Raspberry Pi :
une carte électronique à tout faire
Par Valentin L. — paru le 2 février 2018 (JO’Se n°10), mis à jour le 13/12/2019.
Conçu à l’origine pour fournir un ordinateur performant à bas coût au plus grand nombre, le Raspberry Pi remporte un succès indéniable grâce à sa polyvalence.
Le Raspberry Pi est une carte électronique de la taille d’une carte bancaire dont le premier prototype a été conçu en 2006 par le créateur de jeux vidéo David Braben, dans le cadre de sa Fondation Raspberry Pi. Basé au Royaume-Uni, il souhaitait faciliter l’apprentissage de l’informatique du plus grand nombre, et plus particulièrement des jeunes.
Il s’inspire du BBC Micro commercialisé en 1981 par Acorn Computer of Cambridge, conçu pour une utilisation pédagogique. C’était un micro-ordinateur à architecture 8 bits et, selon les modèles, sa capacité de stockage variait de 16 à 128 kilo-octets (extensible à 272 Ko). Sa modularité et la qualité de son système d’exploitation en ont fait sa réputation.
Le premier prototype Raspberry Pi (sous architecture ARM©) était pourvu d’un compartiment à piles, avec un port USB d’un côté et un port HDMI de l’autre.
Un succès qui se confirme
En août 2011, 50 cartes en version Alpha sont construites. Après plusieurs mois de développement de prototypes, les ventes ont officiellement débuté le 29 février 2012, avec une série de 10 000 cartes produites essentiellement à Taïwan et en Chine, sous le nom de Raspberry Pi modèle B (ce qui peut paraître étonnant à première vue, le B se situant après le A… enfin, je crois…), mais à cause de l’installation d’un mauvais connecteur Ethernet, les cartes sont sorties avec un peu de retard… La carte coûtait 25 € pour cette version.
En septembre 2016, la Fondation Raspberry annonçait 10 millions de ventes. En février 2019, pas moins de 25 millions de Raspberry Pi ont été vendus !
Nombreuses déclinaisons des modèles
Depuis février 2012 se sont succédé pas moins de onze versions (officielles et commercialisées) du Raspberry Pi, avec des prix de lancement différents (présentées dans l’ordre chronologique de la date de lancement, les déclinaisons des modèles sont mélangées) :
- Modèle 1B sorti en avril-juin 2012 au prix de 35 $ (US)
- Modèle 1A dévoilé en février 2013 à 25 $
- Modèle 1B+ sorti en juillet 2014 au même prix que sa grande sœur
- Modèle 1A+ sorti en novembre 2014 au même prix que sa grande sœur aussi
- Modèle 2B sorti en février 2015 à 35 $
- Modèle Zero dévoilé en novembre 2015 à un prix dérisoire de 5 dollars !
Il a la même puce que les premiers modèles (à savoir les modèles 1A, 1A+, 1B, 1B+) et est mieux cadencé, donc les performances sont meilleures pour une taille plus petite ! - Modèle 3B sorti en février 2016 à 35 $
Ce modèle a sa fréquence d’horloge 33% plus rapide que le modèle 2B, il possède une puce Wi-Fi n (4e version grand public du Wi-Fi) - Modèle Zero W (Wi-Fi et Bluetooth) sorti en février 2017 à 10 $
- Modèle 3B+ sorti en mars 2018 à 35 $
Il améliore légèrement les performances du processeur, la puce qui gère le Wi-Fi et le Bluetooth a été améliorée car elle gère le Wi-Fi ac (5e version du Wi-Fi grand public) double bande, la version Bluetooth passe en 4.2.
*GPIO (General Purpose Input/Output soit Entrée-sortie à usage général) : Ce sont des ports d’entrée-sortie majoritairement utilisés sur les microcontrôleurs, visibles par des « pics » ou broches en métal ou des fiches en plastiques alignés. Ils permettent à une carte électronique de communiquer avec d’autres circuits électroniques tels que des capteurs, une breadboard*(platine d’expérimentation pour tester un circuit électronique)…
Breadboard (Platine d’expérimentation) : C’est une plaque en plastique permettant de connecter différents modules tels que des résistances, des LED, ou des fils de connexion pour réaliser le prototype d’un circuit électronique et de le tester.
- Modèle Zero WH sorti en janvier 2018 à 15 $
soit à peine plus grand qu’un ticket de bus !
(photo raspberrypi.org)
Par rapport à la version W, le Raspberry Pi Zero WH possède un connecteur GPIO avec des connexions plus faciles.
Sur cette carte, il y a 40 connecteurs GPIO* (2x20 broches). Chacune a sa fonction dédiée : pin d’alimentation en 3,3V ou 5V, une masse, voire des pins de communication binaire (0 ou 1 donc en 0V ou 3,3V)
- Modèle 4B : celui que l’on connaît principalement aujourd’hui, sorti en juin 2019.
Ce nouveau modèle est décliné sous 3 différentes versions, avec 1, 2 ou 4 Go de mémoire vive (RAM) et sont proposés à respectivement 35$, 45$, 55$ en prix de départ soit environ 32, 41 et 50 €. Le prix est un peu plus élevé aujourd’hui que celui annoncé à la sortie (de 50 à 55€ pour le Raspberry Pi 4 dans sa version 2 Go).
Le port HDMI a laissé place à 2 ports micro HDMI, la puce gérant le Wi-Fi (bi-bande 2,4 GHz/5 GHz et norme b/g/n/ac) et le Bluetooth (version 5.0) a été améliorée.
Il peut aussi gérer la 4K sur deux écrans, le port Ethernet a été revu (norme Gigabit), 2 des 4 ports USB sont des ports USB 3 permettant des vitesses de transfert plus élevées, très utile pour les utilisations de flux vidéo via un serveur ou via Internet !
Les performances augmentent de 40 à 400% d’après les benchmarks* de Tom’s Hardware.
Parmi ces cartes, on pourra distinguer plusieurs différences, comme l’absence de connectique réseau (sur les modèles A, A+ et Zero), même si l’on peut ajouter une clé Wi-Fi en USB (cela sera néanmoins plus compliqué sur le modèle Zero, étant donné qu’il n’y a qu’un seul port micro-USB).
Les sorties audio et vidéo sont également différentes (HDMI, Jack, RCA, Composite…), de même qu’une unité de lecture/écriture différente (SD/MMC pour les modèles 1B et A, microSD pour les autres) ou encore le processeur, la puce graphique et le SoC (Système sur une puce), capable d’accueillir de la mémoire,
des capteurs mécaniques, chimiques ou encore des circuits radio.
De multiples utilisations
Il y a moult utilisations, après le célèbre Media Center avec Kodi pour regarder des films, on peut s’en servir comme :
- Une rétro-console (jeux d’arcade, de plateformes…) avec Recalbox ou Retropie
- Un serveur domotique GPIO (pour contrôler certains éclairages de sa maison par exemple).
- Un NAS (serveur de données auquel on connecte ses disques durs pour un accès en réseau).
- Un petit ordinateur (avec une distribution Linux).
- Un module pour ouvrir sa porte de garage à la voix (grâce à un assistant intelligent).
- Un petit aspirateur automatisé, un netbook (transporté dans une petite mallette).
- Une liseuse vocale de tweets.
- Une alarme pour votre domicile.
- Un lecteur de livres audio.
- Un serveur Owncloud (un petit Cloud Dropbox fait maison).
- Un robot pilotable à distance.
- Un multi-émulateur pour borne d’arcade (ou une vraie borne d’arcade)
- Un module pour piloter ses guirlandes de Noël
- Un ordinateur de bord pour la voiture
- Du Light Painting (voir image ci-contre)
- Un cadre photos numérique
- Un serveur BitTorrent
- Un traceur GPS
- Un flipper
- Une machine à conseils
- Un serveur VPN (réseau virtuel privé) à domicile
- Une machine à café pilotable et programmable à distance
- Une station météo
- Un portefeuille pour transporter vos Bitcoins (Crypto-monnaie)
- Un avertisseur d’emails reçus
- Une radio pour écouter la BBC avec le décalage horaire
- Piloter des ampoules Philips Hue (ampoules connectées en synchronisation avec Kodi pour ses films, avec son navigateur web comme Vivaldi…)
- Faire du suivi de température, et plein d’autres utilisations !
Comment choisir entre les différents modèles ?
Le modèle le mieux adapté à vos besoins dépendra de vos… besoins !
Par exemple, le Raspberry Pi Zero, ses petites sœurs (Zero W et WH) et les anciennes cartes peu performantes (1A, 1A+, 1B, 1B+) seront destinées à des utilisations domotiques, robotiques, tandis que les principaux modèles (2B, 3B, 3B+, 4B…) serviront à toutes les autres utilisations plus gourmandes en ressources (un serveur, un ordinateur…) !
Si vous ne pouvez pas vous acheter le dernier modèle du Raspberry Pi, rien ne vous empêche de vous rabattre sur un modèle un peu plus ancien, tel le Raspberry Pi 3B/3B+, voire le Raspberry Pi 2B si vos usages ne nécessitent pas une grande puissance de calcul (par exemple, de la lecture de films en réseau peut s’avérer saccader en raison de la haute qualité du film sur les modèles plus anciens…).
Où acheter un Raspberry Pi (et ses accessoires) au meilleur prix ?
Les offres sont nombreuses, très nombreuses. Comptez entre 40 et 60 euros pour la carte Raspberry Pi seule (3B, 3B+ ou 4B) sur Amazon, Kubii (site web français spécialisé dans la vente de Raspberry Pi) ou encore RS Components, les deux derniers étant agréés à vendre des Raspberry Pi. Vous serez assuré que votre futur joujou sera bien livré en temps et en heure et bien emballé, avec une garantie de 2 ans ce qui n’est pas toujours le cas sur Gearbest, Aliexpress etc.
Des kits complets sont aussi disponibles (et de plus en plus répandus sur le marché) avec tous les accessoires indispensables (ou non) pour votre Raspberry Pi : une carte SD, un adaptateur secteur mais aussi un boitier de protection, un ou deux câbles HDMI/micro HDMI, une manette, un radiateur passif/un ventilateur/un ventirad pour refroidir la carte peuvent être fournis avec le kit que vous achetez. Rien ne vous empêche cependant d’acheter les éléments séparément !
Si vous n’avez pas acheté un kit, il vous restera à vous procurer : une carte SD/microSD selon votre modèle, une alimentation secteur (délivrant au minimum 5V/2,5A pour les Raspberry Pi 2, 3 et 5V/3A pour le Raspberry Pi 4 toutes versions) sans quoi votre Raspberry Pi ne s’allumera pas ! En effet, lorsque l’on se procure une carte, seule la carte mère est fournie !
Concernant le Raspberry Pi 4B, il s’alimente grâce à son port USB C et non plus via un port micro USB, cependant il existe un problème avec ce port USB C : tous les câbles ne sont pas compatibles avec ce port, en particulier les câbles notés « e-marked » ou « marquage électronique » en français, qui identifient la carte comme un accessoire audio, la faute à un problème de résistance qui fait du Raspberry Pi 4 un modèle non conforme aux standards USB C…
Il est toutefois utilisable normalement si ce câble n’est pas noté « e-marked ». Des adaptateurs secteurs USB C compatibles avec le Raspberry Pi 4 sont vendus sur Internet. Ce problème sera réglé sur une future version de la carte Raspberry.
De plus, ce dernier peut chauffer beaucoup (jusqu’à 80°C), ce qui peut l’amener à réduire les performances pour garantir une température acceptable et ne pas endommager la carte. Cependant, l’installation d’un firmware (logiciel système) récent peut corriger quelques problèmes, notamment le problème de chauffe système. Il a été corrigé dans le firmware en version bêta (version de test qui peut être instable avec présence de bugs non résolus ou en cours de résolution) paru en décembre 2019. Il est probable que l’impact lié à une température importante de la carte soit moins grand dans les semaines à venir donc…
C’est pourquoi il est préférable d’installer un ventilateur ou un ventirad (un radiateur qui dissipera la chaleur et un ventilateur qui l’expulsera) alimenté directement avec 2 pins de la carte ou un radiateur passif pour faire baisser la température de plusieurs degrés ce qui est non négligeable !
Les petits ventilateurs expulseront correctement la chaleur, mais devront tourner plus vite pour dégager suffisamment de chaleur (et donc faire plus de bruit), alors que les plus gros systèmes tels que les ventirads ou les ventilateurs plus grands refroidiront autant voire mieux pour un bruit un peu plus faible !
Ce problème de chauffe n’étant pas présent sur les anciens Raspberry Pi, il n’est pas nécessaire d’installer un ventilateur ou un ventirad.
Ne négligez pas la qualité de votre carte SD : Privilégiez des cartes de marque (Sandisk, Samsung…) à des cartes sans nom, avec au minimum 16 voire 32 Go de mémoire. Regardez les certifications de classe (SDHC, SDXC, UHS…) : prenez au minimum une carte de classe 10 en SDHC, pour garantir une vitesse de lecture/écriture de données rapide. Vous pouvez prendre une carte avec une meilleure certification de vitesse, avec plus de mémoire, mais c’est votre porte-monnaie qui le sentira passer !
Vous pouvez vous procurer des cartes microSD et SD pour une poignée de vis sur les sites chinois, mais gare aux contrefaçons ! On ne le répètera jamais assez, méfiez-vous des offres un peu trop alléchantes, pensez à regarder les commentaires !
De bonnes offres pour des microSD existent sur Amazon, Aliexpress, mais vous pouvez aussi vous fier à Dealabs (site de bons plans communautaire) et avec une simple recherche « carte microSD » vous trouverez des offres alléchantes en filtrant les recherches avec un plafond de prix, par exemple 70€ puis en cochant la case « Deals hot uniquement » pour exclure la plupart des deals qui ne correspondent pas directement à votre recherche. Ainsi pour quelques euros, vous pourrez utiliser votre carte microSD avec votre nouveau Raspberry Pi !
Des éléments externes faciles à ajouter
Sur les Raspberry, on pourra trouver des boîtiers officiels et non officiels. Notez qu’il est possible de faire un boîtier de protection tout simple avec des briques de couleur d’une marque très connue.
On peut aussi se procurer un écran tactile, comme celui de la Fondation Raspberry Pi (au moins vous êtes sûr de sa fiabilité !), un mini clavier ou un clavier USB et une souris, tout simplement !
Si vous voulez apercevoir ce que votre Raspberry Pi affiche, pas de problème ! Il y a 2 ports mini-HDMI (ou un seul port HDMI sur les versions antérieures au Raspberry Pi 4B) à votre disposition, permettant de le relier à deux moniteurs/télévisions, bien évidemment ! De l’audio ? Le Raspberry Pi 4B possède un port Jack 3,5 mm !
Il est probable qu’un de vos composants connectés en USB demande une puissance trop importante pour que votre Raspberry Pi puisse la délivrer et continuer de fonctionner. Dans ce cas, munissez-vous d’un hub USB (ou concentrateur USB) comme celui-ci avec une alimentation externe ! (pas de hub USB auto-alimenté !).
Le prix final du Raspberry Pi peut s’avérer plus élevé avec l’achat de câbles et objets nécessaires à son fonctionnement. Cependant l’investissement en vaut la peine au vu des multiples usages possibles !
Le Raspberry Pi est vraiment une carte électronique à tout faire.
Valentin L.
Article paru le 2/01/2018 dans JO’Se n°10. Mis à jour le 13/12/2019
Pour en savoir plus
-Raspberry Pi France, 2014
-Manuel Dorne, Plus de 60 idées pour votre Raspberry Pi, Korben.info. 16/01/2013
-Article Raspberry Pi, Wikipédia, 2019
-Débutez avec la Raspberry Pi, raspberry-pi.fr
