Raspi-CM-Alternative CB1

Vom Hersteller Bigtreetech zunächst nur als günstiger Steuercomputer für schnelle 3D-Drucker gedacht, kann das CB1 mit der jetzt verfügbaren Debian-Distribution auch zum Linux-Computer werden. Wir haben gecheckt, ob es da mit den derzeit kaum erhältlichen Original-Raspberrys mithalten kann.

von Heinz Behling

Der chinesische Hersteller Bigtreetech hat einige Platinen für das Raspberry Pi Compute Module 4 (CM4) im Programm, unter anderem mit den Manta-Boards eine Serie von 3D-Drucker-Mainboards, die vor allem für den Betrieb der Drucker unter Klipper gedacht waren. Da dafür neben der eigentlichen Drucker-Elektronik noch ein leistungsfähigerer Steuercomputer notwendig ist, hat der Hersteller auch gleich einen Steckplatz für das Raspberry Pi Compute Module 4 auf die Boards gesetzt. Vorteile dieser Lösung sind unter anderem die bereits fertige Verbindung zwischen Drucker und Raspi sowie eine leistungsfähige Stromversorgung des Raspi-Moduls übers Druckernetzteil.

Dann aber kam die Versorgungskrise im Bereich Raspberry: Falls überhaupt einmal Module angeboten werden, dann zu Preisen nahe 200 Euro. Bei besserer Ausstattung mit mehr RAM und eMMC auch mal darüber. Das führte wahrscheinlich zu einer gewissen Kaufzurückhaltung bei den CM4-Boards und schließlich bei Bigtreetech zur Entwicklung eines eigenen Moduls, das statt des Original-Raspis eingesetzt werden kann.

Inzwischen ist der CB1 genannte CM4-Ersatz auf dem Markt und es gibt nicht nur fertige Klipper-, sondern auch Linux-Distributionen zum freien Download. Einige Händler verkaufen das Modul daher auch im Set mit der Basisplatine PI4B im Raspberry-Pi-4-Format als Ersatz für Raspis. Die Hardware auf dem kleinen CB1-Platinchen ist jedoch eine ganz andere als im Original: So werkelt darauf statt des Broadcomm 2711 ein H616 von Allwinner. In dessen Innerem sitzen vier A53-CPU-Kerne, die mit 1,5 GHz arbeiten. 1 GB LPDDR3-RAM steht zur Verfügung, es gibt auch eine Version mit 512 MB. Grund genug, den Ersatz-Raspberry einmal auf Leistung und Kompatibilität zu testen.

Bigtreetech selbst bietet auf der Produktseite einen Link zu einer speziell für das CB1 angepassten Debian-Distribution, allerdings nur in der Mini-Ausführung, also ohne grafische Oberfläche. Die Installation erfolgt wie üblich auf eine Micro-SD-Karte. Es gibt aber auch eine Version des CB1 mit einem schnellen eMMC-Modul, auf der sich das Betriebssystem ebenfalls installieren lässt. Im Test jedoch wurde ein Board ohne verwendet.

Nach dem Beschreiben der Karte sollte man noch die WLAN-Daten (nur 2,4 GHZ-Netze) in die Datei system.cfg eintragen, es sei denn, man möchte ein Kabel-Netz benutzen. Der Netzwerkanschluss ist auf dem Basisboard zwar mit 1Gbps beschriftet. Dies gilt aber nur bei Bestückung mit einem Original-Compute Module. Das CB1 erreicht nur 100 MBps.

Nach der Vorbereitung der Speicherkarte kann das CB1 damit booten, vorausgesetzt, man hat die Endmontage bereits erledigt. Die beschränkt sich auf das Einstecken und Festschrauben (Schrauben mitgeliefert) des CB1 in die Basisplatine sowie dem Aufknipsen des Steckers der mitgelieferten WLAN-Antenne. Auf dem Board selbst ist keine WLAN-Antenne vorhanden.

Ein Netzteil muss man extra besorgen (USB-C mit min. 3A). Der Monitor sollte mittels Micro-HDMI-Adapter mit der Buchse hdmi0 verbunden und eine Tastatur angeschlossen werden. Nach dem Booten kann man sich in einer Textkonsole mit dem Benutzernamen biqu und gleichlautendem Passwort anmelden.

Mit diesem Betriebssystem haben wir die Benchmark-Tests durchgeführt. Die Tabelle zeigt die vom CB1 erreichten Werte im Vergleich zu den Raspberry-Modellen Zero, Zero2, 3 und 4. Die Leistungen lagen nahe der des Raspberry Zero 2. Bei der Datenverschlüsselung war der H616 sogar deutlich schneller, denn er besitzt eine eigene Crypto-Engine. Beim hdparm-Test, also dem Zugriff auf Daten eines externen Datenträgers (alle Test mit demselben USB-3-Stick) waren die Leistungen durchschnittlich, denn das CB1 bietet keine schnelle USB-3-, sondern nur vier langsamere USB-2-Schnittstellen.

Danach wollten wir die Video-Qualitäten checken, wozu zunächst einmal die nachträgliche Installation einer grafischen Oberfläche notwendig wurde. Ein XServer nebst allen dazugehörenden Programme inklusive Video-Spieler steht im Repository der bei Bigtreetech genannten Debian-Distribution zwar zur Verfügung, nach deren Installation jedoch weigerte sich der Xserver zu starten. Offenbar fehlt in der Distri noch die Unterstützung der Grafik-Engine (Mali G31 MP2) des H616.

Doch es fand sich eine Alternative: Armbian bietet nämlich ebenfalls eine speziell fürs CB1 gebaute Linux-Distribution inklusive grafischer Oberfläche an (siehe Kurzinfo-Link). Mit der ließ sich dann der Video-Spieler VLC nachrüsten und der Videotest konnte beginnen.

Als Erstes fiel auf, dass in den Einstellungsmenüs von VLC keinerlei Hardware-Beschleunigung aufgeführt wurde, obwohl in den Datenblättern von Allwinner von Videofähigkeiten bis 6K-Auflösung bei 30 Bildern pro Sekunde die Rede ist und zahlreiche Video-Codes dekodiert werden sollen. Die entsprechende Software ist jedoch in Armbian (noch) nicht enthalten. Dementsprechend fiel das Seh-Erlebnis enttäuschend aus: Videos in HD-Auflösung liefen oder besser gesagt schritten als eine Art Diashow ab, die zum Teil auch noch stark verpixelt war. Bei 4K-Filmen warf der Player nach einigen Sekunden sogar ganz das Handtuch und beendete das Trauerspiel mit einer Fehlermeldung.

Als Video-Spieler kann das CB1 also (im Moment noch) nicht empfohlen werden. Doch die grafische Oberfläche bietet ja noch mehr Möglichkeiten, unter anderem einen Internet-Browser. Doch der ließ sich noch nicht einmal starten. Auch andere Software wie Office ist nicht zu gebrauchen. So relativierte sich der Begriff Raspberry-Alternative doch recht schnell.

Viele Raspis werden jedoch auch als Steuer-Computer eingesetzt, wobei sie Signale an den GPIO-Ports annehmen bzw. ausgeben. Auch das Basisboard PI4B stellt eine 40polige Kontaktleiste zur Verfügung. Würde auf dem Basisboard ein Original-CM4 sitzen, dann wäre diese Leiste auch völlig kompatibel zu einem Raspberry 4. Bei CB1 liegt die Sache jedoch anders: So muss man zunächst nachsehen, welche Version des CB1-Boards man hat. Erst ab Version 2.2 arbeiten die IO-Pins mit 3,3V Spannung. Davor sind es nur 1,8 Volt, was insbesondere bei Eingangspins beachtet werden muss, da sonst die Hardware wegen Überspannung Schaden nimmt.

Außerdem ist die Kontaktbelegung nicht dieselbe. So ist also ein problemloser Ersatz eines Original-Raspis in bereits fertigen Projekten nicht ohne Umbau möglich. Zusätzlich muss die erforderliche Software (zum Beispiel die zur Ansteuerung der Kontaktpins notwendige Bibliothek WiringPi) erst kompiliert werden. Dazu gibt es zwar Quellcode und Anleitungen im Netz, die das einfach machen. Aber die Kontaktbezeichnungen des H616 lauten anders als beim Raspi. Daher muss auch eine schon vorhandene Software angepasst werden (siehe Infografik). Die Kamera-Anschlüsse und der Display-Anschluss (für Folienkabel) sind mit dem CB1 übrigens auch nicht in Funktion.

Das Board bietet vier PWM-Ausgänge, die bis zu 100 MHz arbeiten sollen und 16 Bit Auflösung bieten, sowie eine serielle Schnittstelle auf der Kontaktleiste. Es zieht beim Konsolenbetrieb etwa 0,5 A Strom, mit der grafischen Oberfläche werden es schnell fast 0,9 A. Dann wird es dem H616 aber auch richtig heiß: Bis knapp 90 Grad erhitzte er sich bei der versuchten Videowiedergabe. Man sollte also unbedingt einen Lüfter aufs Board setzen.

Zu guter Letzt wurde das CM1 auch noch seinem eigentlichen Verwendungszweck zugeführt, also als Steuercomputer auf dem Drucker-Board der Manta-Serie von Bigtreetech. Verwendet wurde hier das M8P und die aktuelle Klipper-Distribution für das CB1. Hier konnte das Modul punkten, denn alles lief problemlos. Selbst der Resonanzausgleich mithilfe des input shapers überforderte das Modul nicht. Allerdings gilt auch hier: Ein Lüfter sollte unbedingt montiert werden, andernfalls kann man sich am Prozessor die Finger verbrennen und lange wird er das vermutlich auch nicht mitmachen.

Fazit

Einen 1:1-Ersatz für einen Raspberry stellt das CB1 sicher nicht dar. Das ist vor allem in der Inkompatibilität bei den GPIO-Anschlüssen und der dazugehörenden Software begründet sowie in der fehlenden Grafik- und Video-Unterstüzung der Linux-Distributionen. Kommt es nur auf Mess- und Schaltfähigkeiten an, ist die Kombination aus CB1-Modul und Basisplatine durchaus geeignet, aber dafür gibt es mit ESP-Boards deutlich preiswertere Lösungen. —hgb