Python Computer e Raspberry Pi

Preparação

Segunda (30/07/12), recebi meu primeiro Raspberry Pi, comprado na Element 14. Depois de um mês de espera, recebo na caixa do correio, mas um tanto tarde na Bélgica… 21h. Na verdade, chegou perto do meio dia, mas como não estava em casa, o carteiro deixou como carta normal mesmo.

A caixa é bem pequena, como um cartão de crédito. Na realidade, eu encontrei o computador no meio de outras cartas !
O problema é que não tinha nenhuma loja aberta para comprar um cabo ou outro, caso precisasse. O jeito era improvisar.
Eu sabia que ia precisar de um Hub USB com alimentação, pois a USB do Pi não fornece muita energia. Sabendo que o computador estava para chegar, eu comprei um Hub USB de 4 portas, ainda no sábado, aproveitando a visita ao supermercado:

E também cartas SD:

Pois o Pi só dá boot pela carta SD. Comprei uma carta de 4GB e outra de 8GB, pois uma era classe 4 e a outra classe 10. Aparentemente o Pi tem problemas com cartas classe 10, mas a minha funcionou perfeitamente, mas sem ganho de performance notável.
Antes mesmo de conectar o computador, é preciso baixar o Linux e gravá-lo na carta SD. Instruções detalhadas em inglês são encontradas aqui. Se você usa Windows, precisa baixar o Win32DiskImage. Ele não tem setup, é só descompactar e executar direto. Você precisa ser administrador do computador para gravar a imagem. Eu utilizei o Raspbian, mas outras distribuições também estão disponíveis. A imagem do Raspbian tem uns 450MB e ao descompactá-la você terá o arquivo .img, necessário para o Win32DiskImage.
Gravar a imagem é bem fácil. Introduza o cartão SD no leitor do computador. Normalmente o Windows se oferece para abri-lo. Aproveite a chance para verificar se este está vazio, pois a gravação da imagem vai apagar todo o conteúdo do cartão. Com o Win32DiskImage aberto, selecione o arquivo .img com o Raspbian e ao lado verifique se o drive com a carta SD está correto. Se você tem mais de uma carta SD ou caso apareça mais de uma opção, verifique o que está fazendo, evitando assim perder seus dados. Clique no botão Write e espere a gravação ser finalizada.
Com a carta SD pronta, resta a conexão do Raspberry Pi.

Como já estava tarde, montei uma mesa de trabalho no chão da sala, usando uma caixa de monitor e uma folha A4 para dar noção do tamanhão do Raspberry Pi. Sem medir muito, eu chuto que numa folha A4 caberiam 9 Raspberry Pis!
Esta placa contém um SoC (System on a Chip) fabricado pela Broadcom, no caso do modelo B, um BCM2835 com:

• Processador ARM1176JZF-S (armv6k) rodando a 700 MHz
• 256 MB de Ram
• 2 portas USB 2.0
• 1 porta Ethernet
• GPU Broadcom VideoCore IV
• Leitor de carta SD
• Saída de vídeo HDMI
• Saída de vídeo composto (conector RCA)
• Saída de áudio padrão, 3.5 mm
• Conector de entrada e saída genérico com GPIO/UART/I2C e SPI
• Dimensões: 85.60 x 53.98 mm
• Peso: 45g

Um verdadeiro micro sem ventilador e de baixo custo (35€ com frete).
Para conectá-lo à minha TV, emprestei o cabo do vídeo game . Mouse e teclado eu peguei os que uso com meu notebook. Duro foi achar o cabo com o conector Micro B USB. Eu consegui um carregador de celular:

Ficou assim:

É preciso ter cuidado ao conectar e desconectar o Raspberry Pi. Como a placa não tem gabinete, todas as precauções contra eletricidade estática devem ser tomadas. Não se pode esquecer também de não forçar os conectores e principalmente que o Pi não tem On/Off: ligou a força ele já está ON e dando o boot!

Até aqui tudo certo. Mas ao tentar usar o teclado, este não respondia e o Pi chegou a travar. Lembrei então que ele precisa de pelo menos 700mA para funcionar. Checando o carregador de celular que encontrei, vi que ele só fornecia 300 mA. Ele foi então substituído por um cabo USB normal ligado ao carregador de um iPhone. Depois, eu eliminei o carregador e liguei tudo no Hub alimentado. Com a fonte certa, tudo passou a funcionar corretamente.
Ao dar o boot, ou executando sudo raspi-config, você tem a tela do utilitário de configuração simplificada abaixo:

Como meu cartão era de 4 GB, a primeira coisa que fiz foi selecionar expand_rootfs. Esta opção aumenta o disco criado pela restauração da imagem para utilizar todo o cartão. Depois, eu configurei o teclado (configure_keyboard), troquei a senha do usuário pi (change_pass) e o fuso horário (change_timezone). Para sair é só selecionar Finish e dar boot.
O Pi não tem relógio permanente, ele usa um servidor de tempo para ajustar o relógio durante o boot. Configurar o fuso horário é importante por isso.
Esqueci de falar do acesso à Internet. Eu apenas liguei um cabo Ethernet que estava sobrando e o Pi pega um IP usando DHCP. O acesso fica muito fácil e no próximo boot ele já sincroniza o horário, pega um IP e você fica pronto para usar a Internet ou sua rede local. Eu não tenho um cartão WiFi USB, mas se for o caso, na wiki do Raspbery Pi tem a lista dos WiFi compatíveis.
Meu teste era plugar um leitor de DVD externo (USB) e assistir um vídeo antes de dormir. Instalei o VLC, usando o apt-get, mas não consegui ver vídeo algum. Tentei também com arquivos AVI, sem sucesso. Acho que nestes casos o melhor é tentar a OpenElec com o XBMC.
Entrei no X, digitando startx. Baixei o Invasores e funcionou de primeira, com som na TV!

Fiquei surpreso ao constatar que o PyGame já vinha instalado. Mesmo um jogo simples como o Invasores teve algumas paradas. Tentei então os jogos pré-instalados e observei o mesmo problema. O X é pesado demais para o Pi.
O Browser é muito simples e não suporta HTML5, muito menos flash. Além disso… quando digo muito lento, não estou exagerando. Lembra os primeiros anos de Windows… mas roda. Instalei o Chromium, versão open source do Google Chrome, mas também é muito lento e pesado. Não podemos esquecer que um browser moderno consome muita memória e que rodar JavaScript exige um processador bom. Nem memória, nem processador sobram no Raspberry Pi para este tipo de coisa. Os drivers ainda estão sendo desenvolvidos e quase tudo roda sem otimização/aceleração da GPU. Novas versões devem melhorar esta situação.

Python Computer

Meu objetivo ao comprar o Raspberry Pi era de configurar um Linux para funcionar como estação de ensino de Python. Como o Pi de Raspberry Pi vem de Python… apareceu a oportunidade. Eu chamei meu projetinho de Python Computer. A ideia era configurar o Linux como um computador de 8 bits que ligava e caia no interpretador Basic. No caso, eu queria um Linux que ligasse e entrasse no interpretador Python. Eu já havia feito um teste usando SilverLight para executar o Python Computer em um browser. Porém, esta solução dependeria de acesso a Internet, versão do browser, plug ins, etc. Ter tudo num pequeno computador me parece mais interessante.
Para isso, o X não é realmente necessário. No Linux, a PyGame pode rodar no framebuffer. Esta configuração me pareceu mais realista que um ambiente gráfico completo no Raspberry Pi.
A primeira coisa que fiz foi mudar o tamanho da fonte de texto, pois a padrão é muito pequena para se ler na TV.
Isso pode ser feito editando o arquivo /etc/default/console-setup como root:

sudo vim /etc/default/console-setup

Na linha que contém FONTFACE escreva:

FONTFACE=”TERMINUS”

e na com FONTSIZE:

FONTSIZE=”16x32”

Salve o arquivo.

Para configurar o vim, crie o arquivo ~python/.vimrc com as seguintes linhas:


syntax on
set ts=4
set expandtab
set shiftwidth=4
set softtabstop=4
set smartindent
set number
set cindent
set nowrap
set go=+b
autocmd BufRead *.py set makeprg=python\ -c\ \"import\ py_compile,sys;\ sys.stderr=sys.stdout;\ py_compile.compile(r'%')\"
autocmd BufRead *.py set efm=%C\ %.%#,%A\ \ File\ \"%f\"\\,\ line\ %l%.%#,%Z%[%^\ ]%\\@=%m
autocmd BufRead *.py nmap <F5> :!python %<CR>


Agora crie o usuário python:

sudo useradd –m –s /usr/bin/ipython python

E edite o inittab:

sudo vim /etc/inittab

Modifique a linha do terminal 6, no meu inittab a linha 59. De:

6:23:respawn:/sbin/getty 38400 tty6

para:

6:23:respawn:/sbin/getty 38400 tty6 –a python

Isto fará que com que o ipython seja aberto no terminal 6 durante o boot, sem precisar de login. Faça o boot e digite ALT+F6

Se quiser apagar estas mensagens do login, edite o arquivo /etc/motd.
Para editar um arquivo sem sair do ipython, digite: edit nomedoarquivo.py

Se o arquivo não existir ele será criado. Ao voltar sair do editor, ele volta para o ipython e executa o arquivo.
O vim não é o editor mais boa pinta do pedaço, mas em modo texto não conheço outro melhor. Para quem estiver saudades dos programas da Borland, instale o joe:

sudo apt-get install joe

e no /etc/profile, adicione:

export EDITOR=/usr/bin/joe

O joe é mais amigável e usa os comandos do Wordstar/Sidekick… e ambientes Turbo da Borland.
Para rodar jogos escritos com a PyGame, modifique a linha que escolhe a quantidade (profundidade) de cores para que 16 bit colors seja escolhido.
No invasores, edite o arquivo video.py, modifique o método modo da classe Video:

self.tela = pygame.display.set_mode(dimensao, 0, 16)

Depois, é só rodar o Invasores no framebufer!


Mesmo alterando a partição da RAM entre a CPU e a GPU para o máximo, ou seja, 128 MB/128 MB, não consegui rodar em resoluções maiores que 1024x768. Lembrando que no X o Invasores roda normalmente.
Se você gosta de usar o modo texto, não deixe de dar uma olhada no screen. Como a tela é larga, eu a dividi em duas partes. Fica muito legal usar metade para rodar algo e a outra para ler a documentação ou editar os fontes.
Uma dica para ligar e desligar o Pi é utilizar uma régua com interruptor:

Quanto a Internet, como o Pi fica ao lado do meu notebook, configurei o compartilhamento de Internet do Windows 7 e funcionou direitinho. Desta forma, eu uso o WiFi do notebook para dar acesso ao Pi. Outra vantagem é que posso usar o WinSCP para copiar arquivos entre o notebook e o Pi e mesmo fazer sessões com SSH. Fica a foto da mesa de guerra:

Custo

Item	Preço
Raspberry Pi	35€
Hub USB 4 portas	12€
Carta SD 4 GB	5€
Teclado	10€
Mouse	12€
Cabo HDMI	6€
Monitor	150€
Total	230€

Como eu já tinha o monitor, teclado e mouse, não saiu tão caro. Nesta lista ainda falta adicionar 12€ para uma caixinha e mais 6€ para uma fonte com cabo Micro B USB que ainda não chegaram. O hub é opcional se você ligar apenas o teclado e o mouse.

Conclusão

O Pi é muito legal, mas é um brinquedo para desenvolvedores que gostem muito de Linux. Com o tempo, os drivers ficarão mais maduros e a performance deve melhorar. Eu acredito que logo teremos um browser com suporte a HTML5 e um XBMC mais redondo. Por enquanto, usar Python no console já chamou a atenção das crianças aqui de casa, como um modo especial de programação e criação de jogos. O fato de ver um computador aberto com as luzes piscando também chamou a atenção. Outra vantagem do Pi é que não roda Facebook, Twitter ou YouTube. Para  o ensino, gostaria de medir a diferença entre usar um ambiente como o Pi em relação a interfaces ricas como o Windows.