Raspi-Alternativen im Jahr der Chipknappheit. Zum Artikel aus Make 3/22

Le Raspberry Pi est toujours l’ordinateur monocarte (SBC) le plus populaire auprès des fabricants : il est (généralement) bon marché, il est constamment développé par la Fondation Pi et il peut être utilisé dans de nombreux domaines. En raison de la large diffusion, vous pouvez trouver des solutions à chaque problème et la documentation est très exemplaire. Ces derniers mois, cependant, il est devenu de plus en plus difficile d’acheter l’un des Raspis les plus convoités en raison de la pénurie mondiale de puces, la demande ne pouvait plus être satisfaite, les prix ont augmenté et les soi-disant scalpeurs achètent de gros lots pour ensuite les revendre à des prix élevés pour un profit.

Si vous souhaitez démarrer un projet, le Raspberry Pi 4 au format classique est généralement le meilleur choix ; nous ne considérerons pas les versions plus petites telles que Zero2 et le Compute Module (CM) ici pour le moment. Même les anciens modèles au format classique ne valent guère la peine d’être achetés neufs. Mais que faire si le Raspi 4 n’est pas disponible ou si vous ne voulez pas attendre ? Existe-t-il des alternatives équivalentes ou sont-elles également concernées par la pénurie de puces ? Que peuvent faire ces alternatives lorsque vous les obtenez ?

En outre, nous fournissons ici des informations générales et publions d’autres parties de l’article qui n’ont pas été incluses dans le numéro en raison du manque d’espace. Vous pouvez lire l’article complet dans Make 3/22 à partir de la page 18.

Comme déjà établi en 2019 : Même lorsqu’elle est annoncée avec 4K et plus, sans le bon logiciel, une vidéo YouTube dégénère souvent en diaporama dans le navigateur. Des versions des systèmes d’exploitation spécialement adaptées en tant que lecteurs multimédias, des versions spéciales des lecteurs ou des plug-ins sont nécessaires pour profiter pleinement du film. Le top dog Kodi, qui s’appuie sur la distribution LibreElec, parvient même à lire des films 4K à 60Hz en HDR (High Dynamic Range) sur un Raspi 4.

Dans les distributions de base, en revanche, il est parfois difficile d’obtenir une vidéo Full HD fluide. Les fabricants de cartes rechignent à l’effort d’optimisation de leurs distributions, soit pour des raisons de coût, soit parce que l’utilisation envisagée comme lecteur multimédia n’est pas prioritaire.

Il existe de nombreux tutoriels pour optimiser le SBC alternatif, mais les utilisateurs normaux et même les débutants s’emmêlent dans le réseau de différentes versions de logiciels, de pilotes propriétaires et d’astuces d’huile de serpent. Ici, nous ne pouvons que recommander : si possible, achetez un SBC qui est explicitement recommandé comme adapté par les distributions de lecteurs multimédias (par exemple, le Pi 4, ci-dessus) ou même un appareil complet comme l’OSMC Vero 4K+, qui est conçu comme lecteur multimédia 12. Cela peut également être moins cher dans l’ensemble lorsque vous tenez compte du coût du boîtier, du refroidissement, de l’alimentation, du stockage et éventuellement d’une télécommande.

Même si les SBC, contrairement à d’autres ordinateurs, ne consomment que relativement peu d’énergie, la puissance convertie en chaleur doit être dissipée dans un très petit espace. Cela se fait soit par refroidissement avec un dissipateur thermique et convection naturelle, soit avec un ventilateur. Les puces modernes surveillent la température de leurs unités de calcul et limitent les performances et la fréquence de calcul si la température est trop élevée, de sorte qu’aucun dommage immédiat n’est à prévoir. Bien sûr, la puissance de calcul chute et la durabilité des puces peut également en pâtir. Avec la pénurie actuelle de jetons, vous ne voulez pas mettre un remplacement dans le tiroir.

Un ventilateur n’est pas un problème pour les ordinateurs dans l’atelier ou la salle des serveurs, mais pour les commandes dans le salon ou un système multimédia, vous voulez des systèmes aussi silencieux que possible. Il faut refroidir un Raspberry Pi 4. Faute d’échange d’air, les dissipateurs thermiques dans un boîtier ne sont souvent pas suffisants pour accéder aux performances maximales. Mon propre Pi4 est dans un boîtier de type Cooler Master Pi Case 40 V2 à refroidissement passif : l’aluminium conduit très bien la chaleur vers l’extérieur. ,Ce n’est pas encore le milieu de l’été, mais je n’ai pas dépassé 65 °C à 25 °C au bureau (le premier jour chaud de mai, avec une charge CPU à 100 %, quelques instances de glxgears et une vidéo YouTube). Cela peut être différent au milieu de l’été, mais une charge aussi élevée sur le long terme indiquerait que le SBC est débordé.



Schéma de la courbe de température d'un Raspi 4 à 100% de charge CPU

Le Raspi 4 à refroidissement passif est torturé à 100% de charge.

Pour mes expériences avec les cartes, j’ai fabriqué un petit rack à partir d’un ancien refroidisseur de carte graphique, sur lequel je peux refroidir toutes les cartes avec un flux d’air pouvant être contrôlé via la carte ESP. Les cartes signalent les températures et d’autres paramètres via un télégraphe (un petit programme qui envoie des télégrammes de données sur le réseau) à une base de données Influx qui s’exécute sur mon PC d’atelier.


Test de trois SBC dans le rack, un avec refroidissement passif à côté. Un commutateur Fast Ethernet est monté sous la base.

Le Raspi 4 à 1,5 GHz (premier modèle) a de petits dissipateurs thermiques d’un ensemble sur les puces, le Tinker Board a le refroidisseur inclus et le Rock 3A n’a pas de refroidisseur du tout. Comme mentionné ci-dessus, le Raspi 4 à 1,8 GHz est logé dans un boîtier Cooler Master. L’Odroid C4 a un grand dissipateur thermique, dans un boîtier fermé, l’étranglement peut se produire à 75°C sous une charge élevée, auquel cas un ventilateur est nécessaire.


Diagramme : Comparaison de la réponse thermique de quatre sujets au pic de charge (CPU)

Diagramme : Comparaison de la réponse thermique de quatre sujets au pic de charge (CPU)

Comparaison de la réponse thermique de quatre sujets au pic de charge (CPU). Présenté par Grafana.

La connectique GPIO 40 broches du Raspberry Pi, qui est restée la même depuis de nombreuses années (depuis Raspberry Pi2), est la raison pour laquelle le Raspi est la mesure de toutes choses pour beaucoup de gens, pour mesurer, contrôler, des règles pour s’entraîner, loisirs et enseignement. Sans oublier la LED clignotante pour bidouiller les nouvelles cartes : des fonctions que l’on ne trouve autrement que sur les microcontrôleurs, mais que rarement sur les “vrais” ordinateurs. Connecteur 9GPIO de la Raspberry Pi Raspberry Foundation Ce connecteur ressemble à la proverbiale vache sacrée de la Raspberry Pi Foundation : des modifications ou des incompatibilités rendraient inutiles de très grandes quantités de manuels et de matériel pédagogique bien conçus.


Schéma de brochage Raspberry Pi 4

Schéma de brochage Raspberry Pi 4

(Image : Fondation Raspberry Pi)

Si vous, en tant que fabricant de SBC, souhaitez concurrencer le Raspi, vous avez besoin d’une barre GPIO compatible Raspi sur la carte. Mécaniquement, c’est un jeu d’enfant, mais électriquement, les numéros de port des GPIO ne sont pas les mêmes que sur le Raspberry Pi en raison des différentes puces et au lieu de laisser clignoter une LED, en tant qu’utilisateur inexpérimenté, vous pouvez changer quelque chose dans le chipset, ce qui peuvent avoir des effets secondaires indésirables. Mais aussi, si cela ne pose pas de problème : Le tutoriel pour le Raspberry Pi ne fonctionne pas sur la carte alternative.

Le fabricant peut utiliser la documentation SBC pour ajuster les numéros de broches, mais votre propre programme ne fonctionnera plus sur un Raspi sans modifications. Les fabricants proposent également souvent des bibliothèques spéciales qui remplacent les bibliothèques Raspi, par exemple, vous pouvez intégrer le support GPIO avec ASUS.GPIO au lieu de RPi.GPIO sur le Tinkerboard avec Python et est alors compatible avec le Raspi.

Avec libgpiod, il y a par exemple B. une bibliothèque qui unifie l’utilisation des GPIO et des numéros de port sur de nombreux SBC. Il propose des outils de ligne de commande à utiliser à partir de scripts et d’interfaces pour des éléments tels que C et Python. Mais c’est aussi quelque chose pour les utilisateurs avancés – pour le débutant, c’est un chemin semé d’embûches jusqu’à ce qu’il puisse utiliser les GPIO sur les cartes alternatives en tant qu’utilisateur normal (c’est-à-dire pas en tant qu’utilisateur root). Il faut être prudent avec certaines cartes qui ont un convertisseur analogique-numérique : ces ports ne gèrent que jusqu’à 1,8 V et non 3,3 V, comme c’est l’habitude avec les GPIO sur le Raspi et autres SBC.

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