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體驗 Raspberry Pi 5 台灣樹莓派 2023/10/30 @Raspberry Pi Meetup #40

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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。

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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

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● 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

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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

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Raspberry Pi 5 技術分析

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外觀比較 https://www.elecrow.com/blog/raspberry-pi-5-vs-raspberry-pi-4-what-are-their-differences.html

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外觀比較 https://www.elecrow.com/blog/raspberry-pi-5-vs-raspberry-pi-4-what-are-their-differences.html

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● 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

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● 一組 4 通道 PCIe 2.0 介面 , 每通道速度 5 GT/s 全新 PCI-E 介面

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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

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● 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/

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● 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

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前兩代的 PoE 規格

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https://www.cnx-software.com/2021/05/24/raspberry-pi-poe-plus-hat-25-5-watts/

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● 可安裝在原廠外殼裡 新 PoE+ HAT( 原型 ) https://www.raspberrypi.com/news/introducing-raspberry-pi-5/

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專用 UART 接頭 專用 UART 接頭

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● 不用再修改 /boot/config.txt 就永遠啟用偵錯模式 搭配 Raspberry Pi Debug Probe

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Linux 可用 PuTTY 登入 /dev/ttyACM0 115200

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Windows 可用 MobaXterm 登入

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Mac 可用 screen 登入

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● 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

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● 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/

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● 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/

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● 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/

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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 /

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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

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● 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

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● 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

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RP1 功能圖 https://hackaday.com/2023/10/16/why-the-rp1-is-the-most-important-product-raspberry-pi-have-ever-made/

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效能評比

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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

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CPU 效能實測

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● 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

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https://www.raspberrypi.com/news/benchmarking-raspberry-pi-5/

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https://www.raspberrypi.com/news/benchmarking-raspberry-pi-5/

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開機速度實測

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SD 卡效能實測

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SD 卡科普

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● 2020-05-27 Raspberry Pi OS 內建的 Diagnostics SD Card Speed Test

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● 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

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● RICELEE microSDXC UHS-I(V30)(A2) 64GB 我們選用的 SD 卡

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相機評測

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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 )

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Raspberry Pi Camera 大集合 https://libcamera.org/faq.html

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● 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

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libcamera 架構 https://bit.ly/3QOgryr

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● 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

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● 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

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Raspberry Pi 整合 libcamera https://datasheets.raspberrypi.com/camera/raspberry-pi-camera-guide.pdf

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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

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● 使用 YOLOv8n 模型 (yolov8n.pt) YOLOv8 實測

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Mediapipe 實測

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57 ● libcamera 和 picamera2 都支援雙相機 Raspberry Pi 5 雙相機測試

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Bookworm 技術說明

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● Raspberry Pi 5 需用 Bookworm(12) 以上系統 Bookworm Release Note https://downloads.raspberrypi.org/raspios_armhf/release_notes.txt

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● 從可選改為預設使用 網路預設使用 Network Manager

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● 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

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影響 lxpanel 工具

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影響 4K 顯示 ,GLX 顯示

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Audio 預設使用 PipeWire https://medium.com/@YihuiXiong/record-play-audio-on-linux-8f59adf93710

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Raspberry Pi 5 週邊商品

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● 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

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● 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

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原廠外殼 + 主動散熱風扇

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原廠外殼堆疊功能

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你一定需要的 Active Cooler

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● 裸測 vs. ICE Tower vs. Active Cooler 實測散熱比較

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原廠外殼 +Active Cooler https://www.jeffgeerling.com/blog/2023/answering-some-questions-about-raspberry-pi-5

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Argon NEO 5 Case

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● 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

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● 使用 Panasonic 電池 原廠 RTC

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● @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～

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Raspberry Pi Rocks the World Thanks