Arduino vs. Raspberry Pi: Mikrocontroller und Einplatinencomputer im Vergleich

Der Raspberry Pi hat seinen Namen zwar nicht einer Bar zu verdanken – allerdings spricht man diesen wie den englischen Ausdruck für Himbeerkuchen („raspberry pie“) aus, weshalb kulinarische Vorlieben auch hier eine Rolle gespielt haben könnten. Mit der Himbeere, die auch das offizielle Logo ziert, knüpfte man an ältere Traditionen der Namensgebung von Computer-Herstellern wie Tangerine Computer Systems, Apricot Computers oder Apple an, denen es Fruchtsorten sichtlich angetan hatten. Das Pi, das für „Python interpreter“ steht, resultiert aus dem ursprünglichen Plan, den Raspberry mit einem eingebauten Interpreter für die Programmiersprache Python auszuliefern.

Im Unterschied zu Arduino verfügen die Raspberry-Pi-Modelle nicht nur über eine wesentlich höhere Prozessorleistung, sondern auch über eigenen Arbeitsspeicher und Möglichkeiten zur Videoausgabe. Der Minicomputer aus Großbritannien kann daher eigenständig betrieben werden und Anwendungen ausführen, wofür lediglich ein Raspberry-Pi-Betriebssystem installiert sein muss.

Die Simplizität der Arduino-Boards ist nicht ausschließlich mit Vorteilen verbunden: So ist die integrierte Entwicklungsumgebung zwar eine große Stütze bei der Ansteuerung der Hardware, allerdings lernen Programmierneulinge auf diesem Weg kaum etwas über das klassische Code-Schreiben. Allgemein droht die Gefahr, aufgrund der einsatzfertigen Bibliotheken gänzlich auf eigene Programmierungen zu verzichten und den möglichen Aktionsradius dadurch unnötigerweise einzuschränken. Ein weiterer Nachteil von Arduino kommt zum Tragen, wenn die Standardausführung der Mikrocontroller-Boards durch zusätzliche Schnittstellen und Eingabe-/Ausgabe-Funktionen erweitert werden soll. Zwar erlaubt die standardisierte Hardware die unkomplizierte Aufrüstung über sogenannte Shields – der Erwerb dieser Zusatzmodule für Ethernet, LED und Co. lässt die Projektkosten jedoch schnell in die Höhe schießen.

Stärken und Schwächen des Raspberry Pi

Auch der Raspberry Pi zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass er ein einsatzbereites Hardware-Setup liefert, das dem Nutzer die aufwendige Zusammenstellung der technischen Basis für DIY-Projekte abnimmt. Im Vergleich zu den Boards von Arduino hat der Raspberry Pi alle Komponenten an Bord, um einen eigenständigen Betrieb des Minicomputers möglich zu machen. Darüber hinaus sind die meisten Modelle standardmäßig netzwerkfähig (Ethernet, WLAN oder beides) – lediglich den Modellen A und A++ des Pi 1 sowie dem minimalistischen Pi Zero fehlen entsprechende Ports. Dank dieser Eigenschaften kann der Raspberry Pi nicht nur direkt als Programmierungsplattform dienen, sondern auch für den Betrieb von Anwendungen wie privaten Clouds, Webservern oder VPN-Servern auf Raspberry Pi genutzt werden.

Das Hauptziel der Raspberry Pi Foundation, die hinter der Entwicklung des Minicomputers steckt, war von Beginn an, Nutzern mit geringem Know-how den Zugang zu Hardware und Programmierung zu erleichtern. Und obwohl sich dieser Wunsch in dem Projekt zum Großteil widerspiegelt, kann insbesondere die Einrichtung zur wahren Geduldsprobe werden. Man muss das Betriebssystem nicht nur auswählen und herunterladen, sondern auch auf eine passende SD-Speicherkarte verfrachten. Auch die anschließende Installation und Konfiguration der Systemsoftware ist nicht für jeden Neuling so selbstverständlich, wie man im Raspberry-Lager vielleicht vermutet.

Ein weiterer Nachteil: Der Basispreis liegt zwar je nach Modell und Anbieter nur zwischen 5 und 40 Euro – für den Betrieb des Raspberrys wird jedoch allerhand kostenpflichtiges Zusatzzubehör wie Strom- und HDMI-Kabel etc. benötigt.

Community-Check: Arduino vs. Raspberry Pi

Wer Projekte mit Hardware-Teilen wie Raspberry Pi und Arduino plant und entwickelt, teilt sein Ergebnis gerne mit anderen Hobby-Bastlern. Videoportale wie YouTube oder Vimeo sowie DIY-Websites wie hackster.io präsentieren Tausende Tutorials und Anleitungen – von Nutzern für andere Nutzer. Sowohl Arduino als auch Raspberry Pi sind dabei mehr als gut vertreten. Beide DIY-Komponenten, der Mikrocontroller auf der einen und der Minicomputer auf der anderen Seite, vereinen riesige Communitys hinter sich. Im Ergebnis findet man jederzeit nicht nur Informationen über bereits realisierte Werke, sondern auch Hilfestellung bei Fragen zu eigenen Projekten.

Zu den wichtigsten Seiten rund um Arduino-Projekte zählen:

• Reddit: Auf Reddit existiert ein umfangreicher Arduino-Kanal, auf dem Nutzer ihre Projektideen teilen, Bilder oder Videos von Resultaten posten oder ihre Fragen bezüglich der Mikrocontroller-Boards stellen.

• Offizielles Arduino-Forum: Rund 500.000 registrierte Mitglieder diskutieren in beinahe ebenso vielen erstellten Threads über die verschiedenen Arduino-Modelle, Einsatzmöglichkeiten, technische Fragen u. v. m.

• Arduino Playground: Arduino Playground ist ein umfangreiches Wiki, in dem jeder interessierte Nutzer eigene Code-Snippets, Tutorials, Tipps und Tricks veröffentlichen, Projekte präsentieren oder lediglich stöbern kann.

Wer sich mit anderen Raspberry-Pi-Fans austauschen möchte, dem bieten insbesondere diese Seiten die perfekte Basis:

• Raspberrypi.org: Die offizielle Homepage des Raspberry-Pi-Projekts ist nicht nur die erste Anlaufstelle für jeden, der eine Ausgabe des Minicomputers ergattern möchte. Unter der Rubrik „HELP“ finden Besucher diverse Guides (u. a. zu Soft- und Hardware) sowie eine ausführliche Online-Dokumentation. Im Forum der Website sind darüber hinaus über 200.000 Mitglieder registriert, die über die verschiedensten Themen rund um den Raspberry diskutieren.

• RPi Hub: Der RPi Hub auf eLinux.org liefert eine riesige Zahl an Informationen für Einsteiger und Fortgeschrittene – ob Guides für den Kauf, das Setup und den Start oder Tipps und Tricks zu Soft- und Hardware. Lektüre-Empfehlungen und Links zu wichtigen Community-Seiten runden das Paket ab.

• element14: element14 zählt zu den erfolgreichsten Community-Websites für Elektronik-Projekte aller Art. In der Raspberry-Pi-Ecke diskutieren Mitglieder aktuelle Themen und geben Reviews zu Zusatzhardware und -software ab. Auflistungen beliebter und empfohlener Beiträge zeigen neuen Mitgliedern beim ersten Besuch, welche Themen einen Blick wert sind. Im internen Blog werden zudem regelmäßig Themen rund um den Raspberry veröffentlicht.

Einsatzszenarios für Arduino und Raspberry Pi im Vergleich

Die große Gemeinsamkeit von Arduino und Raspberry Pi besteht darin, dass sie sofort einsatzbereit sind, ohne dass elektronischer Schaltungen aufgebaut und ausgemessen oder Platinen bestückt oder gelötet werden müssen. Damit ist im Grunde genommen auch der Hauptgrund dafür genannt, warum sowohl Raspberry als auch Arduino für DIY-Projekte an Schulen und Universitäten sowie im Privatsektor so beliebt sind: Sie bieten unerfahrenen Neulingen die Möglichkeit, schnell erste Ergebnisse zu erzielen, und Fortgeschrittenen ein fertiges Hardware-Gerüst.

Dass beide Bauteile dabei in unterschiedlicher Weise zum Einsatz kommen, ist auf die wesentlichen Unterschiede zwischen Raspberry Pi und Arduino zurückzuführen: Arduino-Boards sind in ihrer Funktion als Mikrocontroller in der Lage, eine aufgespielte Anwendung wie zuvor definiert ohne großartige Verzögerung auszuführen. Sie werden mit einer eigenen Entwicklungsumgebung ausgeliefert, die über diverse einsatzfertige Bibliotheken verfügt und so eine Menge Programmierungsarbeit erspart. Der Raspberry Pi kann als Minicomputer mit eigenem Betriebssystem wesentlich komplexere Aufgaben erledigen und beispielsweise mehrere Anwendungen parallel oder nacheinander ausführen. Zudem verfügt er standardmäßig über eine Vielzahl von Schnittstellen und Ports (HDMI, WiFi, LAN), die man Arduino-Boards erst mit Shields hinzufügen muss.

Vereinfacht lässt sich daher sagen, dass der Arduino sich insbesondere für Projekte eignet, in denen eine einfache Aufgabe wiederholt ausgeführt werden soll. Geht es beispielsweise darum, die Außentemperatur zu messen und auf einem beliebigen Display anzuzeigen, bietet der Mikrocontroller die perfekte Grundlage. Will man hingegen nicht nur die Außentemperatur messen, sondern auch den Wetterbericht checken und anhand zuvor definierter Kriterien (z. B. hohe Temperatur und niedrige Regenwahrscheinlichkeit) die Garten-Bewässerungsanlage starten, ist ein Raspberry Pi die bessere Wahl.

Sowohl Arduino-Boards als auch die Raspberry-Pi-Rechner haben also ihre Stärken und Schwächen. Bei kleineren Projekten ist es daher sinnvoll, zunächst zu überlegen, welche Komponenten man für die Umsetzung benötigt, und sich anschließend für eines der beiden Basisteile zu entscheiden. Wenn es das Budget zulässt und es sich bei dem geplanten Projekt um mehr als eine einfache Fernschaltung handelt, ist es aber keineswegs abwegig, auf einen Verbund aus Arduino- und Raspberry-Modellen zu setzen.

So ist es beispielsweise denkbar, dass der Arduino erst zur Ausführung einer Anwendung eingesetzt wird, nachdem ein Raspberry Pi Berechnungen angestellt hat. Andersherum ist es natürlich ebenso möglich, dass die Aufgabe des Arduino-Mikrocontrollers darin liegt, die Verarbeitung eines komplexen Prozesses auf einem Raspberry Pi zu starten. Ein mustergültiges Beispiel hierfür ist das Projekt Piano Stairs (dt. „Klavier-Treppe“), mit dem Bonnie Eisenman, Erica Portnoy und Vincent Castaneda den zweiten Platz beim HackPrincton 2013 (Kategorie „Hardware“) gewinnen konnten: Die interaktiven Treppenstufen spielen beim Betreten Klaviertöne ab, wobei ein Arduino für die Weitergabe der erfassten Werte an einen Raspberry Pi eingesetzt wird. Dieser wiederum sorgt für die Verarbeitung der Werte und die Ausgabe der entsprechenden Sounds.

Eine ausführliche Anleitung zu dem Projekt gibt es auf der DIY-Entwickler-Website instructables.com.