venerdì 28 luglio 2017
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Raspberry Pi Zero W – Il compromesso ideale?

Grazie al nostro partner Kubii, oggi vi proponiamo la recensione dell’ ultimo modello presentato dalla Fondazione Raspberry Pi:

Raspberry Pi Zero W

Il Pi Zero è già molto amato dalla comunità dei maker e degli hobbisti, e ora, grazie a questa versione, “acquista” più funzionalità, proprio in quello che poteva essere indicato come il suo punto debole: la connettività. Molti, alle prime armi con Raspberry Pi o schede similari, si sono infatto trovati spiazzati dall’avere una scheda che non era possibile connettere in rete senza accessori esterni.

Ora questa difficoltà non esiste più: Infatti adesso il Pi Zero, con il modello “W”, acquisisce la connettività Wireless già vista sul Raspberry Pi 3, grazie allo stesso chip.
Farlo entrare nella già minuscola e molto affollata scheda dello Zero, non è stato per nulla facile, ed è stata la sfida più grande, e si è fatto anche tesoro dell’ esperienza fatta con il modello di punta, per cercare di migliorare ancora. Ma andiamo con ordine:

Unboxing

kit

Il Kit Pi Zero W Budget, oggetto di questa recensione, viene consegnato in una scatola di cartone comune. All’ interno, tra le “patatine” di materiale espanso di imballaggio, troviamo i singoli componenti del kit ognuno racchiuso in un piccolo sacchetto plastico (antistatico nel caso del Raspberry Pi): un adattatore da mini-HDMI a HDMI, un adattatore da micro-USB a USB On-The-Go, Scheda micro-SD 4GB SanDisk, e naturalmente Raspberry Pi Zero W. E’ presente anche un connettore 2×20 pin da saldare sui pin del GPIO, non presente in fotografia.

Aspetto

Pi Zero W

La scheda si presenta con tutti i componenti posti sulla faccia superiore, tutti SMD. questo contribuisce parecchio a abbattere i costi di produzione. I connettori principali sono sul lato lungo: uscita video con mini-HDMI, e le due porte miniUSB: una dati e una solo per l’alimentazione della scheda.
Sui lati corti troviamo da un lato lo slot per la microSD, e dall’ altro il connettore CSI per il modulo fotocamera.

L’altro lato lungo è occupato per intero dalle 40 piazzole del GPIO. sono presenti anche altre uscite, sempre in forma di piazzola su scheda: due marchiate RUN, equivalenti del famoso P6 dei modelli precedenti, che serve a aggiungere un pulsante di accensione o reset al Raspberry Pi; e due marchiate TV, a cui si può collegare una uscita video analogica video-composito RCA, per il collegamento con i televisori più datati.
Le dimensioni sono le stesse del Pi Zero normale: 65 x 30 mm, stupefacente piccolo, ogni volta che lo si prende in mano, più o meno le stesse di un ESP8266 in versione “nodemcu”. Ma molto più potente.
confronto Pi Zeroconfronnto Pi Zero r

A pensarci bene, è davvero incredibie pensare a quanta tecnologia è presente in questi pochi centimetri, sopratutto se si pensa che non stiamo parlando di nanotecnologia estrema, ma di un prodotto nato per avere il prezzo più popolare possibile. CPU a 1Ghz, RAM, GPU 1080p, USB, Wifi e Bluetooth.. un computer completo, così piccolo!

Specifiche:

  • SoC: Broadcom BCM2835
  • CPU: ARM11 funzionante a 1GHz
  • RAM: 512MB
  • Wireless: 2.4GHz 802.11n wireless LAN
  • Bluetooth: Bluetooth 4.1 LE
  • Dimensioni: 65mm × 30mm × 5mm
  • Alimentazione: 5V, forniti tramite connettore micro USB
  • Video & Audio: 1080P HD video e audio stereo tramite connettore mini-HDMI
  • Memoria di massa: Scheda MicroSD
  • Uscita: Micro USB
  • GPIO: GPIO completo da 40 pin, su piazzole, senza connettore saldato
  • Altre uscite su piazzole: Run mode, videcomposito RCA
  • Camera Serial Interface (CSI)
  • Prezzo: 11€

Consumo

Il consumo energetico è uno dei punti di forza di questo particolare modello, e rimane sempre estremamente ridotto, seppur possa essere leggermente superiore rispetto al modello precedente, a causa delle connessioni wireless, quando attive. Approssimativamente:

  • 100 mA: funzionamento normale, senza periferiche connesse e con connessioni wireless spente
  • 160 mA: con connettività Bluetooth attiva
  • 170 mA: Con Wifi Attivo
  • 230 mA: Con modulo camera connesso e attivo in cattura video

Anche al consumo massimo, quindi, siamo intorno a 1W. Metà per quello minimo. Questi valori gli consentono di funzionare egregiamente anche senza alcun sistema di raffreddamento attivo o passivo, e di potre agevolmente essere alimentato a batteria. Unito al suo peso ridotto e sopratutto alle dimensioni minute (circa un terzo di un Raspberri Pi 2 o 3), lo rende ideale per l’uso nel campo dell’ IoT e dei dispositivi indossabili, oltre a poter essere inserito senza troppe difficoltà in qualsiasi tipo di apparecchio, anche portatile.

WiFi 802.11n e Bluetooth 4.1

Questa è la novità dello Zero “W”, dove la W sta proprio per Wireless (letteralmente: senza fili). E infatti ha integrate nella scheda le connettività Wifi e Bluetooth, usando lo stesso chip già utilizzato su Raspberry Pi 3.
Il Pi Zero W contiene tutta la tecnologia dell’originale Pi Zero, ma con una scheda leggermente riprogettata. Il salto in avanti tecnologico è dovuto alla presenza di una wireless LAN 802.11n 2,4 Ghz e al Bluetooth 4.1 LE. Questo rende il Pi Zero W molto più pratico da utilizzare rispetto al suo predecessore.

Le prove già effettuate con il Raspberry Pi 3, hanno evidenziato la buona qualità della componentistica scelta, ma anche il fatto che non avere una antenna penalizzasse pesantemente le prestazioni riducendo la portata utile a pochi metri.
Pi Zero W e Pi 3

Con il Pi Zero W, i progettisti hanno fatto un gran lavoro. aggiungenre questo componente comportava infatti diverse sfide. In primis, riuscire a ricavarne lo spazio, cosa non banale nei pochi centimentri quadrati molto affollati della scheda del Pi Zero. Ma anche riuscire a fare tutto su un unico lato della scheda, per limitare al minimo i costi produttivi (nel Pi 3, invece, si è seguito lo schema di riferimento fornito da Broadcom, che prevede schede a 2 facce – che il Pi 3 già aveva – e antenna a montaggio superficiale). Si è scelto per una antenna su PCB, ma invece della “consueta” pista in rame, si è optato per una più performante cavità risonante, tecnologia in licenza da una azienda Svedese chiamata Proant. Il risultato è uno spazio libero da piste di forma triangolo/trapezioidale, oramai segno cratteristico distintivo del Raspberry Pi Zero W.
dettaglio antenna

Test sul campo

Per testare l’efficacia di questa antenna e il grado di ricezione, ho fatto delle prove, confrontandole con il modello raspberry Pi 3.
Ho utilizzato i seguenti software:
Wavemon (Qualità percentuale, livello in dBm, velocità del link)
Iperf (connessione a pc collegato in ethernet al router/access point WiFi)
e lo script seguente per visualizzare il livello di ricezione:

Ecco qui i risultati:

RaspberryPi Zero W
Wavemon Iperf Script
Distanza Ostacoli Qualità Livello Link Bitrate Segnale
2m 1 parete 86% -51dBm 65Mbit/s 26.8Mbit/s 69%
3m 2 pareti 74% -59dBm 65Mbit/s 25.1Mbit/s 53%
7m 2 pareti 56% -71dBm 58.5Mbit/s 20.5Mbit/s 40%
 6m 3 pareti 54% -72dBm  52Mbit/s 19.4Mbit/s  38%
RaspberryPi 3
Wavemon Iperf Script
Distanza Ostacoli Qualità Livello Link Bitrate Segnale
2m 1 parete 89% -49dBm 65Mbit/s 26.6Mbit/s 67%
3m 2 pareti 58% -70dBm 65Mbit/s 26.4Mbit/s 40%
7m 2 pareti 41% -81dBm 39/12.8Mbit/s 14.6Mbit/s 29%
 6m 3 pareti 46% -79dBm  39Mbit/s 13.3Mbit/s  31%

grafico wavemon

grafico iperf

Possiamo notare che vicino al router, il livello del segnale e la velocità di traferimento dei file, è praticamente la stessa per entrambi i dispositivi. Allontanandosi dal router e interponendo degli ostacoli, però, si riscontra un decadimento delle prestazioni, molto meno drastico nel Raspberry Pi Zero W, rispetto a quello del suo fratello maggiore! Possiamo dire con certezza che l’antenna risonante Proant fa il suo lavoro, e dona al Pi Zero W una ricezione Wifi migliore del modello di punta Raspberry Pi 3, pur condividendo la stessa componentistica!
Molto bene! probabilmente la prossima release del Raspberry Pi 3 porterà questa tecnologia anche sul modello maggiore.
tutte

Antenna esterna

Non contenti, i progettisti sono anche riusciti a ricavare le piazzole per saldare un connettore per una antenna esterna U.FL (tipo quello minuscolo che si usa nelle chiavette modem GSM), in modo che sia possibile utilizzare una antenna WiFi esterna, da posizionare opportunamente, se necessario Vedi la foto del dettaglio dell’antenna e delle piazzole per il connettore).

Installazione del software

Premesso che, per la prima installazione, servirà tastiera e mouse. E abbiamo una sola USB. O usate una tastiera con mousepad incorportato (come la mia RII) o , volendo, potete usare solo il mouse, altrimenti potete ottenere più porte usb, tramite un Hub.

La microSD fornita nel kit budget di Kubii, è completamente vuota. Occorrerà quindi un lettore di schede da collegare al pc per installarci un sistema operativo. Andremo quindi sulla pagina ufficiale di download e scarichiamo il pacchetto NOONB, ma attenzione: Raspbian con PIXEL ora occupa più di 4Gb (la taglia della microSD fornita in questo kit in prova). E’ possibile installare Raspbian Lite (privo dell’interfaccia grafica e di molti software a corredo) o altre distribuzioni. Ma per usare Raspbian PIXEL completa (pienamente supportata anche dal piccolo Pi Zero, escludendo il solo browser Chromium, per il quale sconsiglio l’uso sui modelli meno potenti del 3, a favore di Ephifany), occorre una microSD più capiente.

Valida alternativa potrebbe essere DietPi, un sistema che consente di personalizzare l’immagine di Raspbian Jessie, installando solo il software di contorno desiderato, con in più diverse ottimizzazioni in particolare per l’uso ottimale di RAM e CPU. Da qualche settimana è stato aggiornato per aggiungere proprio il supporto al Raspberry pi Zero W.

Noobs

Se invece avete una microSD più capiente di 4Gb, scaricate Noobs (che contiene Raspbian e permette di scaricare al volo le altre distribuzioni) o Noobs Lite (che, nel caso, scarica al volo anche Raspbian), otterrete un file .zip .

Scompattatelo e mettete tutto il contenuto (file e cartelle) nella radice della microSD.
Inserendo la microSD nel Raspberry Pi Zero, e alimentandolo, partirà. Verrà presentata la schermata di NOOBS di installazione delle distribuzioni, e un avviso che indica che è necessaria una connessione di rete. Premendo OK, riconoscerà e attiverà automaticamente la funzione wireless di bordo, e potrete configurare il Wifi, per connettervi alla vostra rete wireless casalinga. Ora potete scegliere la (o le) distribuzioni da installare!

Scegliendo Raspbian con PIXEL, una volta scaricato e avviato, fai clic sull’icona del wireless, in alto a destra sullo schermo, per individuare tua rete wireless. Immetti la tua password WiFi per connettere il Pi Zero W alla rete.

Problematiche con UART

Come Raspberry Pi 3, Anche il Pi Zero W, usa la UART principale per gestie la connettività Bluetooth. Questo comporta che la UART (seriale sui pin GPIO) identificata con il device /dev/ttyAMA0, sia occupata, e quindi non utilizzabile. Per ovviare a questo, la UART secondaria (miniUART), disponibile su /dev/ttyS0, è stata rimappata come /dev/serial0. Quindi, per rendere tutti i vecchi tutorial che usavano la UART compatibili anche con Raspberry Pi 3 e Zero W, si può sostituire in essi /dev/ttyAMA0 con /dev/serial0 per renderli compatibili con tutti i dispositivi.

Questo può comportare dei problemi, però, in alcune applicazioni particolari, in quanto la miniUART (normalmente usata per il debug su console seriale) possiede una capacità di banda inferiore, e non supporta la parità.

Case ufficiale

Assieme al Pi zero W, è stato presentato un nuovo case ufficiale per Raspberri Pi Zero e Zero W. Molto particolare, riprende nel design il case uffciale di Raspberry Pi 2 e 3, ma ha 3 cover inetrcambiabili: una chiusa, una con apertura per il GPIO (che comunque è presente anche nella parte inferiore) e una che può alloggiare il modulo telecamera per intergrare lo Zero e la camera in un unico, compatto oggetto. il case non è oggetto di questa recensione: ne parliamo nella nostra traduzione dell’estratto dal numero 55 della rivista ufficiale The MagPi, che puoi trovare qui.

Considerazioni finali

Raspberry Pi Zero W è un’ottima scheda, piccola, leggera, pratica, utilizzabile da subito. Il prezzo, seppur più che doppio rispetto allo Zero “base”, si mantiene alla portata praticamente di tutti (11 Euro). La produzione e distribuzione è stata migliorata rispetto allo Zero. Questi fattori hanno fatto in modo che le vendite registrassero un bel record di 100.000 esemplari venduti solo nei primi 4 giorni.

Tornando alla domanda che apriva questo articolo, è il Raspberry Pi ideale? Nì.. O meglio: SI! Ma non completamente.
Io ne sono entusiasta, è quasi perfetto: un computer completo, con connettività integrata, con GPIO completo, possibilità di collegamento della telecamera, uscita fullHD, più veloce del Raspberry Pi modello B originale, e costa solo 11 euro! Un unico appunto: secondo me, in questo modello, potevano aumentare la RAM disponibile a 1Gb (e parallelamente il Raspberry 3 potrebbe avere 2 Gb).
Allora si, che sarebbe il compromesso perfetto tra prezzo, dimensioni e prestazioni!
Comunque sia, un modello destinato al grande successo di pubblico. Non dovrebbero più esserci i problemi di volume di produzione e le difficoltà di reperimento in commercio che hanno contraddistinto il lancio del modello precedente, e costa comunque come un pranzo con menù a prezzo fisso..
Avete già in mente un progetto in cui utilizzarlo?

Potete acquistarlo da Kubii qui
Qui la discussione sul forum, dedicata a questo modello

A proposito di Zzed

Zzed
Appassionato di informatica alternativa, ma perenne novellino di Linux..

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