Raspberry PI 3 B+ Lección 1

La Raspberry PI 3 B+ es una tarjeta de desarrollo embebido basada en un procesador ARM Cortex a 1.4Ghz con 1GB de RAM, WiFi, BLE y Ethernet. Su diseño y construcción se realizó para poder ser utilizada en conjunto con un sistema operativo. La última de las versiones de la familia de tarjetas Raspberry PI es la versión 3 B plus.

Una de las principales mejoras respecto de la versión anterior es la capacidad de conexión WiFi con redes en la banda de 5Ghz. También podemos mencionar como mejora el aumento en la velocidad de procesamiento de pasar de 1.2Ghz a 1.4Ghz. Finalmente se mejoraron las capacidades de red, tanto en la versión de bluetooth de pasar de la 4.1 a la 4.2 y en la red Ethernet poder alcanzar los 300 MbPS .

Raspberry PI 3 B+ Componentes
Imagen 1. Los elementos principales en una tarjeta Raspberry PI 3 B plus

Componentes principales de una Raspberry PI 3 B+

En la imagen 1 se muestran los componentes de la Raspberry PI 3 B+. Estos están enumerados y a continuación de describen cada uno de los mismos. Dentro de las características principales de una Raspberry es su capacidad de funcionar como un microcontrolador. Por ejemplo, aquí puedes ver una diferencia entre una Raspberry vs Arduino.

GPIO

LOS GPIO – General Purpose Input Output, son pines de entrada/salida de propósito general. Se pueden utilizar para sensores digitales o para conectar botones o switches. Dependiendo de cada pin, estos pueden tener la capacidad de tener señales PWM (usadas para controlar servomotores). El voltaje lógico es de 3.3V y cualquier voltaje mayor dañará de forma irreparable a nuestra Raspberry.

Redes soportadas por Raspberry PI 3 B+

Para las redes inalámbricas se cuenta con un chip que controla a los módulos de WiFi y Bluetooth de baja energía (BLE) 4.2 (1). Estas redes se pueden utilizar para crear un cliente o servidor Web, ya sea programado en Python o por ejemplo en QT. Una de las principales ventajas de la nueva versión es que se puede conectar a redes WiFi de 5Ghz, cosa que prácticamente ningún sistema embebido puede hacer en la actualidad.

La Raspberry PI cuenta con 4 puertos USB 2.0 y un controlador de ethernet. Dicho controlador puede alcanzar hasta los 300 Mbps (3 y 4). Incluso podemos conectar una cámara especialmente diseñada para una Raspberry, así como una pantalla que utilizan los conectores CSI (9 y 5).

Finalmente incluso podemos conectar una cámara especialmente diseñada para una Raspberry, así como una pantalla que utilizan los conectores CSI (9 y 5).

Alimentación

La alimentación de la tarjeta funciona mediante un eliminador de 5V que permita una corriente máxima de 2.5A. Por eso un aspecto importantes que la capacidad de corriente pueda ser suministrada. Por lo tanto, en aplicaciones que requieran alto procesamiento digital, es posible que se apague. Finalmente, se cuenta con un conector HDMI y un jack para salida de audio. Esto nos permite conectar una pantalla a nuestro sistema y tener prácticamente una mini computadora.

Descripción de los Pines de un Raspberry PI 3 B+

En lo general podemos categorizar a los pines digitales de un sistema embebidos en tres categorías. Por ejemplo, pines de propósito general (entradas o salidas), pines de comunicación (Puertos seriales, I2C, SPI) y pines analogicos (ADC o DAC). También en el caso particular de una Raspberry, dichos pines están diseminados en un conector macho de 40 pines. Adicionalmente a las categorías antes mencionadas, tendremos pines de energía, que son usados para alimentar a nuestros sensores o hardware externo. Incluso se puede alimentar a una Raspberry PI 3 mediante los pines de 5V, como lo muestra el uso de una Pantalla LCD de 7 pulgadas Touch.

En la imagen 2 se muestra una descripción de los pines de una Raspberry PI 3 plus. Dicha imagen considera independientes a los pines usados para los puertos seriales. Por lo tanto si nos usados para dicho propósito se podrían usar como pines generales GPIO.

Una de las principales desventajas de una Raspberry es que esta no cuenta con pines de entrada analogicos (ADC). Esto nos impediría leer sensores analogicos a menos que usemos un convertidor externo, controlado por un puerto digital (como el I2C).

Raspberry PI 3 B+ Pines
Imagen 2. Pines de una Raspberry PI 3 B +

Aplicaciones de una Raspberry PI

Una Raspberry PI puede ser usada para aplicaciones donde se requiera de un sistema embebido de altas prestaciones. Por ejemplo, dado que podemos instalar un sistema operativo, como ubuntu, o raspbian, podemos instalar bibliotecas para visión artificial. Otra aplicación pudiera ser usada como un módem intermedio para aplicaciones de IOT. Esto para que los sensores pueden enviar su mensaje mediante mensajes HTTP a la raspberry. En el caso que se configure como un servidor Web. Dado que la tarjeta puede ser usada con redes WiFi de 2.4 o 5 Ghz e incluso mediante redes por Ethernet, esto nos brinda una gran versatilidad para ser usada como servidor web. Al ser configurada como servidor, podemos incluso instalar una base de datos como mySQL o mariaDB lo cual nos permitirá guardar una cantidad muy grande de datos.

Sin embargo existen casos o aplicaciones donde el uso de la Raspberry PI 3 B + estaría sobrada. Cómo sería el caso de recolección de datos. En otras palabras esto se puede lograr con elementos de gama baja como tarjetas ARM de bajo consumo que no requiera de un sistema operativo. Esto se debe a que el costo de un sistema mínimo para una Raspberry es algo elevado si se considera que adicional a la tarjeta se requiere:

  • Memoria uSD.
  • Eliminador de 5v/2.5A.
  • Disipadores.
  • Teclado, monitor HDMI y ratón (Cuando menos para configurarla inicialmente).

Instalar Raspbian en una Raspberry PI 3 B + y Ubuntu 18.04

Instalar Raspbian con Etcher para una Raspberry. Por último en esta sección veremos los pasos necesarios para instalar y configurar inicialmente a una Raspberry PI 3 B + y Ubuntu 18.04. Entonces para comenzar, necesitamos instalar o descargar el programa Etcher. Dicho programa es multiplataforma, lo que significa que este proceso lo podemos hacer tanto en sistemas operativos basados en Linux, Mac Os o Windows. Puedes ver un tutorial sobre como instalar Etcher en Ubuntu 18.04.

Para este tutorial usaremos una memoria uSD Adata de 32 GB.

Procedimiento:

  1. Descargar la versión de Raspbian. Entonces, en este paso tenemos 3 opciones, como se muestran en la Imagen 3.
    1. 1. Esta sería la opción que recomiendo para desarrollar aplicaciones embebidas, ya contiene parte del software que se requiere instalar.
    2. 2. La segunda opción es la versión, que no está pensada, para aplicaciones embebidas.
    3. 3. La instalación con los elementos mínimos. Por ejemplo está opción se recomienda cuando ya tenemos probada la aplicaciones final. Entonces ya quizás no sean necesarios los programas de desarrollo. Esto debido a que puedan empeorar el rendimiento de la aplicación.
    4. Para descargar la imagen de Raspbian podemos hacerlo en el siguiente enlace: https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/
  2. A Continuación abrimos el programa Etcher, seleccionamos la imagen de Raspbian. Primero insertamos la memoria uSD (mediante un adaptador a SD) a la computadora y seleccionamos el último botón para comenzar el proceso. Esto se puede apreciar en la Imagen3.

Opciones para descargar Raspbian
Imagen 3. Opciones para descargar el sistema operativo Raspbian.

Instalar Raspbian con Etcher en Ubuntu 18.04 para una Raspberry PI 3 B plus
Imagen4. Proceso para crear la imagen booteable de Raspbian para una Raspberry PI 3 B+ en Ubuntu 18.04.

Siguiente lección: Raspberry PI 3 B+ primeros pasos y configuración – Lección 2

Autor: Dr. Rubén Estrada Marmolejo

Versión PDF: https://hetpro-store.com/PDFs/Raspberry-PI-3-B-plus-Leccion-1.pdf

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