Высокой популярностью пользуется миниатюрный компьютер (умещается в ладони руки), получивший название Raspberry Pi. Аппарат, сделанный в виде набора конструктора и предназначенный, в первую очередь для подростков, купить можно всего за 300-2000 руб. (в зависимости от серийной модели). Рассмотрим этот продукт на возможное применение в деле.
СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :
Кратко о бюджетном конструкторе Raspberry Pi
Продукт Raspberry Pi — детский конструктор и программатор, по факту является полноценным компьютером. Аппарат сравним по техническим параметрам с моделями среднего класса ПК настольной конфигурации. Обработка видео, графики, погружение в игры и т.д. – для этой «машинки» не проблема.
Авторский прототип устройства изобретатели сделали в 2011 году. Спустя ещё год, стартовало серийное производство. За пять прошедших лет (2012-2017 гг.) разработчики создали несколько серийных моделей конструктора Raspberry Pi (8 серийных моделей на момент 2017 года).
Самые молодая модель мини компьютера получила имя «Raspberry Pi Zero». Причём эта серия – представитель уже «Pi 3» поколения конструктора для детей. Правда, детским развлечением подобное устройство назвать сложно. Может быть, юношеским?
Особенности сборки миниатюрного ПК
Сборка конструктора выполнена на базе четырёхслойной печатной платы. Потому как мини компьютер по умолчанию рассматривается детским конструктором, будущим пользователям доступно купить каждую деталь сборки в отдельности:
- печатную плату;
- корпус компьютера;
- адаптер питания;
- жёсткий диск SSD;
- клавиатуру, мышь, кабели;
- карту SD, MMC, SDIO (8 ГБ и более);
- модули расширения.
Есть возможность получить в подарок любую серийную модель, но не бесплатно, как часто позиционируется в сети. Подарком девайс оформляется через подписку на новости сайта разработчиков. Подписка платная от $5 до $90, исходя из периодики.
Техническое оснащение Raspberry Pi
Конфигурация мини компьютера, с точки зрения технических параметров, определяется серийными версиями. Тройка первых моделей сделана на базе микропроцессора Broadcom BCM2835 архитектуры ARM11. Максимально допустимая тактовая частота для этих аппаратов — на уровне 700 МГц.
Конструктивно процессор Raspberry Pi («А», «А+», «В») BCM2835 выполнен по технологии «package-on-package». Этой технологией поддерживается размещение модулей оперативной памяти непосредственно на теле чипа микропроцессора. Поддерживаются модули на объём 256-512 МБ.
Для следующих серий детских конструкторов Raspberry Pi разработчики внедрили уже более мощные компоненты. К примеру, серия «2В» наделена четырёхядерным микропроцессором типа Cortex-A7.
Этим чипом поддерживается 1 ГГц тактовой частоты и до 1ГБ оперативной памяти. А серийный ряд Raspberry Pi3 (разработки 2017 года) оснащается CPU на основе четырехядерной архитектуры ARMv8 с частотным диапазоном до 1,2 ГГц.
Также, с учётом конструкторской сборки соответствующей версии, изменяется число и назначение системных портов. Так, если модель «А» имеет один порт USB 2.0, версия «2В» оснащена уже четырьмя интерфейсами USB и дополнена каналом Ethernet.
Видеосигнал выводится методом подключения монитора или ТВ через кабель RCA либо путём цифрового интерфейса HDMI. Опять же поддержка того или иного способа вывода видеосигнала индивидуально организована для каждой версии компьютера Raspberry Pi.
Программное обеспечение – установка, применение
Базовое программное обеспечение уникальный детский конструктор получил от Linux. Между тем не исключена возможность оснастить компьютер программной средой Windows (в частности, Windows 10 IOT). Явно поддерживаемые ОС следующие:
- Raspbian
- Raspbmc (OSMC)
- Fedora
- OpenELEC
- RISC OS
Есть ещё целый ряд «операционок» (более десятка), подходящих к мини компьютеру. Однако этот список не считается официально признанным и распространяется на условиях «как есть».
Применять (загружать) операционные системы на компьютер рекомендуется при помощи утилиты NOOBS (создаёт образ ОС) с последующей развёрткой образа ОС на карте SD. Но в принципе образ можно создать любой другой подходящей программой.
Однако главная особенность уникального компьютера конструктора для детей – это наличие GPIO – портов ввода-вывода. Именно благодаря интерфейсу GPIO, Raspberry Pi 2-й и 3-й серий лёгким движением рук превращается в программатор микросхем EEPROM и FLASH.
Прошивка (чтение) памяти через Raspberry Pi 3 (Pi 2)
Интерфейс GPIO конструктора открывает широкие возможности для контроля и мониторинга периферийных устройств. Соответственно, есть возможность подключаться к электронным схемам, в частности – программировать (читать и прошивать) чипы памяти.
Детский мини компьютер через порт GPIO учит детей управлять светодиодами, запускать миниатюрные двигатели, выполнять многие другие простые действия, характерные для электроники.
Но компьютер конструктор Raspberry Pi 3 – это также реальный инструмент для прошивки BIOS, благодаря интерфейсу GPIO и поддержке технологии SPI.
Модели плат из новой серии детского конструктора имеют 40-пиновый интерфейс GPIO. Более старые версии оснащены 26-пиновым разъёмом.
Для прошивки (программирования) микросхем памяти разного типа подходят все версии плат с разъёмами 26 и 40 контактов. Исключение составляет версия «А» компьютера конструктора, где отсутствует интерфейс GPIO.
Как прошить flash память SPI
Здесь описывается пример прошивки микросхемы flash памяти MX25L1605 в корпусе SOIC-8. Такая память установлена, к примеру, на материнской плате ноутбука Lenovo ThinkPad X60/T60, а также Apple Macbook 2.1.
Для доступа к микросхеме BIOS MX25L1605 необходима разборка ноутбука Lenovo. Здесь поможет руководство на техническое обслуживание моделей X60/T60. Там же в руководстве имеются сведения по работе с Libreboot.
Libreboot — бесплатное программное обеспечение, нацеленное на замену фирменной прошивки BIOS. Устанавливается на многих компьютерах без ограничений. Функционально представляет собой упрощённую систему загрузки-запуска современных 32-разрядных или 64-разрядных операционных систем.
Расположение чипа BIOS MX25L1605 планшетов X60 – нижняя область материнской платы. Микросхема обычно закрыта защитной лентой чёрного цвета.
На материнской плате планшета Lenovo модели T60 чип памяти находится под опорной панелью и закреплён дюралюминиевой рамкой. Крепёж нужно снять, рамку демонтировать.
На следующем этапе подключение микросхемы памяти к интерфейсу GPIO мини компьютера конструктора Raspberry Pi 3.
Чип подключается, оставаясь непосредственно на плате, без выпаивания, через пружинный контактор (прищепка). Соединения проводников следует выполнять согласно раскладке:
Питание на микросхему можно подать одним из двух способов:
- Через адаптер ноутбука, подключив низковольтный разъём адаптера к материнской плате, а его сетевой разъём в розетку 220В.
- От внешнего источника питания на 3.3В, плюсовой шиной на 8 ножку, минусовой на 4 ножку, соответственно.
Чтение подключенного ПЗУ MX25L1605
Рекомендуется точно определить производителя чипа BIOS, прежде чем пытаться начинать процедуру чтения содержимого.
Затем необходимо загрузить на компьютер Raspberry Pi и скомпилировать утилиту Flashrom. Делается это посредством следующего кода:
Далее для ПЗУ производства SST, выполнить команду:
Для ПЗУ производства Macronix выполнить последовательность:
Проверить контрольную сумму командой:
Повторно запустить утилиту Flashrom командой проверки контрольной суммы и следом выполнить команду на тест содержимого BIOS:
Если в результате выполненных операций контрольная сумма совпадает, это свидетельствует о точном прочтении дампа утилитой Flashrom.
Прошивка микросхемы flash серии 25хх
После удачных операций чтения дампа и сверки контрольной суммы, остаётся только выполнить завершающее действие – прошить микросхему памяти – записать в чип новую информацию, необходимую пользователю.
Для ПЗУ производства SST нужна команда:
Для ПЗУ производства Macronix нужна команда:
При этом путь к файлу «.rom» следует указывать по существу. То есть, если дамп прошивки лежит по пути: «/bin/x60/libreboot_usqwerty.rom», значит так и нужно указывать вместо строки: «/path/to/libreboot.rom».
После успешно завершённой операции, утилита выдаёт последовательность сообщений:
- Чтение старого содержимого чипа…успешно.
- Очистка и запись в чип…успешно.
- Проверка флеш…проверено.
Если операция завершилась неудачно, с частично исполненными командами, процедуру следует повторить. Иногда с первого раза чипы не прошиваются, особенно если производители памяти не относятся к фирмам, обозначенным здесь.
Аналогичным способом прошиваются ПЗУ других моделей планшетных компьютеров, а также чипы памяти из категории EEPROM и FLASH. Возможны определённые отклонения или дополнения в операциях с другими чипами в зависимости от конфигураций и требований. Однако в целом алгоритм процедуры сохраняется.