Strom & Elektroinstallation

Einplatinencomputer (SBC) – Raspberry Pi, Banana Pi, Odroid und Co.

Einplatinencomputer – Raspberry Pi, ODROID, ArduinioWer kennt sie nicht, die Spielkonsolen und Kleincomputer Commodore 64, Robotron KC85 oder Atari ST, die Generationen begeistert und für jede Menge Spielspaß gesorgt haben. Selbst heute gibt es noch eine große Fangemeinschaft, die das letzte aus dem "Brotkasten", wie der C64 liebevoll genannt wird, kitzeln. Dieser 8-Bit-Heimcomputer ermöglichte jedem den kostengünstigen Einstieg in die Computerwelt. Er ist klein, einfach zu bedienen und vor allem günstig und wurde daher zum meistverkauften Heimcomputer.

Auch wenn diese kleinen Rechner ein externes Speichermedium, wie Datasette oder Diskettenlaufwerk, benötigten, sind sie bereits als die ersten Einplatinencomputer zu sehen. Der heutige Stand der Technik ermöglicht es natürlich, dieselbe Leistung inklusive Datenspeicher auf die Größe einer Zigarettenschachtel zu komprimieren. Der Sinn ist jedoch derselbe: Einfache, kleine Computer, die dem Lernen dienen und jedem kostengünstig den Einstieg in die Computerwelt ermöglichen. Heutige Einplatinencomputer übernehmen automatische Steuerungen, ermöglichen das Surfen im Internet oder die gesamte Hausautomatisierung. Der Vorteil liegt vor allem in der kompakten Bauweise, dem überaus günstigen Preis und der großen Fangemeinde, die viele Einsatzzwecke vorstellt.

Der Raspberry Pi sollte kostengünstig die Informatik näher bringen

Sinkende Studentenzahlen und das mangelnde Interesse an der Erlernung von Programmiersprachen brachte die Universität Cambridge auf die Idee einen Computer zu entwerfen, der Interessenten anspricht. Im Vordergrund stand hierbei der Preis, denn das mangelnde Interesse wurde hauptsächlich in den fehlenden Möglichkeiten der Jugend gesehen. Heimcomputer sind teuer und das Risiko ist hoch, etwas beim Experimentieren zu zerstören. Dementsprechend sind sie zum Basteln und Probieren ungeeignet. Es musste ein Computer entworfen werden, der bezahlbar ist und bei Bedarf günstig ersetzt werden kann. Damit begann die Erfolgsgeschichte der vielen kleinen Einplatinencomputer.

Was ist ein Einplatinencomputer?

Ohne in die technischen Details zu gehen, lassen sich Einplatinencomputer recht einfach beschreiben. Alles, was ein "normaler" Rechner kann und auf mehrere Peripherie-Geräte aufteilt, verbindet ein Einplatinencomputer auf ein einziges kleines Board. Bedingt durch ihre sehr kleine Bauweise, sind sie natürlich nicht so flott wie ihre großen Brüder, für viele Anwendungen jedoch absolut ausreichend. Gewünschte Erweiterungen, wie Festplatten oder Laufwerke, lassen sich problemlos mittels USB-Anschluss nutzen.

Einplatinencomputer sind kaum größer als eine ScheckkarteEinplatinencomputer sind kaum größer als eine Scheckkarte

Ihr großer Vorteil liegt – neben der kompakten Bauform – vor allem in ihrer sehr geringen Stromaufnahme. Bereits ein einfaches Netzteil eines Smartphones mit Mini-USB ist ausreichend, um den Minicomputer zu versorgen. Die geringe Leistungsaufnahme begrenzt natürlich den Anschluss an USB-Geräten ohne eigene Stromversorgung. Solche "Verbraucher" können nur begrenzt genutzt oder müssen mittels USB-Hub mit eigener Stromversorgung gespeist werden.

Entwickelt wurden Einplatinencomputer hauptsächlich als Entwicklerboards und für den Einsatz in Produktionsmaschinen. Dort ermöglichen sie das Regeln und Steuern, ohne dass ein externer Computer benötigt wird. Inzwischen sind sie in fast jedem technischen Gerät mit einem größeren Funktionsumfang zu finden – etwa in Smartphones, Smart-TVs, Routern, Waschmaschinen oder Kraftfahrzeugen.

Raspberry Pi – unangefochten, doch es gibt Alternativen

So, wie sich Männer nie einig werden, welcher Akkuschrauber der Beste ist, gibt es auch keinen besten Einplatinencomputer. Viele Auswahlkriterien an Leistungen, Anschlüssen oder Betriebssystemen und erst recht immer mehr Neuerscheinungen erschweren es, den Überblick zu behalten und sich für ein Gerät zu entscheiden. Bei der Preisklasse ist von günstig bis teuer zwar alles möglich, jedoch bewegen sich dich Einplatinencomputer in einem bezahlbaren Rahmen, sodass dieser Punkt nur bedingt die Kaufentscheidung beeinflussen sollte.

Als Einplatinen-Einsteiger sollte das Augenmerk auf jeden Fall auf der Verbreitung und den online verfügbaren Anleitungen liegen. Hier hat der Raspberry Pi unangefochten die Nase vorn. Täglich erscheinen neue Ideen zur Verwendung, neue Bauanleitungen für Erweiterungen oder fertige Scripte zur Steuerung und Bedienung. Es gibt kaum eine Idee, die noch nicht umgesetzt wurde oder an der gerade irgendwo gebastelt wird. Interessenten sind daher zu jeder Zeit schnell gefunden und dennoch werden die Ideen wohl nie ein Ende nehmen. Neue Modelle mit anderen Ausstattungsvarianten, weiteren Anschlüssen, immer mehr Leistung und vor allem die ständig wachsende Fangemeinde schaffen die Basis für neue Idee und faszinierende Projekte.

So entstand bereits 2006 der erste Prototyp, dessen Schaltpläne sogar veröffentlicht wurden. Das zeigt, dass hier nicht der Profit im Vordergrund stand. Die Tatsache, dass der Pi auch nach mehreren Neuauflagen nie über 40 € gekostet hat, sollte das weiter bestätigen. Inzwischen ist das Interesse dermaßen gewachsen, dass jede Neuerscheinung mit dem Verkauf eines neuen Harry Potter Bandes verglichen werden kann: Es wird sich darauf gestürzt, getestet und jeder möchte als erster die neuen Änderungen bekanntgeben.

Ausgestattet ist das neuste Modell – der Raspberry Pi 3 Model B – mit einem ARM Cortex-A Prozessor, welcher über vier Kerne mit 1200 MHz verfügt. Taktfrequenzen, von denen so mancher Heimrechner lange Zeit nur träumen konnte. Hinzu kommt ein Arbeitsspeicher von einem Gigabyte, vier USB-Anschlüsse und integriertes WLAN sowie Bluetooth 4.1. Die Videoübertragung erfolgt über einen HDMI-Anschluss in HD-Qualität, sodass jeder gute Fernseher oder mittels Adapter jeder digitale Monitor als Ausgabegerät geeignet ist. Damit handelt es sich beim neuen Raspberry Pi um einen vollwertig ausgestatteten Computer, der sich mit einer 5V Micro-USB-Stromversorgung und mit 800 mA begnügt.

Was braucht man mehr? Natürlich die Möglichkeit Relais zu schalten, Sensoren auszuwerten oder Displays anzusteuern. Hierfür stellt der Pi 40 Pins (GPIOs) zur Verfügung, die teilweise fest belegt oder frei programmierbar sind. Zusätzliche Erweiterungskarten lassen sich direkt anschließen und steuern. Angebote gibt es viele.

Wichtige Daten der Raspberry Pi Modelle

Raspberry Pi Model A:

  • Größe in mm: 93 x 63,5 x 17
  • Taktfrequenz: 1 x 700 MHz
  • Arbeitsspeicher: 256 MB
  • USB-Anschlüsse: 1
  • Netzwerk (Ethernet): -
  • Netzwerk (WLAN): -
  • Bluetooth: -
  • Stromversorgung Micro-USB: 5 V / 500 mA
  • Betriebssystem: GNU/Linux, BSD, Plan 9, RISC OS

Raspberry Pi Model A+:

  • Größe in mm: 70,4 x 57,2 x 12
  • Taktfrequenz: 1 x 700 MHz
  • Arbeitsspeicher: 256 MB
  • USB-Anschlüsse: 1
  • Netzwerk (Ethernet): -
  • Netzwerk (WLAN): -
  • Bluetooth: -
  • Stromversorgung Micro-USB: 5 V / 230 mA
  • Betriebssystem: GNU/Linux, BSD, Plan 9, RISC OS

Raspberry Pi Model B:

  • Größe in mm: 93 x 63,5 x 20
  • Taktfrequenz: 1 x 700 MHz
  • Arbeitsspeicher: 256 / 512 MB
  • USB-Anschlüsse: 2
  • Netzwerk (Ethernet): 10 / 100 MB
  • Netzwerk (WLAN): -
  • Bluetooth: -
  • Stromversorgung Micro-USB: 5 V / 700 mA
  • Betriebssystem: GNU/Linux, BSD, Plan 9, RISC OS

Raspberry Pi Model B+:

  • Größe in mm: 93 x 63,5 x 20
  • Taktfrequenz: 1 x 700 MHz
  • Arbeitsspeicher: 512 MB
  • USB-Anschlüsse: 4
  • Netzwerk (Ethernet): 10 / 100 MB
  • Netzwerk (WLAN): -
  • Bluetooth: -
  • Stromversorgung Micro-USB: 5 V / 600 mA
  • Betriebssystem: GNU/Linux, BSD, Plan 9, RISC OS

Raspberry Pi 2 Model B:

  • Größe in mm: 93 x 63,5 x 20
  • Taktfrequenz: 4 x 900 MHz
  • Arbeitsspeicher: 1024 MB
  • USB-Anschlüsse: 4
  • Netzwerk (Ethernet): 10 / 100 MB
  • Netzwerk (WLAN): -
  • Bluetooth: -
  • Stromversorgung Micro-USB: 5 V / 800 mA
  • Betriebssystem: GNU/Linux, BSD, Plan 9, RISC OS

Raspberry Pi 3 Model B:

  • Größe in mm: 93 x 63,5 x 20
  • Taktfrequenz: 4 x 1200 MHz
  • Arbeitsspeicher: 1024 MB
  • USB-Anschlüsse: 4
  • Netzwerk (Ethernet): 10 / 100 MB
  • Netzwerk (WLAN): 2,4 GHz WLAN
  • Bluetooth: 4.1 Bluetooth
  • Stromversorgung Micro-USB: 5 V / 800 mA
  • Betriebssystem: GNU/Linux, BSD, Plan 9, RISC OS, Windows 10 IoT Core

Bauanleitung – Raspberry Pi Datenserver (NAS)

Ein PC als Datenserver benötigt häufig viel Strom und Komplettsysteme sind teuer. Daher eignen sich Einplatinencomputer hervorragend, um einen Datenserver (NAS) im Eigenbau entstehen zu lassen.

Banana Pi – schnell mit viel Arbeitsspeicher

Der Banana Pi klingt wie der Raspberry Pi, sieht auch ähnlich aus, ist aber ein eigenständig entwickelter Einplatinencomputer aus der Bildungsinitiative Lemaker. org, welche nicht in Zusammenarbeit mit der Raspberry Pi Foundation steht.

Banana Pi-M3 auf Amazon.de

Leistungstechnisch unterscheidet sich der Banana Pi deutlich vom Raspberry Pi, was sich bereits am aktuellen Cortex-A7 Octa-Core Prozessor widerspiegelt, der mit 8 Kernen bis zu maximal 2 GHz arbeitet. Damit und mit einem Arbeitsspeicher von 2 GB steckt der Banana Pi so manchen heimischen Rechner in die Tasche. Geschwindigkeit und Leistung haben natürlich ihren Preis und mit über 80 € hebt sich der kleine flotte Rechner doch schon deutlich von anderen Einplatinencomputern ab.

Damit eignet sich der Banana Pi vor allem für anspruchsvolle Projekte, die eine höhere Rechenleistung erfordern. Erste Tests mit dem neuen Modell haben jedoch gezeigt, dass noch nicht alles ganz rund läuft und Hardwarekomponenten nicht immer erkannt werden. Auch der angepriesene USB-Sata-Anschluss liefert nur befriedigende Ergebnisse, da er sich die Leistung mit den weiteren USB-Anschlüssen teilen muss und daher kaum eine bessere Performance zu erwarten ist.

Dennoch ist die Rechenleistung des Banana Pi M3 nicht zu schlagen, was sicher für etliche Anhänger sorgt. Dank des 1 Gbit-Ethernet-Anschlusses ist der Banana Pi natürlich die erste Wahl für einen geplanten Server im heimischen Netzwerk. Hierfür bietet Lemaker.org bereits einen Banana Pi Router an, der mit vier Netzwerkanschlüssen ausgestattet ist.

ODROID – flott aber undurchsichtig

Der ODROID setzt sich aus Open und Droid zusammen – das hat jedoch weder etwas mit einer offenen Hardwareentwicklung zu tun, noch steht der ODROID mit dem Android-Betriebssystem in Verbindung, auch wenn dieses für den ODROID geeignet ist.

Der etwas teure ODROID-XU4 auf Amazon.de

Die ODROID-Fangemeinde hält sich stark in Grenzen, was sicherlich nicht zuletzt an der etwas undurchsichtigen Verkaufsstrategie liegt. Von insgesamt 15 Modellen sollen aktuell drei erhältlich sein, wovon sich nur zwei – der ODROID-C1 und der ODROID-XU4 – finden lassen. Ersteres Modell ist auch nicht auf dem beliebten Onlinemarkt Amazon.de zu bekommen. Dementsprechend sind sie kaum sichtbar und ist es schwer die Modelle einzuordnen oder mit anderen Einplatinencomputern zu vergleichen.

Der C1+ liegt mit 45 € etwa beim Raspberry Pi, bietet jedoch bereits mit diesem Modell mehr Rechenleistung. Die CPU arbeitet mit vier Kernen zu je 1,5 GHz und auch der Ethernet-Anschluss bietet mit bis zu 1000 Mbits/s mehr Performance. Dafür muss auf einen externen Audioausgang ebenso verzichtet werden wie auf eine Kamera-Schnittstelle. Die integrierte Infrarot-Schnittstelle und der flotte Netzwerkanschluss prädestinieren ihn jedoch als bessere Basis zum Medienserver.

Der deutlich teurere ODROID-XU4 bietet mit 2 GB Arbeitsspeicher, USB 3.0 Anschluss und einem 8-Kern-Prozessor zu je 1,4 GHz noch deutlich mehr Power, liegt mit 135 € aber schon fast außerhalb des Rahmens kleiner Einplatinencomputer. Als Entwicklerboard und Basis für Bastelprojekte ist der XU4 eher ungeeignet. Hier sollte bereits umfassendes Wissen vorhanden sein, um das gute und nicht ganz günstige Stück nicht zu beschädigen.

Cubiebord – Einplatinencomputer oder Mini-PC?

Das Cubieboard hebt sich deutlich von den meisten Einplatinencomputern ab. Das jedoch nicht nur im Preis: Mit seiner Rechenpower und vor allem seinen Anschlüssen misst er sich gerne mit seinen großen Brüdern – den klassischen PCs.

Cubieboard 4 auf Amazon.de

Bereits bei der Platinengröße sticht das Cubiebord 4 deutlich aus den Vergleichsmodellen hervor. Mit fast 15 x 15 cm ist es kaum kleiner als ein Mini-ITX-Board und darf in puncto Leistung und Ausstattung auch gerne mit solchen Modellen verglichen werden. Mit einem Octa-Core-Prozessor werden für einen Einplatinencomputer außerordentliche Geschwindigkeiten erreicht und 2 Gigabyte DDR3 SDRAM sorgen für genügend Arbeitsspeicher. Der vorhandene Micro-SD-Steckplatz darf zur reinen Speichererweiterung genutzt werden, da das Cubieboard bereits über einen festen Flashspeicher von 8 Gigabyte verfügt.

Wer wie ein echter Computer arbeitet, sollte auch die passenden Anschlüsse bieten. Für einen Einplatinencomputer muss sich das Cubieboard auch in diesem Punkt nicht verstecken. Neben den üblichen USB-Anschlüssen, 1 Gigabit-Ethernet oder HDMI bietet das Cubieboard sogar einen VGA-Anschluss, Mikrofoneingang, eine USB OTG Buchse und die Anschlussmöglichkeit einer Wi-Fi-Antenne. Selbst auf die Nutzung von Infrarot-Peripherie muss nicht verzichtet werden.

Wer einen fast kompletten PC auf nur einer Leiterplatte sucht und dafür auch gerne etwas tiefer in die Tasche greift, wird beim Cubieboard 4 fündig. Auch wenn es über eine serielle Schnittstelle verfügt und sich damit als Entwicklerboard oder für eigene Projekte nutzen lässt, liegt der hauptsächliche Einsatzzweck sicher in einem Mini- oder Einbau-PC. Wer mehr möchte, sollte das entsprechende Fachwissen mitbringen, denn Zubehör und Bauanleitungen sind im Internet kaum zu finden.

BeagleBone Black – etwas schwach auf der Brust

Texas Instruments richtet sich mit den BeagleBoards an Entwickler, die es unkompliziert mögen. Hierfür stehen unterschiedliche Versionen zur Verfügung, die sich in verschiedenen Preisklassen ansiedeln. Als Vergleich wird das BeagleBone Black herangezogen, welches noch recht günstig zu bekommen ist.

BeagleBone Black auf Amazon.de

Das BeaglBone Black ist ein reines Entwicklerboard. Hierfür spricht das freie Boarddesign, welches jederzeit nachgebaut und angepasst werden kann, sowie ein bereits installiertes Betriebssystem im Linux-Format Ångström. Ebenso werden aber auch Android, Ubunto, Debian, openSUSE und weitere unterstützt.

Unterschiedliche Erweiterungsplatinen lassen sich über 46 Pins anschließen und sogar auf bis zu vier Ebenen kaskadieren. Damit stehen dem Entwickeln und Ausprobieren alle Türen offen. Zum Entwickeln werden selten hohe Rechenleistungen benötigt, was das BeagleBone Black leider zu deutlich verinnerlicht. Ein Dual-Core-Prozessor mit etwa 1 GHz und 512 MB DDR3 Arbeitsspeicher bieten wenig Möglichkeiten, aufwändige Programme zum Laufen zu bekommen.

Interessanter sind da schon die entwicklertauglichen Anschlussmöglichkeiten. Zwar gibt es nur einen Standard- und einen Mini-USB-Anschluss und auch das Fast-Ethernet wird von vielen überboten, punkten kann das BeagleBone Black jedoch mit Schnittstellen für LCD, GPMC, MMC1, Serial SPI, IC, A/D Converter, CAN-Bus, UART, PWM. Wer mit diesen Bezeichnungen nichts anfangen kann, wird im BeagleBone Black vermutlich auch nicht den passenden Einplatinencomputer finden.

Aktuelle Einplatinencomputer im Vergleich

Raspberry Pi 3 Model B:

  • Größe in mm: 93 x 63,5 x 20
  • Taktfrequenz: 4 x 1200 MHz
  • Arbeitsspeicher: 1024 MB
  • USB-Anschlüsse: 4
  • Netzwerk (Ethernet): 10 / 100 Mbits/s
  • Netzwerk (WLAN): 802.11 b/g/n
  • Bluetooth: 4.1
  • Stromversorgung Micro-USB oder Hohlstecker: 5 V / 800 mA
  • Betriebssystem: GNU/Linux, BSD, Plan 9, RISC OS, Windows 10 IoT Core
  • Sonstige Schnittstellen: 40 Pins, CSI-Kamera, DSI-Display, HDMI, 3,5-mm-Audioausgang
  • Onlinepreis: etwa 40 €

Banana Pi M3:

  • Größe in mm: 92 x 60
  • Taktfrequenz: 8 x 2000 MHz
  • Arbeitsspeicher: 2048 MB
  • USB-Anschlüsse: 2
  • Netzwerk (Ethernet): 10 / 100 / 1000 Mbits/s
  • Netzwerk (WLAN): 802.11 b/g/n
  • Bluetooth: 4.0
  • Stromversorgung Micro-USB oder Hohlstecker: 5 V / 2 A
  • Betriebssystem: Armbian, Bananian, Debian, Android, ArchLinux...
  • Sonstige Schnittstellen: 40 Pins, CSI-Kamera, DSI-Display, HDMI, Infrarot, Mikrofon-Eingang, 3,5-mm-Audioausgang, SATA an USB
  • Onlinepreis: etwa 85 €

ODROID-C1+:

  • Größe in mm: 85 x 56
  • Taktfrequenz: 4 x 1500 MHz
  • Arbeitsspeicher: 1024 MB
  • USB-Anschlüsse: 4
  • Netzwerk (Ethernet): 10 / 100 / 1000 Mbits/s
  • Netzwerk (WLAN): -
  • Bluetooth: -
  • Stromversorgung Micro-USB oder Hohlstecker: 5 V / 2 A
  • Betriebssystem: Ubuntu, Android OS
  • Sonstige Schnittstellen: 40 pins, Infrarot, HDMI, Audio I2S Interface
  • Onlinepreis: etwa 45 €

Cubieboard 4:

  • Größe in mm: 146 x 142
  • Taktfrequenz: 4 x 2000 MHZ + 4 x 1300 MHz
  • Arbeitsspeicher: 2048 MB
  • USB-Anschlüsse: 4 + 1 Micro-USB 3.0
  • Netzwerk (Ethernet): 10 / 100 / 1000 Mbits/s
  • Netzwerk (WLAN): 802.11 b/g/n
  • Bluetooth: 4.0
  • Stromversorgung Micro-USB oder Hohlstecker: 5 V / 2,5 A
  • Betriebssystem: Android 4.4, Ubuntu
  • Sonstige Schnittstellen: HDMI, VGA, Infrarot, 3,5-mm-Audioausgang und Mikrofoneingang
  • Onlinepreis: etwa 140 €

BeagleBone Black:

  • Größe in mm: 130 x 96
  • Taktfrequenz: 1000 MHz
  • Arbeitsspeicher: 512 MB
  • USB-Anschlüsse: 1 + 1 Mini
  • Netzwerk (Ethernet): 10 / 100 Mbits/s
  • Netzwerk (WLAN): -
  • Bluetooth: -
  • Stromversorgung Micro-USB oder Hohlstecker: 5 V / 460 mA
  • Betriebssystem: Linux, Android, Ubunto, Debian, openSUSE
  • Sonstige Schnittstellen: Micro-HDMI
  • Onlinepreis: etwa 80 €
 

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