Tout savoir sur le Raspberry Pi : utilisation, achat, tutoriels cas d’usage dans l’IoT

Les concurrents du Raspberry Pi

Au même moment ou en réaction du succès du Raspberry Pi, bon nombre de constructeurs et de concepteurs ont souhaité proposer des alternatives aux différentes versions de la monocarte. Chacun des produits alternatifs tente de se spécialiser dans un cas d’usage. Voici 5 nano-ordinateurs concurrents au Raspberry Pi.

Odroid

Odroid est une alternative à Raspberry Pi développée par l’entreprise sud-coréenne HardKernel. Le nom du projet correspond à la contraction de Open et Android, pour autant certains éléments de ses monocartes sont soumis à la propriété intellectuelle. Les cartes Odroid disposent de capacités similaires aux produits de la fondation à la framboise. La grande différence repose sur l’emploi de processeur Exynos, des chipsets conçus par Samsung. Odroid a su couper l’herbe sur le pied de la fameuse ONG en sortant son premier produit en 2009, mais ce n’est qu’en 2012 qu’Odroid a réussi a dépassé techniquement Raspberry Pi. Depuis la création de la gamme, Odroid a commercialisé 11 versions de sa monocarte.

Trois versions sont actuellement en vente : Odroid C1+, Odroid XU4 et Odroid-C2. Cette dernière version est plus puissante que le Raspberry Pi 3B. L’Odroid-C2 dispose également d’une carte mère ARM 64 Bits sur lequel HardKernel a greffé un SoC quatre coeurs cadencés à 1,5 GHz Amlogic S905 (Cortex A53 Armv8 64bits) et 2 Go de mémoire vive DDR3. Les débits du module Ethernet natif atteignent 900 Mbit/s contre 100 Mbit/s. En termes de stockage un port EMMC assure une vitesse de lecture et d’écriture d’au moins 120 Mo/s. Le hic ? La carte vendue 46 dollars est plus chère et ne dispose ni de module WiFi et ni de Bluetooth. Malgré sa puissance, par défaut, cette monocarte n’est donc pas adaptée au développement de projet IoT.

Banana Pi

Le choix du nom de cette monocarte fait penser à une mauvaise copie chinoise. Alors oui, le Banana Pi est un produit conçu à Shenzhen en Chine, mais il s’agit plutôt d’un clone décliné en plus de 14 versions par l’entreprise SINOVOIP. Commercialisé depuis 2014, les Banana Pi sont majoritairement équipés de SoC fabriqué par le semi-conducteur AllWinner. Le modèle Banana Pi M2 Zero est un clone du Pi Zero-W avec une puissance légèrement supérieure grâce à son processeur Allwinner H2+ ARM Cortex A7, un quadricoeur cadencé à 1GHz. Pour le reste, la carte dispose de capacité identique pour un prix supérieur : 13 euros contre 11 euros, sans les frais de port.

Le concurrent de la Raspberry Pi 3B chez Banana Pi se nomme Banana Pi BPI 64. Cette monocarte 64 Bits s’équipe d’un processeur quatre coeurs Allwinner Cortex A-53 1,2 GHz, de 2Go de mémoire vive LPDDR3, d’un support MicroSD jusqu’à 256 Gigaoctets et jusqu’à 64 Gigaoctets de stockage eMMC (8Go de base). Ici, Réseau Ethernet Gigabit, Wifi, et Bluetooth 4.0 sont présents pour assurer la connectivité du nano-ordinateur. En revanche, il y a seulement deux ports USB contre 4 pour le raspberry Pi 3B et le prix est presque deux fois plus élevé : 64,95 euros sur LDLC.

NanoPi

Au départ, il n’était pas question de concurrencer le modèle 3B, mais le modèle Zero. NanoPi a adopté la même approche que Banana Pi en “clonant” les caractéristiques du modèle cité ci-dessus. Le constructeur chinois FriendlyARM a commercialisé plusieurs modèles depuis 2015 et propose maintenant des solutions de petite taille dotées de capacités similaires au Raspberry Pi 3, voire plus puissantes. Le dernier exemple en date, la NanoPi NEO Plus2. Ce modèle de 5,2 x 4,0 cm (contre 8,6 x 5,4 cm pour le Pi 3) se dote d’un processeur Allwinner H5 comprenant une architecture ARM 64 Bits Cortex- A53, une puce quatre coeurs cadencés à 1,5GHz. Accompagnée par 1Go de mémoire vive et 8Go de stockage EMMC, la NanoPi Neo Plus2 profite d’une connectivité Ethernet Gigabit, WiFi et Bluetooth.

Le tout est donc plus avantageux que la proposition de la fondation en partie dirigée par David Braben. De plus, le prix de lancement de 29,99 dollars permet de supplanter de peu le célèbre adversaire. En revanche, le produit de FriendlyARM n’est compatible qu’avec deux systèmes d’exploitation : Ubuntu Core 16.04 et une version de Debian. Deuxième inconvénient, ce petit format demande bien prévoir la dissipation de la chaleur. Il faudra probablement ajouter des dissipateurs pour obtenir les meilleures performances.

Asus Tinker Board

Bien connue des PCistes et des mobinautes, la firme taïwanaise Asus a elle aussi mis un pied dans l’univers des nanocartes de développement. Comme les autres acteurs asiatiques, elle vient concurrencer Raspberry Pi avec un mini-ordinateur sobrement nommé Asus Tinker Board. Ce dernier dispose d’un plateau 40 broches, de quatre ports USB 2.0, du WiFi, du Bluetooth 4.0 d’un port HDMI et d’une prise audio mini-jack. Jusque là, rien ne le sépare du modèle 3B. Le Tinker Board se différencie par sa puissance puisqu’il est équipé du Rockchip RK3288 basé sur une architecture ARM 32 Bits. Il s’agit d’un processeur quatre cœurs Cortex A17 cadencés à 1,8GHz épaulé par 2Go de mémoire vive LDDR3 et une puce graphique Mali T764 capable de décoder des fichiers 4K. Compatible avec les distributions Linux et Windows, l’Asus Tinker Board est vendu 65 dollars, soit 30 dollars de plus que la Raspberry Pi 3B. Elle doit également faire ses preuves face à la communauté réunie autour de la célèbre fondation.

Le cas particulier d’Arduino

Arduino est une marque bien connue des concepteurs. Ce projet italien, proche de la fondation à la framboise, a donné naissance à plusieurs variantes de microcontrôleurs plus ou moins puissants. Le plus célèbre d’entre eux n’est autre que le Arduino Uno. Souvent comparé au Raspberry Pi, un Arduino peut avoir les mêmes fonctions, mais n’a pas du tout la même puissance. Le Uno dispose d’un microcontrôleur ATmega328P cadencé à 16MHz contre 700 MHz pour le premier Pi, et d’une mémoire flash de 32Ko. Son “adversaire” le surpasse haut la main en ces termes. De même un Arduino ne dispose pas de ports audio et vidéo ni de système d’exploitation. En revanche, il possède 14 entrées/sorties ce qui permet d’y raccorder de nombreux capteurs. Arduino est souvent utilisé en complément du Pi, ce dernier étant le cerveau des opérations une fois connecté à cette carte d’origine italienne.

Les cinq meilleures utilisations du Raspberry PI dans l’IoT

Il suffit de se rendre sur le site de Hackster.io pour se rendre compte de l’étendue des possibilités des différentes monocartes. Ce site Web y compte 1640 projets conçus à partir du Raspberry Pi. Voitures télécommandées, thermostats connectés, système GPS de suivi de véhicule, émulateur de jeux vidéo, miroir connecté, niche connectée… Les seules limites sont l’imagination et les capacités techniques de ces dispositifs à bas coût et à faible consommation.

Pour démontrer l’étendue des possibilités du Raspberry Pi rien de mieux que de présenter les cinq projets IoT les plus ambitieux et les plus répandus qui utilisent une ou des monocartes sur le site Hackster.io.

Un système distribué de surveillance de la qualité de l’air

Si les solutions de suivi de qualité de l’air sont bien connues par les associations comme AirParif qui les embarquent dans des véhicules spécialisés, ce projet proposé par James Puderer, un habitant de Lima au Pérou, consiste à équiper les taxis d’un Raspberry Pi connecté à un GPS, un capteur de particules, une station météorologique et d’une batterie. Car oui, le projet consiste à placer les dispositifs à l’intérieur des signaux lumineux des taxis afin de faire une carte de la pollution de la ville. Cette cartographie des émissions de particules est réalisée à partir de la plateforme IoT de Google : Google Cloud IoT. Cela permet de faciliter la configuration afin d’associer les données sur la pollution à Google Map. À cette occasion, le Raspberry Pi 3B fonctionne sous le système d’exploitation Android Things.

Le concepteur a déjà réalisé des tests à Lima et son projet fonctionne parfaitement. Rapidement, cela fait apparaître les zones chaudes d’émission de carbone. Ce projet qui demande environ 16 heures de configuration pour un taxi a gagné un prix au concours “Android Things : Rapid Prototypes to Real Products”. James Puderer a laissé l’ensemble des instructions sur la page Hackster du projet et la liste de composants à acheter.

L’automatisation de la maison avec un Raspberry Pi

S’il y a bien un cas d’usage du Raspberry Pi apprécié par les amateurs de domotique, c’est l’automatisation de la maison connectée. Plusieurs pages proposent des solutions basées sur les nano-ordinateurs comme Arduino et le sujet de cet article. Sur Hackster.Io, Christian Kratky fait lui-même sa proposition reposant sur le modèle 2B configuré à l’aide du système d’exploitation Windows 10 IoT Core. À partir de la monocarte, ce système peut automatiser le réglage de la température, l’éclairage, les prises électriques, la ventilation, les ventilateurs, les volets, la porte des animaux domestiques ou encore les désinsectiseurs.

Tout comme le projet précédent, le concepteur a mis les différents éléments et instructions nécessaires pour tenter de le reproduire. Contrairement à l’idée précédente, cela demande beaucoup plus de préparation et de travaux. Le temps et les compétences requises ne sont pas à la portée de tous. Finalement cette possibilité donnée par le nano-ordinateur permet surtout aux entreprises d’expérimenter des solutions pour la maison connectée et de proposer ensuite leur propre configuration matérielle.

La culture hydroponique connectée

Voilà une tendance qui a percé en zone urbaine. La culture hydroponique est une technique de croissance des plantes qui consiste en un substrat neutre que l’on alimente d’oligoéléments, de sels minéraux et d’eau. Si elle permet de produire correctement des légumes sur des petites surfaces, cette culture hors-sol demande de “veiller au grain”, car il faut régulièrement ajuster le taux d’humidité dans le lieu de culture. Il faut également apporter la bonne quantité d’eau, le PH de la terre, la température et vérifier le taux d’ensoleillement/d’éclairage.

Paul Langdon propose sa version du projet à Base du Raspberry Pi. Dans cette construction, le développeur propose sa version connectée de la culture hydroponique. Dans cette histoire de plante et de croissance, le Raspberry Pi 2B est le cerveau, tandis que les microcontrôleurs Arduino assurent l’automatisation des différents critères cités au-dessus. La monocarte s’avère finalement l’interface de relevé des données en temps réel vers le cloud ou le serveur dédié. C’est aussi le moyen de connexion de l’application compagnon. Elle permet de contrôler la ferme hydroponique depuis sa poche. Comme les précédents, voici le lien du projet.

De la reconnaissance faciale avec un Raspberry Pi

L’importance des modules complémentaires au Raspberry Pi se fait sentir dans la plupart des projets présentés ici. Cette fois-ci l’idée est de transformer la monocarte en outil de reconnaissance faciale. Pour ce faire, il faut connecter un câble module caméra à un Raspberry Pi 3 avec une caméra équipée de la vision nocturne. Le tout fonctionne à l’aide de l’outil freemium AWS Rekognition, un service d’analyse d’images à distance gratuit pendant un an sous condition d’analyser 5000 clichés. Couplé au module applicatif pi-timilo capable de capturer des images de nuit et en mouvement, il faut programmer le service pour détecter des visages et reconnaître les personnes enregistrées afin, par exemple, d’ouvrir une porte. En ajoutant le bon script, le Raspberry Pi 3 peut envoyer des notifications par mail ou encore ouvrir directement la porte protégée par une serrure connectée. Encore une fois, Anton, le concepteur explique toutes les démarches nécessaires sur sa page.

Un Miroir connecté contrôlable à la voix

 

Tout Geek qui se respecte a rêvé un jour que son miroir soit capable de lui renvoyer autre chose que son propre visage. Avec des technologies comme le Raspberry Pi, ce qui pourrait sembler coûteux devient abordable à condition de mettre “les mains dans le cambouis”. De tous les projets en provenance d’Hackster présenté ici, ce dernier est l’un des plus techniques, car il demande de démonter un écran, de fabriquer un cadre en bois pour placer les câbles et la monocarte, de l’adapter à une vitre réfléchissante préexistante et de programmer le Pi pour faire apparaître le texte derrière le reflet. Ici le concepteur a installé le module applicatif MagicMirror qui permet d’afficher des widgets de météo, un calendrier, le trafic routier, etc. Il a ajouté un microphone pour pouvoir faire fonctionner Alexa depuis le Kit SDK fourni par Amazon. Ainsi le miroir se transforme en véritable assistant vocal.

Contrairement à certains composants de programmation, le Raspberry Pi est facilement accessible. Il n’y a pas besoin de commander des quantités importantes pour bénéficier d’un prix plancher à l’unité. En revanche, les taxes et l’état des stocks favorisent les effets de fluctuation. Parce qu’ils correspondent à deux types de cas d’usage (projet embarqué et projet plus imposant). Nous nous concentrerons ici à évoquer les tarifs des deux modèles les plus utilisés: le Raspberry Pi 3B et le Zero-W.

Acheter le Raspberry Pi 3B

Si aux États-Unis, un modèle 3B se trouve aisément à 35 dollars, il faudra dépenser en moyenne 40 à 45 euros en France. De grosses enseignes du Web comme Amazon proposent souvent des promotions intéressantes. Au moment d’écrire ces lignes, un vendeur tiers le propose à 34 euros sur la plateforme de e-commerce. D’autres sites comme Reichelt, une plateforme allemande dédiée aux composants informatiques, font des offres similaires. Le fabricant officiel des PI, RS les propose à des prix HT intéressants (sous la barre des 30 euros) et effectue des ristournes suivant le nombre d’achats. De son côté LDLC peut être considéré comme un mauvais élève puisque le modèle 2B et 3B sont vendus 49,90 euros.

Voici les prix observés sur les différentes plateformes de e-commerce :

Acheter le Raspberry Pi Zero-W

Le modèle embarqué est un peu moins puissant, mais aussi moins cher à l’achat. Dans le meilleur des cas, on peut le trouver sur le Web pour 11 euros contre 10 dollars aux États-Unis. Malheureusement, les ruptures de stock sont courantes. Il faut donc s’armer de patience ou alors se rabattre sur les packs comprenant des connecteurs, une carte SD, un chargeur et un boîtier de protection. Suivant la présence de cet élément et de la capacité de stockage de la carte SD, les tarifs oscillent entre 18 euros et 42 euros d’après les résultats trouvés sur Amazon et Kobii. Précisons qu’à la fin du mois de décembre 2017, ce sont les seuls vendeurs par correspondance à proposer ce produit.

Voici le pack le plus intéressant :

Les accessoires principaux

L’alimentation :

Si vous achetez l’une ou l’autre carte informatique, elle ne fonctionnera pas en sortant de la boîte. Il s’agit de produits nus qu’il faut équiper d’accessoires pour assurer la mise en route.

Premièrement, une alimentation s’avère nécessaire. Pour le Zero W, il faut se procurer une alimentation 5V 2,5A (ou Ampères). Pour le modèle 3B, une alimentation type chargeur 5V 3A est recommandé. Les alimentations micro-USB officielles coûtent 9,9 euros et il est possible d’en trouver entre 5 et 15 euros sur le Web.

Le boitier :

Un boîtier devient rapidement indispensable quand il faut transporter sa plateforme de test ou la placer dans un environnement particulier (bureau, logement). On trouve un grand nombre de coques adaptées au Raspberry Pi 3B et au Zero W. Plastique, métal, design, simple plaque, le concepteur en herbe a l’embarras du choix. Choisir convenablement son boitier demande souvent de s’interroger sur la disposition de la monocarte, le refroidissement nécessaire, les conditions d’utilisations, et le besoin ou non d’accéder aux ports présents sur le produit (USB, GPIO, HDMI, etc.). Les prix, eux, varient entre 5 euros et plus de 30 euros.

Concernant la plateforme d’achat, nous n’avons pas de conseil particulier hormis de choisir celle avec laquelle vous avez eu la meilleure expérience. En revanche, les commentaires sont de précieux indices quant à la qualité des boitiers qui habilleront les Raspberry Pi.

Voici une petite sélection des offres privilégiées par les internautes :

Raspberry Pi 3B :

Raspberry Pi Zero W :

La carte micro SD :

Les différentes versions du Raspberry Pi ne possèdent pas de mémoire interne. Il faut donc y ajouter une carte micro SD dans l’emplacement prévu à cet effet. Prendre la première carte venue n’est pas forcément une bonne idée. Si les PI sont bridés à une vitesse de lecture et d’écriture de 20 mégaoctets par seconde, c’est le temps de chargement des applications qui varient suivant la classe de la carte micro SD. Entre les classes 2, 4, 6 et 10, il est souhaitable de privilégier la dernière des quatre. Cette dernière offre la meilleure qualité et la vitesse la plus rapide. Cependant le critère à privilégier reste l’espace de stockage. La fondation conseille 8 Go minimum, mais préférez au moins 16Go pour profiter de l’ensemble des fonctionnalités. Une carte micro SD peut atteindre jusqu’à 512 Go, de quoi stocker un grand nombre de contenus sur un boitier multimédia.

Voici quelques cartes micro SD classe 10 :