Details

Die Pi Zero Ws kommen in der Pi-Factory [5] in Pencoed (Südwales) zur Welt. Das Design stammt vom Hardware-Ingenieur Roger Thornton. Dank des cleveren Designs, das praktisch den gesamten Platz auf der Leiterplatte ausnutzt, genügt eine einseitige Bestückung – das spart 50 Prozent an Herstellungszeit und damit Kosten.

Beim Herzstück des Zero W, dem SoC BCM2835, handelt es sich um den gleichen bewährten Chip, der bereits auf dem ersten Raspberry Pi zum Einsatz kam, allerdings (wie auch schon beim Zero) auf 1 GHz hochgetaktet. Da er lediglich das ARMv6-Instruction-Set beherrscht, laufen modernere Systeme wie Windows IoT nicht auf dem Zero W. Das gute alte Raspbian und die meisten anderen Linux-Systeme für den Raspberry Pi funktionieren hingegen wie gewohnt.

Vergleicht man den Zero W mit seinem Vorgänger, beschränken sich die Änderungen auf eine – jedoch ganz wesentliche – Neuerung: Der Newcomer unterstützt Netzwerkkonnektivität in Form von WLAN nach den Standards 802.11b/g/n sowie Bluetooth v4.1 und Bluetooth Low Energy. Dazu integriert er einen WLAN/Bluetooth-Chip des Typs Cypress CYW43438 [6] auf der Platine (siehe Kasten "Cypress übernimmt Broadcom IoT").

Cypress übernimmt Broadcom IoT

Die Raspberry Pi Foundation arbeitet seit jeher intensiv mit dem US-Chiphersteller Broadcom zusammen. Aus dieser Quelle stammt zum Beispiel die CPU des RasPi sowie mit dem Broadcom BCM43143 auch die Funktechnik des Raspberry Pi 3. Im April 2016 gab Broadcom jedoch seine IoT-Sparte für knapp eine halbe Milliarde Dollar an den kalifornischen Halbleiterhersteller Cypress ab [10]. Im Rahmen dieses "Umzugs" bekamen auch bekannte Produkte neue Namen: Aus dem Broadcom BCM43143 wurde der Cypress CYW43438. Der Chip an sich (und damit auch die Treiberunterstützung) blieb aber unverändert.

Auf manchen Platinen des Pi Zero W findet sich jedoch noch der "alte" Chip, offenbar aus Restbeständen. Mit einem Makro-Objektiv und einem Farbfilter ließ sich unserem Testexemplar des Zero W entlocken, dass darauf wie beim RasPi 3 ein Broadcom BCM43143 seinen Dienst versieht (Abbildung 4). Die Aufnahme zeigt zudem die Lötstellen für den Anschluss einer externen Antenne. Zu deren Einsatz müssen Sie einen U.FL-Steckverbinder auflöten und den davorgelagerten Widerstand querstellen [11].

Abbildung 4: Auf dem Raspberry Pi Zero W findet sich der gleiche Funkchip wie auf dem Raspberry Pi 3.

Der CYW43438 ist per SDIO (für WLAN) und UART (für Bluetooth) an den SoC angebunden. Damit stehen sowohl der vollständige GPIO- als auch der USB-OTG-Port zur freien Verfügung. Die Anbindung erfolgt gemäß Roger Thornton auf genau dieselbe Art und Weise wie beim RasPi 3. Daraus folgt jedoch, dass der auf Pins 8 und 10 herausgeführte UART nunmehr der Mini-UART ist (siehe Kasten "UART und Mini-UART").

UART und Mini-UART

Einige Platinen und Projekte, wie etwa das RaZberry-Modul zum Ansteuern von Smart-Home-Komponenten über das Z-Wave-Protokoll, setzen auf dem UART-Port (einer seriellen Schnittstelle mit 3,3V-Pegel) des Raspberry Pi auf. Der Port lässt sich über die GPIO-Pins 8 und 10 ansprechen.

Der SoC des Raspberry Pi besitzt nun zwei UART-Schnittstellen: Auf den RasPis der ersten und zweiten Generation sowie dem Pi Zero wurde der "bessere" UART-Port (PL011) herausgeführt, der unter anderem über einen eigenen Taktgeber verfügt. Der RasPi 3 und der Zero W benötigen PL011 nun jedoch für das Anbinden des Bluetooth-Teils den Funkchip. Auf den normalen UART-Pins steht daher lediglich Mini-UART zur Verfügung.

Dieser Port koppelt seine Frequenz jetzt aber an die core_freq, die unter anderem zur dynamischen Leistungssteigerung des RasPi dient und daher stark von der Systemlast abhängt. Daher müsste man diese via core_freq=250 oder force_turbo=1 auf die Minimal- beziehungsweise Maximalfrequenz festsetzen [12]. Das Aktivieren des Turbo-Modus setzt jedoch ein "Garantie-Bit", wodurch der Hersteller bei Schäden Gewährleistungen ausschließt.

Bei Bedarf lässt sich Bluetooth durch Overlays ganz deaktivieren, was die Zuordnung von UART und Mini-UART korrigiert. Für den RasPi 3 findet sich der Hinweis bereits in der Konfiguration [13]. In unseren Tests funktionierte das Overlay dtoverlay=pi3-disable-bt allerdings für den Zero W noch nicht. Es braucht wohl noch ein wenig Zeit, bis das korrekte Overlay herauskommt.

Um Platz für den neuen Chip sowie die Platinen-Antenne zu schaffen, wanderte das Raspberry-Pi-Logo auf die Rückseite der Platine. Dadurch lassen sich Pi Zero und Pi Zero W optisch gut unterscheiden (Abbildung 5). Der Pi Zero W ist generell der erste Raspberry Pi, der das Himbeer-Logo nicht auf der Vorderseite trägt.

Abbildung 5: Der Raspberry Pi Zero und Zero W im Vergleich: Weil die Himbeere "fehlt", ist der WLAN-Zero schnell zu erkennen.

Flexibel

Raspberry-Pi-Erfinder Eben Upton sagte bei der Präsentation des Zero W, dass er sich viele Einsatzzwecke für das neue Board vorstellen könne, bei dem an den USB-OTG Port nichts angeschlossen wird. Mithilfe von Bluetooth-Tastatur und -Maus verschwindet der Pi hinter einem Bildschirm oder Fernseher und lässt sich bequem fernsteuern. Dank integriertem WLAN und Bluetooth hängen auch keine WLAN-Dongles an USB-OTG-Adapterkabeln mehr herunter. Der Zero W bleibt schön kompakt, kann aber trotzdem Verbindung ins Internet halten.

Laut einer Messung von RasPi.TV [8] benötigt der Zero W wegen des WLAN-Moduls etwas mehr Strom als der Zero. Im Leerlauf nimmt er etwa 120 mA statt 100 mA (Zero) auf, beim Abspielen von Videos mit 1080p rund 170 mA und bei der Aufnahme von 1080p-Video circa 230 mA. Damit nimmt der Zero W selbst unter Last nur wenig mehr als 1 Watt Leistung auf. Benötigen Sie einen absoluten Low-Power-Pi, greifen Sie allerdings besser zum alten Pi Zero, untertakten ihn und schalten den HDMI-Port ab.

Kabellos ins Internet

Die Leistungsaufnahme von unter 1 Watt im Leerlauf prädestiniert den netzwerkfähigen Raspberry Pi Zero W für den Einsatz als Headless-Server. Damit Sie bereits beim Einrichten des Zero W auf einen Monitor verzichten können, müssen Sie das Netzwerk schon während der Installation konfigurieren.

Die Installation von Raspbian auf dem Pi Zero W unterscheidet sich nicht von jener auf anderen RasPi-Modellen: IMG-Datei herunterladen, auspacken und das Image unter Linux mit Dd oder unter Windows mit Tools wie Etcher auf die Speicherkarte schreiben. Damit sich der Mini-Rechner nun beim Booten automatisch in das WLAN einbucht, legen Sie auf der Boot-Partition die Datei wpa_supplicant.conf mit dem Inhalt aus Listing 1 an [14]. Dabei passen Sie in den Zeilen 5 und 6 den Namen des WLAN-Netzwerks und das Passwort an die lokalen Gegebenheiten an.

Die FAT-formatierte Boot-Partition lässt sich von Linux, MacOS und Windows aus beschreiben. Um Probleme mit der Zeichenkodierung zu umgehen, sollten Sie die Datei in Windows mit dem quelloffenen Editor Notepad++ bearbeiten [15]. Stellen Sie dabei nach dem Laden der Datei via Menü die Kodierung auf UTF-8 ohne BOM um und ändern Sie über das Kontextmenü in der Statusleiste mit Konvertiere zu UNIX (LF) den Zeilenumbruch auf den Linux-Standard (Abbildung 6).

Raspbian kopiert die Datei beim nächsten Start automatisch nach /etc/wpa_supplicant ins Dateisystem, sodass der RasPi sich ohne weiteres Zutun in das eingetragene WLAN einbucht. Damit das System im selben Zug auch automatisch den (inzwischen aus Sicherheitsgründen deaktivierten) SSH-Server lädt, legen Sie zudem – ebenfalls auf der Boot-Partition – die leere Datei ssh an. So können Sie sich dann per WLAN und SSH auf dem Zero W anmelden, ohne ein anderes Kabel als das für den Strom anschließen zu müssen.

Listing 1

country=DE
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
network={
  ssid="WLAN-NAME"
  psk="WLAN-Passwort"
}
Abbildung 6: Damit Raspbian sich automatisch in ein WLAN einbucht und den SSH-Server aktiviert, erstellen Sie auf der Boot-Partition die Datei wpa_supplicant.conf mit den Zugangsdaten und die leere Datei ssh.

Zwischen dem Mini-HDMI-Port und dem USB-OTG-Port findet sich auf der Platine eine trichterförmige Struktur (Abbildung 7). Dabei handelt es sich um die neue Antenne für WLAN und Bluetooth, lizenziert von der schwedischen Firma Proant [9]. Die Antenne besteht aus einem durch alle sechs Schichten der Platine reichenden Ausschnitt in der Massefläche und wirkt bei 2,4 GHz als Resonanzhohlraum. Sie wird durch einige winzige Kondensatoren am Rand der Platine angetrieben, die sich bei genauem Hinsehen gerade noch mit bloßem Auge erkennen lassen.

Abbildung 7: Die trichterförmige Struktur dient dem Pi Zero W als Antenne und fischt die Funksignale für WLAN und Bluetooth aus der Luft.

In Tests der Raspberry Pi Foundation stellte sich heraus, dass die Proant-Antenne sogar besser funktioniert als die Chipantenne des RasPi 3: Um die FCC/CE-Zertifikation zu bekommen, musste die Ausgangsleistung heruntergeregelt werden. In der Praxis zeigt sich im Vergleich zum Raspberry Pi 3 jedoch ein durchwachsenes Bild: Die im Test mit Iperf ermittelte theoretische Bandbreite des RasPi 3 sowie die Datenraten beim Lesen vom "großen" RasPi liegen etwas über denen des Pi Zero W, beim Schreiben dagegen fällt der RasPi 3 via FTP und SSH deutlich hinter den (eigentlich langsameren) Zero W zurück (siehe Tabelle "Datendurchsatz via WLAN"). Für den Test verzichteten wir bewusst auf eine externe USB-Festplatte und schrieben die übertragenen Daten direkt auf die SD-Karte im Kartenslot.

Datendurchsatz via WLAN

  Pi Zero W Raspberry Pi 3
FTP (Vsftpd)
Datenrate (Lesen) 19,4 Mbit/s 20,4 Mbit/s
Zeit (1 GByte Lesen) 422 s 401 s
Datenrate (Schreiben) 19,6 Mbit/s 14,9 Mbit/s
Zeit (1 GByte Schreiben) 417 s 550 s
Samba/Netzwerkfreigabe
Datenrate (Lesen) 38,7 Mbit/s 40 Mbit/s
Zeit (1 GByte Lesen) 212 s 201 s
Datenrate (Schreiben) 27,2 Mbit/s 31,5 Mbit/s
Zeit (1 GByte Schreiben) 301 s 260 s
SSH
Datenrate (Lesen) 19,1 Mbit/s 20,3 Mbit/s
Zeit (1 GByte Lesen) 428 s 403 s
Datenrate (Schreiben) 14,3 Mbit/s 8,2 Mbit/s
Zeit (1 GByte Schreiben) 572 s 1002 s
Iperf
Datenrate 39,6 Mbit/s 42,8 Mbit/s
Werte gemessen an einer Fritzbox 7490, Schreiben/Lesen auf Class-10-SD-Karte

Diesen Artikel als PDF kaufen

Express-Kauf als PDF

Umfang: 7 Heftseiten

Preis € 0,99
(inkl. 19% MwSt.)

LinuxCommunity kaufen

Einzelne Ausgabe
 
Abonnements
 
TABLET & SMARTPHONE APPS
Bald erhältlich
Get it on Google Play

Deutschland

Ähnliche Artikel

  • Neuer Raspberry Pi Zero bekommt WLAN und Bluetooth
    Der beliebte Mini-Computer Raspberry Pi feiert seinen fünften Geburtstag. Zu seinem Ehrentag haben seine Macher ein neues Modell angekündigt: Der Raspberri Pi Zero W ist ein aufgebohrter Rapberry Pi Zero und kostet lediglich 10 Dollar.
  • Multifunktional
    To Pi or not to Pi – das ist hier die Frage: Für wen lohnt es sich, jetzt schon zum brandneuen Raspberry Pi 3 zu greifen?
  • Getunnelt
    Tor gilt trotz intensiver Bemühungen diverser staatlicher Organe als sichere Option für Anonymität im Netz. Doch die Datenraten im Tor-Netz schwanken, sodass viele Nutzer auf einen VPN-Zugang zurückgreifen. Die AnonyMeBox v3 möchte beide Welten bedienen.
  • Raspberry Pi Zero bekommt Kamera-Anschluss
    Raspberry Pi Zero heißt die abgespeckte Variante des Mini-Computers Raspberry Pi, die derzeit für nur 5 Dollar zu haben ist. Jetzt gibt es eine überarbeitete Fassung, die endlich auch einen Anschluss für das Kamera-Modul besitzt.
  • Trügerische Privatheit
    Der Wunsch nach Privatsphäre ist bei vielen Nutzern groß, Privacy-Boxen sollen dabei helfen. Im Test müssen sich vier aktuelle Modelle beweisen. Am Ende kann allerdings nur ein Gerät überzeugen.
Kommentare

Infos zur Publikation

LU 12/2017: Perfekte Videos

Digitale Ausgabe: Preis € 5,95
(inkl. 19% MwSt.)

LinuxUser erscheint monatlich und kostet 5,95 Euro (mit DVD 8,50 Euro). Weitere Infos zum Heft finden Sie auf der Homepage.

Das Jahresabo kostet ab 86,70 Euro. Details dazu finden Sie im Computec-Shop. Im Probeabo erhalten Sie zudem drei Ausgaben zum reduzierten Preis.

Bei Google Play finden Sie digitale Ausgaben für Tablet & Smartphone.

HINWEIS ZU PAYPAL: Die Zahlung ist ohne eigenes Paypal-Konto ganz einfach per Kreditkarte oder Lastschrift möglich!

Stellenmarkt

Aktuelle Fragen

Broadcom Adapter 802.11n nachinstallieren
Thomas Mengel, 31.10.2017 20:06, 2 Antworten
Hallo, kann man nachträglich auf einer Liveversion, MX Linux auf einem USB-Stick, nachträglich...
RUN fsck Manually / Stromausfall
Arno Krug, 29.10.2017 12:51, 1 Antworten
Hallo, nach Absturz des Rechners aufgrund fehlendem Stroms startet Linux nicht mehr wie gewohn...
source.list öffnet sich nicht
sebastian reimann, 27.10.2017 09:32, 2 Antworten
hallo Zusammen Ich habe das problem Das ich meine source.list nicht öffnen kann weiß vlt jemman...
Lieber Linux oder Windows- Betriebssystem?
Sina Kaul, 13.10.2017 16:17, 6 Antworten
Hallo, bis jetzt hatte ich immer nur mit
IT-Kurse
Alice Trader, 26.09.2017 11:35, 2 Antworten
Hallo liebe Community, ich brauche Hilfe und bin sehr verzweifelt. Ih bin noch sehr neu in eure...