Ubuntu Raspberry Pi

Raspberry Pi 是一系列小型 SBC（单板计算机），由英国的 Raspberry Pi 基金会 与 Broadcom 合作集成。最初，Raspberry Pi 项目 旨在向发展中国家和学校推广通用计算机科学教学。

实际模型比预期更受欢迎，在目标市场之外销售，用于机器人等多种用途。由于其开放设计、模块化和低成本，它被用于天气监测等多个领域。由于它采用了 USB 和 HDMI 设备，通常被电子和计算机爱好者使用。

在第二种型号主板发布后，Raspberry Pi 基金会 成立了一个新的实体，名为 Raspberry Pi Trading， 负责技术开发。该基金会重新致力于作为一个教育慈善机构，以促进在发展中国家和学校教授通用计算机科学。

Raspberry Pi 是最畅销的 英国计算机 之一。截至 2021 年 5 月，已售出超过 4000 万块主板。几乎所有的 Pi 都在 威尔士彭科德 的 索尼 工厂生产，而其他一些则在日本和中国生产。

世代与系列

Raspberry Pi 有三个系列，并且每个系列都发布了多代产品。Raspberry Pi 的 SBC 提供 博通片上系统（也称为 SoC），其中包含一个开发的 ARM 兼容片上图形处理单元和 CPU，而 Pico 版本的 Raspberry Pi 则包含一个 RP2040 片上系统以及一个开发的 ARM 兼容 CPU。

树莓派

• Raspberry Pi 型号 B（第一代）于 2012 年 2 月发布，随后是更便宜、更简单的型号 A。基金会于 2014 年发布了一款具有改进结构的主板 Raspberry Pi 型号 B+。这些第一代主板提供 ARM11 处理器，大小与信用卡大致相同，代表了经典的干线外形尺寸。改进的 A+ 和 B+ 型号于一年后发布。2014 年 4 月，“计算机模块”发布用于嵌入式应用。
• 第二版 Raspberry Pi 2 于 2015 年 2 月发布，最初提供 900 MHz 32 位四核处理器，即 ARM Cortex-A7，配备 1GB 内存。
• 第三版 Raspberry Pi Model B 于 2016 年 2 月发布，配备 64 位 1.2 GHz 四核处理器，即 ARM Cortex-A53， 板载 802.11n WiFi、USB 启动和蓝牙功能。
• Raspberry Pi 3 B+ 型号于 2018 年 Pi 日发布，配备更快的处理器（1.4 GHz）、三倍快的 2.4/5 GHz 双频 802.11ac WiFi 和千兆以太网。其他功能包括网络启动、USB 启动和以太网供电。
• Raspberry Pi 4 Model B 于 2019 年 6 月发布，配备 64 位 1.5 GHz 处理器，即 ARM Cortex-A72，板载 802.11ac WiFi、千兆以太网、蓝牙 5、两个 USB 3.0 端口、两个 USB 2.0 端口、2-8 GB 内存，并支持一对 micro HDMI 端口，分辨率高达 4000。
• Raspberry Pi 400 于 2020 年 11 月发布。它提供了一个定制主板，源自 Raspberry Pi 4，并专门重新设计了附带的键盘。

Raspberry Pi Zero

• 具有更少 I/O、尺寸和 GPIO（通用输入/输出）功能的 Raspberry Pi Zero 于 2015 年 11 月发布。
• Raspberry Pi Zero W 版本于 2017 年 2 月 28 日发布，这是带有 蓝牙 和 WiFi 功能的 Zero 版本。
• Raspberry Pi Zero WH 版本于 2018 年 1 月 12 日发布，这是带有 预焊 GPIO 接头 的 Zero W 版本。
• Raspberry Pi Zero 2 W 版本于 2021 年 10 月 28 日发布，这是基于 Raspberry Pi 3 并由 Raspberry Pi 开发的 SiP（系统级封装）的 Zero W 版本。与之前的版本相比，Pi 2 W 版本性能更强。

树莓派 Pico

2021 年 1 月，Raspberry Pi Pico 发布，售价 4 美元。这是 Raspberry Pi 的第一款基于单个 RP2040 微控制器芯片的主板，该芯片由英国的 Raspberry Pi 开发。此版本包含 264GB RAM 和 2MB 闪存。它可以用 RUST、C CircuitPython 和 MicroPython 编程。

它还与 SparkFun、Arduino、Pimoroni、Adafruit 和 Vilros 合作，为 Pico 以及一系列其他配备 RP2040 硅平台 的主板构建配件。它不是作为通用计算机，而是为物理计算而开发的，类似于 Arduino 的概念。

硬件

Raspberry Pi 的硬件已经发展出多个版本，这些版本在中央处理器类型、外围设备支持、网络支持和内存容量方面都有所变化。

处理器

最初一代 Raspberry Pi 中使用的 Broadcom BCM2835 SoC 包含 700 GHz 处理器，即 ARM1176JZF-S、RAM 和 VideoCore IV 图形处理单元。 它包括 16 KB 的一级缓存和 128 KB 的二级缓存。二级缓存主要由 GPU 使用。ARM1176JZF-S 与初代 iPhone 中使用的 CPU 相似，但在更高的时钟频率下，并与更快的 GPU 协同工作。

内存

Raspberry Pi 的 A 和 B 型号早期结构仅包含 256 MB 内存。默认情况下，早期测试版 B 型号将 128 MB 内存分配给 GPU，只留下 128 MB 内存给 CPU。在 256 MB 的 A 和 B 型号的早期版本中，有三种不同的内存分割方式。

• Raspberry Pi 2 包含 1GB 内存。
• Raspberry Pi 3 的 B 和 B+ 型号包含 1GB 内存，而 A+ 型号包含 512MB 内存。
• Raspberry Pi Zero W 和 Zero 包含 512MB 内存。
• Raspberry Pi 4 提供 8GB、4GB 和 2GB 内存。最初，1GB 型号于 2019 年 6 月发布时提供，但在 2020 年 3 月停产，8GB 型号于 2020 年 5 月推出。

网络

Pi Zero、A+ 和 A 型号不包含以太网电路，它们通常通过独立的、用户提供的 WiFi 适配器和 USB 以太网连接到网络。B 和 B+ 型号通过带有 SMSC LAN9514 芯片的 USB 以太网适配器（内置）提供以太网端口。

Raspberry Pi Zero W 和 3 配备了基于 Broadcom BCM43438 FullMAC 芯片的 2.4 GHz 802.11n WiFi 和 4.1 蓝牙，没有官方的监听模式支持，Pi 3 版本还包括一个 100/10 Mbit/s 以太网端口。

特殊用途方面

Raspberry Pi 4、3A+、1A 和 Zero 可以作为“USB 小工具”或 USB 设备使用，通过 USB 端口插入其他计算机。它可以配置成多种方式。例如，显示为以太网设备或串行设备。然而，最初需要软件补丁，它于 2016 年 5 月被纳入主线 Raspberry 发行版中。

带有新芯片组的 Raspberry Pi 型号可以通过 USB 大容量存储启动，例如通过闪存驱动器。Raspberry Pi 的实际型号、Raspberry Pi Zero、Raspberry Pi 2 A、Raspberry Pi Pico 和 Raspberry Pi 2 B 型号以及低于 1.2 版本的版本不提供通过 USB 大容量存储启动。

外围设备

此外，Raspberry Pi 也可以配备通用的 USB 鼠标和键盘，尽管通常会重新配置为无头计算机运行。此外，它还可以与 USB 转 MIDI 转换器、USB 存储以及几乎任何具有 USB 功能的组件/设备一起使用，这取决于底层操作系统中安装的设备驱动程序。

其他外围设备可以通过 Raspberry Pi 表面 的多个连接器和引脚连接。

视频

视频控制器可以生成标准现代电视分辨率，如全高清和高清，更低或更高的显示器分辨率，以及旧的 PAL 或 NTSC CRT 电视标准分辨率。它支持以下分辨率：1920*1200 WUXGA；1920*1080 1080p HDTV；1680*1050 WXGA+；1600*1200 UXGA；1400*1050 SXGA+；1366*768 WXGA；1280*1024 SXGA；1280*800 WXGA 变体；1280*768 WXGA 变体；1280*720 720p HDTV；1024*768 XGA；800*600 SVGA；640*480 VGA；640*350 EGA。

此外，Raspberry Pi 可以生成 480i 和 576i 复合视频信号。一些支持的电视信号标准包括 NTSC-J、NTSC、PAL-N、PAL-M 和 PAL-B/G/H/I/D。

实时时钟

引导时，时间通过网络与 NTP (网络时间协议) 同步修复。时间信息来源可以是本地网络上包含实时时钟的另一个系统，也可以是互联网上的 NTP 服务器。如果没有网络连接，时间可以手动设置或配置为假定关机时没有时间流逝。

在后一种情况下，时间是 单调的，但可能在真实时间之前。对于需要内置实时时钟的系统，有许多低成本的小型附加板以及实时时钟可用。

Raspberry Pi 软件

操作系统

Raspberry Pi 基金会提供 Raspberry Pi OS（也称为 Raspbian）。它是一个基于 Debian 的 32 位 Linux 发行版，可供安装，以及第三方 Windows 10 IoT Core、Ubuntu、LibreELEC、RISC OS 和专为课堂管理和 Kodi 媒体中心设计的专业发行版。

它推广 Scratch 和 Python 作为主要的编程语言，并支持其他多种语言。此外，还有其他几个操作系统可以在 Raspberry Pi 上运行。有多种方法可以在一张 SD 卡上下载多个操作系统。

其他操作系统（非基于 BSD 或 Linux）

• 博通 VCOS- 操作系统，包含一个抽象层，用于与现有内核集成，例如 ThreadX（应用于 VideoCore 4 处理器），为应用程序开发提供许多驱动程序和中间件。
• Haiku- BeOS 的开源克隆，已统一支持 Raspberry Pi 和许多其他 ARM 主板。
• HelenOS- 一个紧凑的多服务器微内核操作系统；自 0.6.0 版本以来，对 Raspberry Pi 有通用支持。
• RISC OS Pi- 一个独特的精简版 RISC OS Pico，也已提供。
• Windows 10 IoT Core- 微软提供的 Windows 10 免费模型，原生运行于 Raspberry Pi 2 上。
• Ultibo Core- 基于 Free Pascal 运行的运行时库。几乎所有 Pi 模型都支持。

其他操作系统（基于 Linux）

• Android Things- Android 操作系统的嵌入式版本，专为物联网设备开发。
• Alpine Linux- 一个基于 BusyBox 和 musl 的 Linux 发行版，“专为追求资源效率、简洁性和安全性的高级用户而开发。”
• Arch Linux ARM- Arch Linux 的 ARM 处理器移植版
• Ark OS- 专为电子邮件和网站自托管开发
• Betocera- 一个基于 Linus OS (buildroot) 的操作系统，它使用 Emulation Station 用于 RetroArch 和其他几个模拟器，并附带辅助脚本。Betocera 的设计更像一个 视频游戏机 的固件，在软件更新时将所有模拟器和工具作为单个软件包进行更新和包含，而不是一个使用多个包管理器管理单个软件更新的典型 Linux 发行版。

其他操作系统（基于 BSD）

• OpenBSD（仅限 64 位平台，如 Raspberry Pi 3）
• NetBSD
• FreeBSD

Raspberry Pi 配件

• 高质量摄像头- 12.3 MP 传感器摄像头模块，即 索尼 IMXZ477 于 2020 年 5 月发布，支持 CS- 和 C 型卡口镜头。 最初，该单元零售价为 50 美元。
  13 MP 传感器摄像头模块，即 ON Semiconductor AR1335 于 2020 年 11 月发布，支持 S 型卡口镜头。 最初，该单元零售价为 99 美元。
• HAT 扩展板- HAT 接口由 Raspberry Pi 基金会与 B+ 型号 一同设计，灵感来自 Arduino 扩展板。 所有 HAT 板都带有一个小的 EEPROM，其中包含相应的板细节，以便 Raspberry Pi 的操作系统了解 HAT 及其逻辑细节，并与操作系统和 HAT 对应。
• 官方显示器- 基金会和分销商 RS Premier & Components Element/Farnell 14 于 2015 年 9 月 8 日发布了 Raspberry Pi 触摸显示器。
• 红外摄像机- 基金会宣布他们将于 2013 年 10 月开始生产一个没有红外滤光片的摄像机模块，名为 Pi NoIR。
• 摄像机- 基金会和分销商 RS Premier & Components Element/Farnell 14 于 2013 年 5 月 14 日发布了带固件更新的 Raspberry Pi 摄像机板。摄像机板通过柔性扁平电缆导出，可以插入位于 HDMI 和以太网端口之间的 CSI 连接器。
• Gertboard- Raspberry Pi 基金会的分区设备，专为教育目的开发，可扩展 Raspberry Pi 的 GPI 引脚，以允许与传感器、模拟信号、开关、LED 和其他设备进行接口和控制。此外，它还包含一个可选的控制器，即 Arduino 兼容，用于与 Pi 接口。