Derek Molloy - Raspberry Pi® a fondo para desarrolladores

Como describimos anteriormente en este capítulo, la RPi Foundation se centra en la educación; así, la posible comercialización de un producto cae muy lejos de su ámbito. Si el lector planea desarrollar un proyecto de Linux empotrado con la vista puesta en comercializarlo, debería detenerse a examinar la plataforma BeagleBone, que está completamente basada en código abierto y recibe un soporte documental robusto de Texas Instruments. Además, obviamente, recomiendo al lector que adquiera mi libro Exploring BeagleBone, también editado por Wiley.

La documentación del RPi

En este libro integro mis experiencias de desarrollo con la plataforma RPi junto con materiales de apoyo relativos a Linux empotrado, programación y electrónica general, para crear una detallada guía de desarrollo. Sin embargo, simplemente no es posible abarcar todo en un solo libro, así que he evitado incluir información disponible en los documentos principales y los sitios web descritos en esta sección. El primer lugar en el que buscar documentación de apoyo es este sitio web:

❏Sitio web de la Raspberry Pi Foundation: en esta web se ofrece el principal soporte a la plataforma RPi, con blogs, guías de software, enlaces con la comunidad de usuarios y descargas para apoyar nuestros esfuerzos de desarrollo. Diríjase a www.raspberrypi.org.

Existe una enorme cantidad de documentación sobre la plataforma RPi, pero los documentos más importantes para este libro son los siguientes:

❏La documentación del Raspberry Pi: se trata de la documentación oficial de RPi, escrita por la Raspberry Pi Foundation. Incluye guías de introducción, guías de configuración, guías sobre las distribuciones Linux, etc. Diríjase a www.raspberrypi.org/documentation/.

❏Hoja de datos de dispositivos Broadcom BCM2835 ARM: es el documento principal que describe el procesador de la mayoría de los modelos de RPi (salvo RPi 2/3). Con una longitud de 200 páginas, proporciona una descripción técnica de la funcionalidad y las capacidades del procesador en las placas RPi. Diríjase a tiny.cc/erpi103. Existe también una importante fe de erratas en el sitio tiny.cc/erpi104.

❏El documento sobre BCM2836: este documento describe características del procesador en la placa RPi 2 y características relacionadas en el RPi 3. Se debe leer junto con el documento anterior de Broadcom sobre el BCM2835. Diríjase a tiny.cc/erpi105.

Hay varios sitios web claves para el aprendizaje de esta plataforma. En ellas encontramos una combinación de tutoriales, foros de discusión, librerías con código de ejemplo, distribuciones Linux y sugerencias de proyectos con las que estimular nuestra creatividad. Veamos una selección de dichas webs:

❏El sitio web de este libro: www.exploringrpi.com

❏Mi blog personal: www.derekmolloy.ie

❏El sitio web de eLinux.org: www.elinux.org

En el capítulo 2 se desarrolla la introducción a la plataforma software del RPi. El resto de este capítulo analiza el hardware de la plataforma RPi, explica la funcionalidad que ofrece, resume las especificaciones técnicas y proporciona algunos ejemplos de los tipos de periféricos y placas HAT que resultarían interesantes para el RPi.

El hardware del RPi

El núcleo de las placas RPi lo forman los SoC (System on a Chip) Broadcom BCM2835, BCM2836 y BCM2837. Hay disponibles varios modelos de RPi en la actualidad, y el contenido de este libro es perfectamente aplicable a todos ellos. No obstante, aquí nos vamos a centrar sobre todo en las versiones más recientes del RPi, las que tienen una cabecera GPIO de cuarenta pines, como los RPi A+, B+, 2, 3 y Zero. Si aún no ha comprado ningún modelo de RPi, le recomendamos que opte por el RPi 3. Esta placa soporta comunicación en red por cable e inalámbrica y cuenta con un procesador multinúcleo, lo que la hace compatible con todos los conceptos descritos en este libro y sus posibles ampliaciones. Ni el RPi A+ ni el Zero cuentan con una interfaz para cableado de red, y el RPi B+ carece de un procesador multinúcleo, pero la mayoría de los ejemplos de este libro funcionan perfectamente con ellos.Si va a utilizar el RPi A+ o el RPi Zero, es recomendable que se dirija al principio del capítulo 13 para aprender a configurar un adaptador de red inalámbrico USB.

Las versiones del Raspberry Pi

La figura 1-2 presenta una síntesis de las características comparadas de los distintos modelos de RPi disponibles en la actualidad. Veamos un resumen rápido de esta tabla:

❏Si queremos un RPi para computación de propósito general, deberíamos considerar el RPi 3. Con un procesador de cuatro núcleos a 1,2 GHz y 1 GB de memoria, ofrece el mejor rendimiento de todas las placas.

❏Para aplicaciones que deban conectar los circuitos electrónicos con Internet en una red cableada, evaluaremos RPi 3, RPi 2 o RPi B+, y consideraremos el precio el factor decisivo.

❏Si necesitamos un dispositivo muy pequeño con conectividad inalámbrica, optaremos por el RPi Zero. Por su parte, el RPi A+ puede servir perfectamente para el prototipado inicial.

❏Si lo que queremos es diseñar nuestra propia placa PCB (Printed Circuit Board, placa de circuito impreso) que utilice una o varias placas RPi, debemos analizar el módulo Computer.

Figura 1-2: Comparación resumida de los modelos de RPi más comunes.

El hardware del Raspberry Pi

Las figuras 1-3 y 1-4 detallan los sistemas principales de los modelos RPi más habituales. La figura 1-3(a) muestra la placa RPi Zero. Los sistemas clave identificados en las llamadas 1 a 11 de la figura se describen con detalle en la figura 1-4. De forma similar, la figura 1-3(b) muestra la placa RPi 3, y los sistemas clave identificados en las llamadas 1 a 15 se describen igualmente en la figura 1-4.

Figura 1-3: Las entradas/salidas y subsistemas de dos modelos

de RPi (a escala relativa): (a) RPi Zero y (b) RPi 3.

La figura 1-4 detalla las diferentes entradas y salidas disponibles en la cabecera GPIO. En modelos recientes del RPi (A+, B+, 2, 3 y Zero) hay 40 pines en total en esta cabecera (una fila con veinte pares). Sin embargo, no todos están disponibles como entradas/salidas de propósito general (GPIO). Algunos de los conectores tienen una configuración fija.

❏8 de ellos están conectados a tierra.

❏4 están destinados a fuentes de alimentación con distinto voltaje: 3,3 V (hasta 50 mA) y 5 V (hasta 300 mA).

❏2 pines se reservan para placas de extensión HAT, que veremos más adelante en este mismo capítulo, aunque también se pueden reconfigurar para otras tareas (véase el capítulo 8).

Los 26 conectores restantes pueden multiplexarse para funciones muy diferentes, algunas de las cuales se mencionan en la figura 1-4 bajo el encabezamiento "GPIO". La función de cada uno de estos tipos de entrada/salida se describe con detalle en los capítulos 6 y 8.

Figura 1-4: Tabla de conectores y subsistemas generales del RPi.

Accesorios del Raspberry Pi

Los requisitos externos para usar la placa RPi suelen ser mínimos: