體驗 Raspberry Pi 5

體驗 Raspberry Pi 5
這是我們在樹莓派社群聚會 #40 的分享，在第一時間介紹 Raspberry Pi 5

【新聞】Raspberry Pi 5 出來了！第一顆自研晶片 RP1 大改 I/O 架構！
* https://piepie.com.tw/52577/introducing-raspberry-pi-5

購買 Raspberry Pi 5
* https://piepie.com.tw/product-category/pi-5-related

Raspberry Pi 樹莓派社群聚會 #40
* https://piepie.com.tw/52638/experience-raspberry-pi-5-and-raspberrypi-meetup-40

Raspberry Pi 樹莓派社群聚會 #40 會後資料
* https://piepie.com.tw/55055/raspberrypi-meetup-40-data

Transcript

1. 體驗 Raspberry Pi 5 台灣樹莓派 <sosorry@piepie.com.tw> 2023/10/30 @Raspberry Pi Meetup #40
2. 姓名標示 — 非商業性 — 相同方式分享 CC (Creative Commons) 姓名標示 — 你必須給予 適當表彰、提供指向本授權 條款的連結，以及 指出（本作品的原始版本）是否已 被變更。你可以任何合理方式為前述表彰，但不得以 任何方式暗示授權人為你或你的使用方式背書。 非商業性 — 你不得將本素材進行商業目的之使 用。 相同方式分享 — 若你重混、轉換本素材，或依本 素材建立新素材，你必須依本素材的授權條款來 散布你的貢獻物。
3. 3 • Raspberry Pi 官方經銷商 • 專注 Raspberry Pi 應用與推廣 , 舉辦社群活動 關於我們
4. • COSCUP , MakerConf, PyCon, HKOSCon 講者 • 投影片 • https://speakerdeck.com/piepie_tw • 程式碼 • https://github.com/piepie-tw • 台灣樹莓派網站 : • https://piepie.com.tw/ • Facebook: • https://www.facebook.com/RaspberryPi.Taiwan 分享 x 教學
7. 7 • 1. Raspberry Pi 5 改變的地方 • 2. 效能評比 • 3. 相機評比 • 4. 技術說明 大綱
8. Raspberry Pi 5 技術分析
10. 外觀比較 https://www.elecrow.com/blog/raspberry-pi-5-vs-raspberry-pi-4-what-are-their-differences.html
11. 外觀比較 https://www.elecrow.com/blog/raspberry-pi-5-vs-raspberry-pi-4-what-are-their-differences.html
12. • Pi 4: Broadcom BCM2711 quad-core Cortex- A72 (ARM v8), 64-bit SoC @ 1.8GHz (28nm) • Pi 5: Broadcom BCM2712 quad-core Cortex- A77 (ARM v8), 64-bit SoC @ 2.4GHz (16nm) • 數字提昇約 33% • 實際約提昇 2-3 倍 全新 BCM2712 處理器
13. • 一組 4 通道 PCIe 2.0 介面 , 每通道速度 5 GT/s 全新 PCI-E 介面
14. 可外接多種設備 https://www.jeffgeerling.com/blog/2023/testing-pcie-on-raspberry-pi-5 NVMe SSD Coral TPU/AI USB Accelerator ASUS NIC HBA/RAID Storage Cards
15. • 可外接 NVMe SSD 和其他 M.2 格式配件 新 M.2 HAT( 原型 ) https://www.raspberrypi.com/news/introducing-raspberry-pi-5/
16. • 支援 802.3at 和 802.3af, 最高輸出電流 5A PoE 腳位改位置 PoE Pin 換位置了
17. 前兩代的 PoE 規格
18. https://www.cnx-software.com/2021/05/24/raspberry-pi-poe-plus-hat-25-5-watts/
19. • 可安裝在原廠外殼裡 新 PoE+ HAT( 原型 ) https://www.raspberrypi.com/news/introducing-raspberry-pi-5/
20. 專用 UART 接頭 專用 UART 接頭
21. • 不用再修改 /boot/config.txt 就永遠啟用偵錯模式 搭配 Raspberry Pi Debug Probe
22. Linux 可用 PuTTY 登入 /dev/ttyACM0 115200
23. Windows 可用 MobaXterm 登入
24. Mac 可用 screen 登入
25. • 短按兩下軟關機 ( 系統關機 ) • 長按一下強制關機 • 再按一次啟動電源 劃時代的 On/Off 實體電源按鍵設計
26. • 提供 BCM2712 和 RP1 穩定電源 , 支援 PD 5V/5A • 支援 RTC, 電源按鍵軟硬關機和開機事件 客製化的 DA9091 PMIC https://www.raspberrypi.com/news/introducing-raspberry-pi-5/
27. • Raspberry Pi 自研全新 I/O 控制晶片 RP1 大改 I/O 架構 https://www.raspberrypi.com/news/rp1-the-silicon-controlling-raspberry-pi-5-i-o-designed-here-at-raspberry-pi/
28. • RP1 = I/O Controller (IC 設計 ) • RP2 = RP2040 MCU (IC 設計 ) • RP3 = Zero 2 W 的 SoC ( 封裝技術 ) Raspberry Pi 晶片開發歷史 https://www.raspberrypi.com/news/rp1-the-silicon-controlling-raspberry-pi-5-i-o-designed-here-at-raspberry-pi/
29. 從南北橋架構到晶片整合趨勢 https://kopu.chat/ 系統單晶片 soc ？來看看這些年來的晶片整合趨勢 /
30. Pi4 BCM2711 架構 ( 非官方資料 ) https://www.heise.de/hintergrund/Raspberry-Pi-4-Model-B-Blockschaltbild-des-Broadcom-BCM2711-4514399.html
31. • 將 I/O 獨立出來 , 再透過 PCIe 和 BCM2712 通訊 • 具有核心板和 I/O 控制分離的戰略意義 RP1 全新 I/O 架構 https://www.raspberrypi.com/documentation/microcontrollers/rp1.html
32. • RP1 提供的 I/O 控制 • Gigabit Ethernet MAC, 含 – 兩組 USB 3 host controllers(USB2+USB3) • MIPI 收發 (4 通道 , 支援 DSI/CSI-2) • 兩組 SDIO ports/eMMC( 未用在 Pi5) • 低速週邊 (SPI, UART, I2C, PWM, GPIO, I2S) • Delta-sigma PWM audio out • 3V3-failsafe GPIO • RP1 再透過四通道 PCIe 2.0 和 BCM2712 通訊 RP1 特色 https://www.raspberrypi.com/documentation/microcontrollers/rp1.html
33. RP1 功能圖 https://hackaday.com/2023/10/16/why-the-rp1-is-the-most-important-product-raspberry-pi-have-ever-made/
34. 效能評比
35. https://www.cnx-software.com/2021/10/28/raspberry-pi-zero-2-w-and-zero-w-features-comparison/ Raspberry Pi 4 Raspberry Pi 5 CPU Broadcom BCM2711 quad-core Cortex-A72 (ARM v8) @ 1.8GHz (28nm) Broadcom BCM2712, quad-core Cortex-A77 (ARM v8), 64-bit SoC @ 2.4GHz (16nm) GPU VideoCore VI @ 500 MHz VideoCore VII @ 800 MHz RAM 1/2/4/8GB LPDDR4 @ 2133 MHz 1/2/4/8GB LPDDR4x @ 4167 MHz WiFi 2.4GHz, 5.0GHz 802.11ac wireless 2.4GHz, 5.0GHz 802.11ac wireless Bluetooth Bluetooth 5.0, BLE Bluetooth 5.0, BLE Ethernet Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet PCIe N/A 1 x PCIe 2.0 interface USB 2 x USB 3.0, 2 x USB 2.0 (shared) 2 x USB 3.0 5Gbps operation, 2 x USB 2.0 ports GPIO Standard 40-pin GPIO header via BCM2711 Standard 40-pin GPIO header via RP1 Southbridge HDMI 2 x micro HDMI ports (up to 4Kp60) 2 x micro HDMI ports (up to 4Kp60) MIPI 2-lane MIPI DSI, 2-lane MIPI CSI 2 x 4-lane MIPI (DSI/CSI) Audio 4-pole audio and composite video N/A Storage microSD card microSD card support SDR104 mode Input power 5V/3A DC 5V/5A DC (PD-enabled) PoE PoE HAT new PoE HAT,(PoE 802.3at) RTC N/A RTC and RTC battery connector
36. CPU 效能實測
37. • 基於 LuaJIT 的開源壓力測試軟體 • sysbench 功能測試參數 • fileio: 磁碟 IO 測試 • cpu: CPU 性能測試 • memory: 記憶體分配及傳輸速度測試 • threads: 執行緒性能測試 • mutex: 互斥性能測試 • oltp: oltp 測試 Sysbench
38. https://www.raspberrypi.com/news/benchmarking-raspberry-pi-5/
39. https://www.raspberrypi.com/news/benchmarking-raspberry-pi-5/
40. 開機速度實測
41. SD 卡效能實測
42. SD 卡科普
43. • 2020-05-27 Raspberry Pi OS 內建的 Diagnostics SD Card Speed Test
44. • 在不同型號的 Raspberry Pi 上使用同一張 microSDXC UHS-I(V30)(A2) 64GB 測速 Pi 5 支援 SD 卡 SDR104 高速模式
45. • RICELEE microSDXC UHS-I(V30)(A2) 64GB 我們選用的 SD 卡
46. 相機評測
47. Raspberry Pi Camera 硬體架構 http://www.phonearena.com/news/13MP-camera-tipped-for-Samsung-Galaxy-S-IV_id35168 1. Lens( 透鏡 ) 2. VCM( 音圈馬達 ) 3. IR-Cut( 紅外光濾片 ) 4. Sensor( 感光元件 ) 5. PCB( 印刷電路板 ) 6. ISP( 影像訊號處理器 )
48. Raspberry Pi Camera 大集合 https://libcamera.org/faq.html
49. • libcamera 是 Linux 和 Android 和 Chrome OS 的使用者空間開源相機堆疊和框架 (An userspace open source camera stack and framework for Linux, Android, and Chrome OS.) • libcamera 目的是提供一個統一的 API 來支援各種 不同的相機模組 , 號稱是相機界的 Mesa( 一個開源 的 3D/2D 圖形加速軟體 ) • 目前支援的硬體有 Intel IPU3( 僅限部分設備 ), NXP i.MX7, Raspberry Pi 3/4/5, RockChip RK3399, UVC 網路攝影機和 VIMC 虛擬測試設備 只支援 libcamera https://libcamera.org/faq.html
50. libcamera 架構 https://bit.ly/3QOgryr
51. • 使用 plugin 方式載入 (pipeline handler), 讓開 源和閉源的影像處理演算法 (IPA) 都能在受保護的 環境下被執行 • 讓開發者可以使用統一的 API 進行應用程式開發 , 降低嵌入式相機硬體的複雜性 • 提供 Adaptation Layer 來相容 V4L2 和 gstreamer 和 Android Camera HAL • 提供 Python Binding( 例如 picamera2) • 可支援多相機模組或是單相機模組的多個串流 • 可對每個幀進行控制 (per-frame controls) libcamera 特色
52. • 提供開源的影像處理演算法 (3A 演算法 ) • 提供 libcamera-apps 命令列工具測試 • 提供 picamera2 讓 python 可存取 libcamera Raspberry Pi 整合 libcamera
53. Raspberry Pi 整合 libcamera https://datasheets.raspberrypi.com/camera/raspberry-pi-camera-guide.pdf
54. 54 • 一套基於 libcamera 的小工具 , 用來取代 raspicam • libcamera-hello 只預覽不做其他動作 • libcamera-still 單次拍照 , 功能和 raspistill 類似 • libcamera-vid 視訊擷取 , 功能和 raspivid 類似 • libcamera-raw 取得原始 Bayer 幀 , 和 -raw 類似 libcamera-apps https://github.com/raspberrypi/libcamera-apps
55. • 使用 YOLOv8n 模型 (yolov8n.pt) YOLOv8 實測
56. Mediapipe 實測
57. 57 • libcamera 和 picamera2 都支援雙相機 Raspberry Pi 5 雙相機測試
58. Bookworm 技術說明
59. • Raspberry Pi 5 需用 Bookworm(12) 以上系統 Bookworm Release Note https://downloads.raspberrypi.org/raspios_armhf/release_notes.txt
60. • 從可選改為預設使用 網路預設使用 Network Manager
61. • 影響 : VNC 連線 ,KMS,GLX 顯示 ,lxpanel 工具 • X11 vs. Wayland 架構 顯示預設使用 Wayland 協定
62. 影響 lxpanel 工具
63. 影響 4K 顯示 ,GLX 顯示
64. Audio 預設使用 PipeWire https://medium.com/@YihuiXiong/record-play-audio-on-linux-8f59adf93710
65. Raspberry Pi 5 週邊商品
66. • 27W USB-C PD • 支援 5V/3A, 9V/3A, 12V/2.25A, 15V/1.8A 一定要買的 27W 5.1V/5A 電源
67. • Pi 5 在 3A( 未達 5A) 供電 , 週邊最高輸出 600mA • Pi 5 在 5A PD 供電時 , 週邊最高輸出可達 1.6A 實測 27W 電源
68. 原廠外殼 + 主動散熱風扇
69. 原廠外殼堆疊功能
70. 你一定需要的 Active Cooler
71. • 裸測 vs. ICE Tower vs. Active Cooler 實測散熱比較
72. 原廠外殼 +Active Cooler https://www.jeffgeerling.com/blog/2023/answering-some-questions-about-raspberry-pi-5
73. Argon NEO 5 Case
74. • 兩片式外殼 vs. 全包覆式外殼 • 可再加裝各類型擴充板 (HAT) EDA Tec 被動式散熱外殼
75. • 使用 Panasonic 電池 原廠 RTC
76. • @Raspberry Pi 贊助 Raspberry Pi Beginner's Guide • @ 台灣樹莓派 贊助 Pico W • @RICELEE 提供一片 Zero 2 W 抽獎 • @Creative5 贊助 USB 小禮物 感謝乾爹們～
77. Raspberry Pi Rocks the World Thanks