10 cosas que debe saber antes de empezar un proyecto Raspberry Pi

Colaboración de Editores de Digi-Key de América del Norte

El Raspberry Pi se encuentra en el centro de una revolución que ha puesto a la potencia de una computadora en manos de las masas al proporcionar una plataforma fácil de usar con un amplio ecosistema de soporte. Debido a que la plataforma es intuitiva y fácil de usar, tanto ingenieros como principiantes pueden beneficiarse de algunas sugerencias de aquellos que ya han utilizado el Pi.

Estas "10 cosas que debe saber" no tienen la intención de ser completas, ya que para ello existe soporte continuo de comunidades en línea. Estas son algunas perlas que no podrían encontrarse en cualquier otra guía o tutorial, pero que se han adquirido mediante experiencia arduamente ganada. Incluye consejos y sugerencias sobre selección y formateo de tarjetas SD, selección de fuentes de alimentación para el Raspberry Pi, selección del dongle Wi-Fi correcto, sugerencias de programación, qué hacer cuando el sistema se congela y cómo evitar la destrucción de la placa mediante la correcta alimentación.

Echar un vistazo a estas sugerencias rápidas ayudará mucho a que su primera experiencia con un Raspberry Pi, y la potencia de plataformas de computadoras de placa única en general, sea placentera.

1: Dónde y cuándo usar el Raspberry Pi

El precio, el rendimiento y la comunidad de soporte detrás del Raspberry Pi hace que sea realmente difícil no usarlo para cualquier tarea que pueda imaginar. Es esencialmente una computadora personal. Por ejemplo, el Raspberry Pi 3modelo B de la Fundación Raspberry Pi está basado en un ARM® Cortex®-A53 con un funcionamiento de hasta 1,2 GHz. Asimismo, se encuentra soportado por 1 GB de RAM, LAN inalámbrica 802.11n, Bluetooth 4.1 y Bluetooth de baja energía, 4 puertos USB, 40 pines GPIO, un puerto full HDMI, Ethernet, conector de audio de 3,5 mm e interfaces de cámara y monitor.

Imagen del Raspberry Pi 3 modelo B

Figura 1: El Raspberry Pi 3 modelo B de la Fundación Raspberry Pi está basado en un ARM Cortex-A53 con un funcionamiento de hasta 1,2 GHz y cuenta con 1 GB de memoria y conectividad LAN inalámbrica 802.11n. (Fuente de la imagen: Fundación Raspberry Pi)

Si bien puede realizar casi cualquier cosa desde la lectura de un sensor de temperatura y el control de un sistema mecatrónico de motores y pistones, hasta una computadora de escala completa, algunos proyectos interesantes y divertidos incluyen la manipulación de video, la robótica y el control remoto de impresoras 3D.

2: Primeros pasos y funcionamiento de un Raspberry Pi

El Raspberry Pi está destinado a ejecutar un sistema operativo y no simplemente a codificar sobre metal desnudo. El SO más común es uno fabricado especialmente para Linux llamado Raspbian (palabra compuesta por Raspberry y Debian). Definitivamente, puede ejecutar otros sistemas operativos, pero, para empezar, quedémonos con Raspbian.

Utilizado como una computadora independiente, el Raspberry Pi necesitará todos los periféricos tradicionales que incluyen un mouse, un teclado, una tarjeta SD (clase 10 de por lo menos 8 GB, como por ejemplo, la AP8GMCSH10U1-BdeApacer Memory America) y un monitor.

Se necesita un lector de tarjeta SD externo para colocar primero una imagen Pi en una tarjeta SD desde una computadora aparte. Una vez que se copia la imagen en la tarjeta SD, se podrá hacer todo lo demás desde el Pi. Una buena opción para un lector de tarjeta SD es el lector USB 2.0 DA-70310-2de Assmann WSW Components que admite casi todos los formatos populares de tarjetas de memoria.

Para formatear la tarjeta SD, siga el enlace de la página web de Raspberry Pi para obtener el software de formateo de tarjetas SD de la Asociación de Tarjetas SD. Utilice solo un software probado para instalar sin ningún problema NOOBS en una tarjeta SD También puede comprar, de manera opcional, una tarjeta SD que venga con NOOBS ya instalado, como la tarjeta Raspberry Pi NOOBS de 16 GB. 

Optar por un teclado y mouse inalámbrico, como el 1738de Adafruit, deja libres los puertos USB y evita el enredo de cables. Puede utilizar de manera opcional un hub USB 2.0 alimentado, como el U22-004-RAde cuatro puertos de Tripp Lite. El hub alimentado de 4 puertos es realmente recomendado, ya que reduce la demanda de energía en la fuente de alimentación del Pi.

Un usuario puede no utilizar un mouse, teclado y monitor si el propósito es utilizar el SSH en el Pi, o si se está utilizando con una pantalla táctil (vea la sugerencia n.° 9).

Además, a menos que el monitor tenga una entrada HDMI, necesitará un adaptador para ir desde el puerto HDMI del Pi hasta la entrada de ese monitor. Por ejemplo, para hacer una conexión de HDMI a un monitor con DVI-D, utilice el 741-20010-00300de CnC Tech (Figura 2).

Imagen del adaptador macho HDMI de 19 pines a DVI-D de 19 pines 741-20010-00300 de CnC Tech.

Figura 2: Adaptadores como el adaptador macho HDMI de 19 pines a DVI-D de 19 pines 741-20010-00300 de CnC Tech pueden ser necesarios para conectar la salida HDMI del Raspberry Pi a un monitor. (Fuente de la imagen: CnC Tech)

Luego, cuando se incorpore el Pi a un sistema o proyecto, estos periféricos probablemente serán dejados de lado.

3: Consiga una fuente de alimentación apropiada

No alimente el Raspberry Pi desde un puerto USB de una computadora, ya que estos simplemente no cuentan con la energía adicional necesaria para evitar problemas relacionados con la alimentación, como la corrupción de tarjetas SD, el congelamiento del Raspberry Pi y otros problemas esporádicos. Un suministro de 2 amperios suele ser suficiente;sin embargo, se recomienda un suministro de 2,5 amperios para el Raspberry Pi 3.

Muchas de las fuentes de alimentación de corriente más altas tendrán un conector de salida de barril macho. Utilice el adaptador de cable jack a conector micro USB tipo A 2727de Adafruit con cualquier fuente de alimentación de conector tipo barrilde 5 V con centro positivo de 5.5 x 2.1 mm para adaptarlo al Raspberry Pi 3 (Figura 3).

Imagen del adaptador de cable jack a micro USB A 2727 de Adafruit

Figura 3: Para suministrar los 2.5 A recomendados al Raspberry Pi, combine el adaptador de cable jack a micro USB A 2727 de Adafruit con cualquier fuente de alimentación de conector tipo barril de 5 V con centro positivo de 5.5 x 2.1 mm. (Fuente de la imagen: Adafruit)

El Raspberry Pi no necesita toda esa corriente en sí. El objetivo es utilizar un suministro con suficiente sobrecarga para que el voltaje de entrada no disminuya mientras otros componentes electrónicos y accesorios están conectados a la placa. Con esto en mente, echemos un vistazo a los requisitos generales de alimentación.

Dependiendo del modelo, el Raspberry Pi consume alrededor de 100 mA a 300 mA en modo inactivo, con un consumo mayor de energía con cada iteración sucesiva del Pi (Figura 4). Si la aplicación exige un consumo de energía ultra bajo, téngalo en cuenta durante el proceso de selección del Raspberry Pi.

Pi1 (B+) Pi2 B Pi3 B (A) Zero (A)
Arranque Máx. 0,26 0,40 0,75 0,20
Promedio 0,22 0,22 0,35 0,15
Inactivo Promedio 0,20 0,22 0,30 0,10
Reproducción de video (H.264) Máx. 0,30 0,36 0,55 0,23
Promedio 0,22 0,28 0,33 0,16
Esfuerzo Máx. 0,35 0,82 1,34 0,35
Promedio 0,32 0,75 0,85 0,23

Figura 4: Comparación de consumo de energía entre algunos modelos populares de Raspberry Pi. (Fuente de la imagen: Fundación Raspberry Pi)

Si desea que el Pi sea inalámbrico, tome en cuenta que puede que no consuma suficiente energía para permitir que la mayoría de los bancos de energía portátiles USB se enciendan debido a la forma en la que sus circuitos internos están configurados. Consiga el paquete de batería de 4000 mAh modelo 1565o el modelo de 10 000 mAh 1566de Adafruit debido a que ya se ha confirmado que funcionan con el Pi.

4: Consiga o construya un cable USB con un botón de encendido/apagado

El Raspberry Pi no viene con un botón de reinicio o interruptor de encendido integrado. Para evitar desconectar y reconectar el cable USB cada vez que la placa se congele y necesite reiniciarse, consiga un cable USB con un botón de encendido/apagado como el 2379de Adafruit. Esta necesidad es una consecuencia de la experimentación y el aprendizaje.  Es inevitable que los principiantes bloqueen el sistema a medida que progresan en la curva de aprendizaje. Es mucho más fácil tener un botón para presionar que tener que lidiar con un cable y un conector, esto reduce el agravamiento, así como el desgaste innecesario del conector USB.

Sin embargo, he aquí una nota de precaución: En circunstancias normales, no utilice el botón de encendido/apagado para apagar el Raspberry Pi. Cortar la energía sin ningún motivo puede corromper la tarjeta SD, por lo que siempre debe seguir el procedimiento adecuado de apagado (vea "¿Dónde está el interruptor de encendido/apagado?").

5: Claves para el éxito: las placas accesorias del Raspberry Pi

El Raspberry Pi es una SBC potente, pero ninguna computadora de placa única lo tiene todo. Afortunadamente, existe una gran cantidad de placas accesoriasfácilmente disponibles para que el Pi incremente sus capacidades.

Por ejemplo, el Raspberry Pi no tiene convertidores analógicos a digitales (ADC) integrados para la obtención de datos, pero existen varias soluciones de conversión. Una buena solución es la placa convertidora ADC y digital a analógico (DAC) 103990060de Seeed Technology (Figura 5).

Imagen de la placa de expansión 103990060 para Raspberry Pi 3 de Seeed Technology

Figura 5: La placa de expansión 103990060 para Raspberry Pi de Seeed Technology proporciona una capacidad de DAC y ADC de 8 bits al Raspberry Pi. (Fuente de la imagen: Seeed Technology)

Otra forma de equipar un RasPi con entradas ADC es descargando el trabajo a un pequeña placa Arduino, como el Trinketde 3,3 V de Adafruit.

Para hacer esto, primero revise las "10 cosas que debe saber antes de iniciar su proyecto Arduino" y luego programe la placa con un simple esbozo para realizar la recopilación de datos analógicos. Los datos se transmiten al Pi mediante una conexión en serie.

De manera más directa, existen placas Arduino que son personalizadas para funcionar con el Raspberry Pi, como el AlaModede Seeed y los escudos de expansión DFR0327de DFRobot.

Las tareas que requieren la ejecución en tiempo real necesitarán definitivamente una placa accesoria debido a que Raspian no puede realizar esto. Raspbian/Linux divide el tiempo del CPU y lo asigna, según sea necesario, a las aplicaciones, al código Python y al mismo Raspbian. La imprevisibilidad de esta mezcla de recursos hace imposible la ejecución en tiempo real.

6: Dongles Wi-Fi

La forma más fácil de instalar actualizaciones y aplicaciones en un Pi es con una conexión a internet mediante Wi-Fi, la cual Raspberry Pi 3 ha incorporado convenientemente (802.11n). Sin embargo, otras versiones del Raspberry Pi no cuentan con Wi-Fi, por lo que puede ser necesario comprar un dongle wifi. Si es así, realice la investigación necesaria para asegurarse de que sea reconocido por el SO Raspbian. Un buen dongle conocido para el Raspberry Pi es el módulo miniatura 814802.11/b/g/n de Adafruit (Figura 6).

Imagen del adaptador USB 814 de Adafruit

Figura 6: Si la placa Raspberry Pi que tiene no cuenta con Wi-Fi incorporado, investigue y encuentre un dongle como el adaptador USB 814 de Adafruit que se sabe que funciona con Raspbian. (Fuente de la imagen: Adafruit)

7: Preste atención a los niveles lógicos de salida y a las capacidades de transmisión

El Raspberry Pi utiliza niveles lógicos de 3.3 V. Este es un detalle pequeño, pero importante que a menudo se pasa por alto. Los niveles lógicos de 3.3 V significan que el Pi puede no funcionar con los muchos dispositivos y accesorios disponibles que requieren de una lógica de 5 voltios. Además, su corriente de transmisión es de 16 mA en cada pin, siempre que la corriente total no exceda aproximadamente los 50 mA. Este problema es muy fácil de superar con un convertidor de nivel lógico, como el convertidor bidireccional BOB-12009de SparkFun

Imagen del BOB-12009 de SparkFun

Figura 7: El BOB-12009 de SparkFun convierte señales de 5 V a 3.3 V requeridas por un Raspberry Pi. (Fuente de la imagen: SparkFun)

8: El lenguaje de programación Python

Python es el lenguaje de programación por defecto para Raspbian. De hecho, la imagen Raspbian viene precargada con el entorno de desarrollo Python, IDLE (Entorno Integrado de Desarrollo y Aprendizaje). Trabajar con Python va a ser esencial para la mayoría de los proyectos Pi. 

Dentro de Raspbian, existe la opción de usar IDLE 2 para ejecutar Python 2 o IDLE 3 para ejecutar Python 3. Utilice IDLE 3/Python 3 para mantenerse actualizado y obtener la documentación más reciente.

Tenga en cuenta que los códigos Python 2 y 3 no son directamente intercambiables. Existe una gran cantidad de códigos Python 2, por lo que puede ser tentador volver a ellos utilizando Python 3, pero existen varias diferencias en la sintaxis y las convenciones de denominación que hacen que las dos versiones sean directamente incompatibles. Sin embargo, si se toma la decisión de cambiar, es posible filtrar los códigos y realizar los cambios necesarios para convertir los códigos Python 2 a Python 3 y viceversa.

La forma más rápida de empezar a crear GUI personalizadas para los programas Python es con un conjunto de herramientas llamadas TkInter, el cual está incluido en Raspbian. Hay una gran cantidad de tutoriales cortos en línea para TkInter que ayudarán a un usuario a empezar rápidamente.

Para aquellos nuevos en la programación en general, es aconsejable dividir el proyecto en bloques de construcción básicos. Por ejemplo, tome un proyecto que incluya la salida a una pantalla LCD, la lectura de un sensor conectado a SPI y la obtención de entradas de un usuario a partir de tres botones. Escriba una pieza separada de código para cada tarea. Escribir todas al mismo tiempo puede resultar en errores y hacer que la depuración sea más difícil.

9: Tamaño de la pantalla

Cuando programe, utilice una pantalla grande en lugar de una pequeña de 3 pulgadas que se sitúa encima del Pi, ya que estas son difíciles de leer. Aunque es bueno para una interfaz personalizada final para un proyecto, es mejor tener un monitor de tamaño completo o incluso una pantalla táctil de 7 pulgadas como el LCD 8997466de la Fundación Raspberry Pi (Figura 8). Dependiendo de que Raspberry Pi se esté utilizando, esta pantalla puede no detectarse automáticamente mediante el conector DSI. Si el modelo Pi requiere que la pantalla se active manualmente, puede utilizarGithubpara documentar este procedimiento.

Imagen del LCD 8997466 de la Fundación Raspberry Pi

Figura 8: Evite utilizar una pantalla pequeña de 3 pulgadas, ya que son difíciles de leer. En lugar de ello, utilice un monitor de tamaño completo o el LCD 8997466 de 7 pulgadas de la Fundación Raspberry Pi. (Fuente de la imagen: Fundación Raspberry Pi)

Dicho esto, es preferible utilizar un monitor de tamaño completo. Además, una pantalla que se conecta al puerto DSI o HDMI va a ser mucho más rápida que una pantalla que se controla a través del puerto de E/S de uso general.

10: Sugerencias rápidas y soluciones

  • Puede ser tentador obtener una tarjeta SD de más de 32 GB. Si es así, asegúrese de formatear la tarjeta como un sistema de archivos FAT32. El Raspberry Pi solo puede leer volúmenes FAT32.
  • Asegúrese de que la tarjeta SD sea compatible con el Raspberry Pi.
  • Si está atascado en la línea de comando, ejecute el comando "sudo start x" para iniciar la GUI.
  • Los pines GPIO del Raspberry Pi no están marcados. Para evitar confusiones, obtenga una referencia GPIOcomo esta de Seeed.

Imagen de la referencia de pin GPIO de Raspberry Pi        

Figura 9: Identifique pines GPIO de Raspberry Pi con una referencia de mano  (Fuente de la imagen: Seeed Technology)

  • No alimente el Raspberry Pi por los pines GPIO. Esto se puede hacer, pero significaría ignorar el fusible integrado. El fusible es autorreseteable y se puede reemplazar si fuera necesario. Si la corriente se envía por el GPIO y algo explota, destruirá con toda probabilidad el Pi.

Imagen del fusible autorreseteable integrado del Raspberry Pi 3

Figura 10: El fusible autorreseteable integrado del Raspberry Pi 3 (flecha roja) será ignorado si se opta por enviar la corriente por el GPIO. Esto pone a la placa en riesgo. (Fuente de la imagen: Digi-Key Electronics).

Si utiliza un Raspberry Pi para el desarrollo, asegure todos los archivos. Es muy probable que en algún punto la imagen en la tarjeta SD se corrompa, haciendo que los datos sean irrecuperables. Evite este riesgo utilizando una memoria USB como la APHA016G2BACG-DTMde 16 GB de Apacer’s como almacén de los archivos.

Imagen de la memoria USB de Apacer Memory America

Figura 11: Guardar archivos en una memoria USB los protegerá en caso de corrupción del sistema de archivos del Raspberry Pi. (Fuente de la imagen: Apacer Memory America)

Conclusión

El Raspberry Pi es famosamente potente, fácil de usar y bien soportado. Es una excelente base sobre la cual se puede construir una aplicación profesional o un proyecto divertido. Independientemente de la experiencia y el nivel de habilidad, estas sugerencias acortarán la curva de aprendizaje, acelerarán el proceso de comercialización y harán que todo el proceso sea más productivo.

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