見見新的Raspberry Pi 3——64位元的Pi,內建無線網路與低功耗藍牙 (翻譯自MAKE雜誌)

2/28 是 Raspberry Pi 3 Model B 的發表日,來看看 MAKE 雜誌對於 Pi 3 的規格介紹吧。
註:本文是由CAVEDU阿吉翻譯自 MAKE雜誌國際中文版原文 / MAKE雜誌原文

今天是Raspberry Pi的第四個生日,除了生日許願之外,我們也歡迎最新款板子的到來。在Raspberry Pi 2上市 2差不多剛好一年,來對新款的 Raspberry Pi 3 Model B說聲哈囉吧。這款新板子是第一片64位元的Raspberry Pi,還內建了Wi-Fi與藍牙。

規格

  • 四核心64位元ARM Cortex A53處理器,時脈1.2 GHz
  • 約比Raspberry Pi 2快了50%
  • 802.11n 無線 LAN
  • Bluetooth 4.1 (包含Bluetooth Low Energy,BLE)
  • 400MHz的多媒體處理器VideoCore IV
  • 1GB LPDDR2-900 SDRAM (例如900MHz)
  • 定價$35美元

(請到Make: Board Guide的互動頁面找找看哪款開發板適合您的專題)

 

很明顯地,Pi 3在設計算是Raspberry Pi平臺的一次演進,而非革命性進展。這樣講起來也比較合理啦。

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Raspberry Pi 3,Model B全新上市

售出了多達八百萬片Raspberry Pi開發板,如何保持「向後相容性」對於樹莓派基金會來說至關重要。使用者與教學文件都非常多。事實上,向後相容性是Raspberry Pi創辦人Eben Upton在與我們坐下來與他聊聊這片新板子的時候,提到這是從開始執行到今天的發表會都不斷強調的事情之一,這也是這片板子許多設計決策背後的驅動力。

新Pi真的很快

第一眼看來,新的板子與上一代幾乎完全一樣。但在售價維持在$35美元區間時,底下的變動其實相當大。Raspberry Pi 2的ARM v7架構退休之後,這是第一款64位元的Raspberry Pi,具備四核心的64位元 ARM Cortex A53,時脈高達1.2GHz。

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各款Raspberry Pi的效能評比。來源:MagPi Magazine
這樣使得新的BCM2837比Raspberry Pi 2快了約50%,如果是舊款的快了將近10倍。只是效能提升也是有代價的,新款Raspberry Pi 3的耗電量也比舊款的 Raspberry Pi 2多了將近一半。

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各款Raspberry Pi的耗電評比。來源: MagPi Magazine
不過,Raspberry Pi 3看來是越過了某個效能門檻了。除了沒有把Raspberry Pi 2板載的1GB RAM再拉高一點之外,這款新板子對多數人的大多數時間來看, 已經「夠好」 到足以取代桌上型PC 了。

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BCM2837,四核心的64位元ARM Cortex A53處理器。新板子所用的BCM2837相較於Raspberry Pi 2用的BCM2836以及舊款開發板與Raspberry Pi Zero所用的BCM2835,是相當直接的進步。
「雖然它是64位元,但我們只是把它當成快一點的32位元核心來用而已。」 — Eben Upton
樹莓派基金會非常重視板子之間的向後相容性。

新Pi可直接聯網

新款Raspberry Pi 3最大的變革應該就是內建了Wi-Fi與Bluetooth 4.1。這代表這款新板子同時支援了Bluetooth “Classic”,以及聽起來更實用的Bluetooth LE。這讓新的Raspberry Pi不但能取代桌上型電腦,在整合物聯網時還是個非常好的 中心點。

雖然您也可以在之前的Pi上加裝Wi-Fi與藍牙的USB轉接器,但把這兩個東西直接做在硬體裡顯然讓事情更簡單。以前除了買Raspberry Pi的錢之外,還要多花$20美元來購買周邊廠商生產的Wi-Fi與Bluetooth LE的USB轉接器;讓這些東西直接放板子上不但能省一筆錢,還可以擺脫各種硬體不相容等麻煩事。

可說是根本無法避免,關於新款Raspberry Pi 3的新聞早已走漏,在今天正式發表會的兩周前就謠言滿天飛了。如同現在諸多的科技產品一樣,其實是躲不掉的FCC規格審查讓消息流出來的,只是我不太確定基金會能否這麼快就諒解CPC讓大家能發表會之前就真的能訂購板子。

我們在Make: 這邊實際操作這片板子已經幾個星期了,它真的很穩定,而且很快。也就是說在我們測試的同時,樹莓派基金會也正如火如荼地在測試板子所支援的Wi-Fi與藍牙,發表會當天對於板載藍牙硬體的支援應該還沒好 — 不過日後應該很快就會有了。

我們在板載Wi-Fi上還碰到了一個問題,只有讓新板子以無接頭(headless) 模式執行時才會發生。這個問題最後發現是通訊晶片的節電模式所造成的。如果板子只透過Wi-Fi來上網的話,處於無接頭模式下的板子很快就會沒反應。

「我們日後會發布一個修補程式,讓有需要的人可以關閉節電模式。」 —Eben Upton
同時,如果您也讓板子用無接頭模式在跑的話,別忘了在ssh客戶端中啟動keep-alive選項,否則您也會碰到類似的問題。

瞧瞧硬體

除了各個LED位置、新款射頻晶片與天線 — 位於顯示器接頭與GPIO腳位之間 — 新款的板子與Raspberry Pi 2真的很像。雖然乍看之下可能不太明顯,但關於新硬體還是有些有趣的東西值得一提。

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新款Raspberry Pi 3正面,可以看到Broadcom的BCM2837系統單晶片(中央左側)與SMSC LAN9514 USB/乙太網路控制器(右側)。

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新款Raspberry Pi 3背面,有1GB的LPDDR2-900 SDRAM (中央)與 BCM43438 射頻晶片(右側,SD卡插槽上方)。
許多製造商採用預先做好的「模組」來為板子加入無線功能,代表他們得仰賴這個模組必須要通過相關認證才能上市。不過新款Raspberry Pi的無線射頻晶片是直接焊在板子上的。也就是說它必須通過FCC認證,一大筆要先付出去的費用,如果生產板子的數量夠大的話,長期來說就會便宜非常多也能簡化生產流程。我們認為基金會生產的Pi 3數量應足以讓這個決定合理化。

Raspberry Pi 2不喜歡閃光燈這件事在講的問題是板子上的開關電源switched mode power supply,SMPS)晶片,最後發現它對於光相當敏感。光量過大,例如攝影閃光燈,就會造成電源波動而使得板子重開機。來看看閃亮亮的BCM43438射頻晶片吧,它一樣沒有任何封裝裸露著,因此它還是可能會碰到短路或類似問題。不過,值得注意的是新板子上的SMPS晶片是完整封裝起來的。
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BCM43438 無線射頻晶片(中央)以及未使用的UFL天線墊片,標示為 J13(右側)。
板子背面另一個有趣的東西,就在無線射頻晶片右邊,看起來像是個沒用到的UFL天線,在絹印上標示為J13。在上圖中,您可以在板子背面的空接點下方看到這個天線。

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Raspberry Pi 3板載的小型Wi-Fi與藍牙天線。
我們沒打算去向樹莓派基金會討什麼贊助—這會違反FCC認證條約—我很想在新的Raspberry Pi上加裝一個cantenna,做法可以把板載天線解焊掉,或運用板子背面那些空白接點。低價長距離Wi-Fi模組大概就和一罐品客洋芋片差不多價錢。

有趣的事情在於,新款Raspberry Pi 3用來提供Wi-Fi與藍牙功能的BCM43438同時也是一個FM接收器。不管是硬體還沒接好,或是軟體尚未支援,我真的很有興趣一探究竟。用Raspberry Pi 做一臺FM收音機 突然變得超簡單。

結語

我想無可避免地,樹莓派基金會對於這片新板子的走向一定會收到非常多的抱怨。會有人抱怨基金會怎麼沒有把板子的記憶體加大到1GB。也可能會碎念板載的乙太網路還是與USB控制器綁在一起,或是新的Wi-Fi只有單頻帶等等。我想對這些人說的是,向後相容性對於樹莓派基金會的重要性遠大過對於你。

銷售量高達八百萬片以及對於日後教育的願景,基金會真正在意的是即便在四年之後,在原本Raspberry Pi上跑的程式碼與二進位大型物件還是可以用在新款的Raspberry Pi 3。Rapsberry Pi的教育任務一直被自造者社群監督著,但這也是這片板子誕生背後的驅動力。

從開始直到今天的發表會,我們坐下來與Raspberry Pi創辦人Eben Upton聊聊關於這片板子以及這四年來隨著板子一起成長的龐大社群。

這片新板子於2月28日發售,售價只要$35美元。

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