Raspberry Pi 4 B 2GB

La Raspberry Pi 4 Model B est un ordinateur complet sur une carte de crédit : processeur Broadcom BCM2711 à quatre coeurs 64 bits ARM Cortex-A72, 2 Go de mémoire vive, Wi-Fi double bande, Bluetooth 5.0, Ethernet Gigabit, deux sorties micro-HDMI et deux ports USB 3.0. Elle démarre sur une carte microSD et fait tourner un système Linux complet — bureau, serveur, ou pilotage d’électronique depuis Python, au choix.

C’est la génération qui marque la rupture avec les cartes précédentes. Le processeur passe de l’architecture Cortex-A53 à Cortex-A72, la mémoire vive de LPDDR2 à LPDDR4-3200, l’Ethernet devient réellement Gigabit au lieu de partager le bus USB, les ports USB passent en USB 3.0 et le connecteur d’alimentation devient un USB-C capable de recevoir 3 ampères. Autrement dit : ce n’est plus seulement une carte de prototypage, c’est un petit ordinateur de bureau crédible.

Attention à ne pas la confondre avec un microcontrôleur. La carte n’exécute pas un programme compilé comme un Arduino : elle démarre un système d’exploitation, et les 40 broches du connecteur se pilotent depuis ce système en Python ou en C. C’est précisément ce qui la rend utile quand un montage doit aussi compter, enregistrer ou publier ses mesures sur le réseau.

Caractéristiques techniques

Ce qui change par rapport à la Raspberry Pi 3 B+

Le format, le connecteur 40 broches et l’emplacement microSD sont identiques : ce qui se montait sur une génération précédente se monte ici sans modification. Tout le reste progresse.

Pour un simple pilotage de matériel ou un serveur de fichiers légèrement chargé, la Raspberry Pi 3 B+ fait le travail et coûte moins cher. La Pi 4 prend l’avantage dès qu’il faut du débit réseau réel, de l’USB 3.0, deux écrans, ou la puissance de calcul d’un bureau et d’un navigateur modernes.

Les points à connaître avant de choisir cette carte

L’alimentation passe au USB-C et réclame 3 A

C’est le premier motif de déception avec cette génération : le connecteur n’est plus un micro-USB, et un chargeur de téléphone ne suffit pas. La carte demande 5 V sous 3 A ; un bloc de 2,5 A est encore acceptable à condition que les périphériques USB consomment moins de 500 mA au total. En dessous, le firmware affiche un éclair de sous-tension, le processeur réduit sa fréquence et le Wi-Fi peut se couper sans prévenir. Un bloc 5 V stabilisé à prise cylindrique, même puissant, ne convient pas : il faut un connecteur USB-C.

Les deux sorties vidéo sont des micro-HDMI

Le format plein n’est plus présent : prévoir un câble micro-HDMI, ou un adaptateur micro-HDMI vers HDMI. Le port le plus proche de la prise d’alimentation est le port principal, celui sur lequel l’écran s’allume au démarrage. Brancher l’écran sur l’autre port sans configuration peut donner un écran noir alors que la carte fonctionne très bien.

Le processeur chauffe plus que celui de la génération précédente

Quatre coeurs Cortex-A72 dans le même encombrement, cela se paie en chaleur. En charge soutenue — compilation, serveur, calcul — le processeur atteint sa température de régulation et réduit sa fréquence. Ce n’est pas une panne : c’est la protection thermique. Un boîtier aéré, un dissipateur collé sur le blindage ou un petit ventilateur de 5 V suffisent à conserver la pleine fréquence, et la carte tient alors ses performances dans la durée.

La mémoire vive est soudée

Les 2 Go ne s’étendent pas : c’est la mémoire disponible pour toute la vie de la carte, système compris. C’est confortable pour un serveur, un pilotage de matériel, une station de mesure ou une distribution légère. C’est plus juste pour un bureau graphique avec un navigateur moderne, et insuffisant pour de la compilation lourde ou de la virtualisation : dans ces cas, viser la version 4 Go ou 8 Go du même modèle.

Les broches restent en 3,3 V, non tolérantes au 5 V

Le connecteur a beau être physiquement identique à celui d’un Arduino, la logique ne l’est pas : une entrée reçoit au maximum 3,3 V. Envoyer 5 V sur une broche de GPIO abîme la carte. Un capteur alimenté en 5 V doit donc voir son signal ramené à 3,3 V, ou être remplacé par un modèle qui fonctionne sous 3,3 V.

Système et mise en route

Quelle distribution installer

Raspberry Pi OS, la distribution officielle, existe en deux variantes : avec bureau graphique, ou en version légère sans interface, plus rapide et mieux adaptée à un serveur. Un processeur ARMv8 comme celui-ci accepte aussi bien une image 32 bits qu’une image 64 bits ; cette dernière exploite pleinement l’architecture, la première reste compatible avec les paquets les plus anciens. Les autres distributions Linux pour ARM fonctionnent également.

Préparer la carte microSD

Avec le logiciel Raspberry Pi Imager, depuis un ordinateur, en choisissant la distribution puis la carte. L’outil permet de renseigner à l’avance le nom du réseau Wi-Fi et d’activer l’accès SSH : c’est ce qui évite d’avoir à brancher un écran et un clavier sur une carte destinée à tourner sans eux. Si l’ordinateur n’a pas de lecteur de carte, un lecteur USB fait l’affaire.

Démarrer sur un disque USB

Contrairement aux générations précédentes, qui demandaient de programmer définitivement un fusible pour démarrer sur USB, la Pi 4 gère ce mode depuis l’EEPROM de son bootloader : le réglage est modifiable depuis le système, avec l’outil de mise à jour officiel, et il reste réversible. Un SSD ou une clé USB donne un système nettement plus rapide qu’une carte microSD, et moins fragile en écriture répétée.

Travailler sans écran

La carte se configure dès la préparation de la microSD pour se connecter seule au Wi-Fi et accepter une connexion SSH : on l’allume, on s’y connecte depuis un autre ordinateur du réseau, et l’écran devient inutile.

Applications courantes

• Serveur domestique : fichiers, impression, sauvegarde, accès distant depuis l’extérieur.
• Pilotage d’électronique depuis Python, avec relevé et enregistrement des mesures.
• Station de mesure : température, humidité, luminosité, avec historique et publication en ligne.
• Surveillance par caméra branchée sur le port CSI, ou borne d’affichage pilotée par HDMI.
• Prototypage : valider un algorithme en Python sur la carte avant de le porter sur un microcontrôleur.
• Media center, rétro-gaming, ou petit poste de bureautique avec deux écrans.

Mini-projet : enregistrer une température avec une sonde étanche

C’est le montage le plus utile pour vérifier trois choses d’un coup : que la carte démarre, que ses broches répondent et que le relevé tient dans le temps. La sonde mesure dans l’eau comme dans l’air, et le programme enregistre les valeurs sur le disque du système.

Matériel nécessaire

• La Raspberry Pi 4 Model B, avec une carte microSD contenant Raspberry Pi OS et une alimentation USB-C 5 V sous 3 A
• Une sonde DS18B20 étanche en acier inoxydable, alimentée entre 3 et 5,5 V
• Une résistance de 10 kohms au quart de watt pour la ligne de données (4,7 kohms est la valeur du constructeur, 10 kohms convient sur un câble court)
• Trois fils de prototypage femelle-femelle pour rejoindre le connecteur
• Un bornier à vis 3 broches, pour serrer proprement les trois fils nus de la sonde

Câblage

Sur la carte hors tension, les trois fils de la sonde se repèrent à leur couleur : le rouge est l’alimentation, le noir la masse, le jaune ou le blanc la donnée. Si l’emballage indique un autre code de couleurs, repérer la masse au multimètre plutôt que de deviner.

La résistance est indispensable : la ligne de données du bus 1-Wire est à drain ouvert, et sans cette résistance de rappel la sonde ne répond pas. Elle se place entre la donnée et le 3,3 V, jamais entre la donnée et la masse. La sonde fonctionne aussi bien alimentée en 5 V, mais l’alimentation en 3,3 V évite d’envoyer une tension trop élevée sur la broche du processeur.

Activer l’interface 1-Wire

Le noyau Linux sait piloter cette sonde : rien à installer, il suffit d’activer l’interface. Ajouter la ligne dtoverlay=w1-gpio à la fin du fichier /boot/firmware/config.txt — /boot/config.txt sur les versions plus anciennes — puis redémarrer. La même activation se fait sans éditer de fichier via raspi-config, dans les options d’interface. Après le redémarrage, la sonde apparaît dans /sys/bus/w1/devices/ sous un dossier dont le nom commence par 28-.

Programme

# * Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
# Releve de temperature d une sonde DS18B20 - Raspberry Pi 4 Model B
# Interface 1-Wire du noyau : aucune bibliotheque a installer.

import glob
import time

SONDE = glob.glob("/sys/bus/w1/devices/28-*/w1_slave")[0]

def lire_temperature(chemin):
    with open(chemin) as fichier:
        lignes = fichier.readlines()
    if "YES" not in lignes[0]:
        return None
    return int(lignes[1].split("t=")[1]) / 1000.0

print("Sonde detectee :", SONDE)

while True:
    valeur = lire_temperature(SONDE)
    if valeur is None:
        print("Lecture incomplete, nouvelle tentative")
    else:
        print("Temperature :", round(valeur, 2), "degres Celsius")
    time.sleep(5)

Enregistrer ce texte dans un fichier nommé temperature.py, puis lancer python3 temperature.py depuis un terminal de la carte. Une nouvelle mesure s’affiche toutes les cinq secondes, et les touches Ctrl et C arrêtent le programme.

Ce que fait le programme

Le premier bloc cherche le dossier de la sonde : chaque exemplaire porte un identifiant unique, d’où le motif qui commence par 28-, la famille des DS18B20. La fonction ouvre ensuite, toutes les cinq secondes, un fichier que le noyau tient à jour : la première ligne indique si le relevé est valide, la seconde contient la température en millièmes de degré — d’où la division par mille. Une lecture incomplète arrive de temps à autre sur un bus 1-Wire ; le programme la signale et passe à la suivante, plutôt que de s’arrêter. Pour archiver les relevés, il suffit d’écrire chaque valeur dans un fichier au format CSV, en ajoutant la date et l’heure : c’est la partie du projet où une carte Linux prend l’avantage sur un microcontrôleur.

Questions fréquentes

Faut-il une alimentation USB-C particulière ?

Oui. Un bloc 5 V sous 3 A avec un vrai connecteur USB-C, et un câble court et épais. Un bloc de 2,5 A passe encore si les périphériques USB restent modestes. Les blocs 5 V à prise cylindrique de la boutique conviennent à des montages sur breadboard, pas à cette carte : il manque le connecteur et souvent le courant.

La carte démarre, mais l’écran reste noir

Vérifier d’abord que l’écran est branché sur le port micro-HDMI le plus proche de la prise d’alimentation. Ensuite, contrôler que la carte microSD contient bien une image système correctement écrite : une carte vide ou mal gravée donne exactement ce symptôme, avec la diode d’activité qui ne clignote pas.

2 Go de mémoire, est-ce suffisant ?

Pour un serveur, une station de mesure, un pilotage de matériel, un media center ou une distribution sans bureau graphique : oui, largement. Pour un bureau avec un navigateur et plusieurs onglets, c’est utilisable mais juste. Pour de la compilation lourde, des conteneurs multiples ou de la virtualisation, mieux vaut 4 Go ou 8 Go.

Peut-on alimenter la carte par le connecteur 40 broches ?

Oui, avec du 5 V stabilisé sous 3 A sur les broches 2 ou 4 et la masse sur une broche GND, ce qui est pratique dans un montage fixe. Attention : la protection d’entrée du connecteur est alors contournée, et une inversion de polarité ou une tension trop élevée détruit la carte. Dans le doute, rester sur l’alimentation USB-C.

Peut-on utiliser les mêmes boîtiers et les mêmes HAT que la génération précédente ?

Les boîtiers et les cartes d’extension qui ne dépendent que du connecteur 40 broches oui. Mais les découpes de boîtier doivent correspondre à cette génération : les ports vidéo micro-HDMI, l’alimentation USB-C et l’USB 3.0 changent de forme et d’emplacement. Un boîtier prévu pour une carte précédente se ferme, mais laisse les bons connecteurs inaccessibles.

À combiner avec

• Boîtier Raspberry Pi 4 B — découpé aux bonnes dimensions, il protège la carte et évite qu’un fil métallique ne touche les broches sous tension.
• Ventilateur 5 V 40 par 40 mm — alimenté par la sortie 5 V du connecteur, il maintient la pleine fréquence pendant les calculs longs.
• Lecteur de carte mémoire — pour graver l’image système sur la microSD depuis un ordinateur qui n’a pas de lecteur intégré.
• Capteur DHT22 de température et d’humidité — la sonde étanche mesure dans l’eau ou dans un liquide, ce capteur mesure l’air : les deux se lisent depuis le même programme.