1.搭建深度学习项目树莓派的硬件设备选择
搭建深度學習項目樹莓派的硬件設備選擇
文章目錄
- 搭建深度學習項目樹莓派的硬件設備選擇
- 1.型號選擇
- 1.1 官網產品
- 1.2 型號介紹
- 1.2.1 樹莓派 400
- 1.2.2 樹莓派 數字系列
- 1.2.3 樹莓派 Zero
- 1.3 選擇推薦
- 1.3.1 樹莓派4B
- 1.3.2 跑分對比
- 1.4 深度學習評測
- 1.4.1設備、模型和數據集
- 1.4.2 詳細數據
- 1.4.3 結果匯總
- 2.配件選購
- 2.1 必備物品
- 2.1.1 樹莓派4B主板
- 2.1.2 散熱片
- 2.1.3 外殼
- 2.1.4 microSD卡
- 2.1.5 電源插頭及電源線
- 2.1.6 HDMI線
- 2.1.7 樹莓派官方攝像頭
- 2.2 選備物品
- 2.2.1 飛鼠：無線鍵盤鼠標二合一
- 2.2.2 英特爾神經棒
- 2.2.3 傳感器套件
- 2.2.4 ROS小車
- 2.2.5 顯示屏
- 參考文獻
1.型號選擇
1.1 官網產品
怎么選樹莓派？我們先看一下官網都有什么產品：[官網鏈接](Buy a Raspberry Pi – Raspberry Pi)
1.2 型號介紹
1.2.1 樹莓派 400
? 這個系列是去年才推出的新系列，這個其實比較主打的是生產力，樹莓派400 外觀看上去就是一個鍵盤，確實這也是一個鍵盤，但是內部集成了跟樹莓派4B 一樣的Broadcom BCM2711四核 Cortex-A72 處理器，內存版本只有 4G 的版本。
? 但是能不能作為日常辦公使用呢？這個其實是要打一個問號？
? 第一個還是性能的問題，CPU 由于是 ARM 架構，性能上跟我們日常使用的 X86 架構 CPU ，如 英特爾 和 AMD 的 CPU ，在性能上還是有很大的差異的，平時用來跑一些程序是沒什么問題，但是如果要當做生產力來用，對不起，還是差了一些。而且為了控制成本，樹莓派 400 的操作系統是安裝在 SD 卡上面的，所以在應用打開速度，和讀取一些文件上面反應還是要慢一些，我覺得，如果要生產力還是買一個筆記本來說比較實用一些。
? 第二個是便利性，樹莓派 400 相對筆記本來說，確實更加便攜，但是它沒有屏幕啊！如果你要出差，樹莓派 400 不會是一個好選擇。
? 最后一個是價格方面，單獨一個 樹莓派 400 就要 500塊 出頭，一個相同 4G 內存的 樹莓派4B 只要 400塊出頭，接口方面還少了一個USB口。性價比不高，而且體積更大，更占地方。
? 說實話，有點雞肋，不建議購買。
1.2.2 樹莓派 數字系列
? 這個就是常規系列了，有點像手機的數字旗艦機型，是銷量的主力，基本上一兩年就會更新一代產品，而且社區最為活躍。人們常說的樹莓派，指的就是樹莓派的數字系列。數字系列發展到現在已經是第四代了，性能和接口各方面的都有了較大的升級。數字系列中又分為 A 和 B 兩種版本。
B版本
? B版本 就像 樹莓派4B 這種命名，B 版本是標準的版本，一般數字系列發布也是從B系列開始，然后再發布 A 版本，可以說 B 版本就是一個基準的版本。
A版本
? A版本 相對 B版本 來說體積更加小一些，相應的接口和性能也差一些，可以簡單的理解為 A版本 是 B版本的丐版。我們看一下 樹莓派3B+ 和 樹莓派3A+ 的對比圖。上面的是 樹莓派3B+ 下面的是 樹莓派3A+ 。
? 從主板上來看，可以明顯看出，樹莓派3A+ 的主板稍微小一些，看起來有點像正方形。右邊的接口少了一個網線口還有一個排的 USB 接口。
? 從配置對比上看會更加明顯一些，樹莓派3B+ 的內存比 樹莓派3A+ 大了一倍，多了3個 USB接口，還有一個以太網端口。
? 當然作為丐版，價格上還是有優勢的，現在 樹莓派3B+ 單板的價格差不多是 250 ，樹莓派3A+ 單板的價格差不多是180，差了 70 ，便宜了差不多 30% ，還是挺有性價比的，畢竟網線口和多出來的3個 USB 口在有些場景下也不會用到。
1.2.3 樹莓派 Zero
? 如果說 樹莓派A版本 是 B版本的丐版，那樹莓派 Zero 就是丐中丐的版本了。
? 這個丐中丐的版本，居然連無線網卡和藍牙都沒有，要聯網只能通過 Micro USB OTG 端口做轉化，對小白來說還是比較麻煩的，更甚的是，居然連一個USB口都沒有，對新手及其不友好，不建議購買，真的。
? 在這個版本的基礎上，還推出了 樹莓派 Zero W，w 是什么知道吧，也就是加了錢的版本，升級了無線網卡和藍牙，其他的基本一樣，就不細1.2.4 樹莓派 Pico
? 樹莓派 Pico 其實已經像是一個單片機，已經不是我們之前說的一個微型電腦的概念了。有興趣的同學自己研究一下，這里也不說了。
1.3 選擇推薦
1.3.1 樹莓派4B
? 如果只是單純想要折騰一下，或者有想要后面真正用起來，比如自己打一個博客，或者跑一個什么腳本程序的。我這邊只推薦 樹莓派4B 的版本。
? 先從產品系列來說。
? 樹莓派400 價格相對來說比較高，而且跟鍵盤綁定在一起，便攜性和性價比都降低了，如果真的有辦公的需求，還是買一個筆記本會更實用一些。
? 樹莓派 Zero 是丐中丐的版本，而且沒有 USB 口，確實不太方便，對新手不友好，也不推薦購買。
? 剩下的只剩 樹莓派 的數字系列了，19年的時候發布了第4代，樹莓派4B 。性能和接口上都有很大的提升，建議購買新的樹莓派4B版本。
? 我們簡單對比一下 樹莓派4B 2G內存版本 和 樹莓派3B+
? CPU 的升級主要還是在 架構 和 制程上的升級，架構上從 A53 升級到了 A72 ，制程上從 40 納米提升到了 28 納米。制程的提升，使得 CPU 無論是性能和功耗上表現都會更好，但是架構上升級到了 A72 ，功耗也會有所提升。
? 內存的提升首先是容量翻倍，從 LPDDR2 提升到了 LPDDR4，規格上提升了兩代，相當于的相隔了3年的筆記本的內存差距。
? 網絡接口上，從 300 Mbps 提升到了 千兆口，如果平時是用來做掛機下載資源的用途，這點提升還是很關鍵的。
? USB接口把兩個 2.0 替換成了 3.0 ，速度更快了，還有一點就是充電口換成了 Type-C 的接口，這兩年 Type-C 接口的普及，很多手機的充電口也都換成了 Type-C ，如果剛好有舊的充電器也是 5V/3A 的，就可以直接用上了。
1.3.2 跑分對比
? 這些參數的升級，光這樣說體現不出差異，還是看跑分吧。現在都是不服跑個分。
? 從 Linpack 的跑分情況來看，樹莓派4B 的 CPU 性能幾乎是 樹莓派3B+ 的三倍，提升很明顯。
? Speedometer 2.0是一款瀏覽器速度測試工具，這項測試不僅取決于 CPU 性能，還和內存速度和容量有關，從測試結果來看，樹莓派4B 比樹莓派3B+ 多出了一倍的跑分。
? 功耗差不多提升了 18% 。
? 總的來說，樹莓派4B 在性能上比 樹莓派 3B+ 提升了接近兩倍，但是功耗只增加了 18% ，還是挺劃算的。
? 再加上接口的性能提升，樹莓派4B 整體的提升還是很大的。
? 價格方面，漲了 50% ，用 50% 的價格，換來 200% ~300% 提升，我覺得還是挺劃算的。你覺得呢？
? 而且新的 樹莓派4B 還有多個內存版本，有 2G 、4G 、8G 三個版本，配合上翻了兩倍的性能，可以跑多幾個后臺服務。
1.4 深度學習評測
? 前不久，樹莓派基金會又發布了最新的樹莓派（Raspberry Pi）4 代單片機電腦，不但大幅提升了芯片運算能力，可選內存也增加到了最多 4GB，讓這張小卡片擁有了類似 PC 級別的性能。而 35～55 美元的超低價格（國內代購的零售價一般在 200 ～ 400 元人民幣左右，也算能接受得了啦），讓樹莓派一直以來都是學校和計算機愛好者手中的“神器”。
? 樹莓派 4B 的各種接口，圖片來源：raspberrypi.org
樹莓派 4B 型主要硬件參數如下：
- 1.5GHz 四核 64 位 ARM Cortex-A72 芯片
- LPDDR4 SDRAM 內存，可選 1 / 2 / 4GB
- 板載全雙工千兆以太網接口
- 板載雙頻802.11ac無線網絡
- 板載藍牙5.0
- 兩個 USB 3.0 和兩個 USB 2.0 接口
- 2 個 micro HDMI 輸出，支持同時驅動雙顯示器，分辨率高達 4K
- VideoCore VI 顯示芯片，支持 OpenGL ES 3.x.
- 支持 HEVC 視頻 4Kp60 硬解碼
- USB Type-C 供電接口
? 不僅如此，最近還有大佬成功在樹莓派 4 上跑起了 TensorFlow，搞了一把機器學習模型的性能評測，真的這么神嗎！
讓我們一起看看吧！
? 新樹莓派 4b 的機器學習任務跑分結果。單位：毫秒
? 本次測試中在新樹莓派 4b 上分別使用 MobileNet v1 SSD 0.75 深度模型，以及 MobileNet v2 SSD 模型進行基準測試，都使用了 Common Objects in Context (COCO) 數據集進行訓練，輸入圖像分辨率都是 300x300，使用 TensorFlow 時運算時間分別為 263.9 毫秒和 483.5 毫秒，而使用 TensorFlow Lite 時的運算時間為 82.7 毫秒和 122.6 毫秒。圖片來源：http://hackster.io
1.4.1設備、模型和數據集
? 我們在樹莓派 3b+、樹莓派 4B（4G內存版）以及一些其他設備上都進行了測試，測試的模型均為 MobileNet v2 SSD 以及 MobileNet v1 0.75 深度 SSD 模型，且都使用 COCO 數據集進行了訓練。
? 我們使用的其他設備包括 Coral 開發板、NVIDIA Jetson Nano，分別加掛了 Coral USB 加速器、初代 Movidus 神經網絡計算棒、二代英特爾神經網絡計算棒的樹莓派，以及一臺 MacBook Pro。此外，我們還加入了在樹莓派上運行 Xnor.ai 的 AI2GO 平臺，使用的是 Xnor 的私有卷積網絡程序。
?? 附注：樹莓派 3B+ 型沒有 USB 3 接口，所以無法使用 USB 3 版本的 Coral USB 加速器。由于 Intel OpenVINO 不支持 Python 3.7，所以初代 Movidus 神經網絡計算棒和二代英特爾神經網絡計算棒在樹莓派 4 上還無法正常工作。但隨著新設備的普及，近期內官方可能就會推出針對樹莓派 4 的適配了。
? 在純靠樹莓派算力的測試中，我們還進行了 TensorFlow 和 TensorFlow Lite（模型經過轉換）的對比測試。
? 機器學習任務方面，我準備了一張分辨率為 3888x2916 的待識別圖片，圖片中包含兩個可識別的對象：一個香蕉 ，一個蘋果 。在喂給模型之前，圖片將會被縮小到 300x300 像素，每個模型將會執行一萬次，拋棄第一次的處理結果（可能存在因為載入瓶頸造成的延遲），將剩下的處理結果取平均速度。
? 程序要識別的就是這樣張圖，圖片來源：hackster.io
1.4.2 詳細數據
? 讓我們先看一下每個設備上的詳細運行數據：
? 測試結果，單位：毫秒。其中在 Xnor.ai 的 AI2GO 平臺上運行的程序使用的是他們私有的卷積網絡程序模型，因此沒有區分 MobileNet v1 和 v2。圖片來源：http://hackster.io
?? 注意：根據我們之前對樹莓派 4 的評測結果，你需要在板子上添加一個由樹莓派 GPIO 口驅動的散熱風扇，以便保持 CPU 的溫度穩定，避免因為高溫造成 CPU 保護性降速。
? 一開始，在 TensorFlow 測試中，我們發現樹莓派 4 的處理速度比上代提升了大約一倍，這差不多算是因為新的 ARM Cortex-A72 處理器對 NEON 指令集的處理容量比上代多了將近一倍。也就是說，如果能用上效率更高的 NEON 內核代碼，這個速度還有提升的空間。
? 接著，我們發現在使用 TensorFlow Lite 的時候，整體速度有了相當顯著的提升，總速度達到了 TensorFlow 測試的 3～4 倍。有趣的是，在樹莓派 3 上，TensorFlow Lite 的提升則相對有限，只能達到原來的 2 倍上下。
? 各設備運算時間橫向對比。單位：毫秒。圖片來源：hackster.io
? 上圖是各設備運算時間的橫向對比。每一個設備有兩組數據，左側的是用 MobileNet v1 SSD 0.75 深度模型，右側的是 MobileNet v2 SSD 模型。Xnor AI2GO 平臺的兩個設備（樹莓派3/4）都只使用 Xnor 私有的權重模型。Raspberry Pi 3B+ 的所有測試結果均以黃色顯示，Raspberry Pi 4B 上的測試結果以紅色顯示。其他不依賴于 Raspberry Pi 的獨立平臺以綠色顯示。
? 拜 TensorFlow Lite 所賜，樹莓派 4 的運算時間已經減少到能正面剛 NVIDIA Jetson Nano 和英特爾 Movidius 系列硬件的程度了。
?? 注意：Movidius 神經網絡計算棒和英特爾神經網絡計算棒 2 代因為樹莓派 3 沒有 USB 3 的接口，所以只能在 USB 2 下工作，所以速度受到了一定的限制。然而，目前這兩個設備無法在樹莓派 4 上正常工作，所以對應的測試無法進行。也許這要等 OpenVINO 框架支持 Python 3.7 之后了吧。
? 如果你曾經準備購買 NVIDIA Jetson Nano 來進行機器學習工作，我個人覺得你不妨看看價格只有它一半的樹莓派 4 。
1.4.3 結果匯總
? 新樹莓派 4 帶來的新能提升，使得樹莓派成為了相當有競爭力的前沿機器學習處理平臺。在用上 TensorFlow Lite 技術之后，樹莓派 4 的處理能力得到了巨大的提升，能和專業的 NVIDIA Jetson Nano 以及英特爾神經網絡計算棒 2 代一較高下。
? 新的樹莓派 4 比 上述兩種設備都便宜得多，1GB 版本的售價為 35 美元，4GB 版本的售價為 55 美元，而 NVIDIA Jetson Nano 和英特爾神經網絡計算棒 2 代每個的售價都要 99 美元。特別是，對于計算棒來說，你還得買個樹莓派來跟它配合使用，所以總成本將達到 134 美元。
? 雖然目前 Google 的 Coral 開發板依舊是同類產品中算力最強的板子，但既然有了 USB 3 加持，樹莓派 4 + Coral USB 加速器的組合，價格也不過就在 109.99 美元上下，比起單價 149 美元的 Coral 開發板還是便宜了 39.01 美元，而且在性能方面甚至還略微超過了 Coral 開發板。
2.配件選購
2.1 必備物品
2.1.1 樹莓派4B主板
? 樹莓派主板：推薦購買4B。3B+是2018年5月新發布的樹莓派主板，性能比上一代3B+主板更高。兩者外觀上幾乎沒有區別，可以用同一個外殼。中國版和英國版都可以，一般中國版會便宜幾塊錢。
)
2.1.2 散熱片
? 主板上貼的散熱片：3B+主板的CPU自帶散熱殼，只需要兩個散熱片，分別貼在網卡芯片和主板背面的內存芯片上。3B主板的CPU沒有自帶散熱殼，需要三個散熱片，分別貼在CPU、網卡芯片和主板背面的內存芯片上。一般購買主板的時候賣家會附贈。
2.1.3 外殼
? 主板配套的外殼：推薦樹莓派紅白色官方外殼，美觀大方，組裝簡易。淘寶上也可以買到亞克力透明外殼、透明塑料外殼、金屬外殼、3D打印外殼等。淘寶搜樹莓派官方外殼、樹莓派外殼等即可搜到，從10元到30元不等。
擴展閱讀：國外玩家形形色色的樹莓派外殼（第一個就是官方外殼）
2.1.4 microSD卡
? microSD卡：也叫TF卡、SD小卡，推薦使用16G存儲空間的Class10以上的microSD卡，比如Kingston的16G卡親測比較好用。我推薦Kingston16G卡購買，跟賣家說附贈USB讀卡器。
2.1.5 電源插頭及電源線
? 電源插頭及電源線：其實用普通安卓手機充電器就可以。你也可以購買一個帶開關按鈕的樹莓派官方電源，提供5V、2.5A供電。但其實普通安卓手機充電器就可以用，出門在外還可以用移動電源。
2.1.6 HDMI線
? HDMI線：一根兩頭都是HDMI公頭的線，用于連接樹莓派和顯示屏。
2.1.7 樹莓派官方攝像頭
? 樹莓派官方攝像頭：作者推薦購買，40元左右。樹莓派官方推薦，由中國光學鏡頭公司Sunny（舜宇）生產，500萬像素。這個攝像頭通過排線連接到樹莓派主板上的CSI接口上，可以用于做網絡攝像頭、家庭安防、行車記錄儀等視頻采集工作，也可以用OpenCV和SimpleCV實現豐富的機器視覺應用（人臉識別、邊緣檢測、顏色分割、物體識別、手寫字體識別、二維碼識別、車道檢測、運動檢測），更多案例請關注本教程后續章節。
。除了官方攝像頭之外，你還可以根據項目需要購買廣角攝像頭、紅外夜視攝像頭、USB攝像頭等。
子豪兄教你用樹莓派攝像頭做人臉識別
子豪兄教你在樹莓派上安裝OpenCV
2.2 選備物品
2.2.1 飛鼠：無線鍵盤鼠標二合一
? 飛鼠：作者推薦購買，30元左右。也叫無線鍵鼠，將鍵盤和鼠標集成在掌中裝置中，通過觸控板操作鼠標，十分方便。特別適合對著大屏幕進行操作，或者作為遙控器操作樹莓派（比如用樹莓派的Kodi開源操作系統做一個智能電視機頂盒）。
2.2.2 英特爾神經棒
? 英特爾神經棒:如果你想用樹莓派開發人工智能項目，加速神經網絡推斷，英特爾神經棒就是你需要的利器。英特爾神經棒第二代已經發布，性能抵得上8個一代神經棒，能以一瓦的低功率，每秒實現1000億次浮點運算，大大加快了神經網絡推斷，使得在樹莓派這樣的廉價主機開發人工智能應用成為可能。
從零開始搭建樹莓派 + intel movidius 神經元計算棒2代深度學習環境
2.2.3 傳感器套件
? 傳感器套件:如果你已經掌握了樹莓派的基本用法，熟悉Arduino、Scratch，對電子制作充滿興趣，身邊也有大神能夠帶你做，那么你可以購買這個傳感器套件，里面包含了溫濕度、氣壓、超聲波、火焰、聲音、震動、加速度、陀螺儀、紅外避障、傾斜開關、循跡傳感器等多種電子零件。但以作者對身邊人的觀察，大部分人買了這個套件之后就讓這些寶貝在柜子里吃灰了。
? 樹莓派畢竟和Arduino不一樣，如果想投身于電子制作，其實無需用樹莓派，用普通的Arduino就可以了。樹莓派的好玩之處在于把它當做一臺真正的電腦進行Linux開發和網絡開發，當然也可以用GPIO接口和擴展板玩轉這些傳感器，但總感覺有些大材小用。
淘寶鏈接：樹莓派傳感器套件
2.2.4 ROS小車
2.2.5 顯示屏
顯示屏：不推薦購買，原因如下：
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你已經在必備物品里買好了HDMI線，可以用它連接樹莓派到生活中常見的顯示屏上，比如教室投影儀、家里的電視、酒店的電視、電腦顯示器，會議室或者課題組的大屏幕，沒必要單獨再購買一個顯示屏。
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樹莓派開機之后可以通過手機和筆記本電腦上的遠程桌面軟件登錄到樹莓派桌面，相當于可以用手機和筆記本電腦作為顯示屏。
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市面上提供的樹莓派顯示屏價格昂貴，有些甚至比主板還貴，顯示效果卻遠遠不及我們自己的筆記本電腦，有些號稱有觸摸屏功能的顯示屏其實是雞肋功能，還要面對驅動不兼容等等諸多問題；四是因為加了顯示屏之后很難安裝外殼，主板和屏幕都要暴露在外界。
因此，不推薦購買顯示屏。
如果不服，請看下圖：
參考文獻
- [樹莓派及配件購買指南【子豪兄的零基礎樹莓派教程】](第1講：樹莓派及配件購買指南【子豪兄的零基礎樹莓派教程】 - 知乎 (zhihu.com))
- [樹莓派選購到入門一條龍]([樹莓派選購到入門一條龍 - 知乎 (zhihu.com)](https://zhuanlan.zhihu.com/p/382383692#:~:text=樹莓派選購到入門一條龍 1 1、下載系統 樹莓派支持的系統很多，建議新手還是到官網下載 Raspberry Pi OS 作為入門的樹莓派操作系統用來練練手，后面有需求在換其他操作系統吧。,3、安裝系統 把 TF卡 拿出來，插到 樹莓派 上，接上顯示器、鼠標、鍵盤。 接上電源后就會自動進入安裝系統的程序，中間可能需要你填一下用戶名和密碼什么的。 ))
- [樹莓派4B，在機器深度學習領域也是性價比王者！](樹莓派4B，在機器深度學習領域也是性價比王者！ - 知乎 (zhihu.com))
知乎 (zhihu.com)](https://zhuanlan.zhihu.com/p/382383692#:~:text=樹莓派選購到入門一條龍 1 1、下載系統 樹莓派支持的系統很多，建議新手還是到官網下載 Raspberry Pi OS 作為入門的樹莓派操作系統用來練練手，后面有需求在換其他操作系統吧。,3、安裝系統 把 TF卡 拿出來，插到 樹莓派 上，接上顯示器、鼠標、鍵盤。 接上電源后就會自動進入安裝系統的程序，中間可能需要你填一下用戶名和密碼什么的。 )) - [樹莓派4B，在機器深度學習領域也是性價比王者！](樹莓派4B，在機器深度學習領域也是性價比王者！ - 知乎 (zhihu.com))
總結
以上是生活随笔為你收集整理的1.搭建深度学习项目树莓派的硬件设备选择的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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