Raspberry Pi® a fondo para desarrolladores. Derek Molloy

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:

      ❏Un cable USB 2.0 (generalmente micro-USB a USB-A) para conectar el RPi a una fuente de alimentación, como un PC de sobremesa o un cargador USB para teléfono móvil.

      ❏Una tarjeta micro-SD para guardar el sistema operativo que sirve para iniciar la placa.

      ❏Un cable Ethernet CAT-5 para conectar el RPi a la red mediante su conector Ethernet RJ-45 10/100.

      El RPi se puede conectar a un monitor mediante un cable HDMI (un mini-HDMI con el RPi Zero), pero la mayoría de los ejemplos de este libro asumen que el RPi se utiliza sin monitor (en headless mode).

Accesorios importantes

      Es importante que el lector adquiera los accesorios siguientes junto con su placa RPi.

Una fuente de alimentación externa de 5 V

      La mejor forma de alimentar al RPi es con un cable micro-USB conectado a una fuente de alimentación de 5 V de buena calidad (±5%) que pueda ofrecer una corriente de al menos 1,1 A (1100 mA) para las placas antiguas y 2,5 A (2500 mA) para el RPi 3. Las placas RPi demandan típicamente entre 500 y 700 mA, pero algunos periféricos USB, como adaptadores WiFi o webcams, necesitan bastante más corriente. La entrada micro-USB de las placas RPi cuenta con un fusible rearmable (polyfuse) que limita la entrada de corriente a unos 1100 mA (con 700 mA de corriente segura, véase el capítulo 4) en la mayoría de los modelos RPi, y 2500 mA en el RPi 3. Podemos conectar una fuente de alimentación USB capaz de suministrar una intensidad de corriente superior a 2500 mA, pero en ningún caso una cuyo voltaje salga del rango de 4,75 V a 5,25 V (5 V ± 5%).

      Si surgen problemas de estabilidad, como reinicios y cuelgues aleatorios o problemas de teclado, debemos sospechar enseguida del circuito de alimentación. Puede ser que la fuente de alimentación sea incapaz de proporcionar la corriente adecuada, o bien que sea, ella misma o el cable USB, de mala calidad y estén operando fuera de su rango de tolerancia. Por ejemplo, los fabricantes de ciertas fuentes de alimentación de 5 V genéricas, de escasa calidad, afirman que son capaces de proporcionar 1 A (seguramente se refieran al límite de corriente de cortocircuito) pero seguramente su voltaje de salida caerá a niveles inaceptables a medida que se incremente la demanda de corriente. Cuando se sospecha de que ese es el problema, hay que medir los niveles de voltaje en el RPi. En modelos recientes utilizaremos para ello PP1 o PP2 y GND, o cualquier otro componente de metal protegido, como se muestra en la figura 1-6(a). En modelos más antiguos usaremos TP1 y TP2.

      Figura 1-6: (a) Comprobación de que el voltaje en el RPi se encuentra en el rango

      4,75-5,25 V (5 V ± 5%). (b) El RPi Zero y sus conectores asociados.

Tarjeta micro-SD para iniciar el sistema operativo

      Adquiera una tarjeta micro-SD de una marca de calidad reconocida y con no menos de 8 GB de capacidad. Asimismo, puede que necesite un adaptador micro-SD a SD para poder usarla en el lector de tarjetas de su ordenador. Las placas RPi más antiguas, como la A o la B, utilizan tarjetas SD estándar y pueden beneficiarse también de tal adaptador. En todo caso, no es raro que las tarjetas micro-SD incluyan dicho adaptador, lo que nos evitará tener que comprarlo.

      La micro-SD debería ser de Clase 10 o superior, ya que su mayor velocidad de lectura/escritura nos ahorrará tiempo, sobre todo en la escritura de imágenes. Lo ideal sería una micro-SD de entre 8 y 32 GB con funcionalidad de nivelación de desgaste (wear leveling) que ampliará la vida útil de la tarjeta, sobre todo si la formateamos pero no ocupamos toda su capacidad. Tarjetas micro-SD con mayor capacidad también pueden funcionar, pero son mucho más caras. Enfoques de almacenamiento alternativos con dispositivos USB para el RPi también se analizan brevemente.

Cable Ethernet para conectividad de red

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