Raspberry pi или arduino что лучше
Arduino или Raspberry Pi: какая платформа лучше?
Arduino и Raspberry Pi — популярные одноплатные компьютеры. Какую из них выбрать для вашего робота? Каковы преимущества каждой из плат? Сравнение в нашей статье.
Arduino или Raspberry Pi
Наверное каждый, кто интересуется робототехникой, DIY-электроникой, слышал о платах Arduino и Raspberry Pi. И то, и то — весьма популярные платы (одноплатные компьютеры). Не удивительно, что часто их воспринимают как аналоги и даже как конкурирующие аппаратные платформы, предназначенные для решения одних и тех же задач. На самом деле, Arduino и Raspberry Pi имеют много отличий.
Первое на что стоит обратить внимание — это то, что Raspberry Pi представляет собой полнофункциональный компьютер (подробнее в статье), в то время как Arduino назвать компьютером очень сложно.
Рассмотрим подробнее, в чем различия между Arduino и Raspberry Pi. Такое сравнение поможет сделать выбор, какая из этих двух платформ наилучшим образом соответствует вашим потребностям и будет являться эффективной базой для вашего робота.
Raspberry Pi родом из Великобритании. Изобретатель Эбен Аптон и его коллеги из компьютерной лаборатории Кембриджского университета создавали Raspberry Pi как дешёвый компьютер для образовательных целей. Аптон работал на прототипах с 2006 года, первая партия Raspberry Pi поступила в продажу только в апреле 2012 года. Недавно вышла новая версия Raspberry Pi — Model B+.
Raspberry Pi Model B
Arduino родился в Италии. Банзи, преподаватель проектного института Ивреи, хотел простой и дешевый аппаратный прототип для студентов. В марте этого году платформа Arduino отметила 10 лет. Существует несколько модификаций платы (Arduino Uno, Nano, Mega и др.). Кроме того в силу открытости платформы производится множество практически идентичных аналогов Arduino (DCcduino, FreDuino, XDRuino и др.). Подробно об особенностях выбора модификации Arduino можно прочитать тут.
Arduino Uno c подключенными фоторезистором и светодиодом
Как Arduino, так и Raspberry Pi подходят для начинающих. Но если присмотреться к аппаратной части и программному обеспечению этих плат, становится очевидно, что они предназначены для проектов разных типов.
Железо и софт Raspberry Pi и Arduino
Для начала обратим внимание на некоторые характеристики из спецификаций плат, которые показывают самые большие различия между Raspberry Pi и Arduino.
Размеры этих двух устройств сопоставимы (если брать наиболее известную Arduino Uno). Но это практически все, что делает их похожими друг на друга.
По тактовой частоте Raspberry Pi в 40 раз быстрее, чем Arduino. Еще большее различие в оперативной памяти: Raspberry Pi имеет в 128000 раз больше оперативной памяти чем Arduino. Только не спешите делать выводы по этим двум сильно отличающимся характеристикам.
Raspberry Pi является компьютером, на котором может быть запущена операционная система Linux, поддерживающая многозадачность. К USB-портам можно подключать различные устройства, например для беспроводного подключения к сети Интернет. В общем эта крошечная плата является достаточно мощной и может функционировать в качестве полноценного компьютера (хотя, конечно с современными персональными компьютерами и ноутбуками конкурировать по мощности Raspberry Pi не может).
Может показаться, что Raspberry Pi превосходит Arduino. Но это превосходство скорее в программном обеспечении. Для чисто аппаратных проектов намного лучше подходит Arduino. Такое преимущество Arduino имеет за счёт своей простоты.
Arduino способна лучше чем Raspberry Pi и действительно в реальном времени считывать аналоговые сигналы. Эта гибкость позволяет Arduino работать практически с любым видом датчиков или чипов. Raspberry Pi не такая гибкая, например, для чтения аналоговых датчиков требуются дополнительные аппаратные средства.
Upd. 07.07.2015:
Arduino менее требовательна к питанию. Так, рекомендуемое питание для Arduino UNO 7-12 Вольт, напряжение стабилизируется до 5 Вольт. А плата Raspberry Pi требует строго 5 Вольт на входе, поэтому для работы с ней не обойтись без фильтра питания с током 1A.
Arduino IDE значительно проще в использовании, чем Linux. Например, если вы хотите написать программу для мигания светодиодом с Raspberry Pi, вы должны установить операционную систему и некоторые библиотеки кода — и это только начало. На Arduino вы можете запрограммировать мигание светодиодом, используя всего восемь строк кода. Поскольку Arduino не предназначен для запуска операционной системы или множества приложений, вы можете просто подключить плату и начать работу.
Raspberry Pi позволяет использовать преимущества многозадачности, несколько программ в фоновом режиме могут работать одновременно. Например, Raspberry Pi, может работать и как сервер печати, и как сервер VPN одновременно.
С другой стороны, вы можете оставить Arduino, выполняющую какой-либо процесс подключенной в течение длительного времени, и просто отключить плату потом, когда вы решили. В этом плане Arduino проще, ее сложнее повредить.
Arduino работает с любым компьютером и может работать от батареи. Arduino можно включить и благополучно выключить в любое время. Операционная система на Raspberry Pi может быть повреждена, если отключить плату без надлежащего завершения работы.
С Raspberry Pi вы должны знать кое-что о Linux, а также о программной среде, например, Python. С другой стороны, Raspberry Pi имеет выгоду от десятилетий программного обеспечения Linux.
Таким образом, в то время как Raspberry Pi имеет колоссальное преимущество в возможностях программного обеспечения, Arduino имеет преимущество в простоте реализации аппаратных проектов. Целесообразность использования Raspberry Pi или Arduino зависит от проекта.
Raspberry Pi и Arduino работают вместе
Raspberry Pi и Arduino дополняют друг друга. Они отлично работают вместе. Arduino лучше для управления двигателями, приема сигнала с датчика, управления светодиодами и т.д. А подключенный к Интернету Raspberry Pi — мини компьютер, который может не только играть видео, музыку или отправлять письма, но и выполнять сложные алгоритмы.
Самый простой способ научить Raspberry Pi общаться с Arduino — использование библиотеки Python PySerial.
Совместное использование плат Arduino и Raspberry Pi даёт безграничные возможности: Arduino целесообразно поручить управлять датчиками, а Raspberry Pi — сложные вычислительные операции. Т.е. таким образом, можно создавать роботов более способных, чем роботы, построенные только на Arduino или Raspberry Pi.
Пример совместного использования Arduino и Raspberry Pi. Фото letsmakerobots.com
Стоимость Raspberry Pi и Arduino
И Raspberry Pi, и Arduino — достаточно дешевые платы.
О том, как купить Arduino наиболее выгодно мы подробно писали тут и тут. Если нет времени ждать посылку из Китая — и Arduino, и Raspberry Pi можно купить в интернет-магазине Амперка.
Сообщества и ресурсы по Raspberry Pi и Arduino
И Raspberry Pi, и Arduino имеют достаточно большие и активные сообщества. В этом, кстати, одна из причин популярности данных плат — вы всегда сможете найти ответ практически на любой вопрос, возникающий у вас при работе с Arduino или Raspberry Pi. Если о говорить о русскоязычном сегменте, то Arduino пока значительно опережает Raspberry Pi по количеству и качеству имеющихся ресурсов.
Кроме того, в настоящее время Arduino имеет гораздо больше образовательных ресурсов для новичков. Поэтому часто советуют начинать изучение с Arduino, а потом переходить к изучению Raspberry Pi.
На нашем сайте вы можете найти курс «Arduino для начинающих» и серию уроков «Raspberry Pi: первое знакомство«.
Arduino и Raspberry PI: заклятые враги или лучшие друзья?
В настоящее время подумываем издать что-нибудь на тему Arduino, так как в 2015 году эта тема наконец-то стала проклевываться на российском рынке, как в виде книг, так и в виде комплектов-конструкторов. Однако проработка этой темы вдохновила нас на перевод замечательного материала с сайта «Digitaltrends», автор которого очень толково и объективно сравнивает Arduino с новейшим миниатюрным компьютером Raspberry Pi, анализирует достоинства и недостатки обеих технологий.
Перевод этого материала мы бы хотели опубликовать сегодня, а заодно добавить небольшой опрос в нашем традиционном стиле. Поделитесь вашими впечатлениями, предпочтениями, расскажите об опыте работы с той или иной из описанных платформ, если он имеется.
Итак, вы приглашаетесь под кат.
В настоящее время инженеры-любители, увлекающиеся конструированием в духе «сделай сам», не испытывают недостатка в специальных устройствах, позволяющих оборудовать любые изделия хорошей электронной начинкой. Одно из самых популярных решений такого рода — это дешевый микрокомпьютер Raspberry Pi, система на кристалле (SoC), использующая полнофункциональную версию ОС Linux (этот компьютер разрабатывался в обучающих целях). Также существует платформа Arduino — микроконтроллер, обладающий внушительной технической поддержкой (целое сообщество разработчиков) и имеющий сотни схем-расширений (так называемых «шилдов»).
После анонса о появлении компьютера Raspberry Pi многие могли подумать, что платформа Arduino морально устарела, однако вполне вероятно, что это слишком поспешное суждение. На самом деле, ниши применения обоих устройств отличаются, у каждого из них есть свои достоинства и недостатки, а также спектр задач, которые решаются по-разному. Кроме того, если опираться лишь на сухие данные спецификаций, то прямое сравнение двух платформ оказывается очень неоднозначным, учитывая, что процессор Arduino с частотой 16 MHz явно уступает процессору Pi с частотой 900 MHz.
Безусловно, Raspberry Pi является полнофункциональным компьютером. Он обладает всеми атрибутами настоящего компьютера: выделенным процессором, памятью и графическим драйвером для вывода через HDMI. На нем даже работает специальная версия операционной системы Linux. Поэтому на Raspberry Pi легко установить большинство программ для Linux. Стоит немного потрудиться — и Raspberry Pi можно использовать как полноценный медиа-сервер или эмулятор видеоигр.
Хотя в Pi и отсутствует внутреннее хранилище данных, на этом компьютере можно использовать смарт-карты в качестве флэш-памяти, обслуживающей всю систему. Таким образом, можно быстро выгружать для отладки различные версии операционной системы или программных обновлений. Поскольку это устройство обеспечивает независимую соединяемость по сети, его можно настраивать и для доступа по SSH, либо пересылать на него файлы по протоколу FTP.
Платы Arduino – это микроконтроллеры, а не полноценные компьютеры. На них нет операционной системы как таковой, Arduino просто выполняет код, интерпретируемый прошивкой. В данном случае вы не имеете в распоряжении базовых инструментов, предоставляемых операционной системой, но, с другой стороны, такое непосредственное выполнение несложного кода протекает проще, а при работе не возникает никаких издержек, связанных с операционной системой.
Основное назначение платы Arduino – взаимодействие с сенсорами и устройствами, поэтому Arduino отлично подходит для аппаратных проектов, где требуется просто реагировать на различные сигналы сенсоров и ручной ввод. Может показаться, что в этом нет ничего особенного, однако на деле Arduino – сложная выверенная система, значительно облегчающая управление устройствами. Она отлично подходит именно для сочленения других устройств и исполнительных механизмов, где полновесная операционная система просто не требуется, так как речь идет просто о регистрации действий и реагировании на них.
Требования к электропитанию для этих двух систем очень отличаются. Raspberry Pi для работы нужно постоянное напряжение 5V, более того, работа Raspberry Pi завершается программным процессом — как у обычного компьютера. Arduino, в свою очередь, начинает выполнять код сразу после включения и прекращает работу, когда вы вынимаете штепсель из розетки. Чтобы расширить функционал устройства с Arduino, вы подключаете устройство либо непосредственно к штырьковым контактам самой платы Arduino либо к платам расширений (шилдам) для нее. Существуют сотни разнообразных шилдов, каждый из которых предназначен для решения специфической задачи, может взаимодействовать с теми или иными сенсорами, а также с другими шилдами, которые вместе образуют полноценный управляющий блок.
Raspberry Pi сложно переносить с места на место, так как вы не сможете просто вставить в него две батарейки AA. Для работы этого компьютера необходимо обеспечить бесперебойное питание, а также подключить дополнительное оборудование, которое гарантирует подачу постоянного тока. В случае с Arduino весь процесс несколько упрощается, так как система требует всего лишь комплекта батареек, обеспечивающего напряжение не ниже определенного уровня; также нужен простой шилд для управления электропитанием. Даже при аварийном отключении тока на Arduino вы не рискуете ни повредить операционную систему, ни получить какие-либо программные ошибки. Стоит заново подключить Arduino к источнику энергии — и прибор просто возобновит работу.
В Raspberry Pi есть встроенный Ethernet-порт, который обеспечивает легкий доступ к любой сети и практически не требует настройки. Провести беспроводной Интернет на Raspberry Pi также не составляет труда: покупаете USB-адаптер для WiFi и устанавливаете соответствующий драйвер. Как только это сделано, можете использовать операционную систему для подключения к веб-серверам, обрабатывать HTML либо просто что-нибудь писать в Интернете. Можете даже использовать Raspberry Pi для создания виртуальной частной сети или в качестве сервера печати.
К сожалению, система Arduino без дополнительных модификаций не приспособлена для работы по сети. С ней нужно как следует повозиться, чтобы установить надежное соединение, но это вполне возможно. Вам потребуется дополнительная схема, оснащенная Ethernet-портом, также понадобится подключить кое-какие кабели и написать нужный код, чтобы все заработало. В общем, это достаточно сложная работа, поэтому некоторые компании выпускают платформы Arduino с уже встроенным функционалом Ethernet.
Как Raspberry Pi, так и Arduino обладают набором интерфейсных портов, однако аналоговые сенсоры гораздо проще подключать именно к Arduino. Микроконтроллер с легкостью интерпретирует различные сигналы на основе написанного вами кода и реагирует на них. Поэтому Arduino отлично подходит для тех случаев, когда вы планируете выполнять серии команд или реагировать на показания сенсоров, в зависимости от которых будет корректироваться работа сервоприводов и устройств.
В свою очередь, Raspberry Pi для эффективного взаимодействия с такими устройствами требует специального программного обеспечения — вероятно, это излишние сложности, если вы хотите просто автоматизировать поливку в саду или хранить пиво при нужной температуре. Во многих проектах Arduino и Raspberry Pi используются совместно, причем Arduino выступает в качестве управляющей платы, на которой выполняются команды, выдаваемые ПО Raspberry Pi. Информация с сенсоров подается на Raspberry Pi, где она записывается, либо в ответ на нее выполняются те или иные операции.
Итак, какая из двух технологий подойдет вам? Однозначного ответа нет, так как он зависит от конкретного проекта.
В каких случаях лучше выбрать Arduino? Это делается, если ваша основная задача – считывать данные сенсоров, менять значения на двигателе или других устройствах. Учитывая требования Arduino к электропитанию и простоту обслуживания этой системы, устройство вполне можно эксплуатировать не выключая, при этом почти не вмешиваясь в его работу.
Когда лучше остановиться на Raspberry Pi? Это делается при решении таких задач, которые было бы логично выполнять на персональном компьютере. Raspberry Pi упрощает управление потоком операций в разных ситуациях: если вы подключаетесь к Интернету для считывания или записи данных, воспроизводите какую-либо медиа-информацию или подключаетесь к внешнему дисплею.
Учитывая, что Arduino и Raspberry Pi решают разные задачи, в определенных ситуациях удобно использовать эти устройства совместно. Существует ряд возможностей соединения двух устройств; в таком случае вы получаете клиентский доступ к настройкам и коду через Pi, в то время как Arduino контролирует управление рабочими органами и собирает информацию с сенсоров. Существует немало вариантов такого соединения: по USB, локальной сети или в виде простого подключения портов ввода/вывода Arduino к Raspberry Pi.
Raspberry Pi Pico vs Arduino: какая плата лучше?
До того, как Raspberry Foundation представила Pi Pico, сравнивать «малинку» и Arduino было некорректно. Raspberry Pi — полноценный компьютер, хотя и специфический. А вот Arduino — микроконтроллер. Но с появлением Raspberry Pi Pico все изменилось, поскольку новая плата — это тоже микроконтроллер, разница с Arduino уже не такая большая.
У Arduino и Raspberry Pi Pico есть одна общая черта — это отличные платы для разного рода проектов, включая управление освещением, приводами или сенсорами. Использовать полноценную ОС при этом не нужно. Сейчас уже можно сравнить возможности обеих плат, чем в этой статье и займемся.
Функциональность и GPIO
У Raspberry Pi Pico отличный от других представителей линейки форм-фактор. В частности, у платы 40 пинов DIP. Плюс по периметру есть зубцы, которые можно использовать для коннекта Pico к несущей плате.
В DIP нет ничего нового — аналогичный форм-фактор в других микроконтроллерах используется много лет. Такую плату можно распаять на несущей плате, поместить на макетную схему или присоединить поверх других модулей. Т.е. подобную плату можно очень легко интегрировать в любую систему.
У GPIO платы Pico много цифровых каналов, плюс три аналоговых входа и несколько I2C, SPI и UART интерфейсов. Но у Pico есть и ряд программируемых PIO, которые можно настроить для эмуляции других интерфейсов и протоколов, включая WS2812 «NeoPixels». В целом, плата — недорогой и универсальный инструмент с GPIO.
Победитель: Raspberry Pi Pico
SoC Raspberry Pi Pico vs Arduino
Предыдущие поколения популярных Arduino плат были оснащены чипами Atmel вроде ATMega328P. Сейчас многие платы оснащаются ARM. Например, у Arduino’s Portenta H7 — двухъядерный Arm Cortex M7+M4.
Такие платы, как Adafruit, Seeed и SparkFun также оснащены ARM-чипами. Микроконтроллерам обычно не нужны несколько ядер и высокая производительность, поскольку они используются, в основном, для какого-то одного процесса.
А вот RP2040 — это уже следующее поколение чипов. Во-первых, это Arm Cortex M0+, работающий с частотой 133 МГц. Это гораздо быстрее UNO’s 16 MHz 328P. SRAM у процессора «малинки» — 264KB, что больше, чем у Uno — здесь всего 2 КБ. Ну и у Pico 2 МБ внутренней памяти, а у Uno — всего 32 КБ. Негусто.
Победитель: Raspberry Pi Pico
Программирование Raspberry Pi Pico vs Arduino
Arduino IDE — интегрированная среда разработки для Windows, MacOS и Linux, разработанная на Си и C ++, предназначенная для создания и загрузки программ на Arduino-совместимые платы. Есть альтернативы — PlatformIO и Arduino Create, облачная среда от Arduino. Но, в целом, это все та же IDE.
С течением времени она эволюционировала, улучшалась, так что теперь есть встроенные функции вроде управления несколькими платами, плюс средства для поиска и установки библиотек пакетов для надстроек и аксессуаров. Arduino Create — удобная облачная среда, которую можно использовать как для решения простейших задач, так и для более сложных проектов. PlatformIO поставляется в трех версиях — инструмент командной строки, выделенная IDE или же средство интеграции с существующей IDE, например Microsoft Visual Studio Code.
Что касается новой платформы, Raspberry Pi Pico, то кодить в этом случае можно в среде C и MicroPython. Причем сами разработчики платформы рекомендуют последний вариант. В случае с MicroPython и Pico все просто отлично. Работать с языком можно при помощи Python Shell, известном как REPL (Read, Eval, Print, Loop), или же IDE вроде Thonny. Все это дает возможность быстро писать и деплоить код.
Если все же нужно работать с С, то есть два варианта — пишем код в редакторе (Vi / Vim. Nano), а потом используем консольные инструменты. Либо же используем разные расширения для сборки и переноса кода на Pico. Оба подхода нормально работают, но это не очень удобно. Правда, вскоре появится третий вариант — обновленный IDE Arduino с поддержкой чипа RP2040.
Победитель: Raspberry Pi Pico
Простота и удобство работы с платами
Как уже говорилось выше, другие модели Raspberry Pi — это полноценные ПК. Они работают под управлением полноценной ОС. Pico — микроконтроллер без ОС.
Соответственно, вне зависимости от выбранного языка, нужно прошивать Pico образом этого языка. Это дает возможность потом работать с платой, загружая код прямо в нее. Формат образов — UF2 от Microsoft. Для того, чтобы прошить образ, нужно нажать на BOOTSEL после подключения micro USB кабеля, затем загрузить UF2 файл на диск RPI-R2 и через несколько секунд можно работать. Т.е. можно открывать тот же Thonny и начинать писать код.
С языком C/C++ все несколько сложнее. Здесь нужно использовать уже консоль, текстовый редактор, загружать дополнительные приложения и следить за зависимостями. Если все хорошо, то получается проект, который загружается вручную в виде UF2 файла в Pico.
Немного автоматизировать эту задачу можно при помощи Microsoft’s Visual Studio Code, который дает возможность написать код проекта и создать нужный файл в несколько кликов. Это не самый удобный процесс для новичков, но все решаемо. Кстати, команда Arduino недавно заявила о том, что вскоре можно будет работать с RP2040 посредством Arduino IDE.
Что касается непосредственной работы с платами, то нужно упомянуть, что Raspberry Pi Pico поступает нераспаянной, т.е. без пинов. Их можно припаять самостоятельно, для чего, конечно, нужен паяльник. Arduino продаются уже с пинами, за исключением таких плат, как Arduino Nano Every и Nano 33 IoT. А значит, можно сразу приступать к работе.
Но это мелочи, в итоге проще работать все же с Pico, так что плата побеждает и здесь.
Энергопотребление
Raspberry Pi Pico — эффективная плата для встраиваемых проектов. По сравнению с типичным Raspberry Pi, Pico потребляет гораздо меньше. Просто потому, что это микроконтроллер.
В нашем обзорном тесте мы запитали Raspberry Pi Pico с 12 светодиодами Neopixel на полной яркости от источника питания 5 В. Потребляемый ток — 140 мА, 0,7 Вт! Это отлично, поскольку Raspberry Pi 4, работающий в режиме ожидания показывает результат в 4-5 Вт. Итак, по сравнению с Raspberry Pi, Pico потребляет энергию, но как он сравнивается с Arduino Uno, выполняющим тот же тест?
При 5 В — 90 мА, 0,45 Вт! Таким образом, Arduino Uno потребляет меньше, но этого и следовало ожидать, учитывая конфигурацию микроконтроллера. Если повторить тест с другой платой, скажем, Portenta H7, то мы увидим гораздо более высокое энергопотребление, поскольку процессор Arm, используемый на Portenta, более мощный. Он даже мощнее, чем RP2040.
В сухом остатке
С некоторыми из них приходится изрядно повозиться, чтобы заставить работать. Плюс ко всему, MicroPython — лучший вариант для работы, с его помощью плату можно запустить очень быстро. После того, как разработчики Arduino IDE добавят поддержку Pico, без проблем можно будет работать и с С/С++. И тогда поклонники Arduino, которые привыкли к своему микроконтроллеру и принципам работы с ним, смогут опробовать и Pico.