라즈베리파이 개요

1. 오픈소스 하드웨어(OSHW)

  • OSHW (Open Source HardWare)
    • 해당 제품과 똑같은 모양 및 기능을 가진 제품을 만드는 데 필요한 모든 것(회로도, 자재 명세서, 인쇄 회로기판 도면 등)을 대중에게 공개한 전자제품
    • 하드웨어 기술 언어가 대중에게 공개된 프로그래머블 논리 소자
      • 하드웨어 기술 언어: 전자회로를 정밀하게 기술하는 데 사용하는 컴퓨터 언어 (Hardware Description Language, HDL)
  • 대표적인 OSHW
    • 아두이노(2005~), 라즈베리파이(2012~), 젯슨나노(2019~) 및 아류작

OSHW 종류별 비교

(자료출처: 테크월드(http://www.epnc.co.kr/news/articleView.html?idxno=97412)에서 참조 후 편집)
종류외형등장시기운영체제가격대접근성특징
아두이노2005 ~X (없음)저가높음하드웨어 센서, 모듈 제어
라즈베리파이2012 ~Linux 계열
(기본: 라즈비안)		저가높음범용성, 애플리케이션 개발
라떼판다2015 ~Windows 10고가보통 윈도우 기반 IoT 시스템 개발
아두이노를 기반으로 고성능화
젯슨나노2019 ~ Linux계열
(기본: Ubuntu 18.04 LTS 기반
NVIDIA 자체 커스터마이징)		중가
(최근 고가)		보통AI 기반 애플리케이션 개발

2. 라즈베리파이 개요

  • 대표적인 Single Board Computer(SBC)

    • OS를 설치한 SD/Micro SD 카드로 부팅해서 PC로 사용 가능

    • GPIO를 이용하여 전자회로 등을 직접 제어할 수 있음
    • 리눅스 계열의 OS 사용
      • 권장하는 OS는 Raspberry Pi OS(구, 라즈비안(Raspbian))
      • 리눅스 기반 OS를 사용하므로 파이썬 기본 설치
      • 파이썬을 이용하여 GUI, 대규모 프로그램을 개발 가능
      • 전자회로 제어를 기반으로 한 다양한 응용 시스템 개발 가능
  • 하드웨어 구성(라즈베리파이 5 기준)

    • 구조

    • 구성 요소
      • GPIO 확장 커넥터
        • 프로세서(SoC) 포트에 직접 연결하는 핀 타입 커넥터임
        • LED나 스위치 등 전자 부품을 연결할 수 있음
      • 2x4-레인 MIPI DSI/CSI 커넥터
        • 카메라 모듈을 연결하는 전용 커넥터
        • MIPI: Mobile Industry Processor Interface
        • CSI: Camera Serial Interface
        • DSI: Display Serial Interface
      • micro-HDMI 커넥터
        • TV나 모니터를 연결하는 커넥터
        • 음성 신호도 출력할 수 있으므로 TV나 스피커가 내장된 모니터에 연결하면 됨
      • PCI Express 인터페이스(PCIe/PCI-e)
        • PCI, PCI-X, AGP 표준을 대체하도록 설계된 고속 데이터 전송에 사용되는 연결 단자 표준
        • 장치와 마더 보드 및 기타 하드웨어 간의 고 대역폭 통신을 허용
      • RTC 배터리 커넥터
        • 라즈베리파이 5 전용 RTC(Real Time Clock) 포트와 호환 가능한 배터리 커넥터
      • UART 커넥터
        • UART: Universal Asynchronous Receiver-Transmitter (범용 비동기 송수신기)
        • 두 장치 간의 직렬 통신을 위한 간단한 2선식 프로토콜
        • 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하여 한 번에 하나씩 보내고, 수신 측에서는 다시 병렬 데이터로 재구성
        • 데이터 전송 속도를 맞추기 위한 동기 신호를 별도로 사용하지 않으므로, 미리 정해진 규칙(프로토콜)에 따라 데이터의 시작과 끝을 맞춰야 함
      • PoE HAT 커넥터
        • PoE: Power over Ethernet
          • 이더넷 케이블에 데이터와 함께 48 V DC 전원을 같이 보내는 기술
          • 유선 랜 케이블 하나로 인터넷 접속 및 전원 공급을 동시에 할 수 있어 라즈베리파이에 추가적인 전원 어댑터 연결을 하지 않을 수 있음
        • HAT: Hardware Attached on Top
          • 라즈베리파이의 GPIO 핀에 연결되어 추가 기능을 제공하는 확장 보드를 의미
    • 사용 시 주의점
      • 기판이 노출되어 있어서 외부 충격에 약하며 물에 닿으면 금방 고장남
      • 컴퓨터 칩(SoC)에 직접 연결된 GPIO 확장 커넥터 핀도 돌출되어 있어서 정전기 등 과도한 전압이 걸리면 SoC가 파손될 수 있음
      • 이런 사고를 막기 위해 라즈베리 파이용 케이스를 씌우기도 함