Kaip veikia Raspberry Pi nešiojamųjų kompiuterių rinkiniai?
Raspberry Pi nešiojamųjų kompiuterių rinkiniai veikia derinant vieną Raspberry Pi-bortinį kompiuterį su pagrindiniais nešiojamojo kompiuterio komponentais-ekranu, klaviatūra, baterija ir korpusu-, prijungtais per Pi GPIO kaiščius, HDMI ir USB prievadus. Pi veikia kaip centrinis procesorius, o koncentratoriaus plokštė valdo energijos paskirstymą ir komponentų ryšį.
Šie rinkiniai kredito kortelės{0}}dydžio Raspberry Pi paverčia nešiojamu kompiuteriu. Daugumoje rinkinių yra modulinis dizainas, kai „Pi“ plokštę įdedate į tam skirtą bėgelį arba tvirtinimo sistemą nešiojamojo kompiuterio korpuse. Specializuota šakotuvo PCB tvarko techninį sudėtingumą, konvertuodama signalus tarp Pi ir nešiojamojo kompiuterio komponentų, valdydama akumuliatoriaus įkrovimą ir įtampos reguliavimą.
Pagrindiniai komponentai ir jų jungtys
Kiekvienas Raspberry Pi nešiojamojo kompiuterio rinkinys priklauso nuo trijų pagrindinių komponentų grupių, veikiančių kartu.
Apdorojimo branduolį sudaro jūsų Raspberry Pi plokštė{0}}paprastai Pi 4, Pi 5 arba Compute Module. Šios plokštės nėra daugumos rinkinių ir ją reikia įsigyti atskirai. „Pi“ atlieka visas skaičiavimo užduotis, naudodamas „Linux“{5}}pagrįstą operacinę sistemą, saugomą „microSD“ kortelėje. Jis palaiko ryšį su kitais komponentais per integruotus-prievadus ir 40 kontaktų GPIO antraštę.
Ekrano sistema jungiama per HDMI arba Pi DSI (Display Serial Interface) jungtį. Iš anksto sukonstruotuose rinkiniuose, pvz., CrowPi2, yra 7–14 colių ekranai, kurių skiriamoji geba yra nuo 800 x 480 iki 1920 x 1080 pikselių. Ekrano tvarkyklės plokštė yra tarp ekrano ir Pi, paverčianti skaitmeninius signalus į matomą vaizdą. Kai kuriuose rinkiniuose DSI jungtims naudojami juostiniai kabeliai, kurie yra jautrūs ir gali nutrūkti dėl pakartotinio surinkimo. HDMI jungtys užtikrina didesnį patvarumą, tačiau reikalauja papildomo maitinimo valdymo.
Energijos valdymas yra didžiausias techninis iššūkis. „Pi“ reikalinga stabili 5 V galia, tačiau nešiojamojo kompiuterio baterijos paprastai išduoda 3,7 V vienai ląstelei. Rinkiniai tai išsprendžia naudodami padidinimo keitiklio grandinę, kuri padidina akumuliatoriaus įtampą ir reguliuoja srovę. Pavyzdžiui, „Pi{5}}Top Hub“ yra daugiau nei 150 komponentų, skirtų energijos valdymui, ekrano valdymui ir periferiniam valdymui. Šis šakotuvas jungiasi prie Pi GPIO kaiščių ir tvarko akumuliatoriaus įkrovimą, įtampos reguliavimą ir grakštų išjungimą.
Surinkimo procesas ir modulinis dizainas
Fizinis surinkimas yra suderinamas{0}}kartu, įkvėptas Lego kaladėlių, nors realybė yra labiau niuansuota.
Daugumoje komercinių rinkinių, tokių kaip CrowPi{0}}L, naudojama magnetinė tvirtinimo sistema arba bėgių mechanizmas. Stumkite Raspberry Pi ant bėgelio, kol jis užsifiksuos, sulygiuodami plokštės prievadus su išpjovomis važiuoklėje. „Pi“ „microSD“ kortelės lizdas išlieka prieinamas norint pakeisti operacines sistemas. Šiems rinkiniams nereikia lituoti-viskas jungiama juostiniais kabeliais, trumpikliais arba USB jungtimis.
Pagrindo apačioje yra akumuliatoriaus skyrius ir modulinis bėgis. Komercinių rinkinių baterijos svyruoja nuo 5000 mAh iki 10 000 mAh, o tai užtikrina 6-12 valandų veikimo laiką, priklausomai nuo Pi modelio ir ekrano ryškumo. Akumuliatorius jungiamas prie maitinimo valdymo plokštės, kuri tada tiekia reguliuojamą 5 V įtampą į Pi per USB-C arba GPIO kaiščius. Maitinimo jungiklis ant važiuoklės valdo grandinę.
Ekrano mazgas vyriais pritvirtinamas prie pagrindo. Metaliniai vyriai įkišami į laikiklius tiek ekrano rėmelyje, tiek pagrindo apačioje, sukuriant atverčiamąjį dizainą. Ekranui prijungti per vyrį eina vienas juostinis kabelis arba HDMI jungtis. Viršutinis dėklas užsifiksuoja ant ekrano bloko, pritvirtindamas visus komponentus, palikdamas vėdinimą Pi procesoriui.
Klaviatūra ir valdymo blokas per USB jungiami prie Pi tiesiogiai arba per USB šakotuvą, integruotą į maitinimo valdymo plokštę. CrowPi2 turi nuimamą klaviatūrą, kuri atskleidžia elektronikos dirbtuvių plokštę po 22 jutikliais ir moduliais, prijungtais prie GPIO kaiščių mokymosi projektams.
Surinkimo laikas labai skiriasi. Iš anksto-sudaryti rinkiniai, pvz., „CrowView Note“, gaunami dažniausiai surinkti-paprasčiausiai pritvirtinkite „Pi“ prie adapterio plokštės ir įstatykite į dėklą, tai užtruks apie 10 minučių. Visiems surinkimo rinkiniams, tokiems kaip originalus Pi{5}}Top, reikia 30–60 minučių kruopštaus darbo, vadovaujantis išsamiomis instrukcijomis. „Pasidaryk pats“ kūrimas nuo nulio gali užtrukti kelias dienas ar savaites, priklausomai nuo jūsų gamybos metodo.
Maitinimo sistemos ir baterijų veikimo laikas
Energijos valdymo sistema nustato, ar jūsų Pi nešiojamasis kompiuteris veikia patikimai, ar nuolat trikdo.
Baterijos pasirinkimas yra labai svarbus. Dauguma rinkinių naudoja ličio polimero (LiPo) baterijas dėl didelio energijos tankio ir plokščios iškrovos kreivės. 5000 mAh LiPo baterija, sverianti apie 100 gramų, gali maitinti Pi 4 su ekranu 4-6 valandas, kai naudojamas įprastai. Kai kurie kūrėjai pernaudoja maitinimo blokus, kuriuose yra įmontuotos įkrovimo grandinės ir USB išvestis, supaprastindami energijos valdymo dizainą.
Įkrovimo grandinė priima 12 V įvestį per cilindrinį lizdą arba USB-C prievadą. Šiuolaikiniuose rinkiniuose naudojami su USB-C Power Delivery (PD) suderinami įkrovikliai, nors ne visi „Pi“ nešiojamųjų kompiuterių USB-C prievadai palaiko PD-, „CrowPi-L“ specialiai įspėja nenaudoti pridedamo įkroviklio su kitais USB-C įrenginiais dėl fiksuotos 12 V išvesties.
Energijos paskirstymas reikalauja kruopštaus įtampos reguliavimo. Pi reikia švarios 5 V maitinimo su minimaliu pulsavimu. Nepakankama galia sukelia baisų „žaibo“ piktogramą, stabdo veikimą arba sukelia atsitiktinius išjungimus. Kokybiški rinkiniai apima „PowerBoost“ grandines arba lygiaverčius DC-DC keitiklius, kurie palaiko stabilią 5 V išvestį, net kai akumuliatoriaus įtampa iškraunant nukrenta nuo 4,2 V iki 3,0 V.
Akumuliatoriaus stebėjimas suteikia dar vieną sudėtingumo lygį. Pi neturi įmontuoto-baterijos matuoklio, todėl rinkiniuose yra arba atskiras „Arduino“ arba mikrovaldiklis, skirtas įtampai stebėti, arba naudojami specializuoti HAT, pvz., „PiJuice“, kurie perduoda baterijos būseną per I2C. „CrowPi2“ rodo akumuliatoriaus procentą-ekrane per programinę įrangą, kuri nuskaito įtampą iš maitinimo valdymo plokštės.
Signalų valdymas ir komponentų komunikacija
Užkulisiuose keli ryšio protokolai palaiko komponentų sinchronizavimą.
40 kontaktų GPIO antraštė yra pagrindinė ryšio magistralė. Maitinimo valdymo plokštės jungiamos prie 2 (5 V) ir 6 (žemės) kaiščių, kad būtų tiekiama energija, o duomenų mainams naudojami I2C arba SPI protokolai ant kitų kontaktų. „PiJuice HAT“, naudojama keliose „pasidaryk pats“ versijose, sukraunama tiesiai ant GPIO antraštės ir perduoda akumuliatoriaus būseną, maitinimo mygtuko paspaudimus ir įkrovimo būseną per I2C.
USB tvarko daugumą periferinių ryšių. Klaviatūros, valdymo blokai ir bet kokie papildomi įrenginiai, pvz., internetinės kameros, jungiami per „Pi“ USB prievadus arba integruotą USB šakotuvą maitinimo valdymo plokštėje. „Pi“ atpažįsta juos kaip standartinius HID (žmogaus sąsajos įrenginio) periferinius įrenginius, kuriems nereikia specialių tvarkyklių „Raspberry Pi“ OS.
Ekrano jungtys skiriasi priklausomai nuo komplekto tipo. DSI jungtys užtikrina didesnį pralaidumą ir paprastesnį laidų sujungimą-vienas 15 kontaktų arba 50 kontaktų juostinis kabelis perduoda ir vaizdo signalą, ir jutiklinius duomenis, skirtus suderinamiems ekranams. Tačiau šios juostelės yra trapios. HDMI jungtims reikia atskirų laidų vaizdo įrašams ir USB, kad būtų galima naudotis jutikliniu ekranu, taip pat papildomų laidų, skirtų foniniam apšvietimui, tačiau jie yra patvaresni, kai reikia dažnai montuoti / išardyti.
Garso maršrutizavimui paprastai naudojamas Pi 3,5 mm lizdas arba HDMI garso išvestis. Kai kuriuose „pasidaryk pats“ versijose yra atskira garso stiprintuvo plokštė, prijungta prie „Pi“ PWM kaiščių, kad garso kokybė būtų geresnė. Tada stiprintuvas valdo mažus garsiakalbius, sumontuotus korpuse. „Instructables“ dokumentuotame „Raspberry Pi“ ir „Arduino“ nešiojamojo kompiuterio projekte yra skirta „Arduino“ plokštė, skirta tik akumuliatoriaus stebėjimui, prijungta per USB ir užprogramuota rodyti įtampą OLED ekrane.
Programinės įrangos konfigūravimas ir operacinės sistemos
Aparatinės įrangos surinkimas yra tik pusė lygties-programinės įrangos konfigūracijos, todėl viskas veikia sklandžiai.
Raspberry Pi OS (anksčiau Raspbian) yra numatytasis pasirinkimas, iš anksto{0}}įkeltas į „microSD“ korteles, įtrauktas į daugumą rinkinių. Šis Debian{2}}pagrįstas Linux platinimas apima Pi aparatinės įrangos tvarkykles ir mokomąją programinę įrangą, programavimo aplinkas ir LibreOffice produktyvumui užtikrinti. Pi-Top rinkinys pristatomas kartu su Pi-topOS, tinkinta versija, kurioje yra CEEDuniverse{6}}žaidimas, kuriame mokomasi kodavimo ir elektronikos.
Ekrano konfigūracijai reikia redaguoti /boot/config.txt microSD kortelėje. Ne-standartiniuose ekranuose įgalinate konkrečias tvarkykles ir priverstinai HDMI išvestį, net kai neaptinkamas joks monitorius. Kritinė linija hdmi_force_hotplug{6}} užtikrina, kad Pi išveda vaizdo įrašą į integruotą ekraną. DSI ekranams įkeliate konkrečias perdangas, atitinkančias ekrano valdiklio lustą.
Ekrano ryškumo valdymas priklauso nuo rinkinio. Kai kurie ekranai palaiko programinės įrangos ryškumo reguliavimą per /sys/class/backlight/ files, o kitiems reikalingas aparatinės įrangos PWM valdymas per GPIO kaiščius. Jutiklinio ekrano kalibravimas vyksta naudojant xinput komandas arba kalibravimo priemones, įtrauktas į OS.
Akumuliatoriaus valdymo programinė įranga stebi įkrovimo lygį ir suaktyvina grakštų išjungimą prieš visišką išsikrovimą. „PiJuice“ programinė įranga, kurią galima įsigyti kaip demonas, pateikia GUI, rodančią akumuliatoriaus procentą, įtampą ir įkrovimo srovę. Jis gali vykdyti tinkintus scenarijus esant tam tikram akumuliatoriaus lygiui,-pvz., pritemdyti ekraną esant 20 proc. arba inicijuoti išjungimą esant 5 proc.
Švietimo funkcijos ir mokymosi platformos
Daugelis „Pi“ nešiojamųjų kompiuterių rinkinių laikomi mokymo priemonėmis, o ne tik nešiojamaisiais kompiuteriais.
„CrowPi2“ apima 76 struktūrines pamokas, apimančias „Python“ programavimą, „Scratch“ vizualinį programavimą, „Minecraft Pi“ leidimą ir AI / mašininio mokymosi pagrindus. Nuimama klaviatūra atskleidžia 22 elektroninius modulius: LED matricas, garsinius signalus, judesio jutiklius, RFID skaitytuvus ir relių jungiklius. Mokiniai rašo kodą, kuris sąveikauja su fizine aparatine įranga per GPIO kaiščius, taip sumažindamas atotrūkį tarp programinės įrangos ir elektronikos.
Projektinis{0}}mokymasis apibrėžia šiuos rinkinius. Vietoj abstrakčių programavimo pratimų mokiniai kuria funkcinius įrenginius. Temperatūros stebėjimo sistema sujungia DHT11 jutiklio modulį su Python scenarijumi, kuris registruoja duomenis ir suaktyvina ventiliatorių, viršijantį slenkstį. RFID durų užrakto sistema moko autentifikavimo koncepcijas valdant servo variklį. Šie lytėjimo projektai programavimo koncepcijas sukonkretina.
Modulinė GPIO sąsaja išskiria Pi nešiojamus kompiuterius nuo tradicinių kompiuterių. Standartinis nešiojamasis kompiuteris užsandarina viską patentuotame dėkle. Pi nešiojamųjų kompiuterių rinkiniai atskleidžia GPIO kaiščius išorėje, skatinant aparatinės įrangos plėtrą. Hibridiniams projektams galite prijungti išorinius jutiklius, variklio valdiklius ar net Arduino plokštes. Pi-Top naudoja PCB bėgių sistemą, kurioje įstumiate pasirinktines plokštes, kurios pasiekia GPIO kaiščius ir maitinimo bėgius.
Kai kuriuose rinkiniuose yra papildomų komponentų, skirtų išplėstiniam mokymuisi. „CrowPi2 Deluxe“ rinkinį sudaro „Crowtail“ moduliai-prijunkite-ir-daviklių ir pavarų, panašių į „Grove“ modulius, serija. Juose naudojamos standartizuotos 4 kontaktų jungtys, todėl jaunesniems studentams nebereikia prijungti duonos lentos, mokant jutiklių sąsajos koncepcijų.
„Pasidaryk pats“ statybos ir iš anksto-sukonstruotų rinkinių
Renkantis statyti nuo nulio ar pirkti visą rinkinį, reikia pakeisti kainą, pritaikymą ir sudėtingumą.
Iš anksto{0}}sukurto rinkinio pranašumai yra patogumas ir patikimumas. „CrowPi-L“ kainuoja 280-340 USD, įskaitant „Pi 4“ plokštę. Tai patikrintas, garantuotas sprendimas, kuris surenkamas per 15 minučių. Visi komponentai pateikiami suderinamumui užtikrinti. Energijos valdymo sistema tvarko kraštutinius atvejus, tokius kaip apsauga nuo perkrovimo ir terminis išjungimas. Instrukcijos yra profesionaliai parašytos aukštos kokybės diagramomis. Palaikymo forumai ir klientų aptarnavimas padeda išspręsti problemas.
„Pasidaryk pats“ konstrukcijos siūlo radikalų pritaikymą ir sutaupo išlaidas, tačiau reikalauja didelių techninių įgūdžių. Pagrindinės konstrukcijos, naudojant 7-colių HDMI ekraną (50 USD), belaidę klaviatūrą (15 USD), maitinimo bloką (20 USD) ir 3D-atspausdintą dėklą (10 USD siūlu), bendra kaina yra mažesnė nei 100 USD prieš Pi. Jūs pasirenkate tikslų ekrano dydį, klaviatūros stilių ir akumuliatoriaus talpą, kad atitiktų jūsų poreikius. Mokymosi patirtis yra gilesnė – jūs suprantate kiekvieną ryšį, nes jūs jį užmezgėte.
Tačiau „pasidaryk pats“ projektai susiduria su paslėptais iššūkiais. Norint rasti suderinamus komponentus, reikia valandų valandų. Nešiojamųjų kompiuterių skystųjų kristalų skydeliams reikalingos specialios valdiklių plokštės, kurios skiriasi priklausomai nuo skydelio modelio{2}}dėl netinkamos tvarkyklės ekranas tampa netinkamas naudoti. Akumuliatoriaus valdymui reikalingos elektrotechnikos žinios, kad būtų išvengta gaisro pavojaus dėl netinkamo LiPo įkrovimo. Mechaninė konstrukcija turi savų sunkumų: vyriai turi būti pakankamai tvirti, kad būtų galima pakartotinai atidaryti, tuo pačiu leidžiant nutiesti kabelį, o svorio pasiskirstymas turi įtakos stabilumui atidarius ekraną.
3D spausdinimas prideda dar vieną kintamąjį. Thingiverse siūlomi dėklų dizainai atrodo patrauklūs, tačiau gali kilti problemų dėl konkrečių komponentų. Viso atvejo spausdinimo laikas svyruoja nuo 8{6}}12 valandų. Nepavyko spausdinti gijų ir laiko švaistymą. Po-apdirbimo-šiurkščių kraštų šlifavimo, karščio-srieginių įdėklų nustatymo – reikalingi papildomi įrankiai.
„Pasidaryk pats“ kūrimo komponentai dažnai įsigyjami per „AliExpress“ arba „eBay“, kad būtų sumažintos išlaidos, todėl pailgėja pristatymo laikas ir retkarčiais kyla suderinamumo staigmenų. Raspberry Pi Recovery Kit komponentai iš back7.co, išpopuliarinti r/cyberdeck platformoje, kainuoja mažiau nei 100 USD, kai jie tiekiami iš Kinijos, tačiau 3–6 savaičių pristatymas lėtina iteraciją.
Įprasti konfigūravimo iššūkiai
Keletas techninių problemų kartojasi visose „Pi“ nešiojamųjų kompiuterių versijose, kurių kiekviena turi specifinių sprendimų.
HDMI ekranas nerodomas, nepaisant teisingų jungčių, paprastai nurodo maitinimo problemas arba neteisingus config.txt nustatymus. Pi gali įsijungti (tai rodo mirksintis žalias šviesos diodas), bet nesiunčia vaizdo signalo. Sprendimai apima priverstinį HDMI išvestį naudojant hdmi_force_hotplug{5}}, konkrečių hdmi_group ir hdmi_mode reikšmių nustatymą pagal savo ekrano skiriamąją gebą ir užtikrinimą, kad šakotuvo plokštė tinkamai perduoda EDID (išplėstinį ekrano identifikavimo duomenis) su Pi.
Nepakankama galia pasireiškia atsitiktiniais išjungimais, žaibo piktograma arba Pi nepavykusia paleisti. Pi 4 reikia 3 A esant 5 V įtampai esant apkrovai, o Pi 5 reikia 5 A. Daugelis bendrųjų maitinimo blokų negali to tiekti per USB, ypač kai maitinamas ir ekranas. Naudokite tam skirtą maitinimo valdymo plokštę su tinkama srovės galia arba maitinimo bloką, specialiai pritaikytą nešiojamiesiems kompiuteriams įkrauti. Išmatuokite tikrąją įtampą Pi GPIO kaiščiuose-, esant apkrovai, ji turėtų išlikti virš 4,8 V.
Akumuliatoriaus procentinės dalies ataskaitoms teikti reikalinga aparatinė įranga, viršijanti „Pi“ galimybes. Pi neturi ADC (analoginio-į-skaitmeninio keitiklio) savo GPIO kaiščiuose, kad būtų galima tiesiogiai nuskaityti akumuliatoriaus įtampą. Sprendimai apima „Arduino“ arba „Pico“ įtampą matuoti per įtampos daliklį ir perduoti duomenis per USB, arba naudoti „HAT“, pvz., „PiJuice“ arba UPS paketus, skirtus Pi, kuriuose yra akumuliatoriaus stebėjimo IC.
DSI jungtyse dažnai pasitaiko juostinio kabelio gedimų. Ploni plokšti kabeliai trūkinėja pakartotinai prijungiant / atjungiant arba pernelyg lenkiant. Tvarkydami niekada netraukite už paties laido -spauskite plastikinių skirtukų, kad atlaisvintumėte jungtis. Nutieskite kabelius su gausiomis aptarnavimo kilpomis, kad išvengtumėte įtempimo prijungimo vietose. Apsvarstykite HDMI jungtis konstrukcijoms, kurias reikia dažnai išardyti.
Trackpad atpažinimo problemos paprastai yra susijusios su USB inicijavimo laiku. Kai kurios valdymo blokai įkrovos metu nepakankamai greitai inicijuojami. Pridėkite usb_max_current_enable=1 prie config.txt, kad padidintumėte USB maitinimą, arba prijunkite valdymo bloką per maitinamą USB šakotuvą. Alternatyvūs sprendimai apima udev taisyklės pridėjimą USB įrenginiams iš naujo nustatyti po įkrovos.
Veiklos lūkesčiai
Supratimas, ką „Pi“ nešiojamasis kompiuteris gali ir ko negali padaryti, išvengia nusivylimo ir nurodo naudojimo atvejus.
Raspberry Pi 4 su 4 GB RAM kompetentingai atlieka pagrindines skaičiavimo užduotis. Žiniatinklio naršymas naudojant „Chromium“ veikia daugelyje svetainių, nors sunkios „JavaScript“ programos gali vėluoti. Rašant „LibreOffice Writer“ jaučiamas greitas atsakas, o kelių šimtų eilučių skaičiuoklės veikia tinkamai. „YouTube“ vaizdo įrašai leidžiami sklandžiai 1080p raiška, kai įjungtas aparatinės įrangos pagreitis, nors 4K atkūrimas trūkčioja.
Programavimo ir kūrimo aplinkos veikia gerai. Python scenarijai greitai vykdomi tipiškiems edukaciniams ar mėgėjų projektams. „VSCode“ Pi 4 įkeliamas per kelias sekundes. Mažų C programų kompiliavimas užtrunka kelias sekundes, o didesniems projektams gali prireikti minučių. „Pi“ pasižymi GPIO{4}}projektais,{5}}skaitant jutiklius ir valdant pavaras, tai vyksta realiuoju laiku-be problemų.
Žaidimų lūkesčiai turėtų būti realūs. Retro žaidimai naudojant RetroPie puikiai tinka sistemoms iki PlayStation 1. Minecraft Pi leidimas veikia sklandžiai. Šiuolaikiniai 3D žaidimai nėra perspektyvūs. Naršyklės{5}}žaidimai ir paprasti nepriklausomi pavadinimai, pritaikyti ARM, gali veikti.
„Pi 5“ suteikia reikšmingų našumo patobulinimų. Jo keturių-branduolių Cortex-A76 procesorius, kurio dažnis yra 2,4 GHz, daugiau nei dvigubai viršija etaloninius balus, palyginti su Pi 4. Vaizdo įrašų redagavimas paprastais įrankiais tampa įmanomas. Dėl kelių naršyklės skirtukų sistema nesulėtėja. Naudojant sparčiąsias „microSD“ korteles arba NVMe saugyklą per PCIe 2.0 sąsają, įkrovos laikas sumažėja iki mažiau nei 20 sekundžių.
Saugojimo greitis labai paveikia vartotojo patirtį. Greita „microSD“ kortelė (UHS-3 arba geresnė) leidžia sistemai reaguoti. NVMe SSD diskai, kuriuos galima įsigyti nuo Pi 5 iki M.2 HAT, pakeičia patirtį ir programos įkeliamos beveik akimirksniu, o operacijos su dideliais failais užbaigiamos greitai. Greičio skirtumas yra labiau pastebimas nei procesoriaus atnaujinimas.
Baterijos veikimo laikas realiai naudojant vidutiniškai yra 4–8 valandos, priklausomai nuo Pi modelio, baterijos talpos ir ekrano ryškumo. „Pi 4“ su 11,6 colio ekranu, kurio ryškumas yra 50 %, sunaudoja maždaug 10–15 W, o tai reiškia, kad 5 000 mAh talpos baterija, esant 7,4 V (37 Wh), veikia apie 3–4 valandas. Pi Zero 2 W su mažu ekranu gali pasiekti 8-10 valandų su ta pačia baterija. Didesnis Pi 5 energijos suvartojimas sumažina veikimo laiką 30–40%, palyginti su Pi 4 su lygiavertėmis baterijomis.
Palyginimas: Pi nešiojamieji kompiuteriai ir tradiciniai nešiojamieji kompiuteriai
Pi nešiojamieji kompiuteriai užima atskirą nišą, kuri nei tiesiogiai konkuruoja, nei nepakeičia tradicinių nešiojamųjų kompiuterių.
Skaičiuojant sąnaudas, pirmenybė teikiama tradiciniams nebrangiems nešiojamiesiems kompiuteriams, kad būtų sukurta gryna skaičiavimo vertė. 200 USD vertės „Chromebook“ arba atnaujintas „Windows“ nešiojamasis kompiuteris užtikrina puikų našumą, ilgesnį akumuliatoriaus veikimo laiką ir profesionalią kūrimo kokybę. Galite įdiegti lengvus „Linux“ paskirstymus senuose nešiojamuosiuose kompiuteriuose, kad galėtumėte mėgautis Pi-panašiu į geresnę aparatinę įrangą. Ekonominis „Pi“ nešiojamųjų kompiuterių atvejis priklauso nuo mokomosios vertės arba specifinių naudojimo atvejų, kai reikia GPIO prieigos.
Mokomoji vertė yra ta, kur Pi nešiojamieji kompiuteriai pateisina savo egzistavimą. Mokymasis elektronikos ir programavimo kartu vykdant GPIO projektus padeda suprasti,{1}}kas neįmanoma naudojant sandarius nešiojamuosius kompiuterius. Keičiant operacines sistemas keičiant „microSD“ korteles, mokoma apie įkrovos įkroviklius ir failų sistemas. Aparatinės įrangos jungčių trikčių šalinimas ugdo problemų sprendimo{4} įgūdžius. Skaidrus, modulinis dizainas atskleidžia, kaip veikia kompiuteriai, o ne slepia sudėtingumą už poliruoto apvalkalo.
Tinkinimo potencialas dydžiu viršija tradicinius nešiojamuosius kompiuterius. Norite pridėti išorinį SSD per USB? SDR imtuvas radijo projektams? LIDAR jutiklis robotikai? „Pi“ nešiojamasis kompiuteris lengvai pritaiko šiuos priedus. Tradiciniai nešiojamieji kompiuteriai riboja išplėtimą iki USB įrenginių ir galbūt vidinės M.2 lizdo. Pi nešiojamieji kompiuteriai atskleidžia GPIO, SPI, I2C ir nuosekliąsias sąsajas, skirtas tiesioginiam aparatūros valdymui.
Nešiojamumas skiriasi nuo tradicinių nešiojamųjų kompiuterių subtiliais būdais. Pi nešiojamieji kompiuteriai sveria mažiau-1–1,5 kg, palyginti su 1,5–2,5 kg nebrangių tradicinių nešiojamųjų kompiuterių. Tačiau jie taip pat yra trapesni, su atvirais komponentais ir ne tokia tvirta važiuoklės konstrukcija. Baterijos veikimo laikas paprastai atsilieka nuo šiuolaikinių nešiojamųjų kompiuterių su efektyviais ARM arba „Intel“ procesoriais, optimizuotais naudoti mobiliesiems telefonams.
„Pi“ nešiojamųjų kompiuterių naudojimo atvejis apima mokymąsi programavimo ir elektronikos, daiktų interneto projektų kūrimą, reikalaujantį perkeliamumo, lengvą skaičiavimą kelionėms, kai našumas nėra svarbus, ir mokymo aplinką, kurioje mokiniai kuria ir tinkina savo kompiuterius. Pirminiam kompiuteriui, profesionaliam darbui ar žaidimams tradiciniai nešiojamieji kompiuteriai išlieka geresniu pasirinkimu.
Rinkinio parinktys ir svarstymai
Dabartinė rinka siūlo keletą skirtingų požiūrių į Pi nešiojamuosius kompiuterius, kurių kiekvienas yra optimizuotas skirtingiems prioritetams.
„CrowPi2“ (340 USD{7}}440, priklausomai nuo konfigūracijos) skirtas švietimui su integruotomis elektronikos dirbtuvėmis. 11,6-colių 1920 x 1080 IPS ekranas užtikrina ryškų vaizdą. Klaviatūra pakyla, kad būtų rodomi mokymosi moduliai po apačia – nereikia jokios lentos. Jį sudaro 76 pamokos ir jis veikia su Pi 4 arba Pi 5. Kompromisas yra 7,3 svaro svoris ir masė, kuri sumažina tikrąjį nešiojamumą. Tai labiau tinka mokymosi klasėje ar namuose stotims nei mobilusis kompiuteris.
„CrowView Note“ (169 USD) taikomas kitoks požiūris: tai ne nešiojamas kompiuteris, o nešiojamasis nešiojamasis monitorius. 14,1-colių 1080p ekranas, klaviatūra ir jutiklinė dalis jungiasi prie išorinių įrenginių per HDMI ir USB-C. „Pi 5“ arba „Pi 4“ pritvirtinamas per adapterio plokštę (5 USD papildomai), kuri pritvirtinama prie šono, todėl GPIO kaiščiai yra pasiekiami. Šis dizainas suteikia lankstumo – naudokite jį su savo Pi mokydamiesi, prijunkite telefoną darbalaukio režimui arba prijunkite žaidimų konsolę. 5000 mAh baterija maitina ekraną ir Pi 4–6 valandas. Sukūrimo kokybė yra tinkama, bet ne aukščiausios kokybės, o visa konstrukcija yra plastikinė.
„LapPi 2.0“ (119 USD{8}}155) siūlo minimalistinį požiūrį su skaidria akrilo konstrukcija, kurioje matomi visi komponentai. Dėl 7 colių talpinio jutiklinio ekrano šis nešiojamasis kompiuteris labiau nei nešiojamasis kompiuteris. Suderinamas su visais Pi modeliais nuo Zero iki 5, jame yra kamera, garsiakalbiai ir klaviatūra. Penkios spalvos leidžia pasirinkti estetiką. Dėl kompaktiško dydžio (mažesnio nei dauguma planšetinių kompiuterių) jis tikrai nešiojamas kišenėje, nors mažas ekranas riboja darbo našumą.
Kalbant apie istorinį kontekstą, originalus „Pi{0}}Top“ (nutrūkstamas, bet kartais galimas naudojamas) buvo „Pi“ nešiojamojo kompiuterio komplekto koncepcijos pradininkas su viso -dydžio 13,3-colių ekranu ir moduline bėgių sistema. Nuimama viršutinė plokštė leido lengvai pasiekti komponentus. Baterijos veikimo laikas viršijo 10 valandų. Tačiau dabar sunku rasti atsarginių dalių ir ji palaiko tik senesnius Pi modelius.
„Pasidaryk pats“ statybininkai turėtų atsižvelgti į komponentų ekosistemą. „Adafruit“, „Pi Supply“ ir „SB Components“ siūlo atskiras dalis ir išsamius projektų vadovus, skirtus pritaikytoms versijoms. 3D spausdinimo bendruomenėse „Thingiverse“ ir „Printables“ yra šimtai įvairaus sudėtingumo „Pi“ nešiojamųjų kompiuterių dizaino. „Cyberdeck“ estetika, išpopuliarinta „Reddit“ r/cyberdeck bendruomenėje, įkvėpė daugybę unikalių „Pi“ nešiojamųjų kompiuterių versijų su kariniu, „steampunk“ ar retro kompiuterių stiliumi.
Išplėstinės modifikacijos ir patobulinimai
Be pagrindinio surinkimo, keletas modifikacijų pagerina „Pi“ nešiojamojo kompiuterio galimybes.
NVMe SSD pridėjimas žymiai pagerina sistemos reagavimą į Pi 5 versijas. M.2 HAT+ jungiasi prie PCIe 2.0 sąsajos, leidžianti 512 GB ar didesnius SSD diskus. Įkrovos laikas sumažėja iki 10 sekundžių, programos paleidžiamos akimirksniu, o operacijos su dideliais failais baigiamos greitai. Energijos suvartojimas padidėja minimaliai-apie 1-2 W, todėl tai verta, nepaisant nedidelio akumuliatoriaus poveikio.
Išorinės antenos modifikacijos pagerina „Wi{0}}Fi“ diapazoną ir stabilumą, o tai ypač svarbu nešiojamiems kompiuteriams. Pi 4 ir 5 turi išorinių antenų tvirtinimo angas. U.FL ir SMA pigtail kabeliai jungia Pi antenos jungtis prie skydelio-montavimo SMA lizdų ant korpuso, kur pritvirtinate didesnio-stiprumo antenas. Tai ypač svarbu metaliniuose korpusuose, kurie ekranuoja vidinę anteną.
Aušinimo tirpalai apsaugo nuo terminio droselio esant nuolatinėms apkrovoms. Pasyvūs aušintuvai veikia mažai naudojant, tačiau aktyvus aušinimas palaiko visą našumą. Maži 5 V ventiliatoriai montuojami tiesiai ant GPIO kaiščių, kad būtų galima maitinti, valdomi Python scenarijais, reguliuojančiais ventiliatoriaus greitį pagal procesoriaus temperatūrą. Oficialus „Pi 5“ aktyvusis aušintuvas sujungia temperatūros jutiklį ir ventiliatoriaus valdymą į korpuso dizainą.
Ekrano atnaujinimai leidžia pakeisti į didesnę raišką arba didesnius ekranus, jei norite modifikuoti važiuoklę. Veikia bet koks HDMI ekranas su suderinamomis įtampos reikalavimais, nors gali tekti spausdinti 3D naujus rėmelius arba vyrius. Lietimui reikalingas USB jutiklinio ekrano valdiklis arba ekranas su USB jutikliniu įtaisytuoju-.
GPIO išplėtimo plokštės papildo funkcionalumą. „LoRa“ radijo, GPS ar korinio ryšio HAT paverčia „Pi“ nešiojamąjį kompiuterį lauko skaičiavimo įrenginiu. „Raspberry Pi TV HAT“ priima skaitmeninės televizijos transliacijas. Sense HAT su aplinkos jutikliais, giroskopais ir LED matricomis įgalina interaktyvius projektus be išorinių komponentų.
Realios{0}}pasaulio programos ir naudojimo atvejai
„Pi“ nešiojamųjų kompiuterių rinkiniai tarnauja konkrečioms nišoms, kuriose jų unikalios charakteristikos yra vertingesnės už tradicines alternatyvas.
Švietimo aplinka teikia didžiausią naudą. Mokyklos ir kodavimo stovyklos naudoja CrowPi2 ir panašius rinkinius, kad mokytų programuoti su tiesioginiu fiziniu grįžtamuoju ryšiu. Mokiniai rašo Python kodą, kuris apšviečia šviesos diodus, nuskaito temperatūros jutiklius arba valdo servovariklius-visa tai matoma darbo vietos plokštėje, integruotoje į nešiojamąjį kompiuterį. Galimybė keistis „microSD“ kortelėmis leidžia keliems studentams naudoti tą pačią aparatinę įrangą su asmeniniais projektais. Vienas mokytojas pranešė apie 30 % didesnį įsitraukimą, kai mokiniai galėjo fiziškai pamatyti, kaip jų kodas veikia aparatinę įrangą, palyginti su gryna programine įranga.
Atliekant darbus atokiose vietose, Pi nešiojamasis kompiuteris suvartoja mažai energijos ir moduliuoja. Aplinkos tyrinėtojai naudoja pritaikytus Pi nešiojamuosius kompiuterius su GPS ir korinio ryšio HAT, kad registruotų jutiklių duomenis žygio metu. Ilgas akumuliatoriaus veikimo laikas ir patvarūs „pasidaryk pats“ dėklai atlaiko sąlygas, kurios sugadintų brangius nešiojamuosius kompiuterius. Pridėjus mobilųjį ryšį per LTE HAT galima įkelti duomenis iš vietų, kuriose nėra „Wi-Fi“. GPIO kaiščiai tiesiogiai jungiami prie mokslinių instrumentų be USB adapterių.
Kibernetinio saugumo specialistai naudoja Pi nešiojamuosius kompiuterius kaip nešiojamas skverbties testavimo platformas. Lengva „Linux“ aplinka, aparatinės įrangos įsilaužimo įrankiams skirtas GPIO ir nepastebimas formos faktorius leidžia juos naudoti atliekant saugumo vertinimus. Tokie įrankiai kaip Kali Linux efektyviai veikia Pi 4 ir Pi 5 modeliuose. Galimybė greitai pakeisti „microSD“ korteles su skirtingomis įrankių konfigūracijomis suteikia lankstumo užsiėmimų metu.
Mėgėjai, kuriantys daiktų interneto prototipus, vertina perkeliamumą atliekant bandymus{0}}svetainėje. „Pi“ nešiojamasis kompiuteris, o ne stalinio kompiuterio „Pi“ sąranka su atskiru monitoriumi ir klaviatūra, leidžia konfigūruoti jutiklius ar automatikos sistemas tiesiai ten, kur jie bus įdiegti. GPIO prieiga išlieka prieinama norint prisijungti prie bandomųjų grandinių, kartu integruota visa kūrimo aplinka.
Ne{0}}tinklelio skaičiavimo scenarijai puikiai tinka Pi nešiojamiesiems kompiuteriams dėl minimalių energijos poreikių. Kartu su saulės baterijomis ir maitinimo blokais jie suteikia skaičiavimo galimybes kajutėse, valtyse ar transporto priemonėse. Vienas gamintojas dokumentavo naudodamas Pi 4 nešiojamąjį kompiuterį, kurį visiškai maitina 50 W saulės baterijos, skirtas rašyti ir atlikti pagrindinius skaičiavimus keliaujant furgonu. Sistema visiškai įkraunama per 3–4 valandas saulės šviesoje ir 6–8 valandas vakare.
Kai kurie naudotojai kuria „Pi“ nešiojamuosius kompiuterius, kad atitrauktų dėmesį{0}}nemokamai rašyti. Ribotas našumas neleidžia beprotiškai naršyti internete ir socialinėje žiniasklaidoje, o „LibreOffice“ suteikia visas teksto apdorojimo galimybes. „Skaitmeninio minimalizmo“ kultas „Pi“ nešiojamuosius kompiuterius apėmė kaip sąmoningai nepakankamai veikiančius įrenginius, skatinančius sutelktą darbą. Vienas autorius užbaigė romaną naudodamas tik Pi Zero 2 W nešiojamąjį kompiuterį su 7 colių ekranu, teigdamas, kad apribojimai padidino kūrybiškumą.
Retro žaidimų entuziastai kuria pasirinktinius nešiojamus žaidimų įrenginius, kurie paviršutiniškai primena nešiojamuosius kompiuterius, bet paleidžia RetroPie. Šiose versijose dažnai yra žaidimų valdiklio mygtukai, sumontuoti ant važiuoklės šalia tradicinių klaviatūros išdėstymų arba vietoj jų. Formos koeficientas suteikia didesnį ekraną nei delniniai įrenginiai, tačiau išlieka nešiojami. 6-10 valandų baterijos veikimo laikas palaiko ilgesnius žaidimų seansus.
Biudžeto skaičiavimas besivystančiuose regionuose yra dar vienas naudojimo atvejis, nors tam reikia kruopštaus išlaidų analizės. Rinkose, kur už 200 USD perkamas metinis atlyginimas, 100 USD vertės „pasidaryk pats“ nešiojamasis kompiuteris, kuriame naudojami vietiniai ekranai ir klaviatūros, gali suteikti prieigą prie kompiuterių. Į skaitmeninį raštingumą orientuotos organizacijos išbandė programas naudodamos „Pi“ nešiojamuosius kompiuterius, sukurtus iš rinkinių dalių, vienu metu mokydamos tiek skaičiavimo, tiek aparatinės įrangos surinkimo įgūdžių.
Kai nuspręsite dėl rinkinio ar „pasidaryk pats“ metodo, atsižvelkite į savo faktinį naudojimo atvejį, techninio komforto lygį ir biudžeto apribojimus. Pats fizinis surinkimo procesas suteikia didelę mokymosi vertę, net jei gautas įrenginys naudojamas kaip antrinis kompiuteris, o ne jūsų pagrindinis įrenginys. Ekosistema ir toliau tobulinama-naujesni rinkiniai palaiko patobulintą Pi 5 našumą, o bendruomenė kas mėnesį sukuria naujus dizainus ir modifikacijas. Nesvarbu, ar dėstote studentams, kuriate daiktų interneto įrenginių prototipus, ar tiesiog tyrinėjate, kaip kompiuteriai veikia pagrindiniu lygmeniu, „Pi“ nešiojamųjų kompiuterių rinkiniai siūlo unikalią platformą, kuri sumažina atotrūkį tarp tradicinio skaičiavimo ir praktikos{5}}elektronikos.
Tiems, kurie nori kurti „pasidaryk pats“, prisijunkite prie tokių bendruomenių kaip „r/cyberdeck“, „Raspberry Pi“ forumai ir įvairūs „Discord“ serveriai, kuriuose kūrėjai dalijasi dizainu, šalina triktis ir demonstruoja užbaigtus projektus. Kolektyvinės žinios pagreitina jūsų kūrimą ir apsaugo nuo įprastų klaidų. Pradėkite nuo paprasto rinkinio kūrimo prieš bandydami sukurti visiškai individualų dizainą-. Patirtis, įgyta suprasti, kaip komerciniai rinkiniai sprendžia problemas, padės jums priimti pasirinktinio dizaino sprendimus.