Voici ce que le port PCIe du Raspberry Pi 5 peut vraiment faire

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Quand j’ai découvert que le Raspberry Pi avait désormais un port PCIe, j’étais curieux de voir ce qu’on pouvait en faire. J’ai creusé un peu, testé quelques idées… et franchement, les possibilités sont bien plus cool que ce que j’imaginais. Je vous raconte tout !

Le Raspberry Pi 5 dispose d’un connecteur PCIe. Il peut être utilisé pour ajouter du stockage, des adaptateurs réseau, des cartes AV et d’autres périphériques à haute vitesse. Ces extensions permettent de réaliser d’autres types de projets avec un Raspberry Pi.

Je vais vous montrer quelques exemples concrets de ce que ca change. Je parlerai des utilisations les plus courantes et j’en ajouterai quelques-unes intéressantes que vous ne pensiez peut-être pas être réalisables avec un Raspberry Pi.

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PCIe sur Raspberry Pi

Le Raspberry Pi est l’ordinateur monocarte (SBC) le plus polyvalent au monde, et une partie de son succès réside dans le fait que vous pouvez connecter des périphériques pour lui donner des capacités supplémentaires.

La façon la plus évidente d’ajouter des périphériques est via les ports USB du Raspberry Pi. Ils prennent en charge des appareils plug-and-play pratiques que vous pourriez également utiliser sur un PC classique, comme un clavier sans fil ou un microphone.

La deuxième façon d’ajouter des fonctionnalités peut être moins évidente pour les nouveaux venus, il s’agit des broches GPIO (en anglais). Elles permettent à votre Pi d’interagir avec des circuits électroniques, d’ajouter des HAT, voire de transformer votre Pi en Game Boy rétro (en anglais).

Mais si deux façons d’ajouter des périphériques ne suffisaient pas, le Raspberry Pi a maintenant une troisième interface : le PCI Express.

Pourquoi avons-nous besoin d’une troisième façon d’ajouter des périphériques ? Bien que l’USB soit idéal pour l’universalité et le GPIO soit idéal pour l’électronique personnalisé, l’interface PCIe vous permet d’ajouter des appareils nécessitant une bande passante plus élevée. En d’autres termes, des capacités plus rapides et plus puissantes.

Quels modèles de Raspberry Pi disposent du PCIe ?

Certains d’entre vous, qui ont commencé avec une carte Raspberry Pi plus ancienne, comme moi, peuvent se demander : « Attendez, le Raspberry Pi dispose d’un port PCIe ? »

La réponse est oui, les cartes plus récentes ont accès au PCIe. Bien que le Raspberry Pi 4 ait utilisé le PCIe en interne, il n’y avait pas de connecteur externe, donc vous ne pouviez rien ajouter encore. Tout cela a changé avec le Raspberry Pi 5 et son contrôleur RP1, qui a conduit à l’ajout d’une interface PCIe externe.

Le Raspberry Pi 5 est la première carte principale à avoir un port PCIe.
Voici un tableau résumant quels modèles de Raspberry Pi disposent d’une interface PCIe utilisable :

Carte	Interface PCIe
Raspberry Pi 5	– Port PCIe sur la carte. – PCIe Gen2 x 1 voie.
Compute Module 5	– Nécessite une carte porteuse séparée pour le PCIe. – PCIe Gen2 x 1 voie.
Compute Module 4	– Nécessite une carte porteuse séparée pour le PCIe. – PCIe Gen2 x 1 voie.

Le port PCIe sur le Raspberry Pi 5 permet de connecter des cartes d’extension plus puissantes, même celles qui n’ont pas été spécifiquement conçues pour le Raspberry Pi.

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De quoi ai-je besoin pour utiliser l’interface PCIe sur le Raspberry Pi ?

Pour tirer parti du PCIe sur le Raspberry Pi, vous avez seulement besoin de 3 éléments matériels :

Une carte Raspberry Pi avec une interface PCIe (par exemple, Raspberry Pi 5).
Un adaptateur PCIe.
Un périphérique PCIe compatible.

Donc, vous avez besoin d’un périphérique et d’un moyen de le connecter au Pi. Il y a deux options communes pour l’adaptateur PCIe.

La première façon de se connecter est via un câble ruban PCIe. Si vous ajoutez quelque chose qui a été conçu spécifiquement pour le Raspberry Pi 5, comme le Kit IA de Raspberry Pi, il devrait déjà disposer d’un câble ruban PCIe qui se glisse directement dans le port PCIe du Pi 5.

Câble ruban PCIe utilisé dans un boîtier Pironman 5

La deuxième manière de se connecter est via un adaptateur PCIe-to-M.2. Par exemple, l’installation du HAT M.2 officiel sur votre Raspberry Pi 5 lui ajoute un port M.2 que l’on trouve généralement sur les cartes mères de PC. C’est la solution la plus commune pour utiliser une carte d’extension qui était initialement destinée à un PC.

Ah, une dernière chose importante : contrairement aux périphériques USB, qui sont plug-and-play, pour utiliser une carte PCIe, vous devrez souvent installer un firmware Linux (alias, les pilotes) pour ce périphérique particulier.

Certains appareils (comme les SSD) n’auront pas besoin de pilotes du tout. D’autres peuvent simplement demander d’installer un paquet depuis le dépôt par défaut de votre système. Enfin, certains appareils nécessitent le téléchargement et la configuration manuelle des pilotes.

Remarque : Toutes les cartes d’extension ne fonctionneront pas sur Raspberry Pi. La meilleure liste de compatibilité que je connaisse est la base de données PCIe de Raspberry Pi. Elle vous permet de voir quels appareils ont été confirmés comme fonctionnels et lesquels sont toujours en cours de test.

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Voir aussi : Marre de Raspberry Pi OS ? Teste ces systèmes super cool.

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Exemples d’utilisation de périphériques PCIe sur Raspberry Pi

Maintenant que vous comprenez comment ajouter des périphériques PCIe à un Raspberry Pi, que pouvez-vous en faire ?

Il n’y a aucune limite, puisque cette fonctionnalité est encore nouvelle, mais voyons ce qui est possible. Certains exemples d’utilisation ci-dessous sont des moyens courants d’améliorer considérablement les fonctionnalités du Pi, tandis que d’autres sont des utilisations de niche intéressantes dont vous n’auriez peut-être pas réalisé la possibilité.

SSD NVMe ultra-rapide

Le Raspberry Pi utilise une carte SD pour le stockage par défaut, et si jamais vous avez lu nos benchmarks, vous savez que la plupart sont plafonnées à environ 100 Mo/s, si vous avez de la chance.

Maintenant que nous avons le PCIe, cependant, vous pouvez utiliser un SSD NVMe à la place et obtenir des vitesses de transfert nettement plus rapides. D’après mon expérience, un SSD NVMe sur le Raspberry Pi 5 vous permettra d’atteindre des vitesses 4x à 8x plus rapides qu’une carte SD.

Pour ajouter un SSD NVMe, vous devez utiliser un M.2 HAT ou un boîtier Pi qui ajoute la capacité NVMe.

Avec une réactivité améliorée grâce à un SSD NVMe, le Raspberry Pi 5 est beaucoup plus viable en tant que bureau portable. Et cela signifie également des serveurs de bases de données, des serveurs de jeux et des machines virtuelles plus rapides, qui n’auraient peut-être pas été pratiques auparavant.

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Carte graphique externe

GPU de taille normale avec Raspberry Pi

OK, cet exemple est à ranger dans la catégorie « Et pourquoi pas ? ». C’est une configuration bancale, mais vous pouvez connecter un GPU puissant normalement destiné aux PC (comme ce RX 7600) à votre Raspberry Pi. Avec cette puissance graphique supplémentaire, vous pouvez l’utiliser pour jouer à des jeux en HD avec Steam, créer des modèles 3D, ou l’utiliser pour des projets LLM.

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N’oubliez pas que vous aurez besoin de connecteurs supplémentaires, comme un adaptateur de port M.2-to-OCuLink, pour tout connecter. Vous aurez également besoin d’une alimentation séparée pour le GPU pour obtenir suffisamment d’énergie.

Honnêtement, je ne sais pas exactement quel est le projet que vous avez en tête et qui serait uniquement réalisable en ajoutant un GPU géant à votre petit Pi. Quoi qu’il en soit, il est amusant de savoir que c’est possible et cela fonctionne avec certaines cartes graphiques disponibles.

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Cartes réseau à haute bande passante

Kit HAT pour NIC sans fil (crédit : Waveshare)

La vitesse Wi-Fi sur un Raspberry Pi 5 est convenable, mais ce n’est pas exactement la technologie de pointe. Peut-être avez-vous besoin d’un débit plus élevé, peut-être pour collecter beaucoup de données de différents capteurs pour l’informatique de bord ou pour faire fonctionner un point d’accès pour un drone. Dans ces cas, la vitesse est primordiale.

Saviez-vous que vous pouvez ajouter une meilleure carte réseau ? Celles d’un PC sont ajoutées via les port d’extension PCIe, et le Raspberry Pi fonctionne de manière similaire. En fixant un HAT de réseau PCIe, vous pouvez passer à un Ethernet de 2,5 Gbps (comme celui-ci) ou au Wi-Fi 7 (comme celui-ci).

Pour atteindre ces vitesses, vous devez également avoir un routeur réseau haute puissance qui supporte ces technologies. Sachez que le Raspberry Pi 5 se limitera probablement à environ 2 Gbps. Mais bon, cela démoli les vitesses réelles de 200 Mbps que j’obtenais avec mon Pi 5.

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Système téléphonique PBX

Bref rappel sur les systèmes téléphoniques PBX

Cela s’adresse davantage aux entrepreneurs parmi vous. Disons que vous avez besoin d’un système téléphonique puissant pour votre organisation, comme celui que vous trouveriez dans un bureau d’une grande entreprise. Mais vous ne voulez pas dépenser des milliers d’euros en matériel de téléphonie ou avoir d’énormes factures pour plusieurs lignes fixes.

Avec quelques connaissances et un Raspberry Pi, vous pouvez combiner des téléphones traditionnels avec la technologie de voix sur IP. La VoIP utilise Internet pour passer et recevoir des appels, et vous pouvez utiliser la VoIP avec juste du logiciel. Mais si vous ajoutez une carte d’extension PBX (comme celle-ci) à un Raspberry Pi, vous pouvez acheminer les appels via des combinés téléphoniques traditionnels. Vous pouvez ainsi avoir la commodité de téléphones physiques pour un bureau avec de nombreuses personnes, mais avec le faible coût de la VoIP.

Ce projet devrait probablement être aussi rangé dans la catégorie « Et pourquoi pas ? ». Bien que j’aie utilisé un appareil comme celui-ci auparavant, je ne l’ai pas testé moi-même sur le Raspberry Pi. Et je n’ai pas vu d’autres guides ayant déjà confirmé la compatibilité. Cela dit, ce projet devrait théoriquement être réalisable, vu que nous sommes déjà en mesure d’exécuter Asterisk (le logiciel PBX) pour gérer les appels depuis un Raspberry Pi.

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Applications audio

Si vous êtes un audiophile qui souhaite une lecture audio en haute fidélité avec un Raspberry Pi, vous allez vouloir ajouter une carte son. Pour la compatibilité, il sera probablement plus facile d’ajouter quelque chose comme un HiFiBerry DAC. Ils fonctionnent sur de nombreux modèles de Raspberry Pi car ils se connectent via GPIO.

Mais pour des cas d’utilisation plus complexes, il peut être possible d’utiliser des cartes d’extension audio PCIe avec un Raspberry Pi. Par exemple, vous voulez peut-être ajouter une carte son de taille normale (comme la Creative Sound Blaster) et créer un appareil de diffusion audio qui fonctionne comme le Wiim Pro. Pour les plus ambitieux, vous pouvez fabriquer votre propre appareil mini-DSP pour la correction de pièce.

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Hélas, nous sommes en terrain inconnu ici. Peu de cartes audio PCIe ont été testées par d’autres sur Raspberry Pi à l’heure actuelle, vous pourriez donc être le premier à nous faire savoir comment cela se passe !

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Équipement de capture TV et vidéo

Exemple de carte tuner TV avec Kodi

J’ai décidé de regrouper ces cartes d’extension car elles sont quelque peu similaires : elles capturent la vidéo en direct d’autres sources et l’envoient à votre Raspberry Pi.

Commençons par regarder la télévision en direct. Si vous êtes dans un pays qui ne supporte pas le Raspberry Pi TV HAT ou si vous voulez quelque chose de plus puissant, essayez d’ajouter une carte tuner TV PCIe. Elle vous permet de connecter une antenne ou la télévision par câble à votre Pi. Avec la bonne configuration, vous pouvez diffuser la télévision en direct sur n’importe quel appareil de votre maison, y compris les téléphones/tablettes, et même enregistrer des chaînes comme un appareil DVR.

Ensuite, il y a la diffusion d’autres types de vidéo. En utilisant une carte de capture vidéo, vous pouvez transférer la vidéo en direct d’un autre appareil à votre Raspberry Pi. Par exemple, vous pouvez diffuser le gameplay de votre Nintendo Switch ou transférer un flux de caméra pour diffuser en direct des événements.

Avant de vous précipiter pour acheter l’une de ces cartes, vérifiez d’abord s’il y a un support de pilote sous Linux.

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Stockage de masse du serveur

Si le stockage à haute vitesse n’est pas votre principale préoccupation mais plutôt l’ajout de plus de stockage dans un espace réduit, c’est possible avec PCIe sur Raspberry Pi. Le stockage de masse est utile pour ceux qui gèrent des serveurs comme un centre multimédia auto-hébergé ou une seedbox torrent.

En ajoutant un contrôleur SATA à votre Raspberry Pi, vous pouvez connecter de nombreux HDD ou SSD et maintenir des vitesses décentes. Vous pouvez maintenant transformer le Raspberry Pi en NAS ou même exécuter RAID si vous avez besoin de redondance des données.

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Accélérateurs IA ou ML

Bien sûr, vous pouvez exécuter des projets d’intelligence artificielle ou d’apprentissage machine sur un Raspberry Pi nu, mais ce sera lent et inefficace. Quelle est une meilleure solution ? Ajouter un accélérateur matériel à votre Raspberry Pi.

Par exemple, la connexion d’un Kit IA Raspberry Pi vous permettra de vous lancer dans des projets d’IA / ML avec un matériel spécialisé pour traiter ces charges de travail.

Il existe également d’autres accélérateurs compatibles avec le Raspberry Pi 5, comme l’Accélérateur Coral M.2. Mais à l’heure actuelle, le Kit IA Raspberry Pi a les meilleures performances à 13 TOPS.

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L’interface PCIe sur le Raspberry Pi 5 reste relativement récente, mais elle a ouvert de nouvelles possibilités. J’ai hâte de voir quels grands projets vous allez tous concevoir ensuite pour ce petit Raspberry Pi.

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