Arduino vs Raspberry Pi – Unterschiede und Vergleich

Arduino vs. Raspberry Pi - Unterschiede und Vergleich

Mittlerweile hat sicherlich jeder Technik- bzw. Elektronikinteressierte von den Arduino- bzw. Raspberry Pi Plattformen gehört. Beide sind sehr beliebte Single-Board-Platinen mit diversen Unterschieden und Gemeinsamkeiten.

Es überrascht daher nicht, dass sie häufig als Ähnliche oder sogar konkurrierende Hardwareplattformen wahrgenommen werden. In Realität haben Arduino und Raspberry Pi jedoch unterschiedliche Anwendungsfälle.

Raspberry Pi und Arduino sind nicht gleich

Zu Beginn sei gesagt: Arduino und Raspberry Pi sind nicht dasselbe. Auch wenn beide Einplatinencomputer ungefähr den gleichen Formfaktor besitzen ist der Inhalt der kreditkarten-großen Geräte sehr unterschiedlich.

Der Prozessor des Raspberry ist ca. 80-mal schneller als der des Arduino. Auch der Arbeitsspeicher stellt einen deutlichen Unterschied dar: Während im Arduino nur 32 Kilobyte RAM verfügbar sind, besitzt der Raspberry Pi bis zu 250000-mal so viel. Die vierte und neuste Generation des Raspberrys kann mit bis zu acht Gigabyte Arbeitsspeicher bestellt werden.

Im Folgenden wird jede Plattform einzeln und ausführlich erläutert:

Raspberry Pi: Merkmale und Geschichte

Der Raspberry Pi ist ein Computer in Kreditkartengröße, welcher an einen Computermonitor oder Fernseher angeschlossen wird und eine Standardtastatur und Maus verwendet. Es ist ein fähiges kleines Gerät, mit dem Menschen jeden Alters Programmieren lernen können. Der Raspberry Pi kann alles, was man von einem Desktop-Computer erwartet, von Webbrowsing und hochauflösender Videowiedergabe bis hin zur Erstellung von Tabellenkalkulationen, Textverarbeitung, Spielen und vielem mehr.

Darüber hinaus kann der Raspberry Pi durch seine integrierten Netzwerkschnittstellen mit der Außenwelt interagieren. Die Plattform wird auf Grund seiner Vielfältigkeit in diversen digitalen Projekten eingesetzt: von Spielekonsolen, bis hin zu Jukeboxen und Wetterstationen. Mehr dazu später.

Was ist Raspberry Pi?

Der Raspberry Pi wurde ursprünglich zu Bildungszwecken entwickelt. Dieser winzige Computer wurde so konzipiert, dass er klein und günstig ist, sodass er auch für Schulen und andere Bildungseinrichtungen erschwinglich ist. Mit dem Gerät sollen Schülern den Umgang mit Computern im Klassenzimmer lernen und digitale Inhalte besser verstehen.

Der Raspberry Pi ist daher ein großartiges Werkzeug um weiter in die Welt der Digitalisierung und des Programmierens einzusteigen. Besonders für Schüler und Studenten ist der kleine Alleskönner, aufgrund des geringen Preises, ausgesprochen interessant.

In früheren Raspberry Pi Versionen wurde zwischen Model A und Model B unterschieden. Seit der Version 4 entfällt diese Differenzierung jedoch. Für einen Preis von nur 35$ (33 Euro) gibt es die Grundvariante mit einem Gigabyte Arbeitsspeicher. Des Weiteren sind folgende Anschlüsse vorhanden:

  • 2x Micro-HDMI Ports
  • 1Gbit/s Ethernet Netzwerk
  • USB-C Stromversorgung
  • 2x USB2 + 2x USB3 Anschlüsse
  • MicroSD Steckplatz
  • 4poliger Audio-Video Klinke Anschluss
  • 40PIN GPIO Header
  • WLAN 2,4 und 5 GHz
  • Bluetooth 5.0
Raspberry Pi 4 Modell B; 4 GB, ARM-Cortex-A72 4 x, 1,50 GHz, 4 GB RAM, WLAN-ac, Bluetooth 5, LAN, 4 x USB, 2 x Micro-HDMI
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Raspberry Pi 4 Modell B; 4 GB, ARM-Cortex-A72 4 x, 1,50 GHz, 4 GB RAM, WLAN-ac, Bluetooth 5, LAN, 4 x USB, 2 x Micro-HDMI
  • Broadcom BCM2711, Quad-Core-Cortex-A72 (ARM Version 8), 64-Bit-SoC mit 1, 5 GHz, 4 GB LPDDR4-2400-SDRAM, 2, 4 GHz und 5, 0 GHz IEEE 802. 11b/g/n/ac WLAN, Bluetooth 5. 0, BLE.
  • True-Gigabit-Ethernet; 2 x USB-3. 0-Ports; 2 x USB-2. 0-Ports; erfordert 5, 1 V, 3 A Strom über USB-C oder GPIO.

Die neuste Version (Version 4B) des Boards verfügt über ein bis hin zu acht Gigabyte RAM und einen eingebetteten 4-Kern ARM-Prozessor.

Funktionsweise

Eine in einen Steckplatz am Board eingelegte MicroSD-Karte dient als Festplatte für den Raspberry Pi. Er wird über USB mit Strom versorgt und per HDMI an einen modernen Monitor oder Fernseher angeschlossen. Über den kombinierten Audio-Video-Klinkeanschluss kann ebenso ein älteres TV-Gerät genutzt werden.

Nachdem Maus und Tastatur angeschlossen wurden kann das Gerät nun wie jeder herkömmlicher PC betrieben und genutzt werden.

Ein weiterer riesiger Vorteil des Raspberrys ist der extrem niedrige Stromverbrauch von nur ca. drei Watt. Zum Vergleich: Anstelle einer Standard Glühbirne können ebenso über 30 Raspberry Pi betreiben.

Doch nun die Frage aller Fragen: Was macht den Raspberry Pi so besonders und was kann man mit dem kleinen Computer wirklich machen?

Einige der beliebtesten Projekte sind:

  • Aufbau von drahtlosen Heimlautsprechern
  • Medienzentrum für TV
  • Eigener Webserver
  • Wetterstation
  • Netzwerkspeicher

Alle genannten Projekte basieren auf dem kostenlosen Raspbian-Betriebssystem, welches speziell für den MiniPC entwickelt wurde und kostenlos heruntergeladen werden kann. Dieses Betriebssystem ist eine Debian-basierende Version von Linux, die für Geräte mit geringem Stromverbrauch optimiert wurde.

Raspbian Desktopumgebung

Die Inbetriebnahme und das Nachbauen verschiedener Projekte kann für Einsteiger zu Beginn etwas überwältigend sein, jedoch bietet es gleichzeitig eine hervorragende Möglichkeit sich mit Programmierung und Technik vertraut zu machen.

Bei Fragen steht die hilfsbereite Raspberry Pi Community mit Rat und Tat zur Seite und unterstützt sowohl Anfänger als auch Profis bei Problemen oder Hindernissen.

Hier sind die Hauptmerkmale des Raspberry Pi:
  • der Raspberry Pi ist ein kostengünstiger Mini-Computer
  • er wurde als Lehrmittel konzipiert
  • für Technikinteressierte jeden Alters und unabhängig von der Computererfahrung geeignet
  • große Community und viele spannende Projekte bereits vorhanden

Der Raspberry Pi ist daher perfekt für alle, die nach einer kostengünstigen Möglichkeit suchen, in die Welt der Programmierung und Entwicklung einzusteigen. Durch die große Anzahl leicht verständlicher Tutorials und einer unterstützenden Community ist der Raspberry Pi für jede Altersgruppe bestens geeignet.

Geschichte des Raspberry Pi

Die gemeinnützige Organisation „Raspberry Pi Foundation“ wurde 2009 vom ehemaligen Cambridge-Professor Eben Upton gegründet. Upton interessierte sich bereits als Teenager für das Programmieren und beschäftigte sich daher mit der Neuprogrammierung von Computern im schulischen IBM-Programm.

Upton studierte Physik und Ingenieurwissenschaften, arbeitete für renommierte Unternehmen wie Intel und IBM und wurde 2004 Direktor des Computer Science Research Center an der Cambridge University. Während seiner Zeit dort bemerkte Upton, dass die Zahl der neuen Informatikstudenten stetig rückläufig war.

Raspberry Pi Vorgänger: Prototyp basierend auf einem Amtel Prozessor

Um die Aufmerksamkeit neuer Bewerber zu erregen und diesen Trend zu ändern, beschlossen Eben Upton und andere Lehrer einen kostengünstigen Hochleistungscomputer für den Informatikunterricht zu entwickeln. Dabei wurden Sie vom BBC Micro inspiriert – einem Mini-Computer von Acorn Computer – auf dem Eben Upton das Programmieren lernte.

Das Team wollte eine kleinere, moderne und günstige Alternative zum BBC Micro schaffen. Aus diesem Grund sollte der Name des Computers ursprünglich „BBC Nano“ lauten. Im Jahr 2008 schlossen sich der Erfinder David Braben und der CTO von Norcott Technologies, Pete Lomas, dem Team an, um die Raspberry Pi Foundation zu gründen.

Der Name Raspberry Pi stammt vom englischen Wort „Raspberry“ (deutsch: Himbeere) und wurde in Anlehnung an andere, nach Früchten benannten Computerfirmen wie beispielsweise Apple, Tangerine Systems, Acorns und Apricot Computers, gewählt. Das Wort „Pi“ soll auf die Programmiersprache Python hinweisen.

Bei der Entwicklung der ersten Version des Raspberry Pi ließ sich das Team rund um Eben Upton vom Ziel leiten, dass die Kosten des Geräts 25 bzw. 35 US-Dollar nicht überschreiten sollten. Zusätzlich sollte das Gerät interaktiv und leistungsstark sein, um auch ein junges Publikum anzulocken.

Arduino – Nutzen und Anwendungsbeispiele

Der Begriff Arduino bezeichnet nicht nur ein Gerät, sondern eine sogenannte Physical-Computing-Plattform bestehend aus Hard- und Software.

Die Hardware besteht aus einer Platine inklusive Mikrocontroller und wird als Arduino-Board bezeichnet. Das Board besitzt diverse digitale und analoge Ein- bzw. Ausgänge und ist in verschiedenen Ausführungen erhältlich.

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Die Software, namentlich Arduino IDE, ist die sogenannte Entwicklungsumgebung und bietet durch viele Beispiele und einer übersichtlichen Hilfe auch Anfängern einen leichten Einstieg in die Welt der C++ Programmierung.

Durch das Zusammenspiel der beiden Komponenten bietet die Arduino Plattform eine einfache Möglichkeit verschiedene Eingaben oder Signale einzulesen und anschließend weiter zu verarbeiten. Einfache Beispiele hierfür sind:

Im Laufe der Jahre ist die Arduino Community stetig gewachsen und bietet daher die Grundlage für Tausende von interessanten Projekten. Von alltäglichen Dingen, wie einem Katzenfutter-Automaten, bis hin zu hoch entwickelten wissenschaftlichen Instrumenten.

Alle Arduino-Boards und auch die Aruino IDE sind vollständig Open Source, sodass Benutzer und Organisationen sie unabhängig erstellen und letztendlich an ihre spezifischen Anforderungen anpassen können.

Ist Arduino einsteigerfreundlich?

Aufgrund der einfachen und zugänglichen Arbeitsweise wurde die Arduino Plattform in Tausenden verschiedener Projekte und Anwendungen eingesetzt. Die Software ist für Anfänger einfach zu bedienen, jedoch auch für fortgeschrittene Benutzer noch flexibel genug und außerdem für alle gängigen Betriebssystemen verfügbar:

  • Windows
  • Linux
  • Mac OS

Lehrer und Schüler verwenden Arduino, um günstige wissenschaftliche Tools zu entwickeln, um Prinzipien der Chemie und Physik zu beweisen oder um mit Robotik und Programmierung zu beginnen.

Musiker und Künstler verwenden die Plattform, um neue Musikinstrumente zu testen und zu experimentieren. Designer und Architekten erstellen interaktive Prototypen für Kunstobjekte und Modelle.

Arduino ist ein lehrreiches Hilfsmittel, um neue elektrotechnische Dinge zu erlernen. Jeder, egal ob Kind, Hobby-Basler, Künstler oder Programmierer, kann sofort damit einsteigen. Für Beginner eigenen sich vor allem diverse Arduino Starter Sets, welche nicht nur verschiedene Sensoren,  sondern auch viele Schritt-für-Schritt Anleitungen beinhalten.

Weiter Informationen zu verschiedenen Arduino Starter Sets gibt es auf der Seite Arduino Starter Kits – sinnvoll oder sinnlos?

Die Arduino-Plattform vereinfacht die Arbeit mit Mikrocontrollern und bietet interessierten Hobbyisten gegenüber anderen Systemen diverse Vorteile:

  • Plattformübergreifend – die Arduino-Software (IDE) läuft unter Windows-, Mac OS- und Linux-Betriebssystemen, während die meisten Mikrocontroller-Systeme auf Windows beschränkt sind
  • Einfache und unkomplizierte Programmierumgebung. Die Arduino-IDE ist für Anfänger leicht zu verwenden, jedoch auch für fortgeschrittene Benutzer flexibel genug
  • Open Source Software – die Arduino-Software wird als Open-Source-Tool veröffentlicht, das von erfahrenen Programmierern eigenständig erweitert werden kann. Zusätzlich können diverse C++ Bibliotheken eingebunden werden um die Funktionalität zu Erweitern
  • Flexible Arbeitsumgebung – Anwender können von der Arduino zur AVR C-Programmiersprache wechseln. Ebenso kann AVR-C-Code direkt in Arduino-Programme eingefügt werden.
  • Open Source Hardware – Arduino-Board-Baupläne werden unter der Creative Commons-Lizenz veröffentlicht, sodass erfahrene PCB-Designer ihre eigene Version des Moduls erstellen, erweitern und verbessern können
  • Kostengünstig – Arduino-Boards sind im Vergleich zu anderen Mikrocontroller-Plattformen sehr kostengünstig. Dank diverser Clones beginnen die Kosten für einen Arduino Nano bereits bei fünf Euro (Stand Januar 2021)

Arduino Rückblick und Geschichte

Arduino wurde ursprünglich als Forschungsprojekt von Massimo Banzi, Tom Igoe, David Cuartielles, Gianluca Martino und David Mellis am Institut für Interaktionsdesign in Ivrea (Italien) in den frühen 2000er Jahren gestartet. Es baut auf dem Processing-Projekt auf, einer Programmiersprache für den Informatikunterricht im Kontext der visuellen Künste.

Das erste Arduino-Board wurde 2005 eingeführt, um Studenten ohne vorherige Kenntnisse in der Elektronik- oder Mikrocontroller-Programmierung dabei zu helfen, funktionierende Prototypen zu erstellen. Seit der Markteinführung ist die Arduino Plattform das beliebteste elektrotechnische Werkzeug zum Erstellen und Konzipieren von Prototypen und wird sowohl von Schülern, Lehrern, Ingenieuren – als auch von großen Unternehmen verwendet.

Seit Beginn des Arduino-Projekts wurden viele neue Entwicklungsboards und Softwarebibliotheken eingeführt, um weitere Möglichkeiten für Bastler und Entwickler zu schaffen. Die Offenheit und Benutzerfreundlichkeit des Projekts führte zu einem massiven Anstieg von Elektronikprojekten auf Mikrocontrollerbasis und katalysierte die Schaffung des „Maker Movements“.

Arduino wurde am Ivrea Interaction Design Institute als einfaches Rapid-Prototyping-Tool für Studenten ohne Hintergrund in Elektronik oder Programmierung geboren. Mittlerweile gibt es hunderte verschiedene Arduino-Boards mit unterschiedlichen Einsatzzwecken. Vor allem im Bereich der IoT-Anwendungen spielt die Mikrocontroller-Plattform eine große Rolle und ist so schnell nicht wegzudenken.

Weitere Informationen zur Geschichte und Entstehung des Arduino Projekts sind auf der Github-Seite von Hernando Barragán zu finden.

Arduino vs Raspberry Pi im Vergleich

Beim Vergleich der beiden Plattformen handelt es um eine Gegenüberstellung eines Einplatinencomputers und eines Mikrocontrollers. Es ist daher sehr schwer konkrete Vergleichspunkte zu finden.

Der Arduino ist ein extrem sparsames Mikrocontroller-Board, welches nur den kompilierten Programmcode in Echtzeit ausführt. Das Gerät benötigt kein installiertes Betriebssystem und kann daher die bereitgestellten Ressourcen in vollem Umfang nutzen.

Der Hauptvorteil des Arduino ist jedoch seine Einfachheit. Die quelloffene Arduino IDE ist einfach verständlich und für alle gängigen Betriebssysteme erhältlich.

Arduino IDE

Im Gegensatz dazu benötigt Raspberry Pi ein Betriebssystem, welches die grundlegenden Funktionen des Computers bereitstellt. Dadurch ist es möglich mehrere Anwendungen parallel Auszuführen und Multitasking-Anwendungen zu starten. Weiterhin steht mit dem Raspberry Pi eine gesamte Arbeitsumgebung inklusive Browser, Desktop-Oberfläche und vielen weiteren Werkzeugen zur Verfügung.

Zum Betrieb des Arduino wird lediglich ein PC und ein entsprechendes USB-Kabel benötigt, während beim Raspberry weiteres Zubehör notwendig ist. Dadurch kommt es auch zu preislichen Unterschieden zwischen den zwei Plattformen. Ein Arduino Board  ist bereits ab fünf Euro erhältlich, wo hingegen ein Raspberry Pi 4 inklusive Netzteil, Gehäuse und SD-Karte das 20-fache kostet.

Während der Arduino bereits seit 2005 erhältlich ist, gibt es den Raspberry Pi erst seit 2012. Beide Plattformen erhalten jedoch ständig Updates und Verbesserungen. Hier sind die Hauptunterschiede zwischen den beiden Produkten:

  • Der Arduino ist ein Mikrocontroller, während der Raspberry Pi ein Einplatinencomputer mit eigenem RAM, CPU und diverser Peripherie ist
  • Der Raspberry Pi verfügt über ein Betriebssystem, mit dem Programme parallel ausgeführt werden können.
  • Arduino ist wesentlich günstiger in der Anschaffung

Technische Unterschiede

Arduino (UNO)Raspberry Pi (4B)
ProzessorATmega328P @16MHzArmV8 @1,4GHz
Ram2kbbis zu 8GB
MultitaskingNeinJa
Leistungsaufnahme0,25 Watt10 Watt
Flash Speicher32kbbis 256GB (SD Karte)
USB-Anschlüsse1 zur Programmierung4 für Peripherie
Betriebssystem/Linux, Windows 10 IoT
Preis10 Euro40 Euro + Zubehör

Vorteile und Nachteile der Plattformen

Da es sich bei den beiden Modellen um unterschiedliche Ansätze handelt, haben sie keine gemeinsamen Vor- oder Nachteile. Sie sind nur für bestimmte Einsatzzwecke auf unterschiedliche Weise geeignet:

Vorteile Arduino

  • Anschluss analoger Sensoren, Motoren und weiterer Komponenten sehr einfach
  • schnell und kostengünstig erweiterbar durch diverse Shields 
  • sehr schnelle Inbetriebnahme
  • geringer Preis und kein Zubehör zum Start notwendig
  • Quelloffene Software und Hardware
  • plattformübergreifende Entwicklungsumgebung mit vielen Bibliotheken

Nachteile Arduino

  • kein Multitasking und langsamer Prozessor
  • hohe Lernkurve, durch die Programmierung mit C/C++

Vorteile Raspberry Pi

  • schneller und Multitasking-fähiger Prozessor
  • Ethernet, Wlan und Bluetooth bereits integriert
  • leichter Wechsel des Betriebsyystems möglich
  • Viele Anschlussmöglichkeiten: Audio- und HDMI Ausgang, USB-Anschlüsse, Kamera-Anschluss
  • einfacher Einstieg durch vorinstallierte Lernsoftware
  • besonders für Online- bzw. Netzwerk-Projekte geeignet

Nachteile Raspberry Pi

  • längere initiale Inbetriebnahme durch die initiale Installation des Betriebssystems
  • zum Betrieb werden weitere Komponenten benötigt: Netzteil, SD Karte, HDMI-Kabel, etc.
  • Nachinstallation weiterer Programme nötig für viele Projekte
  • teurer im Vergleich zum Arduino

Daraus folgt, dass der Raspberry Pi ein universeller Computer mit den Funktionen eines normalen PCs. Der Arduino hingegen ist vor allem zur Auswertung und Analyse verschiedener Sensordaten geeignet.

Projektbeispiele

Im Laufe der Jahre wurden von beiden Communities viele interessante und spannende Projekte veröffentlicht und frei zugänglich gemacht. Einige Beispiele hierfür sind:

Arduino mit Raspberry Pi verbinden

Beide Plattformen müssen und können nicht nur konkurrierend betrachtet werden, sondern können ebenso zusammenarbeiten.

Durch die Interkation zwischen Raspberry Pi und Arduino können Nutzer beispielsweise Systeme erstellen, in dem Sensoren vom Arduino ausgelesen und anschließend durch den Raspberry Pi weiter verarbeitet werden. Durch die enorme Rechenleistung des Raspberrys können so auch große Datenmengen verarbeitet, und im Netzwerk dargestellt werden. Der Kreativität sind dabei keine Grenzen gesetzt.

Fazit

Die Wahl zwischen Arduino und Raspberry Pi hängt letztendlich vom Typ des gewählten Projekts ab. Sollen viele Funktionen zur gleichen Zeit ausgeführt werden und über das Netzwerk erreichbar sein, so sollte man zum Raspberry Pi greifen.

Wenn Jedoch ein Projekt zum Auslesen und Verarbeiten verschiedener Sensordaten gewählt wurde kann der Arduino die bessere Wahl sein.

Zusammengefasst kann man sagen, dass ein direkter Vergleich der beiden Plattenformen nicht möglich ist und die Wahl stets vom Einsatzzweck abhängig ist. Daher lautet das Schlusswort:

Arduino vs Raspberry Pi: Unentschieden!

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