Arduino ou Raspberry Pi : Este é um dilema comum entre a comunidade de engenheiros eletrônicos, sejam eles amadores ou profissionais que trabalham em um protótipo. Pode haver um caso em que alguém tenha trabalhado em alguns microcontroladores e agora esteja disposto a impulsionar a excelência acadêmica trabalhando em placas de desenvolvimento ou seja necessário escolher uma placa de desenvolvimento para um projeto de engenharia do tipo faça você mesmo. Vamos ter uma compreensão fundamental de ambos os conselhos para deixar claro qual selecionar.
A primeira coisa é que tanto o Arduino quanto o Raspberry Pi oferecem uma variedade de placas de desenvolvimento com especificações e recursos diferentes. Há uma variedade de produtos oferecidos em Plataforma Arduino disponível em muitas categorias. O Plataforma Raspberry Pi também oferece uma variedade de produtos. Pode ser necessário usar um desses produtos da plataforma Arduino ou Raspberry Pi ou pode ser necessário um combo porque Arduino e Raspberry Pi são basicamente diferentes, mas complementares.
O que é Arduino?
Arduino é uma plataforma eletrônica de código aberto que consiste em placas de circuito programáveis e um ambiente de desenvolvimento integrado (IDE) onde programas para execução de aplicativos de sistemas embarcados podem ser escritos em C ou C++. É basicamente uma série de placas de desenvolvimento baseadas em microcontroladores, populares para implementação simples e direta de projetos de hardware. O coração das placas Arduino são os microcontroladores AVR de 8 bits. As placas Arduino podem controlar uma ampla gama de sensores e atuadores carregando placas complementares chamadas Shields. Existem escudos disponíveis para controlar motores, fazer interface com LCDs e conectar-se à internet, redes celulares e interfaces sem fio. O Arduino surgiu em 2005. Foi desenvolvido por Massimo Banzi, David Cuartielles e David Mellis com o objetivo de reencarnar o Projeto Wiring, adicionando suporte para microcontrolador ATmega8 mais barato à já bem-sucedida plataforma Wiring. O lema era desenvolver uma ferramenta eletrônica embarcada de baixo custo e código aberto para que não engenheiros construíssem projetos digitais.
O que é Raspberry Pi?
Raspberry Pi é uma placa de desenvolvimento baseada em microprocessador. Em contraste com o Arduino, a unidade central do Raspberry Pi é um microprocessador Broadcom ARM Cortex-A7 de 32 bits e 900 MHz ou Broadcom ARM Cortex-V6 de 32 bits e 700 MHz. Raspberry Pi é um sistema em chip. É um computador de placa única (SBC) do tamanho de um cartão de crédito desenvolvido para o ensino de ciência da computação básica em escolas e faculdades. É como um minicomputador, assim como um computador desktop ou notebook, mas com menos poder de processamento em comparação com as placas-mãe. A Raspberry Pi Foundation, com sede no Reino Unido, é a fundadora e promotora da plataforma.
Como começar com Arduino ou Raspberry Pi?
Se alguém estiver interessado em placas de desenvolvimento para aprendizagem acadêmica, tanto o Arduino quanto o Raspberry Pi são dimensionalmente diferentes e oferecem coisas diferentes para aprender. O Arduino, sendo uma placa microcontroladora, é bastante útil para aplicações em tempo real baseadas em sensores, onde a lógica do programa não é complicada, mas a interface de hardware é o fator principal de todo o esforço. O Arduino roda em “Bare Metal” ou seja, sem nenhum sistema operacional apenas no firmware. Você só precisa de uma placa Arduino, um monte de sensores e atuadores, Arduino IDE e você pode mexer com o Arduino. Pode ser facilmente codificado com a linguagem Arduino (uma versão simplificada de C++) onde o conhecimento básico de C e HTML é o único pré-requisito. O Raspberry Pi, sendo um microcomputador, é mais útil para aplicativos multimídia e baseados na Internet, onde é necessária mais inteligência de software e a interface de hardware é apenas uma parte básica do projeto. Trabalhar no Raspberry Pi requer conhecimento de Linux e da linguagem de script python ou Ruby. O Pi roda em distribuições Linux. Raspbian é o derivado do Linux oficialmente suportado pela plataforma Raspberry Pi. Então, tudo que você precisa para colocar a mão na massa com o Raspberry Pi é uma placa Raspberry Pi com uma tela LCD para obter uma dica visual da execução do código, Scratch IDLE ou outro IDE compatível com Linux, conhecimento de C, C++, Java e linguagens de script como Ruby ou Python e algumas ideias malucas de software para implementar.
Conseqüentemente, ambas as plataformas exigem conjuntos de habilidades diferentes e oferecem coisas diferentes para aprendizagem. Para fins acadêmicos, a seleção entre Arduino e Raspberry Pi pode ser derivada da tabela a seguir:
| Fator | Arduíno | Raspberry Pi |
|---|---|---|
| Tipo de sistema | Baseado em microcontrolador AVR | Baseado em microprocessador ARM |
| Pedaços | 8 bits | 32 bits |
| Sistema operacional | Nenhum | Distribuições Linux como Raspbian (oficial), Android, Plan9, RiscOS, X-Box Media Center etc. |
| Habilidades requeridas | Arduino (pré-requisitos C e HTML) | C, C++, Java e linguagens de script como Python, Ruby |
| Ambiente de desenvolvimento integrado | Arduíno | Scratch, IDLE e outros IDEs com suporte para Linux |
| Foco na aprendizagem | Hardware | Programas |
| Aplicativo | Aplicações em tempo real baseadas em sensores | Aplicativos multimídia e baseados na Internet |
Você pode escolher qualquer um dos dois de acordo com seu interesse e preferência ou até mesmo porque não aprender os dois. Muitos aplicativos exigem foco igual na interface de hardware e na inteligência de software. Esses aplicativos podem exigir o uso do Arduino em combinação com Raspberry Pi, telefone Android ou outro microcomputador. Aprender ambas as plataformas fortalecerá a base tanto no aspecto de software quanto de hardware da eletrônica embarcada e permitirá que você crie aplicações mais inovadoras.
Como e quando selecionar Raspberry Pi ou Arduino
Como selecionar Arduino, Raspberry Pi ou Combo para seu projeto eletrônico?
Quando se trata de selecionar Arduino ou Raspberry Pi para um projeto eletrônico, a escolha pode parecer assustadora à primeira vista. Tanto o microcontrolador quanto o microprocessador são capazes de calcular, mas são mais úteis quando uma aplicação específica precisa ser implementada.
Preço não é uma questão
Tanto o Arduino quanto o Raspberry Pi têm preços competitivos. Raspberry Pi é apenas um pouco mais caro que as placas Arduino. Raspberry Pi 2 Modelo B custa cerca de US$ 29 e Raspberry Pi 3 Modelo B mais recente na plataforma custa cerca de US$ 29,99 em elemento14, o distribuidor oficial das placas Raspberry Pi. O Arduino UNO custa cerca de US$ 24,95 e o Arduino Pro Mini custa cerca de US$ 18,05. Os distribuidores globais oficiais de placas Arduino são rato, Componentes RS e Digi-Key. Uma lista de outros distribuidores está disponível no site Arduíno site. O escudo Wi-Fi/802.11 para Arduino custa cerca de US$ 49,90. Portanto, o que importa não é a questão do preço, mas sim o tipo de aplicação que você deseja implementar.
Quando escolher o Arduino?
O Arduino será a escolha perfeita para o seu projeto de eletrônica embarcada se um ou mais requisitos ou condições indicados abaixo complementarem seus projetos eletrônicos:
1. Tarefas iterativas – Se a sua aplicação precisa executar uma sequência de instruções repetidamente sem muitos fatores de inteligência, o Arduino se adapta à sua aplicação. Os microcontroladores devem executar seu código de maneira iterativa.
2. Não precisa de multitarefa – Se a lógica da sua aplicação não envolve mais de duas tarefas, você pode recorrer com segurança ao Arduino como opção. Como seu projeto precisa detectar temperatura e umidade e exibi-las em uma tela, você pode escolher o Arduino com segurança. Mas, se o seu projeto envolver multitarefa, como se o seu projeto precisasse detectar temperatura e umidade, exibi-las em uma tela, registrar as informações de temperatura, comparar as informações de temperatura diariamente e prever as condições climáticas futuras no com base nas análises registradas e também exibir uma previsão do tempo na tela, o Raspberry Pi deve ser sua escolha.
3. Não precisa de rede – Arduino não possui porta Ethernet embutida. Se um projeto construído em Arduino precisar de rede, ele deverá se conectar a um hardware externo chamado Shields e precisará endereçar adequadamente os periféricos de rede conectados. Os escudos Wi-Fi/802.11 podem ser adquiridos em rato site na categoria ferramentas de comunicação.
4. Funcionamento em tempo real – Raspberry Pi não funciona em tempo real. Ele agenda tarefas como um computador normal faz. Mas o Arduino, sendo uma placa microcontroladora, implementa o código em tempo real. Se o seu aplicativo precisa de execução de tarefas em tempo real, respondendo imediatamente a uma chamada à ação, o Arduino deve ser sua escolha.
5. Conectividade do Sensor Analógico – O Arduino é mais adequado quando a conectividade do sensor é uma parte vital do seu projeto. Assim como o Arduino UNO possui 14 pinos de entrada e saída digitais e 6 analógicos. As placas Arduino também podem fornecer saída analógica na forma de sinais modulados por largura de pulso (PWM). O Arduino pode ser conectado a qualquer atuador ou sensor usando placas complementares ou Shields. Ao contrário disso, Raspberry PI não possui pinos de entrada e saída analógica. Possui apenas 8 pinos GPIO digitais. Sensores analógicos podem ser conectados a uma placa Raspberry Pi apenas por meio de interface com outros chips como MCP3008 ou usando placas HAT (Hardware Attached on Top). As placas HAT são como backplanes conectados a computadores de placa única (SBCs).
6. Aplicativo Plug and Play – Como uma placa Raspberry Pi após ser ligada primeiro carrega o sistema operacional Linux e depois executa o código do aplicativo, ela pode ser danificada ou ter seu sistema operacional ou código de programa corrompido, devido ao desligamento repentino de energia ou desligamento incorreto do projeto por erro humano. Nesse caso, o Arduino é mais adequado para aplicações plug and play, pois roda em firmware e executa diretamente o código do programa de maneira iterativa.
7. Consumo de energia – O Arduino tem uma tensão operacional de 5V e pode controlar sensores e atuadores operando em uma tensão de até 20V, pois seus pinos de entrada podem tolerar essas tensões, mas o Raspberry Pi opera dentro de uma faixa operacional abaixo de 5V e precisa de um mecanismo de desligamento adequado. Porém, ambas as placas possuem baixo consumo de energia e podem ser utilizadas por muito tempo sem substituir as fontes de alimentação.
8. Preço – Se você precisar implementar um aplicativo simples, o Raspberry Pi pode ser uma seleção um pouco cara. Muitas placas Arduino são três vezes mais baratas que Raspberry Pi e podem ser usadas para implementar aplicações simples. Além disso, implementar um aplicativo simples no Pi será um desperdício de seus melhores recursos computacionais.
Quando escolher o Raspberry Pi?
Computação complexa rápida – Raspberry Pi supera o Arduino quando se trata de poder de computação. É baseado em microprocessador de 32 bits, tem velocidade de clock de 700 ou 900 MHz e possui de 256 a 512 Mb de RAM. O poder de computação e as especificações das placas Arduino parecem tímidos aqui. Eles são baseados em microcontroladores de 8 bits, funcionam em velocidades de clock de 8 a 84 MHz e possuem 2 KB de RAM. Obviamente, um Pi pode realizar operações computacionais mais complexas e 40 vezes mais rápidas.
Armazenar – O Pi vem com cartões SD para armazenamento com capacidade de 2 GB a 16 GB. Enquanto as placas Arduino possuem apenas 32 KB ou 512 Kb de memória flash. Se o código do seu aplicativo exigir mais armazenamento ou registrar grandes quantidades de dados, Pi é a solução.
Sistema operacional – O Arduino é executado em firmware e não tem capacidade de carregar nenhum sistema operacional por design e limitações de armazenamento. Se o seu aplicativo for complexo o suficiente para exigir que um sistema operacional fique abaixo do código de execução principal, opte pelo Raspberry Pi.
Interface de computador – Se o seu projeto requer comunicação com um computador, telefone ou outro microcomputador, o Pi possui duas portas USB periféricas para facilitar a tarefa. O Arduino está equipado com uma porta USB de entrada única para atualizar o firmware a partir de um computador. Portanto, opte pelo Pi se o seu projeto exigir comunicação de dados com outros dispositivos de computação.
Multitarefa – O Arduino simplesmente não tem design e poder de processamento para realizar multitarefas. Raspberry Pi tem mais RAM, velocidade e poder de processamento para executar tarefas agendadas em uma função multitarefa.
Aplicativo multimídia – Raspberry Pi está equipado com saída de áudio e vídeo. Conseqüentemente, é fácil programar um aplicativo multimídia nele. Ao contrário, o Arduino possui apenas funcionalidades básicas a esse respeito. Ele só pode executar aplicativos multimídia fazendo interface com Shields e também exigirá outras placas complementares de rede para enviar dados de áudio e vídeo para outros sistemas. Fazer um aplicativo multimídia no Arduino é mais caro e complicado.
Rede – Novamente, o Pi possui uma porta Ethernet na placa e pode se conectar facilmente à Internet ou a redes locais de computadores com a ajuda de dongles LAN ou Wi-Fi USB. O Arduino exigirá placas/escudos adicionais para se conectar à LAN ou Wi-Fi.
Quando escolher a combinação Arduino e Raspberry Pi?
Ambas as placas possuem interface I2C e podem se comunicar serialmente através dela. Muitas aplicações têm interface de sensor ou hardware como um requisito vital e também precisam de inteligência de software complicada. Nesse caso, uma combinação de Arduino e Raspberry Pi funciona melhor. Os periféricos de hardware, como sensores e atuadores, podem ser interligados a uma placa Arduino com todas as tarefas iterativas e em tempo real implementadas na extremidade do Arduino e o Arduino pode ser controlado por um Raspberry Pi em I2C para multitarefa, inteligência de software adicional, registro de dados e análise e comunicação de mensagens de dados, áudio ou vídeo para outros dispositivos via LAN ou Wi-Fi.
Prototipando um produto – Raspberry Pi é totalmente de código aberto!
Raspberry Pi e Arduino são fáceis de usar e facilmente disponíveis. Embora o Arduino seja totalmente de código aberto, ao prototipar um produto usando Raspberry Pi, houve certas incertezas. A placa Pi é um hardware de código aberto, exceto processador ARM e SoC Broadcom, e utiliza firmware de código fechado. Embora um firmware não oficial de código aberto também esteja disponível. Para construir processadores ARM, é necessário assinar um Acordo de Não Divulgação (NDA) com a ARM para obter a documentação do chip. Da mesma forma, o uso do SoC construído no processador ARM requer a assinatura de um Acordo de Não Divulgação com a Broadcom para obter a documentação do SoC. Conseqüentemente, é necessário fornecer um modelo de negócios e relatar o número de processadores ARM ou SoC Broadcom usados no produto e vendidos para ARM ou Broadcom, respectivamente. Isso é o que a fundação Raspberry Pi fez e é a razão pela qual as especificações de design do SoC ou do processador não estão abertas. O Pi foi projetado e desenvolvido para fins educacionais e a fundação afirma que o Pi pode ser usado para construir um produto comercial sem a compra de permissões ou licenças especiais. Embora a fundação incentive a inclusão das palavras “Powered by Raspberry Pi” em algum lugar do produto. A fundação também está disposta a receber correspondência se o Pi for usado comercialmente. A impressora fotográfica de souvenirs com tecnologia Pi é um desses produtos. Leia mais sobre como iniciar um negócio com Raspberry Pi.
Aplicações de Arduino, Raspberry Pi e Arduino-Raspberry Pi Combo
Para um projeto, opte pelo Arduino se os requisitos forem interface de sensor e hardware, implementação em tempo real de poucas tarefas, interface de dispositivos analógicos ou se o projeto for um aplicativo plug and play. Deve-se escolher o Raspberry Pi, se o projeto for mais focado na implementação de software, envolver áudio e vídeo, exigir multitarefa e desempenho computacional superior ou precisar de comunicação com outros dispositivos via internet ou LAN. Se o projeto tiver uma orientação equilibrada de hardware e software, obtenha uma combinação de Arduino e Raspberry Pi. Implemente sensores e atuadores fazendo interface com todos os controles em tempo real implementados na placa Arduino e faça a placa Arduino se comunicar com Raspberry Pi através de I2C. E deixe o Raspberry Pi lidar com computação complexa, registro de dados, análise de dados, comunicação pela Internet ou LAN e aspectos de áudio e vídeo do aplicativo.
Algumas aplicações interessantes que podem ser feitas no Arduino são –
Você pode ler nosso blog e seção de artigos para mais tópicos sobre engenharia eletrônica, indústria e tecnologia.
