Der neue RasPi 3 Modell B+ sticht seinen Vorgänger in zahlreichen Punkten aus. Unser Test zeigt, was die neue Variante leistet.

Seit seinem Start 2012 wurde der Raspberry Pi über 19 Millionen Mal verkauft, davon alleine 9 Millionen Mal als RasPi 3. Den diesjährigen Pi Day (03/14/18 in englischer Notation) nahm die Raspberry Pi Foundation zum Anlass, dem beliebten Modell in Form des RasPi 3 Model B+ (Abbildung 1) ein Upgrade zu spendieren. Damit gehen einige lang gehegte Wünsche der Community endlich in Erfüllung: Gigabit-Ethernet mit maximal 300 Mbit/s Durchsatz, PoE-Unterstützung und ein verbesserter PXE-Boot. Das wirkliche Highlight ist allerdings das neue WLAN-Modul nach IEEE-802.11ac-Standard (siehe Kasten “Vorzertifiziert”).

Abbildung 1: Mit dem neuen Raspberry Pi 3 Modell B+ erfüllt die Foundation einige der lang gehegten Wünsche der Community, unter anderem schnelleres WLAN und Gigabit-Ethernet. (Bild: Raspberry Pi Foundation)

Das Design des neuen RasPi 3 Modell B+ [1] stammt, genau wie das des Pi Zero W [2], aus der Feder von Roger Thornton. Das neue Modell verwendet dieselbe CPU wie der Vorgänger, taktet sie jetzt aber mit 1,4 GHz und bringt ein deutlich verbessertes Abwärmemanagement mit.

Ebenfalls gleich blieb der Formfaktor: Alle Anschlüsse, Buchsen und LEDs sitzen am gewohnten Platz. Der Hauptspeicher umfasst auch weiterhin 1 GByte. Der Grund dafür liegt im Design des SoCs: Der VideoCore IV – der GPU- und Video-Kern des Raspberry Pi in allen bisherigen Modellen ab dem RasPi 1B – unterstützt nur maximal 1 GByte RAM.

Immerhin bleibt der neue RasPi auf diese Weise mit den meisten Gehäusen (im Test klappte das mit einem Tek-Berry 3 erfolgreich) und HATs sowie anderem Zubehör voll kompatibel.

BCM2837B0

Das Herz des RasPi 3B+, das BCM2837B0-SoC, kommt jetzt im Metall-Look, der unter anderen die Wärme besser ableitet. Intern änderte sich gegenüber dem BCM2837 nicht genug, um eine neue Modellnummer zu rechtfertigen: Den Kern bildet weiter ein ARMv8-A Cortex-A53 mit 64 Bit und vier Cores.

Der integrierte Wärmeverteiler sowie einige weitere Optimierungen erlauben es aber, die Taktfrequenz der Kerne auf 1,4 GHz zu steigern – im Vergleich zum RasPi 3B rund 16 Prozent mehr. Der wirkliche Clou dabei: Die Hardware kann diese Leistung unter Last deutlich länger konsistent aufrechterhalten. Die Foundation hat dazu die Stromversorgung des Computers von Grund auf überarbeitet.

Mit dem dafür eingesetzten MxL7704-PMIC sieht das Board zudem aufgeräumter aus: Er fasst eine Reihe von bisher diskreten Stromversorgungen für verschiedene Komponenten zusammen. Der MxL7704 liefert die verschiedenen benötigten Spannungen mit deutlich höherer Stabilität und der Möglichkeit, sie feiner zu justieren. So kann er etwa den Kern mit etwas weniger oder mehr Spannung versorgen und darüber Performance und Abwärme beeinflussen.

Unter 70 Grad Celsius interner Temperatur hebt der BCM2837B0 die CPU-Frequenz dank der Verbesserungen auf 1,4 GHz an, darüber regelt er sie auf 1,2 GHz herunter. Der MxL7704 senkt parallel die Core Voltage, wodurch die CPU möglichst lange weiter auf hoher Leistung läuft, maximal bis 80 Grad Celsius. Diese Schwelle wird die CPU meist aber nie erreichen, also die Performance nie drosseln.

Das alles hat seinen Preis: Der RasPi 3B+ zieht deutlich mehr Leistung als sein Vorgänger, die Designer empfehlen daher dringend ein hochwertiges Netzteil mit 2,5 A. Mit dem offiziellen Netzteil der Foundation bleiben Sie auf der sicheren Seite.

Gigabit-Ethernet

Den sattsam bekannten Flaschenhals, nur einen USB-2.0-Port mit 480 Mbit/s brutto Datenrate auf dem SoC, weist auch der RasPi 3B+ weiter auf. Der Microchip LAN7515 holt jedoch aus diesem das maximal Mögliche heraus. So erhalten Sie neben den vier USB-Ports einen GbE-LAN-Anschluss mit 300 Mbit/s reellem Durchsatz, dreimal mehr als beim Vorgänger. Im Alltag, etwa beim bei Streamen von Videos von einer USB-Festplatte, fällt die Datenrate freilich niedriger aus, da alle Daten durch den SoC und den einzelnen USB-Port laufen.

Mit dem neuen LAN-Port klappt nun wenigstens PXE-Boot besser. Alle bekannten Probleme des RasPi 3B mit diesem Remote-Boot-Verfahren hat Entwickler Gordon Hollingworth im Boot-ROM des BCM2837B0 behoben.

Ein in Kürze verfügbarer PoE-HAT (Abbildung 2) spannt die 48 Volt, die bei Power over Ethernet (PoE) zusätzlich zu Daten auf den Kabeln anliegen, auf die vom RasPi benötigten 5 Volt herunter. Der RasPi 3 Modell B+ führt dazu über einen Header mit vier Pins die Leitungen von der LAN-Buchse direkt für HATs heraus.

Abbildung 2: Über ein HAT versorgen Sie den RasPi 3B+ bei Bedarf via Ethernet mit Daten und zusätzlich Strom. (Bild: Raspberry Pi Foundation)

Künftig lässt sich ein RasPi 3B+ also dank PoE und PXE einfach über ein entsprechendes LAN-Kabel anschließen und ohne zusätzliche SD-Karte oder Netzteil starten. Ein Lüfter auf dem PoE-HAT stellt dabei sicher, dass der Mini-Rechner nicht überhitzt.

WLAN und Bluetooth

Dank Hardware-Offloading für AES und das ältere TKIP entlastet das Chipset Cypress CYW43455 (ehemals BCM43455) die vier Cores beim Verschlüsseln des drahtlosen Netzwerkverkehrs. Der CYW43455 bietet WLAN nach dem IEEE 802.11ac sowie volle Abwärtskompatibilität zu 802.11 a/b/g/n. Er funkt in den Bereichen 5 GHz und 2,4 GHz.

Der Chipsatz unterstützt bei 802.11ac einen Single Spatial Stream (1×1) für eine Datenrate von bis zu 433,3 Mbit/s (PHY-Bruttodatenrate). Er kommt dabei mit 20/40/80-MHz-Kanälen mit optionalem Short Guard Interval (SGI) zurecht; die 80-MHz-Kanäle kamen mit dem 802.11ac-Standard hinzu. Hier gilt: Je breiter der Kanal, desto mehr Durchsatz. Theoretisch unterstützt 802.11ac sogar bis zu 160 MHz Kanalbreite. Dafür gibt es jedoch noch kaum Geräte am Markt, und der RasPi könnte davon sowieso nicht profitieren.

Der CYW43455 ist über SDIO (den im SoC verbauten Arasan eMMC-Controller) an den SoC des RasPi 3B+ angebunden. Der Broadcom-SD-Controller selbst unterstützt SDIO nicht und bedient daher nur die SD-Karte. Der Arasan-Controller dagegen unterstützt nach Spezifikation das SDIO-v3.0-Interface. Allerdings erscheint es unwahrscheinlich, dass er die vom CYW43455 angebotenen Übertragungsformate DDR50 (Dual Data Rate bei 50 MHz mit bis zu 400 Mbit/s Durchsatz) sowie SDR104 (bis zu 432 Mbit/s Durchsatz) ebenfalls unterstützt.

Der Arasan-Baustein läuft auf dem RasPi3 B+ normalerweise mit 41,6 MHz Taktung. Beim Übertragen von 4 Bits gleichzeitig erzielen Sie damit 166,4 Mbit/s, mit Unterstützung für DDR sogar 332,8 Mbit/s. Anscheinend gelingt es aufgrund verschiedener Umstände aber nicht, den Controller mit 50 MHz zu takten. In der Praxis dürfte daher bei 166,4 Mbit/s Durchsatz das Limit liegen. Gegenüber dem RasPi 3B stellt das auf jeden Fall bereits eine Verdoppelung der Datenrate dar. Im weniger dicht besiedelten 5-GHz-Band ließe sich diese zudem besser ausschöpfen.

Durch das Anbinden über den SDIO hängt der WLAN-Datenverkehr nicht vom USB-Port ab. Damit steht für Selbstbau-Router mehr Bandbreite bereit. Im Alltag dürfte bis zu 102 Mbit/s Durchsatz im 5-GHz-Band realistisch sein. Das spricht für den Arasan-SDIO-Port als Flaschenhals.

Als Antenne fungiert wie beim Pi Zero W eine Proant-PCB-Antenne. Dadurch soll eine etwas bessere Performance (Durchsatz, Reichweite) im 2,4-GHz-Bereich erreicht werden als beim RasPi 3.

Bluetooth 4.2

Der RasPi 3B unterstützte noch Bluetooth 4.1. Mit dem CYW43455 bietet der RasPi 3B+ jetzt Bluetooth 4.2, und damit weiterhin “Bluetooth Classic” und Bluetooth LE (Low Energy). Version 4.2 verbessert für Bluetooth LE die Geschwindigkeit, den Datenschutz und die Datensicherheit. Im Vergleich zur vorigen Version laufen die Datenpakete künftig zweieinhalbmal schneller und dürfen bis zu zehnmal mehr Daten enthalten.

Bluetooth 4.1 sieht bereits vor, Geräte einfacher ohne Hub zu koppeln. Bluetooth 4.2 bringt das jedoch auf eine komplett neue Ebene: Mit dem IPSP-unterstützten 6LoWPAN (Internet Protocol Support Profile / IPv6 over Low Power Wireless Personal Area Networks) bringt das IPv6 auf kleine und leistungsschwache Geräte, um diese ins Internet der Dinge zu integrieren.

Bluetooth Smart Internet Gateways (GATT) stellt einen Gateway ins Internet bereit. So kann etwa ein BT-4.2-Sensor durch den RasPi 3B+ als Gateway Nachrichten schicken und empfangen. Bluetooth-Beacons, die versuchen, Ihr Gerät zu tracken, brauchen ab v4.2 eine explizite Erlaubnis. LE Secure Connections zum sicheren Pairing von Geräten steht ab Bluetooth 4.2 ebenfalls bereit.

Performance

Wir konnten den RasPi 3B+ für diesen Artikel nur mit einem Pre-Release-Image testen, bei dem WLAN noch nicht aktiviert war und bei dem die CPU noch mit 1,2 GHz getaktet war. Einen Test mit dem neuen Software-Image reichen wir demnächst nach – dabei dürften sich die Leistungswerte für den RasPi 3B+ noch einmal deutlich verbessern. Sie fallen aber auch jetzt schon beeindruckend aus, wie die Tabelle “Testergebnisse” zeigt.

Im Test kam in beiden Testgeräten eine SD-Karte von Sandisk (Class 10) sowie der Energy Monitor EM231 zum Einsatz. Es waren jeweils eine Tastatur, ein HDMI-Kabel und Ethernet angesteckt. Als Gegenstelle im LAN diente ein GbE-Port eines Laptops, über einen GBit-Switch von TP-Link angeschlossen.

Wissenswertes

Zum Betrieb aller Funktionen des neuen RasPi 3B+ brauchen Sie auf jeden Fall neue Software, er bootet etwa nicht mit NOOBS vor Version 2.7.0 vom 14.03.2018. Für Raspbian “Jessie” arbeiten die Entwickler ebenfalls an einem Firmware-Update. Bis andere Distributionen wie LibreELEC oder RetroPie nachziehen, dürfte es etwas dauern.

Beim GPIO-Header mit den 40 Pins bleibt alles wie gehabt, alle Erweiterungs-HATs passen also. Wie beim RasPi 3B und Pi Zero W ist Bluetooth jedoch über den UART angebunden (PL011). Nutzen Sie den UART über den GPIO-Header, sollten Sie die bekannten Einschränkungen des hier bereitstehenden Mini-UARTs beachten. Alternativ tauschen Sie per Overlay die zwei UARTs oder deaktivieren Bluetooth [3].

Der RUN-Header hatte vorher zwei Pins, einen davon für Masse – er eignete sich dazu, einen Reset-Taster einzubauen. Dabei blieb jedoch die Stromzufuhr komplett eingeschaltet. Selbst bei kontinuierlichem Halten des RUN-Pins an Masse war die CPU praktisch gesehen zwar aus, die Hardware verbrauchte aber trotzdem Strom.

Im RasPi 3B+ wurde der Ground-Pin aus diesem Header entfernt und ein neuer Pin PEN hinzugefügt – das Kürzel steht für “Power Enable”. Verbinden Sie diesen mit Masse, entzieht das dem Board komplett den Strom. Es wechselt damit in den niedrigsten Verbrauchszustand, der möglich ist – sinnvoll für Projekt, die Sie mit einer Batterie betreiben und mittels Mikrocontroller aufwecken.

Fazit

Der RasPi 3 Modell B+ ist, wie der Name schon sagt, kein RasPi 4. Er bietet aber in fast jeder Disziplin eines Single-Board-Computers etwas mehr als der Vorgänger – und das zum identischen Preis von 35 US-Dollar (ohne Mehrwertsteuer und Versand).

Ähnlich wie schon beim RasPi 1B+ handelt es sich um eine kontinuierliche Weiterentwicklung, nicht um einen Quantensprung. Der deutlich fester als die CPU-Cores im BCM283x integrierte VideoCore IV nagelt den neuen RasPi weiter auf ein RAM-Limit von 1 GByte RAM fest. Die Erfahrung mit dem RasPi 3B zeigt aber, dass selbst H.265-Videos in vielen Fällen aufgrund der Hardware-Beschleunigung flüssig laufen.

Die Produktion des RasPi 3 Modell B+ läuft mindestens bis zum Januar 2023. Die Foundation versichert, dass die anderen Modelle bei entsprechender Nachfrage ebenfalls weiterlaufen.