开源硬件平台全新简介 (1) Raspberry Pi “树莓派”(上): 概述与优势

TFT:
(1)RPi上拖稿，RPi下、Arduino、BBB、CubieBoard1/2延期，非常抱歉。
(2)我将参加SegmentFault在深圳制汇节的活动，届时欢迎关注SgF的相关报道！

提到开源硬件，我们就从近两年最火爆的Raspberry Pi “树莓派”开始。

Raspberry Pi

Raspberry Pi问世于2012年，是尺寸仅有信用卡大小的一个小型电脑，基于ARM架构。公认的译名为“树莓派”，通常简称为Ras-Pi、RPi。

树莓派的开发者是英国的树莓派基金会（The Raspberry Pi Foundation）。树莓派使用博通（Broadcom）公司的核心芯片，这也是目前已知唯一的博通处理器的开发平台。

▲ 一台安装了外壳（非标配）并连接了USB外设的“树莓派”主机

历史

树莓派的最主要设计者是剑桥大学Eben Upton博士，他也是目前树莓派基金会的带头人。

2006年Eben在剑桥大学发现，学校计算机专业入学申请者的编程能力，明显呈现出逐年下降的趋势。以前的申请者都是真正的少年黑客，而现在的能写过几个静态网页就很不错了。

Eben认为这个现象的成因是昂贵的PC不适合给青少年们实践编程知识。青少年需要一个廉价、好玩、易定制，不怕折腾，不易损坏的开发平台。因此Eben以20世纪80年代英国的一种家用电脑BBC Micro为蓝本，提出了树莓派硬件的最初设想。BBC Micro在概念和功能上，和我国20世纪90年代的各种“学习机”非常相似。

▲ 英国的BBC Micro，和中国的“中华学习机”（Apple II兼容型微机）。这种概念构成了树莓派的灵感来源

而后随着2008年智能手机硬件的发展，廉价而性能足够强劲的移动处理器芯片，为树莓派的问世铺平了道路。之后Eben成立了树莓派基金会，宣布树莓派的目标为“造价25美元，运行Linux，信用卡尺寸，可以连接电视机，有高清视频播放能力”。

这个新硬件诱人的性能特点，吸引了包括媒体、计算机爱好者、软件开发者、硬件极客在内多方的注意。因此树莓派在2012年一开始发售，就出现了异常火爆的场面，甚至基金会一度需要通过限购手段满足市场需求。

经过基金会和社区长时间锲而不舍的努力，树莓派如今已经成为了软硬件资料最为丰富，开发者中最为流行的硬件设备。其中过程不再一一详述，但必须强调的是：初期火爆之后还能长时间坚持推广和开发，才是树莓派项目最可贵的地方。

硬件配置

树莓派根据配置的高低分为A型和B型。两种型号只有资源多寡略有差异，电路板和软件都没有任何区别。

项目	内容	注解
系统核心	Broadcom BCM2835	包含CPU, GPU, 内部总线, 1个USB Host端口
处 理 器	ARM1176JZF-S @ 700MHz	ARM11系列，ARMv6指令集
图形核心	Broadcom VideoCore IV	内置高至1080P@30fps的H.264视频硬解
内　　存	SDRAM，与显存共享	A型256MB，B型512MB
存　　储	无内置存储，使用SD卡
电　　源	5V，microUSB或GPIO端口	要求供电能力：A型300mA，B型700mA
网　　络	100Mbps有线以太网	A型无内置网络，AB型均可加装USB无线网卡
外设端口	USB 2.0	A型1个，B型2个
显示设备	1. HDMI端口，支持自定义分辨率 2. 模拟视频接口（复合视频, RCA莲花线） 3. DSI液晶模块接口	HDMI高至1920x1200 模拟视频支持NTSC/PAL制式
音频设备	标准3.5mm立体声输出	无音频输入，可加装USB声卡
摄 像 头	CSI摄像头模块接口
底层扩展	26pin标准2.54mm间距GPIO端口	包含I2C, SPI, UART串口功能 支持5V工作电源输入/输出
尺寸规格	85.6 mm x 56 mm，重45g
操作系统	多种Linux发布版 （Debian, Arch, Fedora等）	另有非Linux系统的RISC OS
官方标价	A型25$，B型35$
国内价格	B型￥240～280（主流）	A型货源极其稀少而不计

• 价格均只含树莓派裸板，不含运行所必需的存储卡、电源或其他外设。
• 树莓派只在2012年年中，对电路布局做过一次微小改动推出了“修正版(Rev.2)”，根本不足以称为“第二代”。
• 目前出货的树莓派，均采用“修正版(Rev.2)”的电路板图，最初版图的产品已经不再出货。
• 基金会表示短时间内没有推出第二代硬件的计划。

购买的理由与优势

基本合理的性价比

在当前流行的高性能ARM开发板的范围内，树莓派是最低价的产品。字面意思，不需要任何解释。

其他开发板基本需要￥300以上的投入，而树莓派由于货源广泛、竞争充分，现在已经能做到￥240~280的价格。这个价格范围已经非常接近$35直接换算为人民币的字面价格。

而在这个价格上，树莓派提供的性能也是合理的。ARM11核与512M的内存已经足够提供一般的计算性能。

开发厂商的不懈投入

软件的开发对于充分发挥开发平台的性能至关重要。没有软件的开发动作，硬件做的再牛也是一堆废铁，或者说只是一些可望而不可及的“可能性”，不能让用户真正的受益。

树莓派基金会在这一点上是非常积极的，主导了数项紧密联系树莓派硬件，直接惠及开发者与用户的软件项目。目前已经取得进展的成果例举几项：

• 向用户免费提供树莓派专版的Mathematica和Wolfram Language
• 向用户免费提供树莓派专版的Minecraft for Pi
• 替代X11的新一代底层显示服务器Wayland
• 编译显示驱动，以及运行开源游戏《雷神之锤3》的Step by Step指导
• ……

这一点和部分厂商卖出硬件，抛出少的可怜的资料就算完事大吉的作风形成了鲜明的对比。我希望请所有的读者注意这一点：

大肆宣传硬件有什么什么样的NB能力，而不提供（或不努力去提供）必要的软件支持去证明之，这种厂家和骗子没有任何区别。

社区的广泛参与

树莓派的广泛流行，让开源社区的开发者们也为树莓派贡献了很多的成果。包括定制操作系统的整体镜像，二次开发函数库，自定义软件等，不一而足。例举几项：

• WiringPi, RPi.GPIO等底层总线操作库
• RaspBMC, OpenELEC等家庭媒体中心专用系统
• RetroPi, PiMAME等游戏主机模拟器专用系统
• 自由免费的《The MagPi》树莓派月刊
• ……

讨论和交流的便利

做一名树莓派的用户是幸福的。

树莓派的使用人数最为广泛，网络上专门的论坛、网站、博客众多，所以出现问题很容易直接找到针对树莓派的直接答案，而不必“曲线救国”先寻找台式机Linux的做法再去套用到自己的硬件上。

另外树莓派问世并最初推广于英语文化圈。由于其交流气氛更加良好，更加注重版权与分享，因此出了问题即使中文资料比较缺乏，也相对较容易用英文搜索得到答案。这一点也很值得一提。

最后由于树莓派本身没有版本区别，整个社区集中在一个硬件上做事，因此互相交流经验、分享技术方案乃至于直接交换系统镜像，都不会碰到任何的障碍，非常方便。

下篇预告

树莓派作为最流行的硬件开发设备之一，有值得赞的地方，就当然有必须喷的地方，没有不正常。

所以下篇我们将大开喷戒，写一写树莓派所有已知的坑。

我们将在下篇最后，给树莓派下一个总评，并给出我们作为普通开发者对这个硬件购买与否，以及如何看待的建议。

下篇已经发布！《开源硬件平台全新简介 (2) Raspberry Pi “树莓派”(下): 问题与总评》