CONFIGURATION DE LA CARTE RASPBERRY PI 4B POUR L’EXPÉRIMENTATION


MENU

  1. Schéma du Raspberry Pi 4B

  2. Alimentation électrique

  3. Port pour carte micro SD

  4. Clavier et souris

  5. Ports micro-HDMI et affichage

  6. Ports USB et Ethernet
    1. USB 3 et USB 2
    2. Ethernet Gigabit

  7. Port audio - Casques ou haut-parleurs
    1. Audio numérique
    2. Audio analogique
    3. Interférences entre servomoteurs et sortie son

  8. Wi-Fi et Bluetooth - Raspberry Pi 4

  9. Port MIPI DSI pour affichage

  10. Port MIPI CSI pour caméra

  11. Les 4 broches POE ( Power Over Ethernet)

  12. Accessoires
    1. Boîtier

  13. Mise en route
    1. Configuration de la carte micro_SD
    2. Branchements
    3. Démarrage pour un OS de type DESKTOP
    4. Démarrage pour un OS de type SERVER
    5. Autres configurations de mise en route
    6. Autres problèmes rencontrés
    7. Configuration du bios


1 Schéma du Raspberry Pi 4B

Il existe plusieurs modèles de Raspberry Pi ( https://www.raspberrypi.org/products/). Jusqu'il y a peu, le plus récent était le Raspberry Pi 4 Model B, le plus rapide et le plus facile à utiliser. Dimensions en mm : 19*56*85



https://www.framboise314.fr/raspberry-pi-4-4-nouveautes-qui-vont-vous-faire-craquer/

Caractéristiques

Le Raspberry Pi Zero et le Zero W sont plus petits et requièrent moins d’énergie pour fonctionner. Ils sont donc utiles pour les projets portables tels que les robots. Généralement, il est plus facile de démarrer un projet avec le Raspberry Pi 4, et de passer au Pi Zero quand on a un prototype fonctionnel pour lequel un plus petit modèle serait préférable.


2 Alimentation électrique

Pour se connecter à une prise d’alimentation, tous les modèles Raspberry Pi disposent d’un port USB (identique à celui utilisé sur de nombreux téléphones portables), soit USB-C pour le Raspberry Pi 4, soit micro-USB pour le Raspberry Pi 3, 2 et 1.

Alim1.png

3 Port pour carte micro SD

Le Raspberry Pi a besoin d’une carte SD avec une capacité d’au moins 8 Go pour stocker tous ses fichiers et le système d’exploitation.

Certains vendeurs fournissent des cartes SD pour Raspberry Pi avec Raspberry Pi OS (anciennement Raspbian) préinstallé et prêtes à l’emploi. D’autres OS sont cependant possibles comme Ubuntu.

SD1.png

4 Clavier et souris

Pour commencer à utiliser Raspberry Pi, il faut un clavier USB et une souris USB. Après configuration du Raspberry Pi, on pourrait utiliser un clavier et une souris Bluetooth mais ce n’est pas conseillé car en cas de problème, il faudra revenir à la solution USB. Clavier et souris sans fil utilisant un dongle USB est la meilleure solution valable aussi dans les applications où le Raspberry Pi doit être mobile.


5 Ports micro-HDMI et affichage

Le Raspberry Pi 4 dispose de deux ports micro-HDMI, permettant notamment de connecter deux moniteurs séparés.

Pour afficher l’environnement de bureau du système d’exploitation choisi, il faut un écran et un câble pour y connecter le Raspberry Pi 4B. L’écran peut être un téléviseur ou un écran d’ordinateur. Si l’écran a des haut-parleurs intégrés, le Raspberry Pi 4B pourra les utiliser pour diffuser le son.

Les ports de sortie micro-HDMI sont compatibles avec le port HDMI de la plupart des téléviseurs et moniteurs modernes. De nombreux moniteurs d’ordinateur peuvent également disposer de ports DVI ou VGA.

Il faut un câble micro_HDMI / HDMI ou un câble standard HDMI / HDMI + un adaptateur micro_HDMI / HDMI pour connecter le Raspberry Pi 4B à un écran.

Si on préfère utiliser les ports DVI ou VGA, il faudra disposer des adaptateurs HDMI correspondants.


6 Ports USB et Ethernet

6.1 USB 3 et USB 2

Avec le Raspberry Pi 4B, le HUB USB 3 est doté d’un bus PCI Express. Ceci supprime les limitations rencontrées avec l’USB sur les versions précédentes.

La commande lspci, installée avec la commande

sudo apt-get install pciutils

permet d’afficher les caractéristiques de la connexion USB

00:00.0 PCI bridge: Broadcom Limited Device 2711 (rev 10)
01:00.0 USB controller: VIA Technologies, Inc. VL805 USB 3.0 Host Controller (rev 01)

Le circuit installé sur la carte est un VL805 de VIA Labs. Il offre quatre ports USB 3. La Fondation a choisi d’équiper le Raspberry Pi 4 avec deux ports USB 3 et deux ports USB 2.

6.2 Ethernet Gigabit

Le Raspberry Pi 4B bénéficie d’un "vrai" port Ethernet à 1 Gbit/s directement relié au CPU, sans passer par un HUB USB comme dans les versions précédentes. Le port Gigabit Ethernet s’appuie sur un circuit Broadcom BCM54213. Ce circuit gère toutes les fonctions de la couche réseau physique en 1000BASE-T, 100BASE-TX et 10BASE-T EEE (Energy Efficient Ethernet) 802.3az.


7 Port audio - Casques ou haut-parleurs

7.1 Audio numérique

Sur le Raspberry Pi 4B, l’audio numérique est sélectionné par défaut. Il faudra modifier la configuration pour utiliser la sortie analogique.

La sortie audio numérique se fait sur le port HDMI au format 5.1. L’audio est combiné à la vidéo.

Si l'écran utilisé possède des haut-parleurs, le son est transmis par défaut sur la sortie HDMI ; sinon, il est émis via la prise analogique.

On peut forcer manuellement la sortie dans l’utilitaire raspi-config, dans le fichier config.txt ou en faisant un clic droit sur l’icône en forme de haut-parleur, en haut à droite de la barre des tâches.

7.2 Audio analogique

Les grands modèles Raspberry Pi (mais pas les modèles Pi Zero/Zero W) disposent d’un port audio standard comme celui de certains smartphones ou lecteur MP3. Si on le souhaite, on peut connecter des écouteurs ou haut-parleurs pour entendre le son du Raspberry Pi.

La sortie audio analogique se fait donc sur un jack stéréo de 3.5mm à quatre pôles. Cette sortie fournit un signal d’environ 1V crête / crête. Ce signal est trop faible pour être utilisé avec un casque audio ou un haut-parleur. Il faudra impérativement utiliser un amplificateur.

7.3 Interférences entre servomoteurs et sortie son

Sur le Raspberry Pi 4, l’utilisation de circuits séparés pour générer les signaux PWM de la sortie son devrait éliminer les interférences qui existaient jusqu’à présent entre les servomoteurs et la sortie son.


8 Wi-Fi et Bluetooth - Raspberry Pi 4

Le Raspberry Pi 4 est équipé d’un circuit doté des fonctions Wi-Fi 802.11ac à 2.4GHz et 5GHz, mais aussi de la communication simultanée Bluetooth et Bluetooth Low Energy (BLE). Le circuit est recouvert par un couvercle métallique qui protège l’ensemble des perturbations électromagnétiques (EMI).

L’antenne choisie par la fondation est une cavité accordée (licence Proant Niche antenna). Cette approche permet de conserver un coût réduit : l’antenne est une simple forme de triangle dessinée sur le circuit imprimé.

Le Wi-Fi et le Bluetooth peuvent fonctionner simultanément. Ceci permet par exemple de visionner une vidéo en ligne via le Wi-Fi, tout en envoyant le son sur une enceinte Bluetooth.


9 Port MIPI DSI pour affichage

L'interface MIPI DSI ( MiPi = Mobile industry Processor interface – DSI = Display Serial Interface), est une interface électronique standard de type bus série et de protocole de communication entre un contrôleur d'affichage d'un système (généralement mobile = smartphone) et un périphérique d'affichage (typiquement, écran à cristaux liquides) ou autre périphérique à destination des données d'affichage.

Il existe plusieurs écrans de moniteur LCD, à panneau tactile capacitif multi-touch pour Raspberry Pi, 480x800, jusqu'à 5 pouces. Ceci peut permettre de rendre le Raspberry Pi complètement autonome comme un téléphone mobile.

DSI1.png

10 Port MIPI CSI pour caméra

L'interface série pour caméra (CSI = Camera Serial Interface ) ou encore MIPI-CSI est une interface électronique standard entre une caméra (un capteur ou une source vidéo) et un microprocesseur, défini par le MiPi. Cette interface est notamment très utilisée sur les systèmes embarqués, des systèmes mobiles, tels que les smartphones ou encore dans les kits de développement électroniques à base de microcontrôleur, tels que les objets connectés. L'ensemble de commande appelé Camera Command Set (CCS) ou encore MIPI-CCS est un standard associé servant à envoyer des commandes de contrôle au périphérique d'entrée vidéo.

Les commandes CCS sont envoyées au récepteur, via un bus I2C. Un bus sert à envoyer les signaux d'horloge et un autre à recevoir les données récupérées par le dispositif vidéo. Sur des versions plus récentes, ce câble vers un bus I2C n’est plus nécessaire et la commande de la mise au point se fait via le câble plat CSI.

Par exemple, la Caméra 8Mpx autofocus ArduCAM munie d’un capteur IMX219 a une définition de 3296 x 2512 pixels. Elle peut donc générer de la vidéo HD. Taille:4*4 cm.

CSI1.png

11 Les 4 broches POE (Power Over Ethernet)

Ces quatre broches sont connectées à chacune des paires du câble Ethernet. Elles ne sont connectées à aucun autre endroit de la carte.

Si une alimentation est possible par le câble Ethernet, Il faut une interface pour fournir une tension de 5 V aux broches GPIO. Dans ce cas, les 4 broches amènent la tension d’alimentation depuis le connecteur Ethernet vers cette interface (PoE) et se connectent aux bits PoE appropriés dans la prise Ethernet. La conversion de tension est effectuée sur la carte PoE, puis le 5V est introduit dans la broche 2 ou 4 du GPIO 5V.

POE1.png
https://www.framboise314.fr/carte-dalimentation-poe-hat-pour-le-raspberry-pi-3b/

12 Accessoires

12.1 Boîtier

On peut vouloir mettre le Raspberry Pi dans un boîtier. Ce n’est pas essentiel, mais cela protégera le Raspberry Pi. Il existe un boîtier officiel pour le Raspberry Pi 4 ou Pi Zero ou Zero W.


13 Mise en route

13.1 Configuration de la carte micro_SD

Si on ne dispose pas de système d’exploitation déjà installé sur carte micro-SD, il faut se munir d’une carte micro-SD dédiée et y installer (facilement) le système d’exploitation choisi. Pour ce faire, on a besoin d’un ordinateur doté d’un lecteur de carte SD. La plupart des ordinateurs portables et de bureau en ont un.

Utiliser Raspberry_Pi_Imager est le moyen le plus simple d’installer le système d’exploitation de son choix sur la carte micro-SD. Il suffit d’installer Raspberry_Pi_Imager sur son ordi, de l’exécuter et de se laisser guider.

Procédure :

13.2 Branchements

Il faut connecter maintenant tout ce qui est nécessaire au Raspberry Pi. Il est important de le faire dans le bon ordre, afin de ne pas endommager les composants.

13.3 Démarrage pour un OS de type DESKTOP

Le Raspberry Pi 4 n’a pas de bouton d’alimentation : dès qu’il est connecté à une prise de courant, il s’allume.

13.4 Démarrage pour un OS de type SERVER

Le Raspberry Pi 4 n’a pas de bouton d’alimentation : dès qu’il est connecté à une prise de courant, il s’allume.

13.5 Autres configurations de mise en route

13.6 Autres problèmes rencontrés

Lorsqu’on choisit un téléviseur comme moniteur avec une connexion HDMI, l’image peut être tronquée sur tous les côtés comme c'est le cas sur un téléviseur Panasonic. Ceci est très gênant pour atteindre certains menus.

Le Raspberry Pi 4B n’est pas responsable de ce problème mais bien le téléviseur. Cependant c'est quand même dans les paramètres Ubuntu d'accessibilité qu'une solution a été trouvée : une représentation " zoom".

13.7 Configuration du bios

Il n'y a pas de possibilité de rentrer dans le bios au démarrage pour changer la configuration système. Il y cependant une fonction debian qui permet, dans un terminal, de changer la configuration pour le prochain redémarrage, c'est raspi-config. Voici comment l'installer dans un terminal, à copier depuis

https://raspberrypi.stackexchange.com/questions/111728/how-to-get-raspi-config-on-ubuntu-20-04 :
(obtenue suite à une recherche ubuntu installation raspi-config)

wget https://archive.raspberrypi.org/debian/pool/main/r/raspi-config/raspi-config_20200601_all.deb -P /tmp
sudo apt-get install libnewt0.52 whiptail parted triggerhappy lua5.1 alsa-utils -y
# Auto install dependancies on eg. ubuntu server on RPI
sudo apt-get install -fy
sudo dpkg -i /tmp/raspi-config_20200601_all.deb

L'instruction d'appel se fait dans un terminal :
sudo raspi-config