Arduino vs. Raspberry Pi: Mikrocontroller und Einplatinencomputer im Vergleich

Do-it-Yourself-Projekte (DIY) mit Hard- und Software erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Hobbybastler aus der ganzen Welt versuchen sich an nützlichen Alltagshelfern wie Fernsteuerungen für das Garagentor oder Temperaturmessgeräten sowie spielerischen Projekten wie Drohnen, Robotern oder eigenen Spielekonsolen. Im Mittelpunkt der kreativen Werke stehen spezielle Hardware-Komponenten verschiedenster Anbieter, die zu ebendiesen Zwecken entworfen wurden. Zusätzlich zu ihrer kompakten Bauweise zeichnen sich diese in der Regel durch ihren besonders erschwinglichen Preis aus, der meist im niedrigen ein- bis zweistelligen Euro-Bereich liegt.

Zu den bekanntesten unter den technischen Mini-Bauteilen zählen ohne Zweifel der britische EinplatinencomputerRaspberry Pi und der aus Italien stammende Mikrocontroller Arduino. Beide werden häufig als Konkurrenzlösungen angesehen, obwohl sie im Prinzip vollkommen unterschiedliche Baustellen bedienen.

Raspberry Pi vs. Arduino: DIY-Bausteine mit unterschiedlichen Ansätzen

Als die erste Version des Raspberry Pi Anfang 2012 auf den Markt kam, lag die Veröffentlichung des ersten Arduino-Boards bereits sieben Jahre zurück. Nicht von ungefähr gilt die italienische Physical-Computing-Plattform, die ihren Namen von einer Bar in Piemont hat (die einigen der Projektgründer als regelmäßiger Treffpunkt diente), in der Hobbybastler-Szene als Klassiker. Das typische Arduino-Setup setzt sich dabei aus einem Mix quelloffener Software- und Hardware-Komponenten zusammen, der dem Nutzer die Bedienung eigenständiger, interaktiver Objekte sowie die einfache Interaktion mit Computeranwendungen ermöglicht. So zählt ein E/A-Board (Eingabe/Ausgabe) mit Atmel-Mikrocontroller (meist aus der Atmel-AVR-Reihe wie z. B. ATmega328) ebenso zur typischen Ausstattung wie eine integrierte Entwicklungsumgebung. Diese ist in Java geschrieben und bringt u. a. einen eigenen Code-Editor sowie verschiedene Bibliotheken zur Vereinfachung der Programmierung in C und C++ mit.

  Arduino Raspberry Pi
Veröffentlichung 2005 2012
Homepage arduino.cc raspberrypi.org
Typ Mikrocontroller Einplatinencomputer
Architektur AVR, ARM ARM
Stromversorgung USB, externe Spannungsquelle USB, externe Spannungsquelle
USB-Anschluss ja ja
HDMI-Anschluss nein ja
Software integrierte Entwicklungsumgebung auf Java-Basis optional (spezielle Betriebssysteme wie Raspbian)

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.

Arduino und Raspberry Pi im Vergleich

Der größte Unterschied zwischen Arduino und Raspberry Pi: Während es sich bei ersterem um einen Mikrocontroller handelt, der lediglich kompilierten C-Code ausführen kann, funktioniert letzterer wahlweise auch als eigenständiges System. Dennoch ist der Raspberry Pi dadurch nicht einfach die bessere Wahl für jegliche Art von DIY-Projekten, was sich an den Vor- und Nachteilen, den Einsatzmöglichkeiten und der jeweiligen Community zeigt.

Die Vor- und Nachteile von Arduino

Arduino-Boards zeichnen sich insbesondere durch zwei Eigenschaften aus: Einerseits liefern sie fertig eingebaute Prozessorleistung inklusive Peripherie (Ein-/Ausgänge sowie Schnittstellen), was sie für alle Nutzer interessant macht, die nur über geringe Elektronikkenntnisse verfügen. Andererseits – und damit sammeln die Mini-Plattformen aus Italien auch wertvolle Pluspunkte im „Arduino vs. Raspberry Pi“-Vergleich – liefert die auf die Hardware abgestimmte Entwicklungsumgebung eine Programmieroberfläche mit diversen fertigen Bibliotheken, die das Programmieren erheblich erleichtert. Ferner ist die IDE (da in Java geschrieben) plattformunabhängig und daher mit gleichem Erscheinungsbild sowohl in Windows als auch Linux und macOS verfügbar. Deshalb verwundert es wenig, dass Arduino-Bauteile als Übungskomponenten in Schulen, Universitäten und anderen Lehreinrichtungen sehr beliebt ist.

Hinweis

Parallel zum vereinfachten C-Code können Arduino-Nutzer auch jederzeit klassischen Code schreiben oder eine alternative Entwicklungsumgebung einsetzen – so bieten die Boards auch für Profis eine kostengünstige und zeitsparende Alternative.

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 Programmierungenzu 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.

Vorteile Nachteile
sofort einsatzbereites Hardware-/Software-Setup geringer Lernfaktor in Sachen Elektronik und Programmierung (bei Nutzung der IDE)
eigene Entwicklungsumgebung mit diversen Bibliotheken (plattformübergreifend) Aufrüstung mit Shields kann kostspielig werden

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 genutzt werden.

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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 undKonfiguration der Systemsoftware ist nicht für jeden Neuling so selbstverständlich, wie man im Raspberry-Lager vielleicht vermutet.

Hinweis

Verschiedenste Anbieter offerieren SD-Karten (kostenpflichtig), auf denen ein lauffähiges Raspberry-Pi-Betriebssystem (für gewöhnlich Raspbian) bereits installiert ist.

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.

Vorteile Nachteile
standardmäßig HDMI- und netzwerkfähig (mit Ausnahme einiger Modelle) Software gehört nicht zum Paket und muss daher vom Nutzer selbst heruntergeladen und eingerichtet werden
für einfache wie komplexe Aufgaben geeignet für den eigenständigen Betrieb wird eine Menge kostenpflichtiger Zusatzteile 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.

Hinweis

Die bereits erwähnten Arduino-Shields zur Erweiterung der technischen Basis der Elektronikboards sind größtenteils von Mitgliedern der Arduino-Community entwickelt worden.

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.

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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.

Es muss nicht zwangsläufig Raspberry Pi vs. Arduino heißen

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 Verarbeitungeines 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.

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


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