رزبری پای، نامی که قطعا در دنیای تکنولوژی زیاد شنیدهاید، مخصوصا اگر قصد فعالیت در زمینههای IOT ,Machine Learning خانههای هوشمند و… را داشته باشید.
در این مقاله، هر آنچه برای استفاده ازاین مشهورترین کامپیوتر تک بردی دنیا، باید بدانید را خواهید آموخت.
با فروش بیش از 34 میلیون واحد، رزبری پای نهتنها یکی از مشهورترین کامپیوترهای دنیاست؛ بلکه یکی از مهمترین آنها هم هست. این کامپیوتر تک بردی ارزان قیمت که ابتدا برای کمک به آموزش فناوری به بچهها طراحی شد، گزینه برجستهای برای سازندگان، توسعهدهندگان و علاقهمندانی است که میخواهند همه چیز از ساخت رباتهای صنعتی تا راهاندازی دستگاههای بازی آرکید (arcade) را انجام دهند. اگر به تکنولوژی علاقه دارید، چه 8 ساله باشید، چه 80 ساله، رزبری پای برای شما ساخته شدهاست. مدلهایی با قیمتهای مختلف و بهصرفه، که هرکس میتواند یکی از آنها را خریداری نماید. در ادامه مقاله هرآنچه برای انتخاب مدل مناسب پروژه خود نیاز دارید و هر چیزی که لازم است بدانید تا بیشترین استفاده را از رزبری پای کنید، برای شما جمعآوری کردهایم.
انتخاب یک مدل و شروع کار با رزبری پای
اگر رزبری پای ندارید، حتماً باید نمونهای از آن را تهیه کنید. برای کاربردهای عادی میتوانید، Raspberry Pi 4 B با 4 گیگابایت رم را خریداری کنید. اگر میخواهید هزینه کمتری کنید، میتوانید به کانفیگ 2 گیگابایتی بسنده کنید و اگر میخواهید آیندهنگری بیشتری انجام دهید، میتوانید Raspberry Pi 4 (8 گیگابایت) خریداری کنید، اگرچه تعداد کمی از برنامهها از این حجم حافظه استفاده میکنند. Raspberry Pi Pico که اخیراً منتشر شدهاست، پای نام دارد اما یک برد کاملاً متفاوت است. این برد، یک میکروکنترلر شبیه آردوینو است و هیچ سیستم عاملی ندارد؛ شما میتوانید آن را با اتصال به کامپیوتر دیگری پروگرم کنید. این برد برای پروژههای الکترونیکی بسیار مناسب است، اما با چیزی که اکثر افراد پس از شنیدن نام رزبری پای تصور میکنند، متفاوت است.
برای هر مدل پای، بهجز Raspberry Pi Pico، به موارد زیر نیاز خواهید داشت:
- یک micro SD card: شما به یک micro SD card حداقل 16 گیگابایتی نیاز دارید، پس از نصب، برای دسترسی به حداکثر کارایی میتوانید یک Raspberry Pi 4 را از یک درایو USB SSD بوت کنید.
- یک آداپتور AC: شما برای Pi 4 به یک شارژر USB نوع C، به مقدار 5 ولت و حداقل 3 آمپر نیاز دارید. برای مدلهای قبلی پای، یک شارژر 5 ولتِ 2.5 آمپر با یک رابط micro USB مناسب است.
چنانچه نصب Raspberry Pi headless را انتخاب کنید که به شما کمک میکند رزبری پای را از طریق کامپیوتر دیگری کنترل کنید،توجه داشته باشید استفاده از رزبری پای به صورت headless به معنای استفاده بدون نیاز به اتصال کیبورد و نمایشگر است.
موارد بالا تنها چیزهایی هستند که به آنها نیاز دارید، با این وجود اگر میخواهید از پای به عنوان یک برد مستقل استفاده کنید، به موارد زیر نیاز خواهید داشت:
- صفحهکلید / ماوس : برد پای دارای پورتهای USB است که میتوانید از آنها برای اتصال صفحهکلید و ماوس استفاده نمائید. اگر Raspberry Pi 4 تهیه کنید، کیبورد بخشی از بدنه برد است. تمام مدلهای قبلی بهجز Raspberry Pi Zero Pico، دارای بلوتوث هستند که از آن هم میتوانید استفاده کنید.
- صفحه نمایش : درحالی که میتوانید صفحهنمایشهایی را خریداری کنید که به پایههای GPIO پای متصل میشوند، آسانترین راه این است که از طریق یک کابل HDMI، برد رزبری پای را به یک مانیتور یا تلوزیون متصل نمائید. چنانچه یک Pi 4 دارید، به یک کابل تبدیل micro HDMI به HDMI نیاز خواهید داشت، زیرا این برد دارای خروجی micro HDMI است. Pi Zero/Zero W از خروجی mini HDMI استفاده میکند.
چنانچه از یک Raspberry Pi Pico استفاده میکنید، تمام آنچه نیاز خواهید داشت یک کامپیوتر است که از طریق USB به پای متصل میشود. همچنین باید پینهای GPIO را لحیم کنید، زیرا این ماژول بدون پین هدر لحیم شده ارائه میشود. در آموزش بعدی یاد خواهید گرفت چگونه یک رزبری پای را برای اولین بار راهاندازی نمائید. کل فرآیند بیش از 10 دقیقه طول نمیکشد. چنانچه میخواهید در هزینه و فضای میز کارتان صرفهجویی کنید، پیشنهاد میکنیم نصب headless پای را امتحان کنید و از طریق کامپیوتر اصلی خود به پای وارد شوید.
در ادامه به بحث جذاب کارهایی که میتوانید با رزبری انجام دهید، میپردازیم.
کارهایی که میتوانید با رزبری پای انجام دهید
با رزبری پای دقیقاً چه کاری میتوانیم انجام دهیم؟
برای اکثر بزرگسالان، حتی بالاردهترین رزبری پای، Raspberry Pi 4، هم به اندازهی کافی قدرتمند نیست که از آن به عنوان کامپیوتر اصلی استفاده کنند. با این حال ابعاد کوچک، مصرف توان کم و قابلیت اتصال به انواع قطعات الکترونیکی از طریق پورت GPIO چهل پایهاش، آن را برای انجام وظایفی که یک کامپیوتر از عهدهی آن برنمیآید، به یک گزینهی عالی تبدیل کرده است.
Raspberry Pi Pico میتواند پروژههای مشابه بسیاری را انجام دهد و گاهی انتخاب سادهتری است. اگر تمام آنچه انجام میدهید کار تکراری سادهای است که شامل هوش مصنوعی، پردازشهای زیاد و یا یک ارتباط پیچیده نیست، رزبری پایِ Pico ارزانتر و کم مصرفتر است و بلافاصله روشن و خاموش میشود.
در اینجا چند پروژه جالب رزبری پای را به صورت مختصر فراهم کردهایم که شما میتوانید در خانه یا محل کار خود امتحان کنید:
- دستگاه شبیهساز Retro : با توجه به تعدد محیطهای شبیهسازی از جمله Retropie و Lakka، به راحتی میتوانید یک کنسول بازی بر پایه رزبری پای خود بسازید که میتواند بازیهای آرکید قدیمی را روی سیستمهای کلاسیک، مانند Nintendo 64، Atari 2600 وGameboy Advance ، اجرا کند.
- کامپیوتری برای یادگیری کودکان : در ابتدا رزبری پای برای علاقهمند نمودن کودکان به برنامهنویسی با دادن یک کامپیوتر ارزان قیمت و بینهایت قابلیت شخصیسازی به آنها طراحی شدهبود. رزبری پای Scratch Desktop را اجرا میکند، نسخهی آفلاین زبان برنامهنویسی Scratch که مناسبِ کودکان است و به صورت داخلی از پایتون پشتیبانی میکند. همچنین به اندازهای قدرتمند است که کودکان قادر به جستجو در وب، بازی یا نوشتن مقالات مدرسه هستند.
- دوربین Time-Lapse : با استفاده از یک رزبری پای به همراه دوربین رسمی Raspberry PI HQ یا هر دوربین مناسب دیگر میتوانید ویدیوهای شگفتانگیزی را ثبت نمائید. ویدیوهای وقایعی که به آرامی رخ میدهند مانند باز شدن یک گل یا غروب آفتاب.
- ربات : رزبری پای این امکان را به شما میدهد تا چراغ، موتور و سنسورهای مختلفی را به آن متصل کنید و به آن اجازه دهید ساخت هر نوع رباتی از یک محافظ امنیتی رباتیک گرفته تا یک بازوی مکانیکی را که قادر به بلند کردن اشیاء است، ممکن کند.
یکی از پروژههای رزبری پای موردعلاقهی ما ربات tic-tac-toe است که حرکات خود را بر روی یک برگه یادداشت مینویسد و برای دیدن تابلو از تشخیص تصویر هوش مصنوعی استفاده میکند.
دوربین شناسایی تصویر : رزبری پایهای جدید به حدی قوی هستند که بر اساس یادگیری ماشین (machine learning)، میتوانند اشیاء را شناسایی و آنها را طبقهبندی نمایند. شما میتوانید هر چیزی ازجمله پلاک خودروها و حتی چهرهی انسان را شناسایی کنید.
- وب سرور : راهاندازی برنامه Apache و اجرای آن بر روی شبکهی محلیتان واقعاً بسیار آسان است.
- Game Streaming Client: شما میتوانید سرویسهای استریم آنلاین گیم مانند Google Stadia را روی یک رزبری پای اجرا کنید. همچنین میتوانید از یک پای به عنوان دستگاه Steam Link استفاده و بازیها را از طریق یک کامپیوتر در رزبری اجرا کنید.
- KVM بربسترIP: با چندین قطعه ساده و نرمافزار مناسب میتوانید یک رزبری پای را به یک KVM بر روی بستر IP تبدیل کنید، دستگاهی که امکان مدیریت یک کامپیوتر از راه دور را برای شما فراهم میسازد، حتی اگر آن کامپیوتر یک سیستم عامل قابل بوت نداشتهباشد. از این کار برای دسترسی به BIOS یک کامپیوتر دیگر یا حتی نصب ویندوز یا لینوکس بر روی آن، استفاده میشود.
افزودن HAT
چنانچه میخواهید پروژههای جالبی را با رزبری پای انجام دهید، ماژول HAT (Hardware Attached on Top)، یک برد توسعه (ماژول) است که مستقیماً به 40 پایهی رزبری پای متصل میشود و امکانات بیشتری از جمله چراغ، موتور، سنسور، دوربین و صفحه نمایش را در اختیار شما قرار میدهد.
HATهای بسیاری برای رزبری وجود دارد که شامل بردهای همه منظوره هستند و به شما این امکان را میدهند تا به آسانی سنسورها را به کلاههای دارای ماتریسهای ال ای دی رنگی بیفزایید. یکی از ماژولهای بسیار جذاب رزبری Pimoroni Explorer HAT Pro است که دارای درایور موتور داخلی و چهار ورودی آنالوگ (برای جوی استیک یا پتانسیومتر) و و چهار تاچ پد خازنی است.
مدلهای مهم و قابل توجه رزبری پای
بیش از دهها مدل مختلف رزبری پای، از زمان انتشار مدل B در بهار سال 2012، منتشر شدهاست. این شرکت به طور فعال به تولید همهی مدلها ادامه میدهد، بهجز مدلهای اصلی A و B، زیرا برخی شرکتها هستند که هنوز از این بردها در محصولات خود استفاده میکنند. با این وجود، تنها چند مدل وجود دارد که خریداران معمولی میتوانند به فکر تهیهی آنها باشند.
- Raspberry Pi 4 B: با 2، 4 یا 8 گیگابایت رم. این جدیدترین مدل است و نسخهی 8 گیگابایتی آن بهترین مدل میباشد. چنانچه قصد انجام محاسبات فیزیکی را دارید (ساخت یک ربات یا گجت)، نسخهی 2 گیگابایتی مناسب است، اما اگر قصد جستجو در وب یا اجرای برنامههایی بر روی خود پای را دارید از نسخهی 4 گیگابایتی استفاده کنید. مدل 8 گیگابایتی برای اکثر کاربران فعلی بیش از حد نیاز است، اما با عرضهی نرمافزارهای 64 بیتی بیشتر، این مدل مفیدتر خواهد بود.
- Raspberry Pi Pico: این مدل از رزبری بسیار متفاوت از سایر مدلهای دیگر است، زیرا یک میکروکنترلر است تا یک کامپیوتر لینوکس. مشابه آردوینو یا ESP32 ، هیچ سیستم عاملی ندارد و لازم است تا شما با اتصال آن به یک کامپیوتر، مک یا رزبری پای، کد را آپلود کنید.
نسبت به یک رزبری پای سنتی، pico برای برخی پروژها انتخاب بهتری است، زیرا دارای مبدل آنالوگ به دیجیتال داخلی است، بلافاصله شروع به کار میکند و توان مصرفی بسیار کمی نیز دارد. Pico توسط تراشهی RP2040،CPU سفارشی خود رزبری پای، قدرتمند شدهاست. سایر فروشندگان میتوانند RP2040 را لایسنس کنند و بردهای خود را به سبک Pico بسازند.
- Raspberry Pi Zero W: این مدل، کم قدرتترین مدل پای است اما بسیار کوچک (با ابعادی حدود یک درایور فلش USB) ، و بسیار ارزان میباشد، بنابراین شما میتوانید از این برد در پروژههای بسیاری استفاده نمائید. این برد هم دارای وایفای و هم بلوتوث است و میتوانید آن را به شبکه یا دستگاههای خود متصل کنید.
همچنین یک Raspberry Pi Zero وجود دارد که اتصال بیسیم ندارد، چنانچه قصد استفاده از پایههای GPIO را دارید، باید پایههای خود را متصل کنید (مگر اینکه بردی با پایههای لحیم شده خریداری کنید که بسیار نادر است).
- +Raspberry Pi 3 B / B: اینها نسل فعلی رزبری پای تا ژوئن 2019 بودند و هنوز هم در بازار قابل خرید هستند. آنها نسبت به Raspberry Pi 4 ها کندتر هستند، اما مزیتهایی دارند از جمله اینکه به جای کابلهای micro HDMI از کابلهای HDMI استفاده میکنند و نسبت به Pi 4 خنکتر هستند. درحالی که آنها در ظاهر مشابه هستند، 3 B+ نسبت به 3 B، 200 مگاهرتز سریعتر است و ارتباط وایفای بهتری دارد.
اگر هنوز نمیدانید کدام مدل رزبری پای را انتخاب کنید، در ادامه مقاله لیست کاملی از انواع مختلف مدلها و مشخصات آنهارا برایتان جمعآوری کردهایم تا در رسیدن به بهترین انتخاب ممکن به شما کمک کنیم، پس تا آخر همراه ما باشید.
پایههای GPIO
شاید مهمترین ویژگی رزبری پای مجموعهی 40 پایهی GPIO (ورودی/ خروجی همه منظوره) آن است. پایههای GPIO رزبری پای امکان اتصال هر نوع لوازم الکترونیکی از جمله چراغهای LED، سنسورها، موتورها و کنترلرها به آن را فراهم میسازند. هر یک از 40 پایه هدف متفاوتی را دنبال میکنند؛ برخی زمین هستند، برخی 3.3 ولت یا 5 ولت را تأمین میکنند و برخی میتوانند دادهها را به انواع مختلفی از دستگاهها ارسال کنند.
Pico نیز دارای 40 پایهی GPIO است، اما ترتیب و عملکرد متفاوتی دارد و از جهاتی قابلیت توسعه بیشتری دارد. Pico دارای سه مبدل آنالوگ به دیجیتال روی برد است که به آن اجازه میدهد با دستگاههای آنالوگ از، جمله جویاستیکها و پتانسیومترها کار کند، بدون اینکه به برد اضافی نیاز داشته باشد.
تاریخچهای مختصر از رزبری پای
این کامپیوتر تک بردی که جهان را تسخیر کرده، ریشههای فروتنانهای دارد. در سال 2008، Eben Upton بنیانگذار رزبری پای در تلاش برای افزایش تعداد جوانانی که در رشتهی علوم کامپیوتر دانشگاه کمبریج پذیرفته میشدند، کار بر روی این پروژه را آغاز کرد. Upton تنها قصد داشت در کل، 1000 دستگاه بسازد، اما زمانیکه پای در سال 2012 منتشر شد، علاقهی بسیاری از بزرگسالان را به خود جلب کرد، به طوری که موسسه رزبری پای، مجبور به تولید انبوه آن شد.
در سال 2014، +Raspberry Pi 1 A و+B منتشر شدند، آنها اولین دستگاههایی بودند که یک مجموعه GPIO 40 پایه داشتند و تمام مدلهای امروز نیز 40 پایه دارند (مدلهای قبلی یک مجموعهی 26 پایه داشتند). در سال 2015، رزبری پای 2 منتشر شد و در حال حرکت به سمت یک پردازندهی سریعتر با 1 گیگابایت رم بود (مدلهای قبلی ماکزیمم 512 مگابایت رم داشتند). همچنین در سال 2015، Pi Zero، یک مدل بسیار کوچک که ابعاد آن به اندازهی یک فلش USB بود و قیمت پایینی داشت، وارد بازار شد. در همان سال یک جفت رزبری پای قدرتمند در ایستگاه فضایی بینالمللی نصب شد، به عنوان بخشی از برنامهای که به کودکان اجازه میداد تا کدهایی را برای اجرا بر روی آنها ارسال کنند.
در سال 2016، Raspberry Pi 3 B منتشر شد، که پردازندهای سریعتر با 1.2 گیگاهرتز سرعت کلاک را ارائه مینمود. در سال 2017، Pi Zero W، که اتصال با وایفای و بلوتوث را به مدل Zero اضافه میکرد، ظاهر شد. و در سال 2019، Raspberry Pi 4 B شروع به کار کرد، که به یک CPU چهار هستهای Cortex A-72 ارتقا یافته بود و دو خروجی micro HDMI و برای اولین بار رمهایی با ظرفیت 2 گیگابایت و 4 گیگابایت را ارائه کرده بود. در سال 2020 نیز، Raspberry Pi 4 هشت گیگابایتی به خط تولید پیوست.
در سال 2021، بنیاد رزبری پای، Raspberry Pi Pico را که نوع کاملا جدیدی از رزبری پایها بود و به جای یک کامپیوتر مستقل، به عنوان یک میکروکنترلر عمل میکرد، منتشر کرد. Pico از پردازنده RP2040 استفاده میکند که توسط خود رزبری پای تولید میشود. سایر شرکتها نیز میتوانند از RP2040 بر روی بردهای خود استفاده نمایند.
امروزه، پس از اینکه بیش از 34 میلیون رزبری پای به فروش رفتهاست، نیمی از آنها توسط مشاغلی استفاده میشوند که برای انجام وظایف صنعتی به آنها نیاز دارند یا از آنها به عنوان بخشی از محصولاتشان استفاده میکنند. با این وجود، کودکان و مدارس هنوز مخاطب اصلی رزبری پای هستند. به گفتهی بنیاد پای، 250000 کودک در هفته، در رقابتهای رزبری پای، باشگاهها یا سایر برنامهها شرکت میکنند.
تمام مدلهای رزبری پای
در اینجا لیستی از تمام مدلهای اصلی رزبری پای را که از سال 2012 منتشر شدهاند، مشاهده میکنید. توجه داشته باشد که ماژولهای محاسباتی فاقد پورت هستند، زیرا آنها برای اتصال به بردهای مدار چاپی طراحی شدهاند و معمولاً توسط مشاغلی مورد استفاده قرار میگیرند که آنها را در محصولاتشان به کار میگیرند.
Connectivity | I/O Ports | RAM | CPU | Release | Model |
802.11ac, Bluetooth 5, Gigabit Ethernet | 2 x USB 3.0, 2 x USB 2.0, 2 x micro HDMI, 3.5mm audio | 1 / 2 / 4 / 8GB | 1.5-GHz, 4-core Broadcom BCM2711 (Cortex-A72) | Jun 2019 | Raspberry Pi 4 B |
N/A | N/A | 264K, 2MB storage | 133-MHz, dual-core RP2040 | Jan 2021 | Raspberry Pi Pico |
802.11ac, Bluetooth 5, Gigabit Ethernet (optional) | N/A | 1 / 2 / 4 / 8GB | 1.5-GHz, 4-core Broadcom BCM2711 (Cortex-A72) | Nov 2020 | Compute Module 4 |
N/A | N/A | 1GB | 1.2-GHz, 4-core Broadcom BCM2837B0 (Cortex-A53) | Jan 2019 | Compute Model 3+ Lite |
N/A | N/A | 1GB | 1.2-GHz, 4-core Broadcom BCM2837B0 (Cortex-A53) | Jan 2019 | Compute Model 3+ |
802.11ac, Bluetooth 4.2 | 1 x USB 2.0, HDMI, 3.5mm audio | 512MB | 1.4-GHz, 4-core Broadcom BCM2837B0 (Cortex-A53) | Nov 2018 | Raspberry Pi 3 A+ |
802.11ac, Bluetooth 4.2, Ethernet | 4 x USB 2.0, HDMI, 3.5mm audio | 1GB | 1.4-GHz, 4-core Broadcom BCM2837B0 (Cortex-A53) | Mar 2018 | Raspberry Pi 3 B+ |
802.11n, Bluetooth 4.1 | 1x micro USB, mini HDMI | 512MB | 1-GHz, 1-core Broadcom BCM2835 (ARM1176JZF-S) | Feb 2017 | Raspberry Pi Zero W |
N/A | N/A | 1GB | 1.2-GHz, 4-core Broadcom BCM2837 (Cortex-A53) | Jan 2017 | Compute Module 3 Lite |
N/A | N/A | 1GB | 1.2-GHz, 4-core Broadcom BCM2837 (Cortex-A53) | Jan 2017 | Compute Module 3 |
802.11n, Bluetooth 4.1, Ethernet | 4x USB 2.0, 3.5mm audio, HDMI | 1GB | 900-MHz, 4-core, Broadcom BCM2837 (Cortex-A53) | Oct 2016 | Raspberry Pi 2 B (v 1.2) |
N/A | 1x micro USB, mini HDMI | 512MB | 1-GHz, 1-core Broadcom BCM2835 (ARM1176JZF-S) | May 2016 | Raspberry Pi Zero (v 1.3) |
802.11n, Bluetooth 4.1, Ethernet | 4x USB 2.0, 3.5mm audio, HDMI | 1GB | 1.2-GHz, 4-core, Broadcom BCM2837 (Cortex-A53) | Feb 2016 | Raspberry Pi 3 B |
802.11n, Bluetooth 4.1, Ethernet | 1x micro USB, mini HDMI | 512MB | 1-GHz, 1-core Broadcom BCM2835 (ARM1176JZF-S) | Oct 2015 | Raspberry Pi Zero (v 1.2) |
Ethernet | 4x USB, 3.5mm audio, HDMI | 1GB | 900-MHz, 4-Core Broadcom BCM2836 (Cortex-A7) | Feb 2015 | Raspberry Pi 2 B |
N/A | 1x USB 2.0, 3.5mm audio, HDMI, composite video | 512MB | 700 Mhz, 1-core Broadcom BCM2835 (ARM1176JZF-S) | Nov 2014 | Raspberry Pi 1 A+ |
Ethernet | 4x USB 2.0, HDMI, composite video | 512MB | 700 Mhz, 1-core Broadcom BCM2835 (ARM1176JZF-S) | Jul 2014 | Raspberry Pi 1 B+ |
N/A | N/A | 512MB | 700 Mhz, 1-core Broadcom BCM2835 (ARM1176JZF-S) | Apr 2014 | Compute Module 1 |
N/A | 1x USB 2.0, HDMI, composite video, 3.5mm audio | 256MB | 700 Mhz, 1-core Broadcom BCM2835 (ARM1176JZF-S) | Feb 2013 | Raspberry Pi 1 A |
Ethernet | 2x USB 2.0, HDMI, 3.5mm audio | 512MB | 700 Mhz, 1-core Broadcom BCM2835 (ARM1176JZF-S) | Mar 2012 | Raspberry Pi 1 B |
سخن آخر
اگر علاقهمند به کار با رزبری پای و ساخت پروژه های جذاب و کاربردی با آن شدهاید، کافی است یکی از انواع مدلهای آن را انتخاب کرده و از همین امروز شروع به کار کنید تا کمکم مهارت شما در استفاده از این کامپیوتر ساده و جذاب تقویت شود، پروژههای بسیاری در وبلاگ ما وجود دارد که میتوانید از آنها الهام گرفته و پروژه خود را راه اندازی کنید. همچنین میتوانید سوالات خود را در بخش دیدگاه با ما در میان بگذارید.