Raspberry Pi 4 modèle B

1. Vue de dessus

Les composants principaux du Raspberry Pi 4 sont repérés sur l’image ci-dessus. Le processeur est muni d’un boîtier métallique assurant une meilleure dissipation de la chaleur que celui des modèles précédents, en céramique.

Le circuit Wi-Fi-Bluetooth est sous un capot métallique servant de blindage. Il y a peu de modifications par rapport aux versions précédentes. Le connecteur PoE (Power on Ethernet = alimentation par Ethernet) est présent sur le Raspberry Pi 4, à proximité du connecteur Ethernet. Il est destiné à recevoir une carte dédiée à assurer l’alimentation du Raspberry Pi par le câble réseau.

Les pastilles RUN et Masse, précédemment utilisées pour le RESET du microprocesseur ont été rejointes par une pastille Global_EN servant à mettre le microprocesseur en veille pour réduire la consommation. La masse est reliée à la pastille centrale. Pour plus d’informations voir la section L’alimentation du Raspberry Pi 4 de ce chapitre.

2. Vue de dessous

Sous la carte du Raspberry Pi 4, le principal composant est le connecteur de carte micro SD. Son épaisseur réduite, inférieure à la longueur des broches du GPIO et des différentes prises soudées sur...

1. Le CPU

Le Raspberry Pi 4 est équipé d’un SoC BCM2711B0. Ce SoC (System on a Chip = système sur une puce) embarque la presque totalité des composants nécessaires à la réalisation d’un système complet, les périphériques ainsi que les gestionnaires de bus (SPI, I²C…).

Le BCM2711B0 est similaire au BCM2837 utilisé dans les autres versions du Raspberry Pi. Ce processeur remplace les ARM Cortex-A53 des versions précédentes. Il comporte lui aussi un processeur 4 cœurs 64 bits, mais cette fois c’est un CPU Cortex A72 cadencé à 1,5 GHz qui a été retenu.

Sur des tests basiques (Linpack), le SoC du Raspberry Pi 4 montre un gain de vitesse compris entre trois et quatre fois par rapport au modèle précédent. Ce résultat est peu significatif, des tests plus complets affichent une amélioration proche de 30 % en vitesse d’exécution.

Le BCM2711B0 est équipé d’un dissipateur thermique métallique comme sur le Raspberry Pi 3 B+. Ce boîtier assure une meilleure évacuation de la chaleur.

2. Le GPU

Le circuit graphique VideoCore VI est cadencé à 500 MHz. Il prend désormais en charge le décodage vidéo H.265 en 4K/60 images/seconde. Cette carte est deux à trois fois...

1. USB 3 et USB 2

Le Raspberry Pi 3 accueillait un hub USB/Ethernet connecté à la sortie USB 2 du CPU, ce qui créait un goulot d’étranglement puisque toutes ses communications partagent la même ligne.

Avec le Raspberry Pi 4, la Fondation introduit un hub USB 3 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 :

pi@raspberrypi:~ $ lspci 
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.

2. Ethernet Gigabit

Le Raspberry Pi 4 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...

1. Vidéo numérique

Le connecteur HDMI est une interface audio/vidéo entièrement numérique. Il a remplacé la prise Péritel (péritélévision) analogique sur le matériel grand public capable d’afficher la vidéo HD vers 2005.

Sur le Raspberry Pi 4, ce sont deux connecteurs micro HDMI qui sont disponibles. Ils peuvent fournir une vidéo de qualité jusqu’au 4K. Le port activé par défaut est le HDMI0. Il est capable de fournir de la vidéo 4K60p. Si deux écrans sont connectés, le maximum disponible est deux fois 4K30p.

Il vaut mieux utiliser des câbles micro HDMI - HDMI que des adaptateurs micro HDMI - HDMI car les adaptateurs sont larges et ne permettent pas toujours de connecter des prises sur les deux ports.

Le Raspberry Pi 4 peut piloter jusqu’à deux écrans, avec une résolution allant jusqu’à 1080p à un taux de rafraîchissement de 60 Hz. À la résolution 4K, si vous connectez deux écrans, vous êtes limité à un taux de rafraîchissement de 30 Hz. Vous pouvez également piloter un seul écran en 4K avec une fréquence de rafraîchissement de 60 Hz : pour cela, l’écran doit être connecté...

1. Audio numérique

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

Si votre écran indique qu’il possède des haut-parleurs, le son est transmis par défaut sur la sortie HDMI ; sinon, il est émis via la prise analogique. Vous pouvez également 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.

2. Audio analogique

La sortie audio analogique se fait sur un jack stéréo de 3,5 mm à quatre pôles. Cette sortie fournit un signal d’environ 1 volt crête à crête. Ce signal est trop faible pour être utilisé avec un casque audio ou un haut-parleur. Il faudra impérativement utiliser un amplificateur.

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

Pour simuler l’audio analogique, le Raspberry Pi délivre un signal numérique de type PWM (Pulse Width Modulation = modulation de largeur d’impulsion). Le signal est codé sur 11 bits (les CD audio sont codés sur 16 bits), ce qui pourrait convenir pour des applications...

1. Par la prise d’alimentation

L’alimentation du Raspberry Pi 4 a été modifiée par rapport aux modèles précédents. Elle fait appel à une prise USB-C (photo ci-dessous). Il n’y a pas d’interrupteur marche/arrêt et c’est l’insertion ou le retrait de la prise USB-C qui joue le rôle d’interrupteur.

Les développeurs de la carte Raspberry Pi 4 originelle ont cependant commis une erreur lors de la conception de la carte en remplaçant les deux résistances par une seule, ce qui empêche le fonctionnement normal de l’USB-C avec certains chargeurs. Ce défaut existe sur les cartes originales et devrait être corrigé dans les séries suivantes.

Ce défaut n’existe plus sur les dernières versions du Raspberry Pi 4.

Le passage d’une prise micro USB à une prise USB-C pour le connecteur d’alimentation permet de fournir un courant supplémentaire de 500 mA. Il y a maintenant un courant de 1,2 A disponible pour les périphériques USB connectés. Ceci est vrai même avec une charge CPU importante et devrait encore améliorer le comportement de l’alimentation lors de la connexion d’un périphérique USB fort consommateur de courant.

Les exigences en termes de valeur de la tension d’alimentation et de qualité du câble USB sont élevées. L’alimentation à découpage (photo ci-dessus) utilisée sur le Raspberry Pi 4 est un modèle spécialement créé pour cette carte. Le régulateur à découpage gère à lui seul plusieurs alimentations et possède un rendement élevé (proche de 90 % en charge). Il ne dissipe pratiquement pas de chaleur.

Il est important que la tension d’entrée soit bien égale (ou légèrement supérieure) à 5 volts. Certains adaptateurs délivrent une tension légèrement inférieure à 5 volts. La connexion de périphériques...

1. Descriptif

Le Raspberry Pi 4 est équipé de deux LED d’état, visibles ci-dessus sur le bord de la carte. La LED la plus à droite est la LED PWR (Power = Alimentation). Elle s’allume lorsque la tension de 5 volts est appliquée sur la prise micro USB d’alimentation. Lorsque la tension diminue sous la valeur de 4,75 volts elle s’éteint, indiquant un problème d’alimentation.

La LED ACT à droite sur l’image ci-dessus indique l’activité du Raspberry Pi 4, c’est-à-dire l’accès à la carte micro SD. La LED s’allume lors d’un accès à la carte. Si vous n’introduisez pas de carte micro SD, elle clignote par séquences de quatre fois.

Lors de l’arrêt du système d’exploitation par le menu avec le bouton Shutdown ou en ligne de commande avec les commandes halt ou shutdown, la LED PWR s’éteint pendant que la LED ACT clignote, indiquant l’arrêt du système. Quand la LED PWR se rallume à la fin de la séquence, le système est arrêté et l’alimentation peut être débranchée sans risque.

2. Message d’erreur

Si un Raspberry Pi 4 ne parvient pas à démarrer pour une raison quelconque, ou s’il doit s’éteindre, dans de nombreux cas...