Erste Schritte mit dem Raspberry Pi Zero

© Adafruit, CC-BY-SA 3.0

Keine Nullnummer

Als "5-Dollar-Computer" preist die Raspberry Pi Foundation ihr jüngstes Kind an, den Pi Zero. Etwas teurer kommt die Zwergversion des Mini-PCs zwar schon, wartet dafür aber mit beeindruckenden Leistungsdaten auf.

Bereits Mitte 2014 hatte die Raspberry Pi Foundation mit dem Compute Module einen ersten Anlauf unternommen, ihren SBC auch in einem speziellen Formfaktor für klassische Embedded-Systeme zu etablieren [1]. Dem anschlusslosen RasPi-Subset war allerdings nur wenig Erfolg im Markt beschert. Ende November 2015 startete die Foundation in Form des Raspberry Pi Zero [2] überraschend einen zweiten Anlauf in dieses Marktsegment.

Dabei bewarb die Foundation den Zero aggressiv als "5-Dollar-Computer" – wohl eine Reaktion auf das breite Presse-Echo zum kurz vorher vorgestellten "9-Dollar-Computer" C.H.I.P. [3] des Startups Next Thing Co., der sich seinerseits genüsslich als RasPi-Konkurrenz gerierte. Dass der Pi Zero mit schlanken 65 x 30 x 5 Millimetern Boardmaß nur halb so groß ausfällt wie ein RasPi A+ (Abbildung 1) und auch preislich deutlich günstiger ausfällt, wirkt sich allerdings auch auf die Ausstattung aus.

Abbildung 1: Der Raspberry Pi Zero (links) im Größenvergleich zum Modell A+ (Mitte) und dem RasPi 2 (rechts).

Der Zero verzichtet auf eine ganze Reihe von Anschlüssen, wie etwa den Camera-Port; was er bereitstellt, hält er im Mikro- respektive Mini-Format vor. Das gilt gleichermaßen für seine beiden USB-Ports wie auch den HDMI-Anschluss und die Speicherkarte. GPIO-Leiste und Composite-Video-Header sind zwar noch vorhanden, bleiben aber unbestückt, statt Pins gibt es also nur Lötflächen. Wie beim RasPi 1 versieht beim Zero eine Single-Core-CPU ihren Dienst, immerhin aber mit 1 GHz statt mit 700 MHz getaktet. Die RAM-Ausstattung beschränkt sich auf 512 MByte. Weitere Details finden Sie in der Tabelle "Raspberry Pi Zero: Technische Daten".

Der Preis für den Raspberry Pi Zero in gebrauchsfertigem Zustand liegt übrigens deutlich über 5 US-Dollar: Hierzulande kostet ein Zero inklusive Mini-HDMI/HDMI-Adapter und OTG-fähigem Micro-USB-Adapter um die 15 Euro [4], wenn er denn überhaupt zu haben ist. Offenbar hat die Raspberry Pi Foundation nur eine relativ kleine Produktionsmarge auflegen lassen, die im Nu vergriffen war. Der Löwenanteil der Geräte klebte offenbar ohnehin als Dreingabe auf der Ausgabe Nummer 40 der in Großbritannien erscheinenden Foundation-Hauszeitschrift "The MagPi" [5].

In Deutschland gelang es bisher nur relativ wenigen Glücklichen, einen Pi Zero zu ergattern – die meisten RPG-Autoren bekamen das Gerät nie zu Gesicht. Auch die Redaktion ging bei einer Bestellung beim Großhändler Farnell element14 leer aus, der schließlich Ende Dezember 2015 wegen anhaltender Lieferschwierigkeiten den Zero sogar aus dem Programm strich. Auch der Autor dieses Artikels hat lange vergeblich versucht, in Deutschland ein Board zu kaufen. Nach mehr als vier Wochen Warten kam er dann nur deshalb zu einem Pi Zero, weil ein britischer Freund ihm eines der auf das "MagPi" aufgeklebten Exemplare besorgen konnte.

Raspberry Pi Zero: Technische Daten

CPU

Broadcom BCM2835 (ARM11-Core, 1 GHz)

GPU

Broadcom Videocore IV

RAM

512 MByte LPDDR2-SDRAM (400 MHz)

Maße

65 x 30 x 5 Millimeter

Speicher

Micro-SD-Kartenslot

Videoausgang

Mini-HDMI-Socket (FullHD 1080p60), Composite-Video-Header (nicht bestückt)

Peripherie

2 Micro-USB-Sockets für Datenverbindung und Versorgungsspannung

I/O

40-Pin-GPIO-Header (nicht bestückt), identisches Pinout zu Modell A+/B+/2B

Betriebsspannung

5 V, 1,8 A

Erste Schritte

Einer der beiden Micro-USB-Anschlüsse des Raspberry Pi Zero dient wie bei den anderen Modellen nur der Spannungsversorgung. Der andere zeichnet offiziell exklusiv für Datenübertragung zuständig, lässt sich aber inoffiziell auch für die Bestromung verwenden. Beim Testgerät handelte es sich um einen "nackten" Zero, der ohne die eingangs erwähnten Adapter kam. Einen Mini-HDMI/HDMI-Adapter sowie ein passendes Netzteil kamen aus dem Fundus des Autors, der außerdem einen aktiven USB-Hub via Micro-USB/USB-Stecker mit dem Board verband, um weitere USB-Ports zu erhalten. Insbesondere befeuerte der Maus und Tastatur sowie einen WLAN-Stick, später auch einen USB-Ethernet-Adapter.

Als Betriebssystem für erste Tests diente das zum Zeitpunkt des ersten Tests noch aktuelle Raspbian 2015-09-24 "Jessie". Nach dem ersten Start von einer neu erstellten SD-Karte bootete der Raspberry Pi Zero zwar in den Raspbian-Desktop, doch Maus, Tastatur und WLAN funktionierten nicht. Eher einer Ahnung als den zu diesem Zeitpunkt noch wenigen konkreten Informationen folgend tauschte der Autor daraufhin den Micro-USB-Adapter gegen eine OTG-fähige Variante aus – und siehe da: Nun versahen Maus, Tastatur und WLAN wie vorgesehen ihren Dienst.

Allerdings lief das gesamte System ziemlich zäh, gefühlt noch langsamer als auf einem RasPi A+. Wie eine kurze Untersuchung ergab, waren lediglich 130 MByte Hauptspeicher für das System verfügbar. Das verwendete Raspbian-Image schien das Board also noch nicht komplett zu unterstützen. Ein Blick auf die Download-Seite der Raspberry Pi Foundation förderte ein frisch erschienenes Raspbian-Release mit der Datumsangabe 2015-11-21 zutage.

Nach einer Systemaktualisierung mit sudo apt-get update und sudo apt-get upgrade aus dem Terminal war denn auch prompt die Beschränkung des verfügbaren Hauptspeichers behoben und, wie sich anschließend herausstellte, auch das Problem hinsichtlich des USB-Kabels: Der Pi Zero akzeptierte nun neben USB-OTG-Kabeln auch normale Micro-USB-Strippen. Eine Kontrolle der Änderungen nach dem Upgrade ergab, dass Raspbian 2015-11-21 "Jessie" nicht nur den Kernel auf den neuesten Stand bringt, sondern auch die Firmware (bootcode.bin, fixup.dat und start.elf). Nach der Aktualisierung lief das System merklich flüssiger, auch Webbrowser und andere leistungshungrigere Programme liefen wie gewohnt.

RISC OS

Wie sich regelmäßige RPG-Leser sicher erinnern, setzt der Autor hauptsächlich RISC OS ein und griff für eine zweite Testserie deshalb zu diesem Betriebssystem. Das aktuelle RISC OS RC14 verweigerte auf dem Pi Zero allerdings erst einmal den Dienst.

Wie in solchen Fällen oft hilfreich kopierte der Autor daraufhin die bootcode.bin und start.elf der funktionierenden Raspbian-Version in die Bootpartition der RISC-OS-Karte. Daraufhin lief RISC OS auch auf dem Zero, nun jedoch mit den gleichen Macken (130 MByte Hauptspeicher, USB-OTG-Zwang) wie bei der alten Raspbian-Version. Wie sich herausstellte, genügt es aber, auch die fixup.dat von Raspbian nach RISC OS mitzukopieren, um das Problem mit dem Hauptspeicher zu fixen. Die Schwierigkeiten hinsichtlich des USB-Anschlusses wurden beim aktuellen RISC-OS-ROMs behoben, die Sie bei Riscosopen.org herunterladen können [6].

Eine durch den Autor entsprechend angepasste Version von RISC OS, die alle genannten Änderungen inklusive eines aktuellen ROM und der nötigen Modifikationen unter RISC OS enthält, finden Sie auf der Heft-DVD dieser Ausgabe sowie auf der Webseite des Autors zum Download [7]. Sie funktioniert sowohl mit dem Pi Zero als auch mit DSI-Bildschirmen für den RasPi – allerdings nur die Anzeige, der Touchscreen-Treiber ist noch in Arbeit.

Nach der Installation der aktualisierten RC14+ ließ sich RISC OS auf dem Pi Zero wie gewohnt nutzen. Unter anderem erstellte der Autor mit !RISCOSMark einige Leistungsmessungen, deren Ergebnisse die Tabelle "Raspberry Pi Zero: Benchmarks" zeigt. Als Vergleichsbasis diente ein Raspberry Pi Modell B+. Alle Tests erfolgten mit derselben Micro-SD-Karte am selben Lapdock (siehe Abschnitt "Lapdock-Spielerei"). Die Ergebnisse lassen erkennen, dass sich der Pi Zero ungeachtet des geringen Preises in Sachen Leistung nicht vor einem Raspberry Pi der ersten Generation zu verstecken braucht.

Raspberry Pi Zero: Benchmarks

 

RasPi Zero

RasPi 1 Modell B+

Taktrate

1000 MHz

800 MHz

Hauptspeicher

512 MByte

512 MByte

Bildschirmauflösung

1920 x 1080

1920 x 1080

Farbtiefe

24 Bit

24 Bit

Kaltstartdauer

11s

32s

RISC-OS-Version

RC14+

RC14

!RISCOSMark, relative Geschwindigkeit (Prozent)

Processor

151

100

Memory

106

100

Rect Copy

141

100

Icon Plotting

104

100

Draw Path

160

100

Draw Fill

155

100

HD Read Mb/s

108

100

HD Write Mb/s

272

100

FS Read kb/s

61

100

FS Write kb/s

61

100

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