Raspberry Pi 400 : La fondation explique son design

Le Raspberry Pi 400 est un coeur de Raspberry Pi 4 intégré directement dans un clavier de telle sorte qu’il puisse être employé comme un engin traditionnel en le connectant directement à un écran. Les créateurs de ce projet expliquent leurs choix et les étapes de fabrication de l’engin dans un billet de blog détaillé.

Premier élément intéressant, la génèse du projet est assez ancienne puisque l’idée de ce Pi 400 date d’il y a  4 ans. Il a fallu quatre années à l’équipe pour mener à bien cette évolution de la carte initiale. La première idée était de proposer une solution pour ajouter une carte classique dans un « boitier-clavier ». Un kit pour que chacun puisse le faire soi-même. La première étape consistait donc à savoir si la fondations serait capable de fabriquer un clavier, chose qui a été faite.

Et, à la grande surprises des gens en charge du projet de ce qui allait devenir le Pi 400, il n’a fallu qu’une seule journée pour que quelqu’un arrive à intégrer un Raspberry Pi 3 classique dans leur propre clavier… Un résultat impressionnant qui a confirmé à la fondation qu’elle travaillait sur la bonne voie.

Quand le clavier et la souris ont été lancés et que la fondation a enfin maitrisé ce sujet, le projet Pi 400 a été véritablement lancé. La création des éléments nécessaires à la fabrication du projet. Au départ prévu avec le Raspberry Pi 3, la solution a, au final, été anticipée pour s’accorder avec le Pi4. Le calendrier de production ne pouvant pas coller avec la précédente génération de cartes.

La carte a donc été revue autour du Pi4. L’ensemble est identique mais la distribution a été adaptée. Le port USB 2.0 disparu est employé pour piloter le clavier lui même. Pour le reste, la connectique suit le PCB de la carte qui est logiquement étalé en longueur. Certains détails ont été mal perçus par les utilisateurs et la fondation revient sur le port USB 2.0 situé sur la gauche du clavier. Cela oblige les droitiers à faire circuler le câble d’une souris filaire sur la longueur du dispositif ce qui a amené pas mal de commentaires au sujet d’un dispositif « pour gauchers ».

La fondation explique qu’une fois le design de la carte mis en place, il n’y avait plus moyen de faire circuler un port USB 2.0 à droite du PCB sans risquer de brouiller et son signal et le signal d’autres composants critiques comme le HDMI ou la mémoire vive. Il va sans dire qu’en augmentant la surface du PCB, il aurait été possible de contourner le problème. Mais cela aurait probablement eu un impact sur le design de l’ensemble et surtout le prix de l’engin.

Le choix de ports MicroHDMI est également motivé par un compromis. Recourir à des prises HDMI plein format aurait nécessité un châssis plus épais ou le retrait d’autres fonctionnalités. La solution a donc été de livrer avec chaque Pi 400 un câble MicroHDMI vers HDMI plein format. Les GPIO suivent un peu la même logique  avec une extension accessible sur l’arrière du clavier pour pouvoir se servir de la solution pour prototyper des produits. Si les extensions HAT ne seront pas compatibles avec ce format, il existe de nombreuses nappes permettant d’étendre les broches pour pouvoir y remédier. Aucune nappe de ce type n’est par contre livrée avec la solution.

Un Prototype du Raspberry Pi 400. A 1500$ pièce du fait de l’usinage de la plaque de refroidissement.

Concernant la fréquence du SoC qui passe de 1.5 Ghz sur le Raspberry Pi 4 à 1.8 GHz sur le Pi 400, la raison est toute simple. Cela a été fait parce que le dissipateur qui coiffe le SoC et qui s’étend sur toute la partie clavier, permet d’encaisser cette fréquence. Il semble d’ailleurs possible d’aller plus loin encore – Jusqu’à 2.2 GHz – mais c’est une voie que n’ont pas choisi les ingénieurs de la fondation.

Concernant l’intégration d’un système Compute Module au lieu d’une carte développée sur mesure, la réponse est une histoire d’échelle. Au delà d’un certain seuil, le bénéfice lié au système Compute Module devient un handicap. Il revient moins cher d’utiliser une solution sur mesure… Une réponse technique qui peut se comprendre face à l’anticipation de chiffres de production du Pi 400 qui va concerner plusieurs centaines de milliers de pièces. Il aurait été nécessaire d’augmenter considérablement la production de Compute Module. Evidemment, la fondation gomme tout le côté « évolutif » d’un tel dispositif. Je suppose que c’est lié à la cible visée par la solution. Est-ce que les gens qui auraient pu tirer bénéfice d’un tel dispositif et qui auraient intégré un éventuel Pi 5 dans le clavier sont nombreux ? Je n’en suis pas sûr. La plupart des utilisateurs de cette solution seront probablement assez jeunes et leur approche de l’informatique et  de l’électronique sera plus sobre. Les utilisateurs de Compute Module ont probablement déjà un clavier auquel ils sont attachés.

Le billet se conclut sur une comparaison du Pi 400 au Commodore 64 que Simon Martin, l’auteur du billet, ouvrait au matin de Noël 1985. Un ordinateur qui a sûrement marqué son enfance et décidé de son avenir professionnel. Comparé à cette machine d’alors, le Raspberry Pi 400 est un monstre. Il faut évidemment mettre dans la balance les années passées pour comprendre comment l’engin d’alors pouvait consommer autant pour si peu de résultats face à la nouvelle machine. Je crois que plus que ce bond de performances, il faut retenir la destination de ce nouveau produit. Former les plus jeunes au monde de l’informatique, du code, de ses usages et de l’électronique. Je persiste d’ailleurs à penser que cet engin n’est pas un remplaçant d’un ordinateur personnel. Mais c’est un excellent outil d’apprentissage et de découverte.