همه آنچه که باید در مورد رزبری پای Raspberry Pi بدانید. 

اکنون که بیش از نه سال از عمر Raspberry Pi، یک کامپیوتر ارزان قیمت با اندازه کارت اعتباری می گذرد، این محصول دنیای محاسبات و DIY را تحت تأثیر قرار داده است. Raspberry Pi ابزاری عالی برای کسانی است که مشتاق کسب بینش بیشتر در حوزه مهندسی الکترونیک و برنامه نویسی هستند. در ادامه با این مفهوم که رزبری پای چیست، کاربرد رزبری پای چیست و سایر مشخصات آن آشنا می شویم. همچنین برای خرید رزبری پای می توانید به فروشگاه اینترنتی دیجی قطعه مراجعه کنید.

تاریخچه رزبری پای

طراحی بردهای رزبری پای با هدف پر کردن شکافی که پس از گذشت انقلاب کامپیوترهای خانگی در دهه های 80 و 90 میلادی ایجاد شده بود، صورت گرفت. اولین بردهای Raspberry Pi در سال 2012 عرضه شدند.

چندین کامپیوتر خانگی مهم در دهه 1980 راه اندازی شد، از جمله Commodore 64، Sinclair ZX Spectrum و BBC Micro. این دستگاه ها به همراه بسیاری دیگر، انقلابی را ایجاد کردند که محاسبات را وارد خانه کرد. در نتیجه، بسیاری از کودکان آن دهه‌ها در کنار رایانه بزرگ شدند. این به نوبه خود باعث افزایش تعداد افرادی که برای تحصیل در رشته های مرتبط با علوم کامپیوتر در دانشگاه درخواست می دهند، شد. البته زمانی که انقلاب کامپیوترهای خانگی از بین رفت و با عصر کامپیوتر جایگزین شد، تعداد افرادی که در رشته علوم کامپیوتر تحصیل می کردند کاهش یافت.

ایبن آپتون، فرزند انقلاب کامپیوترهای خانگی، تصمیم به بررسی این گرفت که آیا می توان این کاهش را با معرفی یک کامپیوتر ارزان قیمت، قدرتمند و انعطاف پذیر معکوس کرد؟ و بدین ترتیب بود که Raspberry Pi متولد شد.

رزبری پای Raspberry pi چیست؟

رزبری پای، یک کامپیوتر تک برد کوچک است که با اتصال وسایل جانبی مانند کیبورد، ماوس و نمایشگر به Raspberry Pi، به عنوان یک مینی کامپیوتر شخصی عمل می کند. رسپبری پای عموماً برای پردازش تصویر/ویدیو در زمان واقعی، برنامه های کاربردی مبتنی بر اینترنت اشیا و برنامه های روباتیک استفاده می شود.

بنیاد Raspberry Pi یک موسسه خیریه آموزشی است که در بریتانیا واقع شده است. هدف اصلی این بنیاد توسعه نظام آموزشی کودکان و بزرگسالان به ویژه در زمینه رشته های مرتبط با علوم کامپیوتر است. Raspberry Pi دستگاهی با اندازه کارت اعتباری و کم هزینه است که به تلویزیون یا مانیتور کامپیوتر وصل می شود و از ماوس و کیبورد استفاده می کند.

این دستگاه به همه دانش‌آموزان و افراد مسن اجازه می‌دهد تا نحوه برنامه نویسی به زبانی مانند پایتون و اسکرچ را بیاموزند. Raspberry Pi کندتر از لپ تاپ یا دسکتاپ است و کاملاً در سیستم عامل لینوکس قرار دارد. شاید مقایسه آردوینو با Raspberry Pi درست نباشد؛ اما بسته به نیازی که پروژه‌تان دارد، در برخی مواقع می توانید این کار را انجام دهید.

سیر تکاملی رسپبری پای

رزبری پای اولین بار در سال 2012 با 1 Model A Raspberry Pi خود شروع به کار کرد. این رزبری پای دارای یک راه اندازی سیستم روی تراشه بود که حول پردازنده Broadcom BCM2835 ساخته شده بود؛ یک پردازنده موبایل کوچک اما نسبتاً قدرتمند که معمولاً در تلفن های همراه استفاده می شود که شامل یک CPU، GPU، پردازش صوتی یا تصویری است که همگی روی یک تراشه کم مصرف همراه با یک پردازنده ARM تک هسته ای 700 مگا هرتز جفت شده بودند.

پس از آن، بنیاد Raspberry Pi نسخه‌های بهتر و قدرتمندتری از رایانه خود را منتشر کرده است. چیزی که مردم را به سمت رسپبری پای جلب کرد، قیمت آن بود که حدود 35 دلار قیمت داشت.

شما می توانید کارهای زیادی با  Raspberry Pi 4  جدید و بهبود یافته انجام دهید. رزبری پای 4 اندازه ای مشابه با رایانه های رسپبری قبلی دارد اما دارای ویژگی های جدید است. این کامپیوتر دارای منبع تغذیه USB-C، پردازنده قوی تر، رم 1 تا 4 گیگابایتی، پورت USB2 ، USB3 و پورت اترنت گیگابیتی است. شما حتی می توانید از آن برای ایجاد یک تجربه کامل دسکتاپ استفاده کنید؛ چیزی که در مدل های قبلی امکان پذیر نبود.

چیزی به نام یک برد رزبری پای وجود ندارد!

هنگامی که مردم در مورد رزبری پای صحبت می کنند، معمولاً فکر می کنند که یک رایانه کوچک است که دارای پورت های I/O مختلف است و می تواند جایگزین رایانه شخصی برای برنامه های معمولی، از جمله نوشتن اسناد، گشت و گذار در وب و برنامه نویسی شود. همانطور که مشخص است، هیچ کامپیوتر واحدی به نام Raspberry Pi وجود ندارد! رسپبری پای به مجموعه ای از رایانه های تولید شده توسط بنیاد Raspberry Pi اشاره دارد که دارای انواع مختلفی هم هست.

هر Pi در نوع خود منحصر به فرد است. اگر قصد طراحی و ساخت یک پروژه رسپبری پای را دارید اما مطمئن نیستید کدام Pi برای شما مناسب است، می توانید نگاهی به مدل های مختلف Pi در بازار داشته باشید، آن‌ها را با هم مقایسه کنید تا بفهمید کدام مدل برای پروژه شما مناسب است.

انواع برد رزبری پای

تا به امروز، نسل های زیادی از Raspberry Pi وجود داشته است: از Pi 1 تا 4، و حتی Pi 400. از جمله مدل های معروف رزبری، می توان به رزبری پای 4 8 گیگ اشاره کرد. به طور کلی یک مدل A و یک مدل B در اکثر نسل ها وجود داشته است. مدل A یک نوع ارزان‌تر بوده است و تمایل به کاهش RAM و پورت های کمتری (مانند USB و Ethernet) دارد. Pi Zero یک اسپین آف از نسل اصلی (Pi 1) است که حتی کوچکتر و ارزان تر شده است. در ادامه لیستی از رزبری پای هایی که تا به حال منتشر شده اند را خواهید دید:

• Pi 1 Model B (2012)
• Pi 1 Model A (2013)
• Pi 1 Model B+ (2014)
• Pi 1 Model A+ (2014)
• Pi 2 Model B (2015)
• Pi Zero (2015)
• Pi 3 Model B (2016)
• Pi Zero W (2017)
• Pi 3 Model B+ (2018)
• Pi 3 Model A+ (2019)
• Pi 4 Model A (2019)
• Pi 4 Model B (2020)
• Pi 400 (2021)

تفاوت بین مدل های مختلف برد رزبری پای

برای انتخاب مدل رزبری پای بهتر است ابتدا نیازهای خود را یادداشت کنید. سپس باید تعیین کنید در پروژه چه چیزی برای شما مهم است. برخی مواردی که معمولاً در بیشتر پروژه ها باید به آنها توجه داشته باشید، در ادامه آمده است:

• سرعت: قدرت پردازشی سیستم
• حافظه: اینکه سیستم چقدر رم، رام یا فضای HD دارد.
• اندازه و وزن: اندازه و وزن فیزیکی سیستم محاسباتی
• هزینه: هزینه مالی سیستم
• I/O: میزان پشتیبانی از I/O

اکنون پس از بررسی این الزامات، کدام Pi را باید انتخاب کنید؟

در جدول زیر انواع بردهای رزبری پای و ویژگی های آنها از جمله مقدار رم، نوع پردازنده، رابط USB، اترنت، وای فای، بلوتوث، HDMI و غیره با یکدیگر مقایسه شده اند.

کاربرد رزبری پای چیست؟

کاربردهای متفاوت مدل های رزبری پای به صورت زیر می باشد:

• رسانه Stream
• تبلت
• اتوماسیون خانگی
• رادیو اینترنتی
• کنترل ربات ها
• کامپیوتر کیهانی
• ماشین های آرکید
• پروژه های مبتنی بر Raspberry Pi

مزایای مدل های مختلف رسپبری پای

• اندازه رزبری پای در حد یک کارت اعتباری کوچک است.
• قیمت رزبری پای پایین است
• جمع آوری مجموعه ای از رزبری پای برای کار به عنوان یک سرور موثرتر از سرور معمولی است.

پروژه های کاربردی با رزبری پای

می توان گفت روش های مختلف استفاده از رزبری پای نامحدود است؛ از یادگیری نوشتن برنامه های کامپیوتری در پایتون گرفته تا ردیابی ترافیک هواپیما بر فراز خانه شما در این مجموعه قرار می گیرند. به طور کلی، برای استفاده از این برد سه دسته اصلی وجود دارد:

• محاسبات عمومی

در استفاده از Pi به عنوان یک رایانه رومیزی می توانید در وب گشت و گذار کنید و از شبکه های اجتماعی استفاده کنید، در شبکه هایی مانند تماشای فیلم و گوش دادن به موسیقی گوش کنید یا بازی کنید. نسخه اصلی Minecraft که در Pi رایگان است. تقریباً هر کار دیگری که می توانید روی یک دسکتاپ یا لپ تاپ معمولی انجام دهید را می توانید با استفاده از این برد، انجام دهید.

• یادگیری در مورد نرم افزار و سخت افزار

Pi ابزاری عالی برای یادگیری برنامه نویسی است. می توانید برنامه نویسی را در زبان های C، C++، Python، Rust، Go، JavaScript و غیره یاد بگیرید. علاوه بر این، می‌توانید با استفاده از پایتون با سخت افزارهایی از جمله LED، بازرها، سوئیچ‌ها، سنسورها، موتورها، رله‌ها و دیگر موارد تعامل داشته باشید. همچنین یک کانکتور اختصاصی دوربین برای استفاده با دوربین Pi وجود دارد که به شما این امکان را می دهد که در بخش هایی از جمله تشخیص تصویر و یادگیری ماشین بیشتر کاوش کنید.

• کنترلر و هاب

Raspberry Pi با بسیاری از لوازم جانبی جالب از جمله چاپگرهای سه بعدی، دوربین‌ها و گیرنده‌های ADS-B کار می‌کند. استفاده از Pi برای کنترل و نظارت بر یک دستگاه جانبی خارجی به این معنی است که مجبور نیستید همیشه رایانه شخصی را روشن کنید. می توانید بدون سر و صدا و قبض برق کمتر کار کنید.

راه اندازی برد رزبری پای

Raspberry Pi با حداقل امکانات یعنی تنها برد عرضه می شود؛ برای راه اندازی و اجرای آن به چند مورد اضافی نیاز دارید:

• میکرو SD کارت

بهتر است از کارت microSD با ظرفیت حداقل 16 گیگابایت و حداقل کلاس 10 استفاده کنید.

• یک آداپتور برق

برای تغذیه Pi به یک آداپتور برق 5 ولت نیاز دارید. اگر 4 Raspberry Pi دارید، باید یک پورت USB-C داشته باشد، برای سایر بردها به micro USB نیاز دارید. می توانید از یک شارژر تلفن خوب استفاده کنید، اما توجه داشته باشید که برای Pi Zero، Pi 1 یا Pi 2 باید حداقل2 A درجه بندی شود. یا 2.5A برای Pi 3  . یا 3A برای Pi 4 .

• یک تلویزیون یا مانیتور با HDMI

امکان اجرایPi  بدون مانیتور وجود دارد اما برای مبتدیان استفاده از مانیتور ضروری است.

• کابل HDMI

می توانید برد خود را با استفاده از کابل HDMI به تلویزیون یا مانیتور خود وصل می کنید. بسته به مدل، ممکن است به یک آداپتور برای mini-HDMI (Pi Zero) یا (Pi 4) micro-HDMI  نیاز داشته باشید.

• صفحه کلید USB و ماوس USB
• اتصال به اینترنت

برای استفاده حداکثری از Pi خود به اتصال اینترنت نیاز دارید (اگرچه این امر به شدت ضروری نیست). مدل های بزرگ Raspberry Pi دارای یک پورت استاندارد اترنت برای اتصال به اینترنت هستند.Raspberry Pi 3، 4 و Pi Zero W می توانند به صورت بی سیم به اینترنت متصل شوند.

قبل از اینکه Pi را روشن کنید، باید سیستم عامل Raspberry Pi را روی کارت microSD کپی کنید. ساده ترین راه برای انجام این کار با Imager Raspberry Pi است. آن را از صفحه دانلود رزبری پای دانلود و نصب کنید.

کارت micro SD خود را در رایانه خود قرار دهید و Raspberry Pi Imager را راه اندازی کنید. سیستم عاملی را که می خواهید نصب کنید (یعنی Raspberry Pi OS) و کارت SD را که می خواهید روی آن نصب کنید، انتخاب کنید. روی “Write” کلیک کنید و منتظر بمانید تا فرآیند به پایان برسد.

کارت میکرو اس دی را در Pi خود قرار دهید و آن را روشن کنید. شما باید یک چراغ LED قرمز روی برد ببینید. همانطور که بوت می شود، تمشک (رزبری) هایی در گوشه سمت چپ بالای صفحه ظاهر می شود. پس از چند ثانیه، دسکتاپ را مشاهده خواهید کرد. تبریک می گوییم!

از آنجایی که این اولین بوت شما است، برنامه” Welcome to the Raspberry Pi” را همانطور که در تصویر بالا نشان دادیم، خواهید دید. سپس شما را با بقیه تنظیمات، از جمله انتخاب کشور، زبان و منطقه زمانی خود آشنا می کند. می توانید رمز عبور تنظیم کنید، شبکه را پیکر بندی کنید و آخرین به روز رسانی ها را نصب کنید.

آیا رزبری پای منبع باز یا open source است؟

اگرچه بسیاری از افراد فکر می کنند که رزبری پای منبع باز است اما در واقع سخت افزار رزبری پای، open source نیست. البته بخش های زیادی از آن مخصوصا نرم افزارها منبع باز هستند، اما همه چیز اینطور نیست. به همین دلیل انتقاداتی از Pi به دلیل داشتن قطعاتی که منبع بسته هستند وجود دارد، اما با توجه به اینکه هدف Pi آموزش کودکان است، open source بودن همه چیز به عنوان اولویت دیده نمی شود.

این برد، نرم افزار منبع باز را روی یک SOC اجرا می‌کند که شامل یک GPU با میکروکد است که یک “blob”منبع بسته است. این مسئله به دو دلیل بسیار خوب است.

اول اینکه می توانید رمز گشایی ویدیوی H264، MPEG و VC1 را بر روی GPU انجام دهید و این بدان معناست که برای قانونی ماندن هزینه مجوز لازم است. دوم هم اینکه سیلیکون GPU یک طراحی قدیمی با تعدادی از «ویژگی‌های غیرمستند» است؛ بنابراین هر کسی که میکرو کد را برای یک تابع تغییر دهد، خطر شکستن آن را دارد.

تا به اینجا مدل های مختلف رزبری پای را بررسی کرده، مورد بحث قرار دادیم و با عملکرد، کاربرد، مزایا و سایر موارد مربوط به آن آشنا شدیم. امیدواریم اطلاعات اولیه ای در مورد انواع مدل های رزبری پای به دست آورده باشید. اگر در این خصوص سوالی داشتید، لطفا در قسمت نظرات آن را مطرح کنید؛ در سریع ترین زمان پاسخ داده خواهد شد.