«رسپبری پای» کامپیوتری به اندازه یک کارت بانکی

چند دهه است که کامپیوترها حسابی در زندگی ما جا خوش کرده‌اند و ما هم از وجودشان ناراضی نیستیم. شاید زمانی که افراد با کامپیوترهای اولیه کار می‌کردند، تصور اینکه کامپیوتری به اندازه یک کارت اعتباری تولید شود، مضحک به نظر می‌رسید. اما همه ما امروزه می‌دانیم که چیزی دور از دسترس بشر نیست و حتی دست نیافتنی‌ترین موارد هم روزی در اختیار بشریت خواهند بود. 

یک بنیاد خیریه با نام Raspberry Pi (رسپبری پای به معنی پای تمشک) که از دانشگاه کمبریج بریتانیا کارش را شروع کرده، توانسته یک کامپیوتری کوچک به اندازه کارت اعتباری و با قیمت ۲۵ دلار تولید کند و در اختیار همگان قرار دهد. اما این یک محصول متفاوت، ارزان قیمت و گیکی است که هیچ وقت کهنه نمی شود و نمی توان از کنار بررسی دقیق آن گذشت. 
 

داستان پای تمشک

سایت رسمی رسپبری پای، داستان را اینطور روایت می‌کند، که تعدادی از اساتید دانشگاه کمبریج در سال ۲۰۰۶ تصمیم می‌گیرند تا به منظور افزایش سطح علمی دانشجویان رشته‌های کامپیوتر یک برد کوچک و ارزان را تولید کنند. آنها معتقد بودند که در دهه‌های گذشته به سبب وجود دستگاه‌هایی همچون Commodore و Spectrum توانایی داشنجویان رشته کامپیوتر برای برنامه نویسی بالاتر بوده است، زیرا آنها از سنین کم و با استفاده از این کنسول‌ها برنامه نویسی انجام می‌دادند. نمونه‌ی اولیه این بورد با IC های شرکت ATMEL تولید شده اند و فاصله زیادی تا مدل کنونی این دستگاه داشتند، در تصویر زیر می‌توانید نمونه اولیه این دستگاه را ببینید.

با ورود تلفن‌های هوشمند به عرصه بازار و رشد صنعت پردازشگرهای موبایل، این بنیاد خیریه سعی کرد تا ایده را تبدیل به یک کامپیوتر با سایز کوچک کند و از معماری ARM بهره بگیرد و کار تولید این بوردها با همکاری دو شرکت element 14 و RS Electronics صورت گرفت و تنها پس از یک سال آنها موفق به فروش یک میلیون دستگاه از این بوردها شدند.

سخت افزار

اندازه رسپبری پای، ۸۵ در ۵۶ میلیمتر است، ارتفاع بلندترین نقطه آن ۲۱ میلیمتر می‌باشد و تنها ۴۵ گرم وزن دارد. این بورد دوست داشتنی در دو مدل A و B به بازار عرضه می گردد و مدل اول با قیمت ۲۵ دلار و مدل دوم ۳۵ دلار به فروش می‌رسد. مدل اول دارای یک پورت USB و ۲۵۶ مگابایت رم است و این در حالی است که مدل دوم با دو پورت USB و یک پورت Ethernet و با داشتن ۵۱۲ مگابایت رم، از مدل اول محبوب تر است. یک پردازنده ۷۰۰ مگاهرتزی با معماری ARM v7 قلب تپنده رسپبری است. مدلی که در اختیار صبا آسا است، مدل B آن می‌باشد و همچون مدل A دارای دارای خروجی Video RCA و HDMI به همراه جک ۳/۵ میلیمتری صدا است.

یک درگاه SD نیز در اختیار شماست تا بتوانید توسط آن سیستم عامل مورد نظرتان را بوت کنید.

انرژی مورد نیاز این بورد از طریق یک درگاه Micro-USB تامین می‌شود و شما هم می‌توانید همانند ما از شارژر موبایلتان برای این موضوع بهره ببرید. البته رسپبری پیشنهاد می‌کند که حداقل میزان جریان برای روشن کردن مدل B این دستگاه 700mA می‌باشد و در صورتی که از مدل A استفاده می‌کنید، تنها به 300mA نیاز دارید. باید این نکته را مد نظر داشته باشید که در صورتی که وسیله‌ای را به پورت‌های USB آن متصل می‌کنید، جریان اضافه‌ای را مصرف می‌کند و این میزان استفاده جریان را نیز برای خرید آداپتور مناسب محاسبه نمایید. همچنین شما می‌توانید با اتصال ۴ باتری قلمی آلکالین به دستگاه آن را روشن نمایید، البته به منظور جلوگیری از نوسانات ولتاژ ناشی از کاهش شارژ در باتری‌ها بهتر است تا از یک رگولاتور ولتاژ استفاده نمایید.

همانطور که متوجه شدید، این بورد دوست داشتنی به منظور کاهش هزینه‌های تولید، بدون هیچ وسیله جانبی عرضه می‌گردد و زمان خرید شما تنها یک بورد دریافت خواهید کرد. بنابراین آداپتور، کارت SD، کابل HDMI و حتی کیس محافظ را باید خودتان تهیه کنید. البته به منظور روشن کردن آن فقط به کارت SD و آداپتور نیاز دارید. تولید کنندگان این برد به منظور کاهش هزینه‌های تولید، از قرار دادن ساعت سخت افزاری بر روی برد خودداری کرده اند و این بدین معنی است که پس از هر بار خاموش و روشن شدن آن رزبری باید از طریق پروتکل NTP ساعت خودش را با ساعت جهانی sync کند.

قدرت پردازشی

کامپیوتر شما هر چقدر هم کوچک باشد، شما علاقه دارید تا بدانید که قدرت پردازشی آن چقدر است. همانطور که قبلا هم گفتیم واحد پردازنده مرکزی این بورد دارای یک هسته ۷۰۰ مگاهرتزی است. پردازشگر گرافیکی آن می‌تواند تا ۱ گیگاپیکس بر ثانیه را پردازش کند و توانای خروج ویدیوی با کیفیت فول اچ‌دی و با نرخ ۳۰ فریم بر ثانیه را دارد. این پردازشگر گرافیکی می‌تواند یک ویدیوی H.264 با کیفیت 40Mbits/s را به راحتی پخش کند و به صورت عمومی، واحد پردازش گرافیکی این دستگاه دارای قدرت ۲۴ گیگا فلاپ می‌باشد. سایت رسمی خیریه، در قسمت سوالات متداول می‌گوید که قدرت گرافیکی این بورد تقریبا با سری اول کنسول Xbox برابری می‌کند و به لحاظ پردازشی تقریبا هم سرعت یک کامپیوتر Pentium 2 با سرعت ۳۰۰ مگاهرتز می‌باشد.

وای-فای

متاسفانه در حال حاضر این بورد بدون وای-فای عرضه می‌گردد و شما به منظور اضافه کردن این امکان، نیاز به خرید یک دانگل USB دارید.

کلید روشن و خاموش

قیمت تمام شده دستگاه به حدی برای این بنیاد مهم بوده است که این بورد حتی فاقد کلید روشن و خاموش می‌باشد! و به همین منظور کافیست تا شما تنها برای روشن کردن آن را به آداپتور متصل کنید و زمانیکه تصمیم به خاموش کردن آن گرفتید، آن را از برق بکشید.

جعبه

همانگونه که تا کنون متوجه شدید، این بورد فاقد جعبه است و بهتر است به منظور جلوگیری از وارد کردن صدمه برای آن یک جعبه تهیه کنید. ما سعی کردیم تا با استفاده از یک نقشه و تلق‌های جزوه‌های درسی، یک جعبه برای بورد خودمان تهیه کنیم و نهایتا نتیجه کار این چنین شد که در تصویر می‌بینید. البته جعبه‌های از پیش آماده شده نیز در اینترنت به فروش می‌رسد.

سیستم عامل

بنیاد رسپبری پیشنهاد می‌دهد که شما از سیستم عامل Raspbian که بر پایه لینوکس Debian و مخصوص این برد طراحی شده است استفاده کنید. اما شما مجبور نیستید تنها به این انتخاب تن دهید و می‌توانید از میان سایر سیستم عامل‌های پشتیبانی شده توسط این بورد استفاده کنید. در واقع اگر کمی حوصله داشته باشید، می‌توانید خودتان سورس یک سیستم عامل متن باز را بر روی معماری ARM v7 کامپایل کنید و از استفاده از آن لذت ببرید. 

سیستم عامل پیشنهادی بنیاد، یک نسخه سبک است و با پوسته گرافیگی LXDE اجرا می‌گردد و برخی از سیستم عامل‌های لینوکسی هم نیز تلاش کردند تا با ارائه نسخه سبک به دنیای این بورد کوچک وارد شوند. از این میان می‌توان به Pidora، نسخه ای که بر پایه Fedora طراحی گردیده است اشاره کرد.

XBMC

قبلا در صبا آسا به طور مفصل با سیستم های مدیا سنتر خانگی آشنا شده اید. توزیع جدیدی بر پایه نرم‌افزار محبوب XBMC عرضه شده است که پای تمشک شما را تبدیل به یک سینمای خانگی تمام عیار می‌کند. می‌توانید با نصب آن بر روی بورد و وصل کردن آن به تلویزیون، با کمترین هزینه، بیشترین امکانات را در اختیار داشته باشید و تلویزیونخانگی خودتان را هوشمند کنید.

ویندوز یا اندروید؟

ارائه ویندوز برای یک سخت افزار نیازمند وجود همکاری شرکتی میان آن شرکت سخت افزاری و مایکروسافت از لذا به سبب عدم وجود این همکاری نسخه‌ای برای ویندوز در حال حاضر وجود ندارد. می‌توانید با اندکی جستجو تعدادی نسخه اندروید غیر رسمی برای بورد خود پیدا کنید و آنها را بر روی رسپبری پای بوت کنید. البته خود بنیاد پیشنهاد می‌دهد که بهتر است از این نسخه‌ها استفاده نکنید، زیرا آنها فاقد پایداری کافی می‌باشند و هنوز به صورت گسترده آزمایش نگشته‌اند.

GPIO

هیجان انگیزترین قسمت این گجت، امکان استفاده از ورودی و خروجی‌های برد می‌باشد. ورودی و خروجی‌هایی که برای مثال با آنها می‌توانید چراغ خانه‌تان را توسط یک رله روشن و خاموش کنید، بر روی یک ال‌سی‌دی تک رنگ کلماتی را نشان دهید، دستان یک روبات را کنترل نمایید و خلاصه می‌توانید دست به ابداعات عجیب و غریب بزنید. کافیست با داشتن دانش برنامه نویسی (دنبال کردن نردبان! ) و اندکی اطلاعات الکترونیکی، اختراعات جدید را به دنیا وارد کنید. در واقع تا کنون به سبب عدم وجود چنین بوردارزان قیمت و ساده‌ای، این کارها تنها از پس یک مهندس الکترونیک بر می‌آمد و حالا با ورود رسپبری پای کار شما بسیار آسانتر شده است. 

اگر هم فکر می‌کنید هنوز ایده خاصی ندارید، می‌توانید چرخی در اینترنت بزنید و پروژه‌های انجام شده با رزبری را مشاهده کنید و یکی از آنها را هم برای شروع کار برگزینید، مسلما تجربه بدی برایتان نخواهد بود.

زبان برنامه نویسی

نقطه قوت رزبری در اختیار داشتن سیستم عامل است این موضوع کار را برای برنامه نویسی ساده می‌کند. در واقع هر زبان برنامه نویسی که مفسر آن بر روی معماری ARM وجود داشته باشد بر روی این بورد قابل اجراست و شما محدود به زبان برنامه نویسی خاصی نیستید. اما خود بنیاد پیشنهاد می‌کند تا برای شروع از Python استفاده کنید. زیرا این زبان برای افراد مبتدی بسیار ساده است به لحاظ گستردگی دارای کتابخانه‌های فراوانی است. به عنوان مثال با اتصال یک مقاومت و یک LED به پایه شماره ۷ GPIO و با نوشتن این چند خط کد، می‌توانید یک چراغ چشمک زن بسازید:

import RPi.GPIO as GPIO
import time

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(7, GPIO.OUT)

def Blink(numTimes,speed):
	for i in range(0,numTimes):
		print "Iteration " + str(i+1)
		GPIO.output(7,True)
		time.sleep(speed)
		GPIO.output(7,False)
		time.sleep(speed)
		print "Done" 
		GPIO.cleanup()
iterations = raw_input("Enter total number of times to blink: ")
speed = raw_input("Enter length of each blink(seconds): ")

Blink(int(iterations),float(speed))

محصولات مشابه

قبل از ورود این بورد به بازار، محصولات تقریبا مشابهی وجود داشته است و پس از آن نیز این محصولات تولید خواهند شد. از این میان می‌توان به بردهای Arduino و BeagleBone اشاره کرد. اما در حال حاضر، رسپبری پای به لحاظ توازن قیمت و امکانات برای مصارف عمومی در بهترین جایگاه قرار دارد.

جمع بندی

همانطور که دیدید، کار کردن با رسپبری پای شما را تبدیل به یک هکر می‌کند و شما می‌توانید قابلیت‌های خود را در اختراع ابزار جدید کشف کنید، شما با در اختیار داشتن این برد چه کاری انجام خواهید داد؟ من تصمیم دارم تا با اتصال یک حسگر دما و رطوبت محیط، میزان دما و رطوبت اتاقم را به صورت روزانه برای خودم ایمیل کنم. نظرتان را درباره این برد با ما درمیان بگذارید. 

برد رسپبری پای هم اکنون با قیمت ۲۱۰ هزار تومان به فروش می رسد. 

به منظور کسب اطلاعات بیشتر، تعدادی لینک مفید در قسمت منابع تکمیلی برای شما قرار داده شده است که می‌توانید برای آشنایی بیشتر با رسپبری پای از آنها استفاده کنید.

منابع تکمیلی

پروژه ایجاد چراغ چشمک زن 
منابع آموزشی ایجاد پروژه‌های متفاوت 
نقشه جعبه رزبری 
سوالات متداول 
دانلودهای رزبری