-klare oplossing voor al je retro-behoeften is nog altijd RetroPie. Kwestie van dit geheel op een microSD-kaart zetten, inprikken in je Raspberry en zorgen dat je een berg antieke software achter de hand hebt. Genieten maar!

Volumio bedien je via elke standaard browser op je tablet, smartphone, pc, laptop, smart tv enzovoorts. Ook is er – voor de liefhebbers – een app beschikbaar. Voordeel van de hier getoonde webinterface is natuurlijk dat het heerlijk universeel is.

De doorbraak

De Raspberry Pi 4 zorgde voor de lang gehoopte doorbraak op verschillende vlakken. Ten eerste is er nu eindelijk – naar keuze zelfs – meer werkgeheugen beschikbaar. Je kunt kiezen uit versies met 2, 4 of 8 GB RAM. Die laatste versie maakt van de Pi een serieuze computer waarmee je ook normaal kunt multitasken. Raspberry Pi OS (voorheen Raspbian) krijgt daarmee echt vleugels. Ook zijn inmiddels diverse andere Linux-varianten beschikbaar, waaronder MATE en Ubuntu. Microsoft heeft voor de 3 ooit nog een Windows-versie (maar dan zonder GUI) ontworpen en uitgebracht, voor de 4 is (op moment van schrijven) nog altijd geen versie verschenen, if ever. Ook aardig – voor de ware liefhebbers – is RISC OS, al heb je daar zonder meer niet per se 8 GB RAM voor nodig om het soepel te laten draaien.

Moderne hardware

Wat de 4 vooral aantrekkelijk maakt is verder – eindelijk – USB 3 en Gigabit ethernet. Plus natuurlijk maar liefst 2 (micro) HDMI-aansluitingen met 4K-resolutie. Je zou zelfs aan een dual-screen setup kunnen denken. Maar 4K is natuurlijk vooral interessant als je de Pi 4 wil inzetten als mediaspeler. De combinatie USB3, Gigabit ethernet, 4K HDMI en LibreELEC maakt het je wat dat betreft wel héél makkelijk. Gebleven is verder – natuurlijk – de GPIO-connector. Je kunt dus weer allerlei extra hardware aansluiten op ook deze vierde versie. Meten, regelen en schakelen van complexe processen die ook nog eens stevig rekenwerk vereisen is nu geen probleem meer. En denk zeker ook eens aan inzetten als SDR. Ofwel software defined radio. Dit is een techniek waarbij een via een USB-dongle ontvangen radiosignaal softwarematig wordt gedecodeerd. Ongeacht of het hier nu gaat om een analoog FM, AM (al dan niet SSB), DRM (Digital Radio Mondiale, de digitale vervanger voor de aloude analoge uitzendingen op de korte golf, zie https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_Radio_Mondiale) of een of andere exotische ander modulatievorm (al dan niet versleuteld). Ook DVB-T uitzendingen kun je bekijken, of pluk eens een weersatellietfoto uit het oneindig zwerk. Groot voordeel van de Pi 4 is dat er voldoende processorpower (en in potentie ook RAM) beschikbaar is om meer complexe analyses op ontvangen signalen los te laten, deels in real-time. Meer algemene voordelen van SDR is dat het extreem flexibel is en dat je er die theoretische perfecte filters in kunt realiseren.

De Raspberry Pi 4 – hier in de B-uitvoering met alle features geïmplementeerd – is zonder meer de versie met de meest indrukwekkende upgrades aan boord ten opzichte van z’n voorgangers.

NAS

Heel voorzichtig kun je bij de Pi 4 ook eens gaan denken aan een soort van zelfbouw-NAS. Dat kan nu eindelijk dankzij de snelle USB 3-aansluitingen. Hoe je dat kunt realiseren lees je onder meer op deze pagina. Dit onderwerp brengt ons dan meteen op een wensenlijstje voor een Raspberry Pi 5. Want eigenlijk zou het verdraaid leuk zijn als er ook een (native) SATA-aansluting op het systeempje terecht zou komen, liefst zelfs nog eentje extra. Je kunt dan ook SATA-SSD’s inzetten om vanaf te booten bijvoorbeeld, wat zo z’n voordelen kan hebben (understatement). Tegelijkertijd geldt dat de kans groot is dat dit nooit gerealiseerd gaat worden. Om de simpele reden dat de Raspberry daarmee z’n oorspronkelijke doel – een goedkope leer- en ontwikkeltool – voorbij gaat schieten. Anderzijds kun je je heel voorzichtig al afvragen of dat toch niet allang gebeurd is. Wat absoluut geen drama is overigens, integendeel. Maar slechts weinigen hadden waarschijnlijk verwacht dat de ‘Commodore 64’ van de eenentwintigste eeuw uit zo groeien tot een moderne en breed inzetbare pc. Want dat is eigenlijk wat we in een notendop opnieuw hebben zien gebeuren: van homecomputer naar serieuze pc in een paar jaar tijd. De Raspberry heeft ‘de computer’ – inclusief internet –  zonder meer voor vrijwel iedereen in de wereld bereikbaar gemaakt. En dat is iets waar de ontwikkelaars best trots op mogen zijn.

Video uit

Daar waar de allereerste Raspberry Pi’s nog een prominent aanwezige analoge video-uitgang (aka composiet video) hadden, lijkt deze vanaf de derde versie verdwenen. Lijkt, want hij is er nog wel degelijk! De connector waar je normaliter een hoofdtelefoon of bijvoorbeeld een setje actieve speakers op inprikt, beschikt namelijk over een extra pin. En inderdaad: daarop staat desgewenst (je moet deze optie wel bewust inschakelen en rekening houden met het feit dat je Pi iets trager wordt) alsnog dat composiet videosignaal. Toegegeven: een niche-functie, maar soms geliefd door retrogamers die een Pi op een oude analoge tv willen aansluiten voor een nog betere beleving.