Với Raspberry Pi, chúng ta có thể làm được mọi việc mà chúng ta mong muốn ở một chiếc máy tính để bàn thực hiện, từ lướt web, nghe nhạc,xem phim với chất lượng cao, tạo bảng tính, làm fi
Trang 2Mục lục
LỜI MỞ ĐẦU 2
PHẦN I: TỔNG QUÁT VỀ RASPBERRY PI 3
1 Raspberry Pi là gì ? Ứng dụng của Raspberry Pi 3
2 Cấu tạo phần cứng Raspberry Pi 5
2.1 Raspberry Pi model A và Raspberry Pi model A+ 6
2.2 Raspberry Pi model B và Raspberry Pi model B+ 8
2.3 Raspberry Pi 2 9
2.4 Raspberry Pi 3 10
3 Các hệ điều hành chạy trên Raspberry Pi 11
PHẦN 2: CẤU TRÚC RASPBERRY PI 3 MODEL B 24
1 Ưu điểm củaRaspberry pi 3 model B 24
2 Cấu trúc phần cứng 25
Trang 3LỜI MỞ ĐẦU
Các chuyên gia luôn nỗ lực phát triển các thiết bị điện tử mới đáp ứng nhu cầu vàyêu cầu của khách hang Công nghệ đã và đang được phát triển không ngừng, làm chocác thiết bị ngày càng trở nên gọn gàng và thực hiện được nhiều chức năng hơn Sử dụngcác cách thông thường cũ để phát triển các thiết bị điện tử đang dần trở nên lỗi thời vìtrọng lượng lớn và chiếm nhiều không gian nhưng lại đắt tiền và có khả năng thực hiệnmột số lượng hoạt động ít hơn Bài tiểu luận này chúng em xin thảo luận chi tiết về mộtthiết bị được nhiều người quan tâm hiện nay đó chính là Raspberry Pi
Trang 4PHẦN I: TỔNG QUÁT VỀ RASPBERRY PI
1 Raspberry Pi là gì ? Ứng dụng của Raspberry Pi
Raspberry Pi sản xuất bởi 3 OEM: Sony, Qsida, Egorman Và được phân phốichính bởi Element14, RS Components và Egoman Glyn Moody đã miêu tả về dự ánRaspberry Pi tháng 5 năm 2011 như một “Potential BBC Micro 2.0”, nghĩa là nó khôngthay thế máy tính nhưng nó bổ sung cho nó
Raspberry Pi như một máy tính có kích thước nhỏ ( chỉ bằng một chiếc thẻ credit- card),
có giá thành thấp Raspberry Pi có thể kết nối với màn hình máy tính, hoặc tivi, có thểkết nối với các thiết bị đầu vào như camera, bàn phím, chuột như một chiếc máy vi tínhthông thường Respberry Pi thích hợp cho mọi người ở mọi lứa tuổi để khám phá, tìmhiểu hoạt động của một máy tính để học và làm thế nào tạo nên một chương trình bằngcác ngôn ngữ như Python, Scratch Với Raspberry Pi, chúng ta có thể làm được mọi việc
mà chúng ta mong muốn ở một chiếc máy tính để bàn thực hiện, từ lướt web, nghe nhạc,xem phim với chất lượng cao, tạo bảng tính, làm file word cũng như chơi game…
Ngoài ra, Raspberry Pi còn có khả năng tương tác với các thiết bị ngoại vi khác và đãđược sử dụng trong các dự án phần cứng như máy nghe nhạc, thiết bị dư báo thời tiết,thiết bị dò tìm cha mẹ, các dự án smarthouse với cảm biến hồng ngoại Hiện tạiRaspberry Pi đang được sự dụng khá phổ biến trên thế giới với các đối tượng chủ yếu làcác học sinh, sinh viên tìm hiểu về lập trình cũng như cách thức làm việc của máy tính.Sau đây là một vài ứng dụng của Raspberry Pi trong cuộc sống:
- Raspberry Pi được dùng để chế tạo thiết bị hỗ trợ chụp time-lapse RasPiLapse Đây là
một bộ thiết bị do Rick Adam chế tạo dựa trên nền tảng thiết bị của Raspberry Pi Mộtthiết bị hỗ trợ chụp ảnh time-lapse chuyên nghiệp có thể lấy đi của bạn đến 650USD( khoảng 14,9 triệu đồng), thế nhưng với sản phẩm được điều khiển bỏi Pi của nhàphát triển Rick Adam cái giá này giảm xuống chỉ còn vài chục USD
Trang 5Hình 1 1 Bộ RasPiLapse của Rick Adam
- Raspberry được dung làm hệ thống máy tính cho ô tô, được đi kèm với một màn hìnhcảm ứng dễ dàng tích hợp vô ô tô thế hệ cũ để đảm nhiệm các chức năng thông minh.Trên Suzuki Swift cũng đã được trang bị hệ thống máy tính này
- Raspberry Pi thường được dung để chế tạo robot, ứng dụng trong các thiết bị thôngminh Ngoài những ứng dụng như trên thì còn có các ứng dụng khác như mày đo nhiệt độ
độ ẩm, ổ cắm điện điều khiển quá web, camera giám sát thông minh,…
- Ngoài ra thì Raspberry Pi còn đóng vai trò là một máy tính thu nhỏ, dung để cài đặtphần mềm Scratch cho trẻ em học lập trình
Hình 1 2: Bé Robin(8 tuổi) lập trình bằng công cụ Scratch trên Raspberry Pi
Trang 62 Cấu tạo phần cứng Raspberry Pi
Hình 2 1: Mô hình kiến trúc phần cứng Raspberry Pi
Mô hình trên là mô hình kiến trúc phần cứng của Raspberry Pi Bao gồm vi xử lý, bộ nhớtrong RAM, cổng kết nối với các thiết bị nhập xuất, cổng kết nối USB và đầu vàoEthernet Tuy nhiên, ứng với mỗi model khác nhau của Raspberry Pi sẽ có một kiến trúckhác nha, them hoặc bớt link kiện phần cứng
Phiên bản Raspberry Pi đầu tiên là Raspberry Pi model A được phát hành vàotháng 2 năm 2013 Tiếp theo đó là các model Raspberry Pi model A+, Raspberry Pimodel B, Raspberry Pi model B+ Và phiên bản mới nhất là Raspberry Pi 3 model B+vừa được phát hành vào tháng 3 năm 2019
- Vi xử lí: Bộ vi xử lí được sử dụng trong Raspberry Pi thế hệ đầu tiên tương đương với
bộ vi xử lý được dung trong các smartphone cũ như (iPhone 3G,
iPhone 3GS) Raspberry Pi chạy dựa trên hệ thống Broad BCM2835 Bao gồm vi xử lý
700 MHz ARM1176JZF-S, bộ xử lí độ họa VideoCore Iv GPU và RAM Nó có bộ nhớđệm Level 1 là 16Kb, Level 2 là 128Kb Bộ nhớ đêm Level 2 được sử dụng chủ yếu bởiGPU RAM của Raspberry Pi nằm ở dưới chân của CPU
- RAM: Với phiên bản ban đầu của Raspberry Pi, RAM của nó là 256MB với 128MB
được chia cho GPU và 128MB dành cho CPU Với dung lượng bộ nhớ trong này,Raspberry Pi có thể xử lý được video 1080p và 3D đơn giản Tuy nhiên do nhu cầu tangcao, nên trong các model tiếp theo, dung lượng bộ nhớ trong đã được nhà cung cấp tanglên thành 512MB (Model B, B+) và 1GB(Raspberry Pi 2, 3)
- Network: Trong phiên bản Raspberry Pi thế hệ đầu tiên(A,A+) nhà cung cấp chưa tích
hợp cổng Ethernet Vì vậy nếu muốn kết nối internet người dung phải thông qua USBwifi adapter Chỉ từ model B trở đi, nhà cung cấp Raspberry Pi mới tích hợp cổngEthernet 10/100 Mbit/s Ethernet(8P8C) vào trong thiết bị của mình Qua đó người dung
Trang 7- Thiết bị ngoại vi: Đối với Raspberry Pi, người dung có thể kết nối keyboard, mouse
như đối với một máy vi tính bình thường Ngoài ra, Raspberry Pi còn cho phép chúng takết nối với các thiết bị ngoại vi khác như camera, cảm biến hồng ngoại cũng như các linkkiện phần cứng khác
- Video: Bộ xử lí video của Raspberry Pi cho phép xử lý video độ phân giải cao, chạy
được trên các tivi hiện đại ngày nay Như HD, full HD, các màn hình có độ phân giải caohơn hoặc thấp hơn và các dòng tivi có độ phân giải cũ Danh sách các độ phân giải như :640×350 EGA, 640×480 VGA, 800×600 SVGA, 1024×768 XGA, 1280×720 720pHDTV,1280×768 WXGA variant, 1280×800 WXGA, 1280×1024 SXGA, 1366×768WXGA, 1400×1050 SXGA+, 1600×1200 WUXGA Nó có thể phân giải mã tín hiệuvideo PAL-BGHID, PAL-M, PAL-N, NTSC và NTSC-J
- Đồng bộ thực: Raspberry Pi không có đồng bộ thực như trên máy vi tính thông thường.
Vì vậy nó không thể lưu giữ thời gian thực tế khi không hoạt động Đồng hộ thường đượclấy dựa vào đồng hộ internet khi Raspberry Pi được kết nối mạng
2.1 Raspberry Pi model A và Raspberry Pi model A+
Hình 2.1 1 Raspberry Pi model A
Hình 2.1 2 Raspberry Pi model A+
Trang 8Raspberry Pi model A Raspberry Pi model A+
GPU Broad VideoCore IV @ 250 Mhz[35][36] OpenGL ES 2.0
(24 GFLOPS) MPEG-2 and VC-1 (with license), [37]1080p30 H.264/MPEG-4 AVC high- profile decoder andencoder
Cổng USB 2.0 1 cổng
Ngõ ra video HDMI( rev 1.3 & 1.4), 14 HDMI độ phân giải từ 640×350
tới 1920×1200Ngõ ra audio Qua 2 cổng analog 3.5mm và HDMI
Trang 92.2 Raspberry Pi model B và Raspberry Pi model B+
Hình 2.2 1 Raspberry Pi model B và Respberry Pi model B+
Raspberry Pi model B Raspberry Pi model B+
GPU Broadcom VideoCore IV @250 MHz[35][36] OpenGLES
2.0( 24 GFLOPS) MPEG-2 and VC-1( with license), [37]1080p30 H.264/MPEG-4 AVC high-profile decoder andencoder
Cổng USB 2.0 2 cổng
Ngõ ra video HDMI (rev 1.3& 1.4), 14 HDMI độ phân giải từ
640× 350 tới 1920×1200Ngõ ra audio Qua 2 cổng analog 3.5mm và HDMI
Bộ nhớ trong Hỗ trợ SD/MMC/SDIO MicroSD slot
Trang 10GPU Broad VideoCore IV @250 MHz[35][36] OpenGL
ES2.0 (24 GFLOPS) MPEG-2and VC-1 (with license),[37] 1080p30 H.264/MPEG-4 AVC high-profiledecoder and encoder
Ngõ ra video HDMI (rev 1.3&1.4),14 HDMI độ phân giải từ
640×350 tới 1920×1200Ngõ ra audio Qua 2 cổng analog 3.5mm và HDMI
Bộ nhớ trong MicroSD slot
Cổng network ethernet 10/100 Mbit/s Ethernet(8P8C)
Bảng 2.3 1 Bảng thông số kĩ thuật của Raspberry Pi 2
Trang 112.4 Raspberry Pi 3
Raspberry Pi 3 model B được ra mắt vào ngày 29 tháng 2 năm 2016 sẽ được nhóm sửdụng để thực hiện cho bài tiểu luận bởi vì tính mới cũng như sự ưu việt về bộ vi xử lí sovới các phiên bản cũ hơn
Cấu hình Raspberry Pi 3 có khá nhiều thay đổi:
CPU 64 bit quad-core bộ vi xử lý ARM Cortex A53, tốc độ 1,2 GHz gấp 10 lần
so với thế hệ đầu tiên
CPU 1.2 GHz 64/32-bit quad-core ARM Cortex-A53
GPU Broadcom VideoCore IV at higher clock frequencies (300
MHz & 400 MHz) than previous that run at 250 MHz
Cổng USB 2.0 4 cổng
Ngõ ra video 1 cổng full-sized HDMI, cổng MIPI DSI Display, cổng MIPI
CSI Camera, cổng stereo output và composite video 4 chânNgõ ra audio H.264, MPEG-4 decode (1080p30), H.264 encode (1080p30)
OpenGL ES 1.1, 2.0 graphic
Bộ nhớ trong MicroSD
Bảng 2.4 1 Bảng thông số kĩ thuật của Raspberry Pi 3 model B
Trang 123 Các hệ điều hành chạy trên Raspberry Pi
Raspberry Pi chủ yếu sử dụng hệ điều hành Linux Chip của Raspberry Pi được dựa trên phiên bản 6 của ARM Các phiên bản cũ của Raspberry Pi không chạy được hệ điều hànhWindows Chỉ đến phiên bản Raspberry Pi 2, mới hỗ trợ chạy được Windows 10 IoT core
Các hệ điều hành phổ biến trên Raspberry Pi bao gồm:
- Raspbian:
Hình 3 1 Giao diện hệ điều hành Raspbian
Raspbian là phiên bản hệ điều hành phổ biến nhất trên Raspberry Pi Đa sốngười dùng sẽ được khuyên sử dụng phiên bản hệ điều hành này
Raspbian là một hệ điều hành dễ sử dụng và sự hộ trợ tốt nhất của cộng đồngtrên thế giới Hơn thế nữa, Raspbian là phiên bản không chính thức của Debian Wheezy –một phiên bản Linux có tiếng Raspbian rất đơn giản và quen thuộc Nó là nền tảng rất tốtcho những người mới bắt đầu làm quen với Raspberry Pi nói riêng và Linux nói chung.Giống như một chiếc máy tính Windows, Raspbian bao gồm các ứng dụng đa phươngtiện và đồ họa ( xem ảnh, xem phim, soạn thảo notepad), và nếu chúng ta cần nhiều hơn,chúng ta có thể cài them các gói phần mềm khác như trình duyệt internet, nhắn tin, bộphận mềm văn phòng…
Trang 13- Ubuntu MATE:
Hình 3 2 Giao diện hệ điều hành Ubuntu MATE
Ubuntu MATE có một cộng đồng rất tích cực và làm việc chăm chỉ để phát hànhmột phiên bản của Ubuntu MATE cho Raspberry Pi 2, đó là Ubuntu 15.04 Đây là phiênbản chính thức đầu tiên hỗ trợ cho Raspberry Pi 2 mới nhất Các phiên bản Ubuntu 15.04còn được gọi với tên mã: Vivid Vervet Vivid Vervet cung cấp rất nhiều tính năng thú vị
và các cải tiến trong kernel để đáp ứng nhu cầu Video HD
Tương tự Raspbian, Ubuntu Mate có giao diện Desktop và nó biến Raspberry Pithành máy tính để bàn hấp dẫn có giao diện trực quan với nhiều phần mềm được khuyêndung bởi chính Raspbian Chúng ta sẽ có ứng dụng xem ảnh Shotwell, trình emailMozilla Thunderbird và trình duyệt web Mozilla Firefox, phần mềm văn phòngLibreOffice, phần mềm tin nhắn đa năng Pidgin, trình nghe nhạc Rhythmbox, hoặcTransmission để tải Torrent
Trang 14- ArchlinuxARM:
Hình 3 3: Giao diện hệ điều hành ArchlinuxARM
Arch Linux ARM là một bản phân phối của Arch Linux được xây dựng cho các
bộ vi xử lý ARM Hệ điều hành này có một lịch sử lâu dài và đang được sử dụng trên mộtloạt các sản phẩm, bao gồm cả các Pogoplug, và trên Raspberry Pi nó chanh chóng và ổnđịnh
Arch Linux ARM mang về phía trước triết lý Arch Linux của sự đơn giản và dễ
sử dụng, nhằm mục tiêu đến người tiêu dung có kinh nghiệm bằng cách cho họ hoàn toànkiểm soát và chịu trách nhiệm trên toàn hệ thống Các hướng dẫn được cung câó để hỗtrợ trong việc cài đặt trên các nền tảng ARM khác nhau Tuy nhiên, bản than hệ thốngcũng sẽ cung cấp các trợ giúp cơ bản cho người sử dụng
Ưu điểm của Archlinux:
Nó luôn luôn phát triển, được cập nhật hang ngày Nó có hang ngàn gói vàcác AUR đằng sau nó Nó nhanh hơn và tối ưu hóa hơn đa số các phiên bản linux còn lại
Hệ điều hành tạo điều kiện tối đa để lập trình viên phát triển các ứng dụng dựa trên nó, dễdàng hơn nhiều so với việc viết các tập tin điều khiển Debian hay RPM Ngoài ra, toàn bộphân phối có thể cập nhật thông qua các gói nhỏ thay vì cập nhật lớn mỗi tháng
Nó dựa trực tiếp trên Arch Linux và chia sẻ gần như tất cả các mã nguồn
Trang 15giống Unix Triết lý thiết kế và thực hiện của nó làm cho nó dễ dàng mở rộng và chỉnhsửa” Nhiều gói chưa sửa đổi từ gì các phiên bản ban đầu được phát hành.
Nó chạy trên bất cứ thiết bị có chip xử lí ARMv5TE hoặc cao hơn, baogồm máy tính cắm , Raspberry Pi, thiết bị OxNAS, thiết bị WebOS, Android, NokiaN900, PandaBroad, BeagleBoard, và khá nhiều bất kỳ thiết bị ARM
Chúng ta có thể chạy nhiều dịch vụ phổ biến như CUPS để in từ các máytính nối mạng, Apache, Lighttpd , Cherokee, Nginx,… cho các máy chủ web, máy chủFPT, máy chủ NSF, các máy chủ trò chơi trực tuyến, hoặc cố gắng để cài đặt một môitrường máy tính để bàn (với một trình duyệt web, soạn thảo văn bản, và nhiều hơn nữa)
có thể truy nhập thông qua VNC (hoặc trên một màn hình hiển thị thông qua DisplayLinkhoặc HDMI), và nhiều hơn nữa
- OSMC:
Hình 2.14 - Giao diện hệ điều hành OSMC
OSMC (Open Source Media Center) là một trình chơi nhạc, video đa phươngtiện miễn phí và nguồn mở dựa trên Linux và được thành lập vào năm 2014, cho phépchúng ta phát các tập tin đa phương tiện từ mạng cục bộ, các thiết bị lưu trữ hoặcInternet OSMC là trình chơi đa phương tiện hàng đầu về tính năng, được sự hỗ trợ rông
Trang 16 Ưu điểm của OSMC:
Đơn giản và dễ sử dụng: Mặc dù OSMC được dựa trên Linux, chúng takhông cần phải có bất cứ kinh nghiệm với Linux để có được nó và chạy theo cách chúng
ta muốn Tất cả mọi thứ có thể dễ dàng quản lý thông qua giao diện OSMC Đối vớinhững người muốn sử dụng thêm các ứng dụng khác, chúng ta có kho Debian đầy đủ(trong đó có hơn 30.000 gói) các ứng dụng theo ý muốn
Đó là mã nguồn mở và miễn phí Chúng miễn phí để làm bất cứ điều gìchúng ta muốn với phần mềm OSMC được cấp phép theo phiên bản 2 của GPL Bất cứ aicũng có thể tự do sử dụng OSMC và mã của nó, nhưng khi thực hiện các thay đổi, họ phảiđóng gói chúng lại để phù hợp với các dự án OSMC Điều này hoàn toàn phù hợp với tiêuchí phát triển của hệ điều hành
OSMC được cài đặt chỉ trong vài phút Cài đặt dễ dàng là điểm độcđáo OSMC so các sản phẩm trung tâm đa phương tiện khác trên mạng
Dễ dàng tiếp cận các bản cập nhật và ứng dụng: Chúng ta sẽ nhận được bảncập nhật OSMC thường xuyên mỗi tháng Chúng ta có thể chọn khi (và nếu) chúng tamuốn cài đặt bản cập nhật, cũng như cài đặt các ứng dụng mới thông qua kho ứng dụngcủa chúng Tất cả mọi thứ trong cửa hàng ứng dụng của chúng là miễn phí Có thể nhậnmột torrent client, trình duyệt web và TV tuner trong vài giây
OSMC có một cộng đồng lớn của những người đã từng sử dụng sẵn sànggiúp đỡ những người mới Nhà cung cấp cũng đã xây dựng một thư viện tài liệu phongphú để giúp chúng ta có sử dụng tốt nhất OSMC
Phát bất cứ điều gì từ bất cứ nơi nào OSMC có thể chơi tất cả các định dạngmedia phổ biến ra ngoài và hỗ trợ một loạt các giao thức mới, do đó chúng ta sẽ được bảođảm để có thể truyền âm thanh, phim ảnh từ các thiết bị khác
Sự nhiệt tình và tận tâm của các lập trình viên đã làm cho OSMC là trungtâm truyền thông tốt nhất hiện có Giao diện và đồ họa được chăm sóc tỉ mỉ OSMC lànhiều hơn chỉ là một trung tâm đa phương tiện
OpenELEC: