Warum Raspberry Pi 3B+ ideal für die Industrie ist

| Autor / Redakteur: Maximilian Batz * / Margit Kuther

Raspberry Pi Expert Day: Die Veranstaltung von Farnell findet am 13. Juni in Böblingen statt
Raspberry Pi Expert Day: Die Veranstaltung von Farnell findet am 13. Juni in Böblingen statt (Bild: Farnell)

Mit Raspberry 3B+ ging ein langgehegter Wunsch der Community in Erfüllung, GBit Ethernet und WLAN-ac. Doch das eigentliche Novum ist: Die Raspberry Pi Foundation adressiert mit 3B+ speziell die Serienproduktion.

Der neue, schnellste Raspberry Pi 3B+ wurde genauso wie der kleinste Raspberry Pi Zero W von Roger Thornton entwickelt. Raspberry Pi 3B+ hat die gleiche CPU wie Raspberry Pi 3B, allerdings mit 1,4 GHz statt 1,2 GHz Takt – und das bei deutlich verbessertem Wärmemanagement.

Ebenfalls gleich geblieben sind der Form-Faktor: die gleichen vier USB-Ports, die anderen Anschlüsse und die PWR- und ACT-LEDs sind am von RPi 3 Model B gewohnten Platz. Auch der RAM bleibt bei 1 GB. Damit ist der neueste Raspberry Pi mit den meisten Gehäusen, etwa dem TEK-BERRY 3, und natürlich den HATs und weiterem Raspberry-Pi-Zubehör voll kompatibel.

Funkmodul im 5-GHz-Band und WLAN-ac sowie GBit-LAN

Dank des neuen Funkmoduls mit Metall-Abschirmung und prominentem Raspberry-Pi-Logo lässt sich Modell 3B+ auf Anhieb vom Vorgänger RPi 3B auseinanderhalten. Der neue Pi 3B+ funkt jetzt auch im 5-GHz-Band und unterstützt WLAN IEEE 802.11ac. Für Bluetooth wird mit 4.2 eine neuere Version unterstützt. Neu sind außerdem der GBit LAN Port (mit maximal ca. 300 MBit/s Durchsatz), Power-over-Ethernet-Unterstützung, und erheblich verbessertes PXE-Netzwerk-Boot.

BCM2837B0, die neue, alte CPU

Auch das Herz des Raspberry Pis hat jetzt einen Metall-Look: BCM2837B0 heißt der neue SoC. Wie der Name schon verrät, hat sich gegenüber dem BCM2837 des Vorgängers RPi 3B intern nicht genug getan, um einen Major-Versionssprung zu rechtfertigen: Es sind auch weiterhin vier 64-Bit-Prozessor-Kerne ARMv8-A Cortex-A53 verbaut. Der Grund für das hartnäckige RAM-Limit auf 1 GB ist ebenfalls im SoC-Design zu suchen. Der VideoCore IV, GPU und Video-Kern aller Pis, unterstützt nämlich maximal 1 GB RAM.

Durch den eingebauten Wärmespreitzer (heat spreader), sowie weiterer Optimierungen bei der Stromversorgung konnte die Taktfrequenz der CPU-Kerne auf 1,4 GHz gesteigert werden. Das ist im Vergleich zum Pi 3 Model B ein Plus von rund 16 %!

Mehr Leistung bei höherer Stabilität

Der wirkliche Clou ist jedoch, dass diese Leistung unter Last deutlich länger konsistent aufrechterhalten werden kann. Die Raspberry Pi Foundation hat dazu die Stromversorgung des Einplatinencomputers von Grund auf überarbeitet: Dank des dafür eingesetzten MxL7704 PMIC (Power management integrated circuit) erscheint das Board zudem viel aufgeräumter. Denn dieser PMIC fasst die bisher auf der Platine verwendeten diskreten Stromversorgungen (sogenannte Bucks und LDOs) verschiedener Komponenten zusammen.

Der MxL7704 liefert jetzt die verschiedenen benötigten Spannungen (3,3 V / 1,8 V / etc) mit deutlich höherer Stabilität und feinerer Justierungsmöglichkeit. So kann der Kern (SoC) mit etwas weniger oder mehr Spannung versorgt werden, worüber die Leistungsfähigkeit und Abwärme beeinflusst werden kann.

Höhere Taktraten für leistungsintensivere Programme

Unter 70 °C interner BCM2837B0-Temperatur wird die CPU-Frequenz dank der Verbesserungen auf 1,4 GHz angehoben. Der Pi versucht so lange wie möglich mit maximaler Taktfrequenz zu laufen. Bei einer Temperatur ab 70 °C reguliert er jedoch peu à peu auf 1,2 GHz Takt herunter. Über den MxL7704 wird die Core-Spannung gesenkt – dadurch kann die CPU möglichst lange weiter auf noch hoher Taktfrequenz betrieben werden bis bei 80° C abreguliert werden muss.

Der eingebaute Wärmeverteiler, erkennbar als metallene Oberfläche, unterstützt die hohe Taktfrequenz bestens. In vielen Anwendungsfällen sollte der Prozessor nie die 80 °C erreichen, also die Performance so gut wie ungedrosselt bleiben.

Im Vergleich zum Raspberry Pi 3B kann der neue Pi 3B+ folglich wesentlich länger höher getaktet laufen, was sich z.B. beim Webbrowsen, Retro-Gaming, und Multimedia-Bereich sehr positiv äußert.

Raspberry Pi 3B+ benötigt ein hochwertiges 2,5-A-Netzteil

Das alles hat natürlich auch seinen Preis. Wir reden hier nicht vom Preis des Boards – der bleibt auch weiterhin bei rund 35 $ (exklusive Mehrwertsteuer) – sondern über das Netzteil. Raspberry Pi 3B+ zieht deutlich mehr Strom als sein Vorgänger, daher wird ein hochwertiges 2,5-A-Netzteil von den Entwicklern dringend empfohlen. Mit dem offiziellen Netzteil der Raspberry Pi Foundation ist man auf jeden Fall auf der sicheren Seite. pi3g hat deshalb auch das Original-Netzteil im Sortiment (im Original Zubehör Kit und in dem Deluxe Complete Kit) und wir empfehlen im Zweifel für kritische Anwendungen immer dessen Kauf.

Auch der Pi 3 B+ hat den weithin bekannten Flaschenhals: nur einen USB 2.0 Port (480 MBit/s brutto Datenrate) auf dem SoC. Der wird uns weiterhin begleiten, bis der SoC für den Raspberry Pi 4 komplett neu entworfen wird. Der Microchip LAN7515 holt jedoch aus diesem Engpass für uns das wirklich maximal Mögliche heraus.

GBit LAN, PXE Boot, Power over Ethernet

Wir erhalten auf dem Pi 3 Model B+ neben den bekannten und allseits beliebten vier USB 2.0 Ports einen (physikalischen) GBit-LAN-Anschluss, der mit 300 MBit/s reellem Durchsatz immerhin dreifache Durchsatzsteigerung gegenüber dem Raspberry Pi 3B bietet, also „nicht ganz“ GBit, aber es wird uns die Wartezeit bis zum Pi 4 gut überbrücken.

Die Performance im realen Betrieb, beispielsweise bei Streamen von Videos von einer angeschlossenen USB-Festplatte, wird nochmals niedriger als die 300 MBit/s sein, da alle Daten (USB Ports und LAN) durch den SoC und den einen USB 2.0 Port laufen müssen.

Der neue LAN Port bietet jedoch noch mehr: Der PXE Boot (Netzwerkboot ohne microSD-Karte) wurde massiv verbessert. Alle bekannten Probleme vom Pi3 B mit dem Netzwerkboot wurden von Gordon Hollingworth in das Boot ROM vom BCM2837B0 des neuen Modells eingebaut. Es sollte jetzt stabil sein.

Ein weiteres Highlight ist das neue, in Kürze verfügbare PoE HAT. Das PoE HAT macht aus 48 V, die bei Power over Ethernet (PoE) zusätzlich zu den Daten auf den Netzwerkkabeln anliegen, die vom Raspberry Pi benötigten 5 V. Der Pi 3 Model B+ führt dazu über einen neuen vier PIN Header die benötigten Leitungen von der LAN-Buchse direkt für HATs heraus.

Raspberry Pi 3B+ kann also zukünftig dank PoE und PXE einfach über ein einziges (PoE)-Netzwerkkabel angeschlossen werden und bootet ohne zusätzliche SD-Karte oder microUSB-Netzteil. Das ist vor allem für Digital Signage, industrielle und Point-of-Sale-Anwendungen interessant sowie für Schulen.

Dank des auf dem PoE HAT integrierten Lüfters wird außerdem sichergestellt, dass der Pi 3B+ nicht überhitzt. Hier hat die Foundation das Feedback aus dem Markt wunderbar verarbeitet, und interessante neue Möglichkeiten geschaffen. Für alle, die lieber mit USB Sticks arbeiten: booten über USB ist beim Pi 3B+ natürlich ebenfalls möglich.

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