Raspberry Pi: Crea proyectos DIY por muy poco dinero

Llegaron al mercado en 2012 y desde entonces la popularidad y los proyectos basados en la Raspberry Pi solo han ido aumentando. Te vamos a explicar todo lo que necesitas saber al respecto de este ordenador de bolsillo que ha conquistado a millones de usuarios en todo el mundo.

Qué es Raspberry Pi

Es un ordenador de bajo coste y formato compacto destinado al desarrollado para hacer accesible la informática a todos los usuarios. La Raspberry Pi también se caracteriza por ser muy utilizada para desarrollar pequeños prototipos y para la formación sobre informática y electrónica en los colegios.

Todos los diseños de Raspberry Pi se basan en el hardware libre y habitualmente se utilizan también sistemas operativos libres basados en GNU/Linux. Para este microordenador se ha desarrollado Raspberry Pi OS (antes conocido como Raspbian) que es una versión personalizada de Debian. Adicionalmente se pueden instalar diferentes sistemas operativos, algo que veremos más adelante.

La primera Rasberry Pi fue lanzada al mercado en febrero de 2012 de la mano de la Raspberry Pi Foundation. Esta organización nace con la idea de promover y enseñar informática en los centros educativos y universidades de Reino Unido. Para hacerlo lo más accesible posible, desarrollaron este pequeño ordenador de bajo coste y grandes posibilidades.

Precisamente es en el buen rendimiento y el bajo coste en donde radica el gran existo de la Raspberry Pi. Cuentan además con una gran conectividad y de conexiones GPIO que permiten desarrollar una gran variedad de proyectos educativos.

Qué es Raspberry Pi OS

Cómo cualquier ordenador del mercado, tendremos que instalar un sistema operativo para interactuar fácilmente con este. La Raspberry Pi tiene una potencia limitada y algunas características especiales con respecto a un ordenador convencional. Para eso se ha «desarrollado» el sistema operativo Raspberry Pi OS, también denominado Raspbian.

El sistema operativo Raspberry Pi OS se basa en una distribución GNU/Linux, concretamente en Debian. Como el sistema operativo Debian es de código abierto, se puede personalizar por quien quiera e instalar sin pagar licencias o regalías.

Tenemos dos versiones de este sistema operativo:

• Raspberry Pi OS Pixel: Esta versión del sistema operativo cuenta con GUI (Graphical User Interface; en castellano, interfaz gráfica de usuario), vamos, con menús, ventanas, iconos, etc. La mayoría de los usuarios apuesta por esta versión, ya que es la más sencilla de utilizar.
• Raspberry Pi OS Lite: Versión mucho más reducida en la que no existe entorno gráfico, todo se realiza mediante consola de comandos. Esta opción no es apta para la mayoría de usuarios, siendo usada sobre todo por usuarios con grandes conocimientos que hacen uso de este microordenador como pequeño servidor.

Cómo instalar Raspberry Pi OS

Si queremos instalar el sistema operativo oficial de este microordenador, lo primero es descargarlo desde la web oficial de la Raspberry Pi Foundation. Esta página nos ofrece dos versiones diferentes de instalación de Raspberry Pi OS, mediante NOOBS o mediante imagen, este último más pensado para usuarios avanzados.

Qué es NOOBS

Es una versión del sistema operativo para la Raspberry Pi con un asistente de instalación del sistema operativo. NOOBS es el acrónimo de New Out Of Box Software. Tenemos dentro de este modo de instalación la versión Pixel (con GUI) y la versión Lite (sin GUI).

Se integra en la versión NOOBS de Raspberry Pi OS un método de configuración rápida del sistema operativo, con un navegador instalado y un modo de recuperación mediante línea de comandos basada en una partición de rescate que se genera automáticamente.

NOOBS Pixel tiene un peso de unos 2GB y NOBS Lite tiene un peso de tan solo 32MB.

Qué otros sistemas operativos se pueden instalar

Para la Raspberry Pi se recomienda, por parte de los desarrolladores, el sistema operativo Raspberry Pi OS, al estar optimizado para este hardware. Pero podemos instalar alguna de estas otras distribuciones:

• Ubuntu Mate: Distribución con el entorno de escritorio mate, que es muy ligero y con un diseño bastante moderno. Esta distribución se caracteriza por ser compatible con arquitecturas de procesadores ARM, x86 y x64.
• Snappy Ubuntu Core: Distribución reducida de Ubuntu que incluye componentes básicos de Yakkety Yak. Esta distribución está optimizada para ser utilizada en sistemas embebidos y para dispositivos IoT.
• Windows 10 IoT Core: Versión del sistema operativo de Microsoft Windows 10 que está optimizado para dispositivos de pequeño formato con o sin pantalla. Se caracteriza este sistema operativo por soportar procesadores ARM de arquitectura x86 y x64. La documentación de este sistema operativo cuenta con información sobre conexión, administración, actualización y protección de los dispositivos, entre otros.
• LibreELEC (Libre Embedded Linux Entertainment Center): Bifurcación sin ánimo de lucro de OpenELEC optimizada para la ejecución de Kodi.
• PiNet: Es una versión del sistema operativo Ubuntu Server desarrollado para aulas de informática. Permite el control remoto del sistema operativo por parte del administrador del aula de informática o del profesor mediante una serie de scripts.
• RISC OS: Sistema operativo con kernel propio diferente a GNU/Linux y Windows. Fue desarrollado por Acorn Computers (nombre original de ARM Holdings) que actualmente es mantenido por RISC OS Ltd y que se basa en una licencia Open Source. Este sistema operativo está especialmente optimizado para procesadores de arquitectura ARM como el usado en la Raspberry Pi.

Cómo funciona una Raspberry Pi

El funcionamiento es el mismo que un ordenador de sobremesa, ya que a nivel fundamental tiene los mismos componentes. Las placas Raspberry Pi se basan en un SoC de arquitectura ARM de bajo consumo y buen rendimiento. Se acompañan por un modelo de memoria RAM, cuya capacidad varía según el modelo. Disponen de varias salidas de vídeo y en las versiones más nuevas se agrega un conector jack de 4 polos, para entrada de micro y salida de audio. Cuentan con un lector de tarjetas donde se instala el sistema operativo y varios puertos USB. También dispone de una gran cantidad de conectores GPIO para poder desarrollar una gran cantidad de proyectos.

La Raspberry Pi 4, que es la versión más moderna cuenta con un conector Gigabit Ethernet y una tarjeta WiFi + Bluetooth integrada. Este modelo más moderno tiene un conector de alimentación del tipo USB-C y dos conectores MIPI, uno para un display y el otro para una cámara.

Para hacerlo funcionar debemos alimentar la placa mediante el conector específico. Debemos cargar el sistema operativo que queramos en la tarjeta de memoria SD, para poder disfrutar de toda su funcionalidad. Tendremos que conectar teclado y ratón, así como una pantalla de visualización de datos para poder interactuar con la placa.

Modelos de Raspberry Pi

A continuación dividiremos en los modelos enfocados a sus funcionalidades.

Ordenadores y microcontroladores

Estos son los recomendados para uso doméstico y desarrollo:

Versiones Pi Model B

Son las placas de tipo completo que incluyen puertos Ethernet y puertos USB. Podemos encontrar las variantes B+, donde el «+» nos indica variaciones o actualizaciones menores. Las versiones más modernas de estas placas agregan conectividad WiFi y Bluetooth.

Versiones Pi Model A

Estas placas suelen ser un poco más compactas que las «Model B» y suelen tener un formato cuadrado. Podemos decir que son versiones sencillas de las placas Raspberry Pi, ya que tienen limitaciones en conectividad. Las «Model A» suelen tener solo un puerto USB y carecen de puerto Ethernet, y son más económicas que las «Model B». Las versiones más modernas de estas placas agregan conectividad WiFi y Bluetooth.

Versiones Pi Zero

Este tipo de placas tienen un formato super reducido de formato rectangular y tienen un consumo energético realmente reducido. Todos los modelos disponen de un microUSB y un microHDMI. Salvo la primera Raspberry Pi Zero, las demás versiones cuentan con conectividad WiFi y Bluetooth. Estas tienen precios super reducidos, por debajo de los 20 euros.

Versiones Pi 400

Posiblemente la versión más particular que han lanzado de todas las variantes. Tenemos una Raspberry Pi embebida en un teclado, lo cual es una solución muy interesante si queremos tener un ordenador compacto. Dispone de un procesador potente de 4 núcleos, 4GB de memoria RAM, conectividad WiFi + Bluetooth y dos puertos USB 3.0, un puerto USB 2.0, dos microHDMI e incluso un puerto Gigabit Ethernet. La Raspberry Pi que integra tiene un diseño único específico para ser embebida dentro del teclado.

Versiones Pi Pico

No es un ordenador compacto, es más bien un microcontrolador que se basa en el procesador RP2040, desarrollado por la propia compañía. Está pensado para ser usado sobre todo para proyectos del tipo DIY (Do It Yourself; en castellano, háztelo tú mismo). Tiene un precio de 5 dólares y carece de cualquier tipo de puerto de conexión y también de conectividad inalámbrica.

Tabla comparativa

Aplicaciones embebidas

Y opciones más interesante para ingenieros:

Compute Module

Este tipo de tarjetas están pensadas para ser integradas en proyectos de IoT o para automatización. Podemos encontrar muchos módulos basados en este tipo de placas para montaje sobre carriles DIN. La versión Compute Module 4 ofrece hasta 8GB de RAM y 32GB de memoria eMMC y conectividad WiFi + Bluetooth, pensado sobre todo para IoT y soluciones Cloud.

Una de las particulares de estas placas es que requieren de una placa especifica de ampliación para poderlos programar. Cuando ya están programados, los podemos instalar y ya realizaran las tareas para las cuales han sido programados.

Table comparativa

Procesador RP2040

Hasta la fecha Raspberry Pi únicamente vendía placas y diferentes periféricos, pero han ampliado su cartera de soluciones. La compañía ha desarrollado el procesador RP2040, un procesador de bajo coste y alto rendimiento en un encapsulado reducido.

Este procesador RP2040 es una solución potente y accesible a todo el mundo, por un precio muy reducido. Nos ofrece hasta seis bancos independiente de RAM y un conmutador de estructura de bus, que permite organizar fácilmente los núcleos y los motores DMA para que funcionen en paralelo.

RP2040 es un procesador pensado para proyectos DIY y microcontroladores. Tiene unas dimensiones de 7x7mm y que se basa en el proceso de 40nm de TSMC. Nos ofrece un bajo consumo con una gran potencia y se integra por primera vez en la Raspberry Pi Pico.

Especificaciones

• Procesador Arm Cortex-M0+ de doble núcleo, reloj flexible que funciona hasta 133 MHz
• SRAM en chip de 264 KB
• 2× UART, 2× controladores SPI, 2× controladores I2C, 16× canales PWM
• 1× controlador USB 1.1 y PHY, con soporte para host y dispositivo
• 8× máquinas de estado de E / S programables (PIO) para soporte periférico personalizado
• Potencia de entrada admitida: 1.8–5.5V DC
• Temperatura de funcionamiento: -20 ° C a + 85 ° C
• Programación de arrastrar y soltar usando almacenamiento masivo a través de USB
• Modos de reposo y de reposo de bajo consumo
• Reloj en chip preciso
• Sensor de temperatura
• Bibliotecas aceleradas de enteros y de punto flotante en chip

Qué podemos hacer con una Raspberry Pi

Hemos recopilado algunas ideas de las cosas que puedes hacer con una Raspberry Pi para que te vayan inspirando. Puedes hacer algunas de las siguientes cosas:

• Ordenador: La Raspberry Pi 4, especialmente los modelos de 4GB y 8GB de memoria RAM, son ideales para crear un ordenador de trabajo o doméstico. Podemos instalar cualquiera de los sistemas operativos que os hemos comentado y usarlo para trabajar, entretenernos o estudiar.
• Superficie LED interactiva: Si quieres darle a tu casa un aire más geek, puedes crear una mesa con pantalla interactiva de manera sencilla. La mesa reacciona al contacto de objetos con diferentes tipos de animaciones de colores o podemos aprovechar y jugar el Tetris con nuestros invitados. Aquí encantararas más información.
• Mundo Minecraft: Gracias a Minecraft: Pi Edition podemos personalizar el código de Minecraft para poder manejar los objetos en el juego como queramos. Una idea realmente genial que seguro que a más de uno le encantara probar. Aquí encantararas más información.
• Ted, the toaster: Puedes crear una tostadora o un asistente de voz, pero también puedes crear una tostadora que habla, que mola más. Eso pensaron los desarrolladores «8 Bits and Bytes» que han creado una tostadora que habla y con la que puedes hablar y que se llama Ted. Sin duda un proyecto super divertido para hacer con los peques de la casa. Aquí encantararas más información.
• Advice Machine: «Consejos vendo, que para mí no tengo» debió pensar el desarrollado de este proyecto. Y es que Nick Johnson ha creado una máquina expendedora de consejos, los cuales dependen de la cantidad de dineros que pongas. Aquí encantararas más información.
• Videoconferencias: Debido a la pandemia por la COVID-19, son muchos los que han pasado a teletrabajar. Una solución muy interesante para aquellos que tengan que hacer muchas videoconferencias y no quieran gastar mucho dinero, pueden usar una Raspberry Pi para crear un sistema destinado a videoconferencias. Aquí encantararas más información.
• Medidor de calidad del aire: Algo también muy útil en tiempos del coronavirus (o en general) es crear una estación que nos permita medir la humedad del aire y la concentración de partículas. Esto nos permite saber la calidad de aire y la humedad del mismo de manera sencillo. Aquí encantararas más información.
• Consolas retro: El proyecto RetroPi recopila una gran cantidad de emuladores de consolas clásicas. Podemos con este proyecto crearnos una consola recreativa para nuestra casa por muy poco dinero. Aquí encantararas más información.
• Magic Mirror: Quizá uno de los proyectos más interesantes que podamos desarrollar en la actualidad. Es un espejo unidireccional y en su parte trasera esconde un monitor y una pequeña Raspberry Pi. Nos muestra información del tiempo, la hora, actualidad, nuestro calendario y cualquier otra cosa que podamos imaginar. Aquí encantararas más información.
• Domótica: Si estás pensando en automatizar tu casa, puedes hacerlo con una Raspberry Pi. Mediante una de estas placas podrás controlar la calefacción, la iluminación, las persianas y cualquier otra cosa de nuestro domicilio que nos imaginemos. Esto permite controlar nuestra casa fácilmente y acondicionarla antes de llegar a casa y, además, ahorrar energía (y dinero). Aquí encantararas más información.
• Sistema de seguridad: Podemos crear un sistema de videovigilancia para nuestra casa por muy poco dinero. Tenemos la posibilidad de crear un sistema de seguridad avanzado que monitorice los movimientos del exterior (o interior) de nuestra vivienda y nos notifique al instante. Se puede incluso programar para que nos mande una fotografía mediante mensaje de Telegram. Aquí encantararas más información.
• Pi 3D Scanner: Con una Raspberry Pi y una de las cámaras específicas para este tipo de ordenadores, podemos hacernos un escáner 3D para luego imprimir las copias que queramos de una pieza. Esto reduce enormemente el precio de un escáner 3D, que cuestan más de 10.000 euros (si queremos algo de calidad. Aquí encantararas más información.

Palabras finales sobre Raspberry Pi

Como vemos, existe una gran cantidad de versiones de las Raspberry Pi pensadas para cualquier tipo de uso que imaginemos. La lista de proyectos que podemos desarrollar con una de estas placas de formato compacto están limitadas por nuestros conocimientos, ganas de aprender y por nuestra imaginación. Podemos encontrar en la red una gran cantidad de proyectos diferentes y documentación sobre los que construir prácticamente cualquier cosa.

Te explicamos qué son y cuáles son las características de los procesadores ARM

El poder de las Raspberry Pi reside en los precios y la versatilidad que ofrecen. Todos los modelos de Raspberry Pi tienen un precio inferior a los 100€, eso sí, únicamente adquiriremos la placa, el resto de elementos va a parte. Podemos encontrar cámaras, teclados, ratones, medidores de temperatura, gas, humedad, viento y un sinfín de otros elementos para desarrollar infinidad de proyectos. Y tú, ¿qué proyecto tienes en mente para desarrollar con una Raspberry Pi?