Il Raspberry Pi è sempre più simile a un PC vero e proprio. Un aggiornamento tecnico ricco e completo che riguarda, praticamente, tutti gli elementi del sistema embedded. Le prestazioni operative diventano sempre più elevate, anche se l'interfaccia rispetta quella classica della linea Raspberry Pi. Si tratta di un importante upgrade rispetto alle versioni precedenti. Ovviamente è assicurata una compatibilità completa con le passate edizioni del prodotto.

Caratteristiche di tutto rispetto

Già da pochi giorni dal lancio del nuovo embedded da parte della Raspberry Pi Foundation, la Rete contiene già milioni di notizie, informazioni, forum e richiami al nuovo prodotto. Gli utilizzi del Raspberry Pi sono universali e abbracciano un numero infinito di settori. I limiti sono quelli dettati dalla propria fantasia. Si può utilizzare per la gestione e la riproduzione dei contenuti multimediali, per giocare ai vecchi video giochi, come server Web o, ancora, come gestore autonomo per il controllo elettronico della propria abitazione. Esiste una vastissima comunità, composta da migliaia di appassionati e programmatori che continuano a realizzare tutorial e progetti di ogni tipologia. Iniziamo a elencare le più importanti caratteristiche tecniche del Raspberry Pi 4:

• processore Quad-core 1.5 GHz Broadcom CPU (1.4 GHz nel modello precedente). Esso può essere overcloccato a 1.75 Ghz, prevedendo un adeguato sistema di raffreddamento;
• GPU 500MHz VideoCore VI (400MHz nel modello precedente). Anche essa può essere overcloccata a 600 Mhz;
• porta USB tipo C per l’alimentazione al posto di una microUSB in precedenza;
• due porte Micro HDMI a cui collegare due monitor 4K a 30fps oppure un singolo monitor 4K a 60fps;
• due porte USB 3 e due porte USB 2;
• porta Gigabit Ethernet;
• Bluetooth 5.0;
• Wi-Fi dual-band 802.11ac;
• lettore per card microSD con velocità di trasferimento raddoppiata;
• connettore GPIO a 40 pin con il supporto di tre interfacce: I2C, SPI e UART.

La velocità e le prestazioni del nuovo Raspberry Pi 4 sono state migliorate rispetto ai modelli precedenti. Adesso si parla di un sistema desktop completo. Risulta particolarmente adatto in ufficio, per la navigazione sul Web, con tante schede aperte, per l'utilizzo di fogli di calcolo o la creazione di presentazioni multimediali, con tanta velocità e fluidità durante l'uso. Ovviamente anche i progetti elettronici possono essere realizzati con estrema facilità grazie alla presenza delle porte GPIO, programmabili con qualsiasi linguaggio di programmazione. E' un prezioso, piccolo e compatto dispositivo, dalle dimensioni di 88 mm x 58 mm x 19.5 mm con un peso di 46 grammi, più efficiente dal punto di vista energetico ed estremamente economico. Sta comodamente in tasca e può essere installato, praticamente, ovunque. Il nuovo modello del Raspberry Pi contempla caratteristiche realmente importanti. La potenza dei precedenti sistemi aumenta sempre di più, aprendo più sbocchi applicativi e utilizzi pratici al già affermato embedded. Sebbene l'estetica non si discosti radicalmente dai suoi predecessori, il nuovo dispositivo implementa grandi novità. Vediamo, in sommi capi, quelle più importanti, tenendo conto che la maggior parte delle innovazioni deriva da richieste da parte della clientela:

• il processore è un  quad-core a 1.5GHz con 64-bit ARM Cortex-A72. Mediamente le sue prestazioni, grazie a particolari test e benchmatk, sono triplicate. La CPU decreta l'adozione di soluzioni a 28 nanometri (rispetto ai precedenti 40 nanometri), che migliorano prestazioni e consumi;
• la SDRAM LPDDR4 è disponibile nei tagli di 1GB, 2GB o 4GB, con ovvie differenze di prezzo (rispettivamente 35$, 45$ e 55$). La precedente era di tipo LPDDR2. Con il nuovo modello del Raspberry Pi 4 aumenta, praticamente, la potenza ma il prezzo resta immutato, ed è proprio questo fatto che risulta stupefacente al mercato;
• scheda di rete Gigabit Ethernet;
• rete wireless Dual-band 802.11ac;
• supporto Bluetooth 5.0;
• due porte USB 3.0 e due porte USB 2.0;
• supporto per doppio monitor, con risoluzione fino a 4K;
• grafica VideoCore VI, con supporto OpenGL ES 3.x;
• decoder 4Kp60 hardware HEVC video;
• completa compatibilità con tutti i precedenti prodotti della linea Raspberry Pi.

Lo sguardo d'insieme del dispositivo mostra già delle differenze rispetto ai precedenti modelli. Per quanto riguarda l'uscita grafica, è adesso possibile una doppia uscita del display. La GPU è stata migliorata. Al posto del "vecchio" Broadcom VideoCore a 400 MHz si è previsto un VideoCore VI a 500 MHz. Questo significa che il nuovo Raspberry Pi 4 ha un supporto per due monitor. Non esiste più, infatti, il connettore HDMI tipo A ma, al suo posto, vi è una coppia di connettori HDMI tipo-D (micro), come è possibile osservare in figura 1. Il dispositivo è, finalmente, pronto alla tecnologia video dei 4K a 60 frames al secondo, con uno schermo, oppure dei 4K a 30fps con due schermi. Accanto alle due porte micro-HDMI c'è un'uscita stereo a 4 poli e un jack per segnale video composito.

Figura 1: la coppia di connettori HDMI tipo-D (micro) per i display

Anche l'alimentazione ha subito un drastico cambiamento. E' stata rimossa la presa USB micro-B e, al suo posto, implementata la USB-C. Essa permette un transito extra di corrente di 500mA in più rispetto ai precedenti modelli, sufficienti per alimentare i dispositivi USB più esigenti. L'intero sistema ha, infatti, bisogno di essere alimentato con almeno 3A di corrente. La figura 2 mostra tale connettore. Per questo motivo, il nuovo RPi4 dispone di alimentatore ad-hoc, dalla potenza di 15W e un prezoo molto contenuto. Si ricorda che esso è un alimentatore a tutti gli effetti, e non un caricabatterie. Esso è osservabile in figura 3. Chi dovesse possedere gli alimentatori micro USB può utilmente usare degli appositi convertitori da, appunto, micro USB a USB-C.

Figura 2: la nuova presa USB-C permette il transito di maggiore corrente

Figura 3: il nuovo alimentatore ufficiale del Raspberry Pi 4

Il connettore di rete è, adesso, più spostato semplificando notevolmente il routing della PCB. La connessione USB è gestita tramite un controller VLI esterno che consente 4 Gbps di larghezza di banda, condivisa tra le quattro porte. Come detto prima, sono disponibili due porte USB 3.0 e due porte USB 2.0, come è possibile evincere dalla figura 4. Con esse è possibile trasferire dati e informazioni a grandissima velocità.

Figura 4: le due porte USB 3.0 USB 2.0

Supporto wireless

Il supporto wireless è fornito con un modulo schermato RF dallo stesso chip Cypress CYW43455 montato sul Raspberry Pi3 B+. Offre una connettività wireless dual band a 2,4 GHz e 5 GHz IEEE 802.11.b/g/n/ac, oltre che Bluetooth 5.0 e Bluetooth LE.

Molte porte sono rimaste immutate

Parallelamente alle importanti modifiche, alcune cose non sono cambiate. La memorizzazione dei dati di memoria di massa è ancora supportata da una scheda micro SD, con il connettore posto sul lato inferiore della scheda. Lo slot per la scheda micro SD ha raddoppiato la sua velocità prevedendo, adesso, una velocità di trasferimento di 50 Mbps contro i 25 Mbps del Raspberry Pi 3B+. Inoltre, esiste ancora un connettore per lo schermo DSI MIPI e un connettore per fotocamera MIPI CSI. Non può mancare, ovviamente, l'insieme dei pin header dedicati alla GPIO standard costituita da 40 pin.

La dissipazione del calore

Il Raspberry Pi, in effetti, non ha mai avuto problemi di sorta per quanto riguarda il calore generato dalla CPU. Ventole e dissipatori non sono realmente necessari a meno che il funzionamento del dispositivo sia critico e in locazioni non molto ventilate. Tuttavia, il nuovo Raspberry Pi 4 presenta una soglia di limitazione termica più bassa rispetto ai precedenti modelli. Ciò vuol dire, praticamente, che nella maggior parte dei casi, il raffreddamento esterno non sarà necessario. In ogni caso, specialmente per gli utilizzi più "pesanti", l'adozione di una piccola ventola non potrà che giovare al funzionamento dell'intero sistema. A ogni modo, il dispositivo non è fornito di ventola. Esso risulta energeticamente molto efficiente, consuma molta meno energia rispetto ad altri computer e il suo funzionamento risulta, ovviamente, estremamente silenzioso. Per applicazioni molto intense, in effetti, il processore potrebbe raggiungere temperature importanti, e il sistema di protezione a bordo abbassa la velocità del clock.

Il sistema operativo

Anche il sistema operativo ha subito alcuni cambiamenti. La distribuzione Raspbian, ora, prevede l'esistenza del Raspbian Buster, disponibile in tre versioni, come visibile in figura 5: la Raspbian Buster con desktop (di circa 2 Gb) ricco di software (GIMP, Libre Office e tantissimi altri), la Raspbian Buster con desktop (di circa 1 Gb) e la Raspbian Buster Lite (di circa 500 Mb).

Figura 5: la nuova distribuzione del sistema operativo Raspbian Buster, basata su Debian

I contenitori

Molti utenti di Raspberry amano costruire da sé il relativo contenitore. Date le piccole differenze meccaniche e fisiche, i vecchi cases non potranno essere utilizzati per il nuovo Raspberry Pi 4. Esso, infatti, possiede quasi le stesse dimensioni, ma la disposizione delle porte è stata cambiata. Il nuovo contenitore ufficiale, osservabile in figura 6, consta di due parti, colorate diversamente e realizzate in ABS di alta qualità. Su esso sono previsti gli spazi necessari per le porte dual micro HDMI, audio e video, USB ed Ethernet, nonché il connettore di alimentazione USB-C e l'accesso alla scheda microSD.

Figura 6: il nuovo "case" ufficiale del Raspberry Pi 4

La porta GPIO

Il Raspberry Pi ha riscosso anche un grande successo per la porta GPIO a 40 pin (vedi figura 7) che consente di interfacciarlo con il mondo esterno. In questo ambito è stata mantenuta la compatibilità al 100%, rispetto ai vecchi modelli, per cui i cablaggi e gli schemi elettrici dei dispositivi basati su essa non devono essere modificati.

Figura 7: la porta GPIO (General Input/Output) del Raspberry Pi 4 è rimasta invariata

Buster: la nuova versione di Raspbian

Una delle nuove importanti caratteristiche di Raspberry Pi 4 è che il driver video OpenGL open source viene, adesso, utilizzato di default. La maggior parte delle differenze con il nuovo Raspbian Buster (vedi in figura 8) sono i miglioramenti per la sicurezza, progettati per rendere il S.O. più difficile da hackerare. L'aspetto generale della maggior parte degli elementi dell'interfaccia è stato semplificato. Si sono ridotte le curvature degli angoli e i gradienti di ombreggiatura usati per dare un effetto 3D ai pulsanti. Tale design risulta più moderno. E', comunque, possibile ripristinare l'aspetto precedente. La barra delle applicazioni è stata modificata. L'icona che mostra l'espulsione dei dispositivi USB è mostrata solo se si dispone di unità da espellere. Allo stesso modo, se non si usa il supporto Bluetooth, la relativa icona è nascosta anziché essere disattivata. Inoltre, di default, l'indicatore di attività della CPU non viene più visualizzato sulla barra delle applicazioni. Si può, tuttavia, aggiungerlo con il pulsante destro del mouse sulla barra delle applicazioni. Al momento manca il programma Mathematica. Si tratta solo di una rimozione temporanea, in quanto la Wolfram sta lavorando per metterlo perfettamente a punto. Nelle successive versioni tale pacchetto sarà disponibile, ovviamente in versione gratuita e ottimizzata per l'embedded. Se si usa il driver GL, è disponibile un nuovo strumento di "Configurazione schermo", che consente d'impostare l'utilizzo di più monitor sul Raspberry Pi 4. Esso può anche essere utilizzato per impostare una risoluzione personalizzata del monitor o per simulare, anche, l'effetto del raddoppiamento dei pixel. Ci sono un paio di nuovi pulsanti, nella configurazione, che controllano le opzioni di uscita video. Non si possono usare simultaneamente il video composito analogico e l'uscita HDMI. La prima, dunque, è disabilitata come impostazione predefinita. La risoluzione 4Kp60 su HDMI è anche disabilitata di default, in quanto essa richiede velocità di clock più elevate con conseguente aumento della temperatura operativa e maggiore consumo energetico. I nuovi pulsanti consentono di abilitare una di queste opzioni, secondo le proprie esigenze.

Figura 8: il sistema operativo Raspbian Buster

>>>Leggi anche: Corso C su Raspberry PI partendo da zero: introduzione

Conclusioni

Il Raspberry Pi 4, modello B, è disponibile in tre versioni. La versione più economica dispone di 1GB di memoria RAM. E' anche disponibile un modello intermedio da 2GB e un terzo modello di "fascia alta" con 4GB di RAM. La scelta dipende dalle esigenze dell'utente oltre che, ovviamente, al costo economico che si è disposti ad affrontare per l'acquisto del dispositivo. L'unica differenza tra i tre modelli, dunque, è la quantità di memoria sulla scheda, per il resto essi risultano identici. Il kit include:

• Raspberry Pi 4 con 4GB (quindi il modello di fascia alta);
• il contenitore ufficiale;
• l'alimentatore;
• il mouse e la tastiera;
• ben due cavi HDMI;
• la copia del manuale dell'utente;
• una microSD da 32GB.

La potenza del nuovo Raspberry Pi 4 è tale da permettere l'utilizzo del dispositivo alla stessa stregua di un PC. Anzi, si può considerare, a tutti gli effetti, un computer base vero e proprio. Siamo sicuri che il nuovo embedded farà parlare tanto di sé e, specialmente, per le applicazioni legate alla connettività Internet e WiFi, esso non sarà secondo a nessuno.

>>> Leggi anche: Corso C avanzato su Raspberry PI: Il preprocessore

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