Zaczynamy zabawę z Raspberry Pi: osprzęt, instalacja i konfiguracja

Raspberry Pi to dziś więcej niż komputer, to styl życia –Malina zdobyła miliony fanów, którzy wykorzystują ją doprzeróżnych celów, nawet takie, które nie przyszły do głowy jejtwórcom. I nie ma co udawać, że w wielu wypadkach wcale nie chodzio naukę programowania czy robotykę, tak jak to było oryginalniezamierzone. Dla wielu ludzi, szczególnie tych, którychdoświadczenie z komputerami nie wykracza poza Windowsy, przyłączeniesię do zabawy może być trudne. Dla nich właśnie przygotowaliśmyten cykl. Zaczynamy od takich kwestii jak wybór Raspberry Pi iniezbędnego osprzętu, przygotowanie systemu operacyjnego ikonfiguracja. W następnym odcinku zajmiemy się już pierwszymikonkretnymi zastosowaniami.

Zaczynającym swoją przygodę z Raspberry Pi radzimy wybraćnajwydajniejszy model Maliny, Raspberry Pi 2 (rPi2). Dzięki nowszemu czterordzeniowemu procesorowi jest onodczuwalnie szybszy od takich Malin jak model B+, oferuje więcejpamięci i możliwość zasilania bardziej energochłonnych urządzeńpodłączanych do USB, a cena jest praktycznie taka sama. Na Allegroznajdziemy rPi2 już za około 180 zł, podczas gdy model B+ z jednordzeniowym procesorem kosztujeok. 160 zł.

Sama płytka nie wystarczy. Nie warto kupować jak najtańszychakcesoriów, takich jak zasilacz, adapter Wi-Fi czy karta pamięci SD.To od nich w dużym stopniu będzie zależało, czy Malina da wamsatysfakcję, czy ze złością wyrzucicie ją na dno szuflady. Na cowarto więc zwracać uwagę? Zacznijmy od zasilacza. Spotykane zwykletelefoniczne zasilacze microUSB 1,2 A nie wystarczą, zasilany nimikomputerek pod pełnym obciążeniem najpewniej się zawiesi, a opodkręceniu częstotliwości zegara taktującego rdzenie procesora nawet nie ma comyśleć. Warto zapłacić nieco więcej i kupić markowy zasilacz oprądzie wyjściowym na poziomie przynajmniej 2,5 A (spotykane sąteż trzyamperowe). Kupić je można za 40-50 zł.

Podstawową formą pamięci masowej dla Raspberry Pi jest kartamicroSDHC, na niej oprócz systemu operacyjnego i danych użytkownikaznajduje się też firmware komputera (nie ma tu znanego z pecetówBIOS-u czy UEFI). Warto więc szukać kart o pojemności przynajmniej16 GB, klasy 10, zapewniających szybkość odczytu przynajmniej 40Mb/s. Najlepsze karty, jakie znaleźliśmy obecnie na rynku, toprodukty Transcenda, oferujące szybkość na poziomie nawet 90 Mb/s.Taką kartę dziś kupimy już za ok. 50 zł, jednak nie najgorzejbędzie się pracowało też i ze zwykłymi kartami Class10 za 20-30zł – my korzystamy z takiej karty od Toshiby.

Jeśli nie planujecie korzystać z Ethernetu, konieczne będziesprawienie adaptera Wi-Fi, podłączanego do portu USB. Nie każdytaki moduł do peceta będzie tu dobrze działał, dlategosprawdźcie, czy producent zapewnia pełną zgodność z Linuksem, nabazie którego działa zdecydowana większość oprogramowaniaMaliny. My sprawiliśmy sobie adapter zgodny ze standardem 802.11n,niemieckiej firmy Gerantz Technik, zrobiony z myślą o Raspberry Pi,z zewnętrzną anteną. Jego czipset Realtek RTL8188CUS – gwarantuje, że w najpopularniejszym dla Maliny systemie operacyjnymRaspbian adapter taki będzie działał od razu po podłączeniu, bezkonieczności instalowania dodatkowych sterowników. Cena wyniosła40 zł, ale adaptery bez zewnętrznej anteny znajdziecie już zakilkanaście złotych.

Te trzy elementy są kluczowe dla wygodnego korzystania zRaspberry Pi w ogólnych zastosowaniach. Pozostałe mogą się jednakprzydać w tym, co z Maliną będziemy chcieli robić. Obudowa tooczywistość, ochroni nasz komputerek przed fizycznymi uszkodzeniamii sprawi, że lepiej się będzie prezentować. Najtańsze kupimy zakilka złotych, najbardziej wymyślne kosztują i kilkadziesiąt.Warto zainteresować się klawiaturą ze zintegrowanymtrackpadem/trackballem – dzięki temu zaoszczędzimy jeden portUSB. U nas zastosowanie znalazła okazyjnie kiedyś kupionaklawiatura Logitech K400, którą dziś można dostać za ok. 100 zł,ale tańsze odpowiedniki znajdziemy za 50-60 zł. Jeśli będziemychcieli korzystać z urządzeń Bluetooth, to odpowiedni adapterkupimy za kilka złotych – większych problemów z kompatybilnościądziś nie ma, u nas bezbłędnie działa drobiazg o nazwie Spyder,zgłaszający się w systemie jako Cambridge Silicon Radio, LtdBluetooth Dongle (HCI Mode).

Na koniec warto jeszcze wspomnieć o dwóch drobiazgach, którezwykle się pomija w takich zestawieniach. Do monitora czy telewizoraMalinę podłączymy kablem HDMI. Tu nie ma co przepłacać,parametry nawet najstarszych kabli HDMI wystarczą do wyprowadzeniaobrazu w maksymalnej możliwej dla komputerka rozdzielczości1920×1080 w 60 Hz. Druga kwestia to chłodzenie. Normalnie Raspberry Pi2 działa bez żadnych radiatorów czy wentylatorów, jednak wnaszych zabawach z Maliną będziemy chcieli wyciągnąć z niejtrochę więcej, niż przewiduje norma. Warto zainwestować więc wzestaw dwóch radiatorów z samoprzylepną warstwą termoprzewodzącą.Pozwoli to nam na śmiałe podkręcanie komputerka bez szkody dlastabilności pracy. Takie radiatory można kupić za około 10 zł.

Łącznie na zestaw rPi2 z klawiaturą, bez monitora, wydaliśmywięc ok. 350 zł, czyli mniej więcej tyle, co za przysłowiowy tablet z Biedronki. Co teraz? Czas na zabawę z oprogramowaniem.

Lista systemów operacyjnych dla Raspberry Pi 2 jest długa –znajdziecie tu nie tylko zaadaptowane dystrybucje Linuksa, takie jakRaspbian (oficjalnie wspierany przez Fundację Raspberry Pi) czyPidorę (odmianę Fedory), ale też specjalizowane Linuksy, takie jakOSMC (centrum multimedialne), Snappy Ubuntu Core (do pracy nadInternetem Rzeczy) czy PiNet (system do stosowania w szkolnychpracowniach). Nie samym Linuksem Malina stoi, zainteresowani egzotykąmogą popróbować sił z superszybkim RISC OS-em (który wminimalnej wersji zajmuje 3,5 MB), wysoce eksperymentalnymi,akademickimi wynalazkami takimi jak Plan9 czy Inferno, a nawetniewolną próbą Microsoftu wejścia na rynek Internetu Rzeczy,czyli systemem Windows 10 IoT Core.

My (przynajmniej na początku) zajmiemy się jednak standardowymlinuksowym Raspbianem – zbudowany na bazie Debiana daje gwarancjęsolidności, pozwala na wykorzystanie wszystkich możliwościsprzętu, zawiera też dodatkowo wartościowe oprogramowanie firmyWolfram Research, na czele ze słynną Mathematicą.

W teorii można kupić gotowe karty microSD z obrazemRaspbiana, ale my już czystą kartę kupiliśmy, więc zróbmy z niąco trzeba. Będziemy potrzebować peceta z Windowsem lub Linuksem lubMaka. Najprostszym rozwiązaniem jest pobranie ze stronFundacji instalatora NOOBS – to archiwum ZIP, którego zawartość porozpakowaniu wystarczy skopiować na sformatowaną w FAT32 kartę.NOOBS potrafi przygotować nośnik pod Raspbiana i zainstalować go, a jeśli mamy dostęp do Internetu pokablu ethernetowym, to także zainstalować inne systemy, np. Pidorę,RISC OS czy Archa. Instalacja za pomocą NOOBS jest jednak trochęczasochłonna, szybciej będzie nagrać gotowy obraz systemu.Najszybciej pobierzecie go przez BitTorrenta, ziarno .torrent Raspbiana dostępne jest na stronachFundacji.

Czystą kartę należy włożyć w adapter microSD/SDbezpośrednio do czytnika w komputerze, lub jeśli nie macieczytnika, do adaptera SD/USB. polecamy pobranie z naszej bazy programu Win32Disk Imager. Pozwoli on na szybkie przeniesienie obrazu na kartę.Po jego uruchomieniu z uprawnieniami administratora (klikamy naikonie programu prawym przyciskiem myszy i z menu wybieramy opcjęUruchom jako administrator), wybieramy pobrany obraz Raspbiana,wybieramy literę dysku, pod którą działa czytnik SD lub adapter,a następnie klikamy Zapisz. Po ukończeniu zapisu, wychodzimy zprogramu, wyciągamy kartę z czytnika/adaptera i wkładamy ją wslot naszego Raspberry Pi.

Na Maku do nagrania obrazu nie trzeba żadnegododatkowego oprogramowania, wystarczy jedynie uniksowe polecenie dd.W terminalu, za pomocą polecenia df -h sprawdzamy, jak się nazywakarta microSD (na Maku powinno po włożeniu karty powinno pojawićsię na liście urządzeń coś w rodzaju /dev/disk2s1), a następniewydać polecenie: sudo dd bs=1M if=nazwapobranegoplikuraspbiana.img of=/dev/rdisk2. Dlaczego /dev/rdisk2 a nie /dev/disk2s1? To tzw. rawdisk name, surowa nazwa dysku, przez którą możemy przeprowadzićbinarny zapis na nośnik.

Bardzo podobnie wygląda sytuacja na Linuksie. Tutajpolecenie w terminalu df -h powinno zwrócić coś w rodzaju/dev/sdb1. Nie musimy podmieniać nazwy urządzenia, wystarczywskazać, że chodzi o cały nośnik, a nie jego partycję. Robimy topoleceniem: sudo dd bs=4M if=nazwapobranegopliku.img of=/dev/sdb. Uwaga: polecenie dd normalnie nie zwraca żadnych informacji o swojejpracy, więc przyjdzie nam poczekać kilka minut „w ciemno”.Można tego uniknąć, stosując ulepszoną wersję narzędzia,dcfldd, albo stosując starą uniksową sztuczkę – ale naszym zdaniem dla nagrania jednego obrazu gra nie jest warta świeczki, dd działa niezawodnie ipowiadomi nas jak zakończy pracę.

Uwaga: jeśli rozmiar karty SD jest większy od oryginalnegoobrazu, musimy jeszcze dostosować wynikowy obraz do oryginalnego,gdyż dd zapisało całą kartę. Robimy to za pomocą poleceń:

sudo dd bs=4M if=/dev/sdb of=obrazkarty.img

sudo truncate --reference oryginalnyobrazraspbiana.img from obrazkarty.img

Teraz polecenie:

diff -s from obrazkarty.img oryginalnyobrazraspbiana.img

powinno poinformować, że pliki są identyczne. Jeśli tak jest, wydajemy polecenie sudo sync, byoczyścić bufory dyskowe i móc bezpiecznie wyjąć kartę SD.Oczywiście podane tu nazwy plików i urządzeń są przykładowe,sprawdźcie, jak nazywają się u Was (np. aktualny obecnie obrazsystemu nazywa się 2015-11-21-raspbian-jessie.img)

Pierwsze kroki po instalacjiZ gotowym Raspbianem na karcie możemy już uruchomić nasząMalinę. W tych czasach system powinien uruchomić się bezpośredniodo graficznego pulpitu LXDE, jeśli jednak tak nie jest, traficie odrazu do konsoli, zalogowani jako użytkownik o nazwie pi. Użytkownikten może uruchamiać polecenia z uprawnieniami administratora bezwpisywania hasła (jak widać, Raspberry Pi domyślnie nie jest zbytbezpieczne), jeśli jednak w pewnym momencie zostaniecie zapytani ohasło, należy podać raspberry (i nacisnąć Enter).

Jeśli jednak jesteście w graficznym pulpicie – i tak zacznijmyod uruchomienia konsoli, klikając ikonę Terminal na pasku zadań.Zacznijmy od uruchomienia programu konfiguracyjnego, poleceniemraspi-config. Pozwala on na ustawienie najważniejszych opcjisystemu. Poruszamy się po nim w intuicyjny sposób, klawiszamikursora, spacji, Esc i Entera. Tu możemy zmienić język systemuna polski, w pozycji Internationalization Options/ChangeLocale wybierając lokale pl_PL.UTF-8, oraz ustawienia klawiatury – InternationalizationOptions/Change Keyboard Layout. To ostatnie jest ważne, gdyż domyślnąklawiaturą jest brytyjska, różniąca się od używanej u naspolskiej klawiatury programisty nie tylko brakiem znakówdiakrytycznych, ale i umiejscowieniem wielu znakówniealfanumerycznych. Na tym etapie zmienimy też ustawienia strefyczasowej w Internationalization Options/Change Timezone.

Po zmianie tych ustawień warto zająć się często spotykanymproblemem – rozdzielczością ekranową. W najlepszym wypadkuMalina sama rozpozna rozdzielczość ekranową, na monitorze FullHDdostaniecie pożądane 1080p. Bywa jednak jest inaczej,podczas inicjalizacji błędnie zostają odczytane możliwości wyświetlacza. Wtedy pozostaje nam ręcznie zaingerować w ustawieniasystemowe.

Pełne panowanie nad Maliną daje nam plik konfiguracyjny/boot/config.txt. Otworzymy go za pomocą systemowego edytora nanopoleceniem sudo nano /boot/config.txt. Zawiera on długą listęopcji, dość dobrze opisanych, w postaci pary właściwość-wartość.Jeśli chcemy zmusić układ graficzny do generowania rozdzielczościFullHD, zacznijmy od wyłączenia overscanu, czyli czarnych ramekdookoła ekranu. Robimy to stawiając znaki komentarza # przedwierszami definiującymi overscan i odkomentowując linijkędisable_overscan=1, tak by wyglądało to jak poniżej:

#overscan_left=24 #overscan_right=24 #overscan_top=16 #overscan_bottom=16 disable_overscan=1

Po wyłączeniu overscanu zdefiniujemy oczekiwaną rozdzielczość.Dokumentacja komputerka przedstawia nam całą listętrybów wideo dla HDMI, podzielonych na dwie grupy. Pierwszagrupa, CEA, przeznaczona jest głównie dla telewizorów. Druga, DMT,to zwykle monitory komputerowe. By ustawić rozdzielczość,definiujemy najpierw grupę trybów, a następnie tryb, zgodnie ztabelką. Dla telewizora będą to ustawienia:

hdmi_group=1 hdmi_mode=16 # rozdzielczość 1080p@60Hz

zaś dla monitora

hdmi_group=2 hdmi_mode=82 # rozdzielczość 1920×1080@60Hz

Po wprowadzeniu tych wszystkich zmian zapisujemy plik konfiguracyjnykombinacją klawiszy Ctrl+O, wychodzimy z edytora kombinacją Ctrl+Xi wydajemy polecenie sudo reboot. Po restarcie powinniśmy uzyskaćpulpit środowiska LXDE w języku polskim, w pełnej rozdzielczościnaszego monitora.

Teraz pozostaje jeszcze zaktualizować system – procedura jesttaka sama jak np. w Ubuntu. Uruchamiamy Terminal i wydajemypolecenie sudo apt-get update do zaktualizowania listy pakietówsystemowych, a następnie sudo apt-get upgrade do pobranianajnowszych stabilnych wersji. Z narzędzia rpi-update, o którymniekiedy się wspomina, lepiej nie korzystać, chyba że chceciedostać najświeższe, niekoniecznie stabilne wersje oprogramowania.

To już wszystko w tym odcinku: macie w rękach świeżą Malinę,gotową do pracy. Teraz ogranicza Was już tylko wyobraźnia. Wnastępnym odcinku omówimy interfejs LXDE, zajmiemy siępodkręcaniem i pokażemy, jak na Raspberry Pi uruchamiać klasycznegry z Amigi.