1. 개요
라즈베이 파이는 기본적으로 구입 시 딸려오는 본체 하나가 전부다. 그래서 그 외의 부품들은 직접 구입 하지 않으면 안 된다. 부품 여유분이 미리 있거나 구하기 쉬운 사람이라면 다행이겠지만 그렇지 않은 사람들을 위해 판매 사이트들이 옵션으로 라즈베리 파이 사용에 필요한 부품들을 같이 팔고 있다.2. 저장장치
가장 중요한 부품은 SD카드. 이게 있어야 여기에 운영체제를 깔아 돌릴 수 있으므로 필수이다. 용량은 공식적으로는 4GB 이상을 추천하지만 실제로는 되도록이면 8GB 이상급을 추천한다. B+ 버전에서는 기본적으로 마이크로 SD를 장착하도록 되었다.[1] 툭 튀어나오는게 없어서 편해졌지만 일반 SD카드는 쓸 수 없다(...). 자료저장도 아니고 운영체제가 돌아가는곳이니 아무래도 상대적으로 불안한 TLC보다는 MLC나 SLC를 써야 마음이 편하다. 호환성에 대해선 이 페이지를 확인할 것. 리스트에 없는 것 중에서도 작동이 되는 녀석도 있다.만약 마이크로 SD 카드를 B+나 2 B가 아닌 다른 버전에 끼우고 싶다면 SD 카드 어댑터가 있어야 한다. 그러나 일반 어댑터로는 돌출의 문제가 있어 LP 어댑터[2]를 구하는 편이 좋은데[3], 이 LP 어댑터를 국내에서 구매할 수 있는 방법이 없다. (알리익스프레스나 Wish.com등에서 구할 수 있다.) 2014년 3월 현재 유일하게 자작해서 파는 곳이 있으니 그곳에서 구입하는 수 밖에. 하지만 자작이기 때문에 가격도 상대적으로 비싸고 두께가 일반 SD카드의 2배이다. 따라서 케이스 낀 채 사용하고 있다면 갈아낄 때마다 케이스를 다시 분리해야 한다.
SD카드보다는 하드디스크나 USB 메모리 등 다른 저장장치에 운영체제를 설치하고 싶다 하더라도 라즈베리 파이 설계상 일단 SD카드에서 운영체제와 보드 펌웨어를 로드하도록 되어 있기 때문에 최소한의 징검다리 역할만을 하더라도 무조건 SD카드는 꽂혀 있어야 한다.
라즈베리 파이 3에서는 특정 설정을 하면 USB로 직접 부팅이 가능하다.
2016년 3월 14일, WD는 라즈베리 파이 용도의 WD PiDrive 314GB도 출시하였다. 기글하드웨어 기사 보드나라 기사
하드디스크를 쓰고 싶다면 라즈베리 파이 자체로는 무리기 때문에 별도의 전원이 필요한데, 아래 단락에 후술.
3. 전원
전원을 마이크로 USB 5핀,혹은 USB TYPE-C로 공급받기 때문에 이를 위한 어댑터도 필수이다. 보통 1A 스마트폰 충전기를 꼽거나 보조배터리를 연결하면 된다. 다른 장치를 통해 전원을 공급받는 것은 USB 3.0(150~900mA)이라면 문제없고, USB 2.0(150~500mA)이라면 모델 B(700mA 필요)에게는 좀 무리다. 모델 B+의 경우 전력소모가 줄어서(600mA 필요) 연결은 가능하지만 조금 불안정하다. 컴퓨터의 파워에서 대기전력을 공급하는 선을 따와서 연결하는 지극히 용자스러운 방법도 존재한다(...) 배터리로 전원 공급을 하는 방법도 있는데 쉬운 방법은 라즈베리파이의 마이크로 USB 5핀에다 배터리팩 연결하면 끝 보조배터리만 있다면 어디서든지 사용 가능하다. 고급 기술로는 GPIO로 배터리 관리 회로랑 충전지/건전지 소켓을 사서 연결하는 방법도 있다.[4]그러나 라즈베리파이 4 ModelB에서는 전원공급단자가 USB Type-C로 교체돼서 나오니, 해당 모델을 살 예정이라면 일반 마이크로 USB 5핀 충전기를 사면 안된다.
참고로 전원부의 한계로 USB 장치+라즈베리 파이 본체 전류 총합이 일정 수준 이상(B 이하 버전 기준 1A정도)이면 더 이상 전력을 끌어오지 못하니 이점을 고려하자. 때문에 외장 하드디스크 등 전원을 많이 먹는 장치를 연결하는 경우는 유전원 허브가 필수. 키보드나 마우스도 전력을 과도하게 잡아먹는 경우 화면 출력에 이상이 생기는 등 본체가 불안하게 작동 할 수 있으므로 이로 인한 이상이 의심된다면 유전원 허브를 사용해보도록 하자.
라즈베리파이 3 모델B의 경우 소비전력이 큰 USB 장치를 추가로 본체에 연결할 경우 2.5A 이상을 권장하고 있다.[원문] 각종 테스트에서 밝힌 바와 같이 라즈베리파이 3 모델B 자체 소비전력은 풀로드로도 1A가 되지 않는다.
4. USB
원래 라즈베리 파이 SoC에서 최종적으로 나오는 USB 포트는 1개다. 여기에 모델 B들은 USB 허브를 거치고 이더넷 컨트롤러와 USB 포트들로 나눠진다. 이더넷 컨트롤러가 없고 USB 포트가 1개밖에 없는 모델 A 시리즈와 제로는 해당하지 않는다.조작을 하기 위해선 USB 포트의 키보드와 마우스도 당연히 필요하다. 문제는 이 두개를 라즈베리 파이에 연결하고 나면 남는 USB 슬롯이 없어진다는 점인데, 이는 유전원 USB 허브를 이용해야 해결된다.[6] B+의 경우 USB 허브 갯수도 늘고 전력소모나 전력관리 면에서 개선이 있었다고 하니 USB 관련 문제를 덜 겪을 듯.[7]
부가적으로 무선랜 동글과 블루투스 동글을 이용하여 무선 인터넷과 블루투스 키보드 + 마우스로 복잡한 전선을 줄이면서 운영하는 방법도 존재한다. 물론 구성 파일은 따로 설치. 블루투스의 경우 기존 다른 컴퓨터에서 라즈베리 파이를 원격 접속을 행하고 해당 컴퓨터에 연결된 블루투스 키보드와 마우스를 쓰는 꼼수도 가능하지만 특별한 경우 아니면 그다지 쓸 일은 없다.
라즈베리 파이를 미니타워 데스크톱 PC 케이스에 내장할 수도 있다. 난이도가 만만치 않는 게 문제일 뿐...
4.1. PCI-E
최신 버전인 라즈베리 파이 4의 경우 USB 3.0 기능을 위해 PCIe 레인이 할당 된 상태이다.[8] 만약 USB 3.0 기능을 포기하고 PCIe 슬롯이 필요 할 경우 PCIe to USB 3.0 칩을 제거하고 와이어로 직접 일일이 연결하거나 브릿지 보드를 이용하면 PCIe 사용이 가능해진다. 단 이렇게 개조 할 경우 당연히 USB 3.0은 못쓰게 된다. 하지만 USB 포트의 용도가 PCIe 라이저 카드를 연결하기 위한 신호 전달용 포트로 사용되니 완전히 쓸모는 없지 않은 셈. 그리고 잘못 개조하거나 납땜이 미숙 할 경우 기판 날려먹기 딱 좋으니 개조하기 전에 해당 기능이 정말 필요 한 지 신중히 생각 할 필요가 있다.5. 케이스
케이스가 없기 때문에 좀더 깔끔하게 혹은 안전하게 보관하려면 케이스도 따로 구매해야 한다. 본체와 같이 판매하는 경우도 있는데 보통 검은색, 흰색, 투명색 버전이 있지만 대부분은 기계 상태를 빠르게 눈으로 체크하기 위해 투명색을 선호하며, 케이스를 두개 사서는 바닥 면만 컬러로 쓰는 일도 있다. 대부분 플라스틱이지만 몇몇 사람들은 종이나 나무 심지어는 레고 등으로 직접 자작하기도 하며, 걍 케이스도 없이 맨바닥에 놓는 일도 있다.[10] 물론 후술하겠지만 오버클럭을 할 때에는 케이스가 오히려 안 좋다. 해외에서 잘 찾아보면 알루미늄제 케이스로 히트싱크 역할을 할 수 있도록 되어 있는것도 있다. 본체 박스에 구멍 뚫어서 사용해도 큰 문제는 없다. 최근 라즈베리파이 재단에서 공식 케이스를 발매했다.6. 디스플레이
컴퓨터인 만큼 모니터에 연결하여 화면을 봐야 하는 것은 당연지사.[11] 라즈베리 파이 모델 A와 B의 경우 CVBS 단자가 있어서 TV나 구형 디스플레이에 연결할 수 있었다. CVBS출력은 NTSC와 PAL을 지원한다. 발표 시기를 생각하면 이 단자는 화면 출력에 필수적인 것은 아니었고 발표 당시의 목적인 개발도상국이나 소규모 교육현장에서의 사용을 위해 추가된 것이었다. 어디까지나 주 화면 출력은 함께 달려있는 HDMI 단자이다.이 HDMI 단자로 화면을 출력하려면 당연히 HDMI 케이블이 필요하다. 문제는 모니터가 HDMI를 지원하지 않을 경우인데, DVI-D를 지원한다면 HDMI→DVI 케이블 만으로도 해결되지만 D-SUB만 지원한다면 HDMI→D-SUB 변환기가 필요하다.[12] 또한 케이블이나 젠더가 싱글 링크 DVI-D가 아닌 듀얼 링크 DVI-D를 지원할 경우 라즈베리 파이와 제대로 호환되지 않는 경우도 있으니 주의해야 한다.
라즈베리파이4 ModelB에서는 단자가 micro HDMI로 변경 되었다. 따라서 이 모델을 구입하려 하는데 만약 모니터가 풀사이즈 HDMI 단자만 지원한다면 micro HDMI to HDMI젠더를, Mini HDMI만 지원되는 모니터라면 역시 그 단자을 HDMI로 변환하는 젠더를 구입해야 한다. 또한 제로 시리즈는 단자가 또 달라서 Mini HDMI이므로 이걸 사용할 경우에는 이쪽의 젠더도 필요하니 구입 전 주의가 필요.
종종 크기나 무게의 장점을 활용해 휴대용으로 사용하려는 시도도 많은데, 다른건 둘째 치더라도 가장 먼저 생각해봐야 할 부분이 모니터. 그래서인지 별의별 미니 모니터와 라즈베리 파이를 연결하는 방법들이 넷상에 많이 올라와있다. 모니터에 따라 HDMI 단자나 GPIO 단자를 사용할 수도 있고 보드에 탑재된 DSI 단자를 사용하거나 USB를 이용한 터치스크린도 존재하는 등 출력 방법은 다양하다.
NAS나 프록시 등의 용도를 포함한 서버 정도의 역할을 원한다면 SSH를 통해 이더넷 선이나 와이파이 동글만 연결해서 다른 PC나 단말로부터 원격 접속하여 조작이 가능하다. 데스크톱 환경을 설치했다면 리모트 데스크톱을 이용한 원격 조작도 가능.
라즈베리 파이 전용 디스플레이가 2015년 9월 8일 출시되었다. 공식 사이트 링크
7인치 디스플레이가 작은 사이즈임은 분명하기에 라즈베리 파이 전용 10.1 인치 터치스크린도 있으나, 라즈베리 파이 한 개 보다 가격이 몇 배로 비싸니 주의할 것. 최대 10손가락 까지 인식하는 터치스크린도 지원하기에, 별도의 키보드와 마우스가 필요 없을 것이며, 주로 라즈베리 파이를 이용하여 태블릿을 제작할 때 제일 많이 사용한다고 한다. 해상도는 800*480 이기 때문에 굉장히 낮은 편이고 베젤 역시 심심치 않을 정도로 넓긴 하지만, 라즈베리 파이에 전용 LCD 연결 포트가 있기에 별도의 설정 없이 바로 사용할 수 있다는 것은 장점이다. 가격은 $70 이었으나, 국내에서는 8만원 중반부터 시작하여 심하면 10만원대 까지 판매되고 있으나 운이 좋으면 7만원 후반에 거래되는 경우도 있다고 한다.
7. 사운드
HDMI라면 음성도 동시출력 되겠지만 RCA 출력을 해야 하거나 별도의 스피커를 원한다면 당연히 스피커를 구해두는것도 좋다. 물론 구성 파일들은 역시 알아서 설치. 어느정도 이상의 고출력 스피커를 원한다면 당연히 외부에서 전원을 받는 유전원 스피커여야 한다. 또, 라즈베리 파이의 전력불안정은 노이즈 발생[13]의 원인이 되기 때문에 어느정도 안정적인 전력공급원이 필요하다. 휴대폰 충전기도 평소 구동에 무리가 없더라도 깔끔한 출력을 내보낸다는 보장은 없다.[14] 해외 사이트에서 소형 전력안정기를 구하는 등의 조치를 취해 볼 수도 있다.라즈베리 파이를 사용해서 (volumio) mpd서버나 airplay서버를 만드는 경우 i2s나 USB를 사용하여 외장 dac를 사용하기도 한다.
8. 방열판
일반적인 구동 아래에서는 굳이 필요하지 않은 사항이지만, 만에 하나 오버클럭[15]을 하고 싶다면 약간의 방열 대책을 세워두는것도 좋다. 85도를 찍으면 오버클럭이 풀리고 그 밑에서는 다시 가동되게 되어 있지만 자주 찍으면 CPU 수명에 영 좋지 않다고. 애초에 저전력을 강점으로 하는 ARM CPU이니만큼 그렇다고 이것저것 갖출 필요는 없고, Modest 설정 기준 케이스 오픈 + 방열판 + USB 선풍기[16]만으로도 날씨에 따라 30[17]도 정도는 찍을 수 있다. 들고다닐 생각이 없다면 CPU 방열판에 팬을 뗀 다음에 스카치테이프정도로 절연시키고 고무줄(...)로 고정시키기만해도 Turbo 상태 풀로드에서 60도를 안 넘는다.부착형 방열판을 이용할 때 주의점이 있는데, 방열판을 설치할 때는 상관 없지만, 한 공간에 CPU가 아래 RAM이 윗쪽에 장착된 적층구조이기 때문에 방열판을 제거할 때 조심하지 않으면 망가질수도 있다고 한다. #
라즈베리 파이 2 모델 B의 경우 CPU는 상단에, RAM은 하단에 부착된 형식으로 서로 분리되어있다.
여담으로 압축공기 캔에 들어가는 냉매로 4.133GHz(!)를 찍은 사례도 있다. # 2014년 7월 15일 현재도 진행중인 스레드이니만큼 앞으로 더 높아질 가능성도 있다. 일단은 5GHz가 작성자의 목표.
GPIO쪽에서 5v전력이 출력되는걸 활용 5v짜리 쿨러를 이용하여 공랭 시스템을 구현 하기도 한다. 이걸 넘어서 공랭 타워 쿨링도 한다. 라즈베리파이 4에 윈도우를 설치하고 바이오스에서 기본으로 제공하는 2GHz 옵션으로 오버클럭을 해도 30~31도에서 노는 모습을 볼 수 있다.
그리고 라즈베리파이에 수랭쿨러를 다는
9. 카메라
라즈베리 파이 전용 카메라가 존재하며, 이를 꽂을 수 있는 별도의 포트가 있다. 카메라 모듈은 별도 구매할 수 있다. 다만 그 값이 라즈베리 파이 제로 2 W보다 더 비싸다는 점을 주의할 것.혹은 일반USB웹캠을 사용해도 된다.
10. GPIO
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| Raspberry Pi 40핀 GPIO 핀맵 |
라즈베리 파이의 경우 GPIO를 제공하여[18] 하드웨어 저수준 제어 기능도 지원한다. 이를 이용하여 외부 장치들의 연결 및 통신, 각종 디지털 센서들의 연결, LED와 모터/액츄에이터 구동/제어등 이런 직접 제어 기능을 지원한다.[19][20]
GPIO핀의 경우 버전에 따라서 약간 구성이 다른 경우도 있는데 이경우 pinout명령어를 칠경우 자신이 사용중인 라즈베리 파이의 핀아웃이 콘솔에 나열된다.
40핀 파이 기준으로 전원 핀으로 5V 핀 2개[21], 3.3V 핀 2개, GND 핀 8개를 지원하며 버스 통신 핀으로 UART 1채널, I²C 2채널[22], SPI 2채널 지원. 단순 디지털 입출력 핀은 전원 및 접지로 쓰이는 12핀과 I²C ID EEPROM 용으로 쓰이는 2핀(총 14핀) 을 제외한 모든 핀을 사용 할 수 있다. 위에서 말한대로 아날로그 제어가 매우 빈약한데, ADC는 아예 없어서 SPI로 칩을 따로 달아야 하고(...) 하드웨어 PWM의 경우 사용 가능핀은 4개지만 실제로는 PWM0, PWM1 2개 채널만 가능하다.[23] PWM이 더 필요하면 소프트웨어 PWM을 사용하는 방법도 있으나 분해능은 하드웨어 PWM에 비해 한참 떨어지니 한계가 있음을 유의할 것.
주의사항으로 라즈베리의 I/O 핀은 전부 3.3V를 이용한다. 아두이노 마냥 5V 인가하다간 핀을 날려먹거나 최악의 경우 보드를 망가트리거나 태워 버리는 참사를 일으킬 수 있으므로 아두이노용으로 나온 센서를 파이와 연결 할 시 주의 할 것.[24]
다른 장비와 통신하는 것으로 유명한건 아두이노. 초반에는 연구가 돼있지 않아 별도 확장보드를 통해 통신하였으나, 현재는 구글에 Raspberry Pi Arduino 라고 치면 기초적인 방법으로는 라즈베리 파이와 아두이노의 USB를 서로 연결하여(...) 통신 하거나, 좀더 고급적인 방법으로는 GPIO 와 아두이노간 시리얼 통신 같이 아두이노를 제어 하는 방법이 구글에 검색하면 지천에 널려있다.
GPIO단에 RTC를 추가하여 시간이 저장되게 만들수도 있다. I²S를 사용한 외부 오디오 장치와 연결이 가능하며, 네트워크 연결이 아닌 저속 시리얼 통신용으로 WIFI 모듈이나, 블루투스 모듈, 이더넷 모듈 같은 것 을 사용 할 수도 있으며. 배터리 관리 회로를 연결하여 휴대용 기기로 사용 할 수도 있다.
아니면 일일이 기능 추가나 센서 찾기가 귀찮은 사람들을 위해 서드파티 쪽에서 용도에 맞게 다양한 기능을 통합한 확장 보드(속칭 HAT)들 도 판매하니 이 쪽을 알아보는것도 나쁘지 않다.
[1]
최대 용량은 SD카드 제조사 별로 다른데 128GB까지 가능하다고 되어있다.
참조.
[2]
이런 거다.
[3]
돌출된다고 사용상 문제가 있는 것은 아니므로 필수는 아니다. 애초에 어댑터 말고 그냥 SD카드를 꽂았을 때도 돌출되긴 마찬가지다
[4]
참고로 이 방법을 응용해서 마이크로 USB 잭을 달지 않고 UPS를 자작해서 달 수도 있다.
[원문]
# All of the connectors are in the same place and have the same functionality, and the board can still be run from a 5V micro-USB power adapter. This time round, we’re recommending a 2.5A adapter if you want to connect power-hungry USB devices to the Raspberry Pi.
[6]
무전원 허브인 경우 오히려 허브 자체의 전원 때문에 본체에 부담이 가중된다.
[7]
하지만 웬만한 외장하드도 못돌릴정도로 전력부담이 크다. 심지어 선풍기를 달면 공식 디스플레이에선 노이즈가 낄정도다..
[8]
물론 PCI-E 2.0 1레인 이므로 대역폭은 최대 500MB/s 이니 본격적으로 쓰기에는 좀 부실하다. 이마저도 오버헤드 때문에 다 못낸다
[9]
단 컴퓨트 모듈 4의 경우 PCIe를 기본 지원하는 대신 USB 3.0 기능을 빼버렸으니 자신이 정말 필요로 하는 기능에 맞춰 취사선택 하는게 현명하다.
[10]
당연하겠지만 초기에 이것저것 실험해볼 때가 아니라 어느 정도 제대로 활용하고자 할 때에는 이렇게 사용하는 것은 피해야 한다. 보드 위쪽에는 먼지가 쌓일 것이고 보드 부품의 파손이나 쇼트 등을 일으켜 고장내기 딱 좋으니 웬만하면 적당한 케이스에 수납하도록 하자.
[11]
모니터에 연결하지 않아도 ssh를 통해 먼저 VNC 기능을 켜고 RealVNC Viewer에 연결하면 다른 기기에서 라즈베리 파이 화면을 볼 수는 있다.
[12]
단, 모양만 바꿔주는 단순 젠더가 아닌 내부에 변환 칩이 있는 액티브 젠더를 사용해야 한다. 액티브 젠더 사용 시 간혹 파이에서 젠더를 인식 못하는 경우도 있는데 그럴 경우엔 파이의 OS를 구워놓은 SD카드를 PC와 연결해서 config 파일을 연 뒤 #hdmi_force_hotplug=1 을 hdmi_force_hotplug=1 로 바꿔주면 된다.
[13]
심하면 연결된 LCD가 깨질때도 있다
[14]
간혹 충전기에 따라 휴대폰을 꽂기만 하면 터치가 잘 안먹는다든지 이어폰으로 잡음이 들린다든지 하는 경우가 있다는 사실을 생각해보자.
[15]
'sudo raspi-config' 커맨드나 '/boot/config.txt' 파일을 통해 접근 가능하며, 정상적으로 작동되지 않는 경우에는 부팅 시 Shift 키를 꾹 누르고 있으면 일시적으로 비활성화된다. 어렵지 않고 벽돌될 가능성도 적으므로 한번 쯤 시도해 보는것도 나쁘지 않다.
[16]
주의할 점은 종류에 따라 보드의 전력 한계를 초과할 수 있으므로 본격적으로 사용하기 전에 테스트를 요한다.
[17]
평균적으로 아무것도 안할때 20도 후반 풀로드도 40후반-50초반이다
[18]
UART, I²C, I²S, SPI 버스들도 GPIO 핀 내부에 포함되어 있다.
[19]
초기 모델 A나 모델 B의 경우는 26핀의 GPIO를 지원하지만, 그 이후의 B+ 모델 이후부터 40핀 GPIO를 지원한다. 레퍼런스 보드 기준 컴퓨트 모듈로 가면 더 많은 GPIO를 지원했으나 CM4로 와서부터는 일반 라즈베리파이 마냥 40핀 GPIO로 통일되었다.
[20]
다만 라즈베리 파이의 GPIO는 본격적인 용도보단 부가적인 개념이라 디지털 입출력은 괜찮은데 아날로그 제어가 매우 부실하다.(대표적으로 PWM. ADC는 심지어 아예 존재하지 않는다) 하드웨어를 좀더 고급스럽고 복잡하게 제어하려면
아두이노 같은 중간 허브가 필요하다.
[21]
레귤레이터를 거치지 않아 권장하지는 않지만 이 핀으로 5V를 인가하면 라즈베리파이에 전원 공급이 가능하다. 전원공급 USB 단자가 파손되었을 경우나, 자작 하드웨어를 만들 경우 전원의 입출력에 유용하게 써먹을 수 있다.
[22]
이중 다른 한 채널은 I²C ID EEPROM 용으로 쓰인다.
[23]
PWM 사용 시 해당 핀들이 같은 채널의 PWM 신호로 묶여 버린다.
[24]
다운쉬프팅 과정이 필요하다. TR 혹은 TTL 소자를 활용한 별도 로직 레벨 다운쉬프터 회로를 이용해야 한다. 일부 센서의 경우 점퍼나 스위치를 통해 신호 출력 전압을 설정 할 수 있는 것들도 있다.