Raspberry vs. Beaglebone Black Sind Raspberry Pi und Beaglebone Black industrietauglich?

Autor: Margit Kuther

Rasperry Pi und BeagleBone Black sind leistungsfähig, preiswert und bieten zahlreiche Anschlussmöglichkeiten. Doch inwieweit eignen sie sich für den industriellen Einsatz?

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(Bild: RS Components)

Die Fangemeinde von Raspbery Pi und BeagleBone Black wächst rasant. Leistungsfähigkeit, Anschlussvielfalt, Erweiterungsplatinen und der günstige Preis machten den BeagleBone Black im letzten Jahr zur echten Alternative für die scheckkartengroße PC-Platine Raspberry Pi. Doch was zeichnet die beiden Mini-Platinen aus?

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Raspberry Pi Modell A und B

Die Linux-basierende Mini-PC-Platine Raspberry Pi ist in zwei Varianten erhältlich: Als Modell B und in der abgespeckten, Variante A. Beide Raspberry-Varianten eignet sich besonders für den Bildungsbereich zur Softwareprogrammierung, doch auch in der Industrie findet sie vermehrt Anwendung.

Folgende Merkmale einen die beiden Raspberry-Pi-Modelle:

  • Chip (CPU, GPU, DSP und SDRAM): Broadcom BCM2835 SoC Full-HD Multimedia-Processor.
  • CPU: 700 MHz ARM1176JZF-S core (ARM11-Familie)
  • GPU: Broadcom VideoCore IV, OpenGL ES 2.0, 1080p30 h.264/MPEG-4 AVC High-Profile-Decoder,
  • Video-output: HDMI (Rev. 1.3 und 1.4), Composite RCA (PAL und NTSC)
  • Audio output: 3,5 mm Audiobuchse, HDMI
  • Unterstützte Speicherkarten: SD, MMC, SDIO-kompatible-Steckplätze
  • microUSB Port, nur zur Stromversorgung
  • Betriebssystem: Linux; Der Raspberry PI bootet von der SD-Karte

Der Raspberry Pi A ist für rund 28 Euro und Raspberry Pi B für rund 38 Euro etwa über die Distributoren Farnell und RS Components erhältlich.

Die Unterschiede von Raspberry Pi A und B

Raspberry Pi A, unterscheidet sich vom Modell B durch einen kleineren Speicher von 256 MB RAM statt 512 MB, standardmäßig sind keine Ethernet-Schnittstelle und nur ein USB-Port enthalten.

Raspberry Pi Modell A

  • Kein Ethernet / Internet
  • 256 MB RAM
  • 1 x USB 2.0; kein USB-/Ethernet-Chip, der wie ein USB-Hub arbeitet
  • Abmessungen: 8,6 cm x 5,4 cm x 1,5 cm

Raspberry Pi Modell B

  • 10/100-MBit-Ethernet RJ45
  • 512 MB RAM (bis Oktober 2012: 256 MB RAM)
  • 2 x USB 2.0; USB-/Ethernet-Chip
  • Abmessungen: 8,6 cm x 5,4 cm x 1,7cm

Der Vorteil des Raspberry Pi Modell A für die Industrie

Obleich abgespeckt, ist der Raspberry Pi A doch sehr leistungsfähig. „Raspberry Pi A verbraucht aber deutlich weniger Energie als Raspberry Pi B“, so die Distributoren Farnell und RS Components. Er eignet sich insbesondere für Industriesteuerungen, Robotik und Automatisierung, aber auch als kostengünstiges Media Center.

Mit Details zur Energieersparnis halten sich jedoch sowohl RS als auch Farnell element14 zurück, hier gibt es derzeit nur Spekulationen, die von 1/3 bis 1/10 sprechen.

Warum RPi B für Privatanwender empfehlenswerter ist als RPi A

Privatanwender sollten nicht nur die paar Euro Ersparnis sehen zwischen den Modellen A und B, sondern folgendes bedenken:

  • Der Raspberry Pi A hat nur einen USB-Port. Es ist auch nicht möglich, ihn durch einen zweiten zu erweitern, denn der SoC des Modells A unterstützt nur einen USB-Port und der ist direkt mit dem USB-Anschluss verbunden.
  • Beim Raspberry Pi Modell B mit zwei USB-Anschlüssen ist der USB-Port mit einem kombinierten USB-/Ethernet-Chip verbunden, der wie ein USB-Hub arbeitet. Dieser Chip fehlt beim Modell A.
  • 256 MB RAM zwingen den Raspberry Pi bei speicherintensiven Einsätzen wie Multimediaprogrammen rasch in die Knie. Und wer an eine Portierung von Android auf den Raspberry denkt, der benötigt eh 512 MB RAM. Eine RAM-Erweiterung ist auf der Platine nicht vorgesehen.
  • Wer ein LAN nutzt, dem leistet die Ethernet-Schnittstelle wertvolle Dienste.

Ist der Raspberry Pi Industrie-tauglich?

Bei der Online-Umfrage, die die ELEKTRONIKPRAXIS im letzten Jahr durchführte, stachen zwei Lager besonders hervor:

Das Gros der Umfrageteilnehmer war der Ansicht, dass „der Raspberry Pi dank Schnittstellenvielfalt und Open-Source-Betriebssystem Linux bestens für die Entwicklung geeignet ist„.

Ebenfalls zahlreich war jedoch die Gruppe derer, die „Raspberry Pi als netten Zeitvertreib für private Projekte, aber nicht für Prototyping und Evaluierung geeignet“ sieht.

Und wie äußerten sich die beiden exklusiven Raspberry-Pi-Distributoren Farnell und RS Components zur Umfrage?

Kommentar von Farnell zur Industrietauglichkeit des Raspberry Pi

„Der Vorsprung der Entwickler bei der Raspberry-Pi-Umfrage auf der Elektronikpraxis-Site kommt nach unserer Erfahrung durch die zahlreichen Erweiterungen für den Raspberry Pi in diesem Bereich. Er wird vielfältiger in seinen Funktionen und dadurch attraktiver für Entwickler, zuletzt beispielsweise durch den Embedded Pi, der Arduino und Raspberry Pi verbindet.

Die Privatanwender werden dabei aber nicht komplett vernachlässigt Die Zweiteilung zwischen Privatanwendern und professionellen Entwicklern ist allerdings unserer Erfahrung nach nicht immer eindeutig. Denn der weltweite Hype um den Raspberry Pi hat an vielen Stellen die Grenzen verschwimmen lassen. Oftmals ist der Privatanwender dann auch Entwickler und andersherum.“

Kommentar von RS Components zur Industrietauglichkeit des Raspberry Pi

„Low-Cost-Entwicklungsboards wie der Raspberry Pi machen es Hobbyisten und solchen Nutzern, die noch nie einen Lötkolben in der Hand hatten, einfacher in die Elektronik einzusteigen. Sie gewinnen einen Einblick, wie die Geräte, mit denen sie tagtäglich umgehen tatsächlich funktionieren.

Doch darüber hinaus unterstützen sie zwei wichtige Schlüsselbereiche: Zum einen unterstützt ihre einfache Einsetzbarkeit die Verbreitung elektronischer Lösungen für die verschiedensten Anwendungszwecke. Zweitens machen sie eine sehr schnelle Prototypenentwicklung möglich und erlauben schnelle Machbarkeitsstudien.

Entwickler können ihre Konzepte sehr schnell und preisgünstig in Hardware umsetzen. Das Produkt ist ideal für die High Servicelevel-Distribution und ihre Fähigkeit, kleine Volumina zu unterstützen.“

Ausgewählte Leserkommentare

Auch im ELEKTRONIKPRAXIS-Forum wurde die Industrietauglichkeit des Raspberry Pi intensiv diskutiert. Im folgenden einige Auszüge:

Kommentar 1: „Der BCM 2835 würde ideal unseren Anforderungen entsprechen. Er ist leistungsfähig, hat eine hohe Integration von im Industrieumfeld häufig benötigten Funktionen. Wir würden ihn mit Kusshand sofort nehmen.

Was dagegen spricht ist, Broadcom hat offensichtlich kein Interesse diesen SOC im Industrieumfeld einzusetzen. ...“

Kommentar 2:„Für industrielle Anwendungen kann man keinen Baustein empfehlen, der vom Hersteller nicht ab mittleren Stückzahlen (5-10K) unterstützt und dessen Datenblätter frei verfügbar sind. ... Man kann eigentlich nur das Kit wie es ist verwenden und hoffen, keine technischen Probleme damit zu haben.

Nun, das ist eigentlich kein Thema. die Teile funktionieren gut und zuverlässig. Man muss halt für ein adäquates Umfeld sorgen. Als sicherheitsrelevantes Teil in einem Flugzeug würde ich sie vieleicht auch nicht verwenden wollen. Aber zur Steuerung der Förderbänder einer Kiesgrube sind sie ok, und erst recht in der zweiten und dritten Welt. ...“

Messen, Testen, etc. mit Raspberry Pi

Für den Raspberry Pi gibt es inzwischen zahlreiches Zubehör. Hilfreich ist das Touchdisplay von RS Components, da es den Raspberry Pi unabhängig von Fernseher oder Monitor und damit mobil macht. Für mehr Mobilität sorgen auch Wi-Fi- und HF-Module für Raspberry Pi von RS.

Desweiteren zählen zum Raspberry-Pi-Zubehör etwa das Gertboard, ein flexibles Experimentierboard von Farnell, welches die Ausgänge des Raspberry Pi mit der physikalischen Welt verbindet. Das Nachfolgeboard Gertduino, ein Raspberry-Pi-Add-on mit Atmels Atmega 328 und 48, das Arduino-Uno-kompatibel ist aber mehr Funktionen bietet.

Desweiteren der Embedded Pi, der Raspberry Pi, Arduino und Cortex M3 vereint sowie PiFace von Farnell, das dem Anwender Mess- und Steuerungsmöglichkeiten bietet.

Weiteres Zubehör zu Raspberry Pi und Informationen etwa zum Betriebssystem finden Sie im untenstehenden Kasten:

Mit BeagleBone Black die Leistung von TI-CPUs testen

Die offene Plattform des BeagleBone Black, etwa im Zusammenspiel mit Arduino, ist gleichsam für Hard- und Software geeignet. Sie ist keine vollständig integrierte Entwicklungsplattform, sondern soll Benutzern durch Interaktion mit Anwendungen das Erlernen von Linux sowie einfacher Elektronikhardware ermöglichen.

Dennoch ist der BeagleBone Black auch für Entwickler interessant. Sie erhalten einen einfachen Zugriff auf Schnittstellen mit Branchenstandard, auf Tools und Infos über die Beagleboard-Community und können die Leistungsstärke der Prozessoren von Texas Instruments kennenlernen.

Der BeagleBone Black ist eine Linux-Computerplatine auf Einstiegsniveau wie der Raspberry Pi – es bedarf lediglich des gängigen Zubehörs, so z.B. ein Netzteil, eine Tastatur und/oder eine Maus über USB, ein Monitor über HDMI und eine Internetverbindung via Ethernet-Anschluss. Der BeagleBone Black kann solo oder via PC betrieben werden.

Die Platine bootet Linux vom Onboard-eMMC (2-GB-Flash plus Controller), lässt sich aber auch wie der BeagleBone über eine microSD-Karte starten. Die Platine bootet standardmäßig Angstrom-Linux, das im eMMC-Flash mit der Open-Source-Desktopbenutzeroberfläche Gnome, Chrome und Firefox vorinstalliert ist.

Außerdem kann die Platine Ubuntu, Android oder andere Systeme ausführen. Angeschlossen via USB an einem PC funktioniert die Platine quasi als Flash-Laufwerk und bietet eine lokale Kopie der Dokumentation und Treiber.

BeagleBone Black mit ARM-Cortex A8 und Capes-Vielfalt

Wie der BeagleBone nutzt auch BeagleBone Black die ARM-Cortex-A8-MPU Sitara AM335x von Texas Instruments, die jedoch auf dem BeagleBone Black eine höhere Geschwindigkeit von 1 GHz aufweist.

Die Platine verfügt über 3D-Grafikbeschleuniger, NEON-Floating-Point-Beschleuniger und zwei PRU-Mikrocontroller (Programmable Real-time Unit, programmierbare Echtzeiteinheit) mit 32 Bit. Die NEON-Engine ist eine 128-Bit-SIMD-Architekturerweiterung (Single Instruction, Multiple Data) für die ARM-Cortex-A-Prozessorreihe, ausgelegt für Multimedia und Signalverarbeitungsalgorithmen etwa für Videokodierung und -dekodierung, 3D-Grafik sowie Bild-, Audio- und Sprachverarbeitung.

Zusätzlich zum 2-GB-Flash bietet die Platine ein 400-MHz-DDR3-DRAM mit 512 MB. Die Schnittstellen der Platine umfassen HDMI im Mikroanschlussformat (Typ D), Ethernet und USB.

An BeagleBone Black können bis zu vier Capes andocken. Diese Erweiterungsplatinen werden über die zwei 46-poligen Stiftleisten der Platine angeschlossen. Sie bieten zusätzliche E/A-Leistung und Funktionen wie Anzeige, Motorsteuerung, Erfassung, Versuche oder Stromfunktionen, z. B. Solarenergiefunktionen.

Die meisten dieser Capes wurden für das ursprüngliche BeagleBone entwickelt, funktionieren jedoch ebenso mit BeagleBone Black. Die Stromversorgung erfolgt via 5-V-Netzanschluss oder USB. Denn die Platine verbraucht je nach Anwendungsaktivität in der Regel 250 mA in einem Bereich von 210 mA bis 460 mA. Für Notfälle gibt es eine Reset-Taste, eine Power- sowie eine Boot-Taste.

BeagleBone Black mit Open-Source-Cloud9-IDE

Zusätzlich zu Linux und den Browsern umfasst die Platine auch die Open-Source-Cloud9-IDE, die eine Online-Entwicklungsumgebung für Javascript- und Node.js-Anwendungen sowie HTML, PHP, Ruby und weitere Sprachen ist. Desweiteren die Bonscript-Bibliothek, eine Node.js-basierte Sprache, die insbesondere für die Produktreihe Beagle optimiert wurde.

Die Bibliothek bietet vertraute Funktionen vom Arduino-Typ, die nützlich für die Interaktion mit der Hardware sind. Für eine zusätzliche Unterstützung der Benutzer ist außerdem eine Bibliothek mit verschiedenen Beispielprojekten, Foren und verschiedener Hardware- und Softwaredokumentation auf der Website der Community unter www.beagleboard.org verfügbar.

Ein Forum zum Meinungsaustausch bietet etwa RS Components auf http://www.rs-online.com/designspark/electronics/.

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Über den Autor

 Margit Kuther

Margit Kuther

Redakteur, ELEKTRONIKPRAXIS - Wissen. Impulse. Kontakte.