Forum: PC Hard- und Software Orange Pi Zero im Blick: Raspberry Pi Zero-Alternative mit freier Verfügbarkeit


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von Tam H. (Firma: Tamoggemon Holding k.s.) (tamhanna)


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Der Raspberry Pi Zero wird von der Raspberry Pi Foundation - im Allgemeinen - nur „rationiert“ verkauft. Shenzhen Xunlong   ist als voll kommerzielles Unternehmen – natürlich - daran interessiert, die maximale Menge an Prozessrechnern abzusetzen. Hier eine Kurzvorstellung des kleinsten Orange Pi-Modells.

Worum geht es hier?

Shenzhen Xunlong - das Unternehmen steht hinter der Orange Pi-Serie - ist die Antwort des AllWinner-Ökosystems auf den Erfolg von BroadCom und dem von ihnen produzierten Raspberry Pi. Shenzhen Xunlong bietet zum Zeitpunkt der Drucklegung dieses Artikels Dutzende von Prozessrechnern an, die sich sowohl im Bereich Rechenleistung als auch im Bereich Formfaktor unterscheiden.

Hier wollen wir ausschließlich über den Zero sprechen - eines der „preiswerteren“ Modelle, das auf AliExpress um etwa 25 EUR erhältlich ist.

Unser Testkandidat ist dabei ein mit 256MB ausgestatteter Ur-Zero, der einen H2+-Prozessor aufweist: er ist eine im Bereich Grafik minimal abgespeckte Version des H3 (siehe https://linux-sunxi.org/H3#Variants).

Die Hardware im Überblick

Shenzhen Xunlong bietet den Orange Pi Zero in „mehreren Varianten“ an, die sich von der Pinout-Struktur her - wie in der Abbildung gezeigt – gleichen. Der wichtigste Unterschied zwischen den verschiedenen LTS – und den non LTS-Versionen ist die Größe des Arbeitsspeichers.

Das Pinout zeigt im Allgemeinen Ähnlichkeiten zum Raspberry Pi Zero - der „wichtigste“ Unterschied ist, dass der OrangePi Zero zwar einerseits einen Ethernet-Port und einen „vollwertigen“ USB-Port mitbringt, andererseits aber ohne HDMI auskommen muss. Für die Ausgabe von Video- bzw. Bild-Informationen bietet sich entweder die Nutzung des analogen Ausgangs oder aber eines SPI-Displays an. Im Bereich von Größe und Gewicht geben sich die Systeme wenig: der OrangePi wiegt auf der Mettler P1210 des Autors 20.93 Gramm, der Raspberry Pi Zero 2W kam auf 13.20. Wichtig ist, dass sein Vorgänger mit 11.34 Gramm das leichteste Modell im Test ist.

Beachten Sie, dass die „Wiegung“ beider Zeros mit eingelötetem Header erfolgt. Analog zum Raspberry Pi Zero W gilt auch hier, dass die Auslieferung ohne Header erfolgt. Hervorzuheben ist, dass der 1X13-Header ein „vollwertiges“ USB-Interface bereitstellt. Dies erleichtert das „Einlöten“ in Applikationsschaltungen.

Betriebssystem herbei

Die Bereitstellung des Betriebssystems erfolgt in der Welt des Orange Pi über das aus der tschechischen Republik vorangetriebene Armbian-Projekt. Suchen Sie unter https://www.armbian.com/orange-pi-zero/ nach den Betriebssystem-Images suchen. Das vom Autor in den folgenden Schritten verwendete File hört auf den Namen Armbian_21.08.1_Orangepizero_bullseye_current_5.10.60.img.xz - extrahieren Sie es wie gewohnt auf eine MicroSD-Karte. Vom Raspberry Pi umsteigende Entwickler müssen außerdem darauf achten, dass der MicroSD-Slot des OrangePi mit einer Schiebemechanik ausgestattet ist, die das IS-Medium vor Vibrationen schützt. Nach getaner Arbeit dürfen Sie die MicroSD-Karte in den Prozessrechner stecken, diesen mit einem Ethernet-Kabel verbinden und danach durch Anschließen von MicroUSB zum „Hochfahren“ animieren. Armbian-Images sind im Allgemeinen für „kleinere“ SD-Karten optimiert - wer wie der Autor seine 32 GB-Karte verwendet, muss einige Zeit einplanen, während die „Re-Partitionierung“ erfolgt. Nach getaner Arbeit bietet sich die Lokalisierung unter Nutzung des Portscanners NMap an - das Fehlen des Monitors erweist sich als etwas lästig:

1
tamhan@TAMHAN18:~$ ifconfig
2
. . .
3
4
enp3s0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
5
        inet 192.168.1.68  
6
7
8
tamhan@TAMHAN18:~$ sudo nmap -sP 192.168.1.0/24

Ein gefundener Prozessrechner präsentiert sich folgendermaßen:

1
Nmap scan report for orangepizero (192.168.1.67)
2
Host is up (0.0039s latency).
3
Not shown: 998 closed ports
4
PORT    STATE SERVICE
5
22/tcp  open  ssh
6
111/tcp open  rpcbind
7
MAC Address: 02:42:AC:8E:09:32 (Unknown)

Im nächsten Schritt lässt sich die Anmeldung per SSH vornehmen - als Benutzername dient wie immer root, als Passwort die Zeichensequenz 1234.

Im Rahmen der erstmaligen Anmeldung fordert Sie Armbian außerdem dazu auf, ein Passwort festzulegen - beachten Sie, dass der Einstellungs-Assistent vergleichsweise umfangreiche Ansprüche an die Sicherheit stellt. Nach dem erfolgreichen Abarbeiten des Set-up-Assistenten sollten Sie noch nach folgendem Schema eine Aktualisierung der Paketquellen befehligen:

1
root@orangepizero:~# apt-get update

Performanceanalyse mit Sysbench

Bei der Arbeit mit unixoiden Prozessrechnern hat sich die Nutzung von Sysbench als quasi-Standard zur Ermittlung der verfügbaren Rechenleistung etabliert. Als auf Debian BullsEye basierendes Betriebssystem bietet die hier verwendete Version von Armbian – naturgemäß - eine Version von Sysbench an, die sich nach folgendem Schema installieren lässt:

1
root@orangepizero:~# sudo apt-get install sysbench
2
Reading package lists... Done

Zum Zeitpunkt der Drucklegung führt dies zum Herunterladen der folgenden Version:

1
root@orangepizero:~# sysbench -version
2
sysbench 1.0.20 (using system LuaJIT 2.1.0-beta3)

Im nächsten Schritt können wir auch schon zu unseren Performance-Tests übergehen. Als erstes ein Einkern-Benchmarklauf:

1
root@orangepizero:~# sysbench --test=cpu --num-threads=1 run
2
. . .
3
4
CPU speed:
5
    events per second:    39.29
6
7
General statistics:
8
    total time:                          10.0181s
9
    total number of events:              394

Der Zero 2W ist in diesem Bereich etwas schneller:

1
CPU speed:
2
    events per second:    47.89
3
4
General statistics:
5
    total time:                          10.0114s
6
    total number of events:              480

Bei Nutzung aller vier Kerne sieht die Situation folgendermaßen aus:

1
root@orangepizero:~# sysbench --test=cpu --num-threads=4 run
2
. . .
3
4
CPU speed:
5
    events per second:   156.39
6
7
General statistics:
8
    total time:                          10.0169s
9
    total number of events:              1568

Auch hier gilt, dass der Zero 2W minimale Vorteile mitnimmt:

1
CPU speed:
2
    events per second:   192.01
3
4
General statistics:
5
    total time:                          10.0192s
6
    total number of events:              1926

Fazit und Ausblick

Unsere hier durchgeführten ersten Experimente haben den OrangePi Zero „online“ gebracht. Im nächsten Schritt werden wir einen Netzwerk-, einen IO- und einen GPIO-Benchmark durchführen: Bleiben Sie bei uns, denn die Arbeit bleibt spannend.

(Bildquelle: Bilder 1 und 2 Tamoggemon Holding k.s., Bild 3 http://www.orangepi.org/orangepibbsen/forum.php?mod=viewthread&tid=2236)


: Bearbeitet durch NewsPoster
von Patrick O. (posi)


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Ich habe den Orange Pi Zero seit einigen Jahren - aber mehr oder weniger 
aufgegeben, da mein Model Probleme mit der CPU Temperatur hat und 
schnell runtertaktet/drosselt. Ein stabiler Betrieb ist mir mit passivem 
Kühlkörper in einem Gehäuse (mit Lüftungsöffnungen) nicht möglich, erst 
mit aktivem Lüfter läuft er mit vollem Takt durch.

von Philipp K. (philipp_k59)


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Ich habe den auch schon seit Jahren, der hat nur einen kleinen Nachteil.

Da sitzt ein h2 mediastreaming prozessor drauf. Der ist Leistungshungrig 
und für mediastreaming auf HDMI optimiert.

Damals war es noch toll das WLAN integriert war. Heute würde ich eher 
auf RPI4 etc. setzen. Damals kostete der keine 10€.

Die orangePIs sind viel zu teuer geworden.

: Bearbeitet durch User
von Stephan S. (uxdx)


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Ich habe mehrere Orange-Pi im Gebrauch, auch den Zero: die haben mal 9 
USD gekostet bei Ali, plus 3 USD Versand. Jetzt sind es 26 USD plus 6 
USD Versand.

Eigentlich schöne Teile, Armbian läuft super, aber jetzt sind mir die zu 
teuer.

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Was mir am Orange Pi Zero sehr gut gefällt:
Er hat USB auf der Expansion-Stiftleiste. Zwar auf der einreihigen, aber 
dadurch kann man "HATs" oder Trägerplatinen entwerfen, die per USB 
angeschlossen werden. Das ist etwas, das mich beim RasPi und anderen 
Derivaten (auch dem Rock Pi S z.B.) stört.

Ansonsten läuft Armbian fluffig genug. Ich nutze ihn aber nur für ein 
bisschen Node-RED mit MQTT.

Ansonsten sind ~26€ in der aktuellen Situation gar nicht sooo schlecht.

von Philipp K. (philipp_k59)


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Sebastian R. schrieb:
> Ansonsten sind ~26€ in der aktuellen Situation gar nicht sooo schlecht

Wie schon geschrieben ist das ein verjährter Flaggschiff Prozessor der 
als einziges vernünftiges Thema opengl2.0 mit ac264/265 in 2k Hardware 
streamen kann.... Perfekt für TV Boxen.

Ohne HDMI echt sinnvolles Setup Rofl

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Philipp K. schrieb:
> Ohne HDMI echt sinnvolles Setup Rofl

Welche günstigeren Alternativen gäbe es denn?

Gerade wenn es um Beschaffbarkeit geht. Viel mehr als der Rock Pi fällt 
mir gerade nicht ein.

von Stephan B. (matrixstorm)


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Philipp K. schrieb:
> Die orangePIs sind viel zu teuer geworden.

Das stimmt leider, vor einigen Jahren hat der 256MB Orange Pi Zero noch 
knapp unter 6€ gekostet. Jetzt ist er auf dem Niveau wo früher der 
Orange Pi PC Plus lag.
(Ich erinnere mal z.B. an 
Beitrag "Orange Pi - 15$ Quadcore SBC")

Ansonsten kann ich die Orange Pis (der originalen Allwinner H-Series 
Generation) nur loben. Auch wenn es nicht der Verdienst der chinesischen 
Firmen ("Shenzhen Xunlong Software CO.,Limited" oder auch "Allwinner") 
ist -  beim Orange Pi ist quasi (im Sinne wirklich sehr viel) 
offengelegt (meist durch fleißiges reverseengineering der community): 
https://linux-sunxi.org/

Es gibt guten Support, Doku und auch Schaltpläne.
Dadurch das beim Orange Pi normal käufliche Bauteile verbaut werden, ist 
er damit auch gut reparier-, erweiter- oder umbaubar.
Des Weiteren kommen die im embedded Bereich üblicheren Tools und 
Vorgänge zum Einsatz (u-boot, devicetree ...etc...).

Damit verdient der OPi IMHO vielmehr den Titel "Bastelrechner" (nicht 
negativ gemeint), als es der Raspberry Pi (proprietäres boot, eigene 
Form der bootconfig, keine vollständigen Schaltpläne, keine CPU Doku, 
CPU, Phy und selbst RAM (nur gegen NDA) sind nicht frei käuflich) tut.

Als großer Fan habe ich auch vielerlei Orange Pis im Einsatz. Repariere 
die Dinger auch 
(https://www.ebay-kleinanzeigen.de/s-anzeige/suche-defekte-orange-pi-moeglichst-allwinner-h2-h3-o-h5-cpu/1875988921-168-23833) 
und baue Sie um. (Bei den meisten wechsel ich CPU zu 64Bit H5 und 
vergrößere den RAM. Übrigens auch ein Vorteil der ursprünglichen OPis: 
Es gibt verschiedene CPUs - H2+, H3 und H5 - die untereinander 
weitestgehend PINkompatibel sind.)

Sogar die ein- oder andere Android-TV-Box (MX10 mini 4k) habe ich mir 
zum Orange Pi umgebaut (Die verwenden 4Bit RAM Chips auf deren 
Leiterplatte - da kann man Chips aus alten DDR3 ECC Server-RAM drauf 
föhnen um so den für den H5 maximalen RAM von 3GB zu erhalten).

Für Interessenten die sich am OPi ggf. einmal probieren wollen hier noch 
eine++ Empfehlung: Verwendet die Orange Pi Modelle mit 2 (oder mehr) RAM 
Chips. Also z.B. den Orange Pi PC, - PC Plus, - Lite oder - One.
Die Modelle mit nur einem RAM-Chip (-Zero, -Zero Plus ...etc..) nutzen 
nur 50% der Speicherbreite und benötigen daher doppelte Zeit (=nur ca. 
halb so schnell) um Daten von oder zum RAM zu bewegen.
Da außerdem die SD-Karten Ansteuerung beim Orange Pi sehr antiquiert 
ist, lohnt sich eine aufgelötete eMMC enorm: 80MB/sec statt 20MB/sec bei 
SD-Karten...


...wie geschrieben...
...großer FAN...

p.s.: Leider haben die neueren Generationen des Orange PIs (mit H6 oder 
Rockchip CPU) excessiv nachgelassen. (Nachgelassen im Sinne, die 
community hat nun interessantere Geräte/Projekte und leistet nicht mehr 
den Umfang an Arbeit, die der Hersteller eigentlich liefern müsste. 
https://linux-sunxi.org/Linux_mainlining_effort)

Nachtrag: Ich habe im Raspberry Pi rant ja ganz den I2C/TWI Bug 
vergessen zu erwähnen. Bei den Orange Pi funktioniert das I2C...

: Bearbeitet durch User
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