با پروژه های جذاب و آسان رزبری پای آشنا شوید

رزبری پای یکی از جذاب‌ترین بوردهای قابل برنامه‌نویسی دنیای فناوری است که می‌توان انواع پروژه‌ها را با آن انجام داد.

رزبری پای از سال‌ها پیش که وارد دنیای فناوری شد، مسیر خود را از یک تجهیز سخت‌افزاری جذاب و بهانه‌ای برای کنجکاوی، به المانی کلیدی برای یادگیری بسیاری از مفاهیم همچون برنامه‌نویسی، الکترونیک، رباتیک، اینترنت اشیاء و غیره تغییر داد. این بورد سخت‌افزاری، ازلحاظ قیمت و ابزارهای یادگیری، یکی از جذاب‌ترین محصولات بازار است. به‌علاوه، به لطف پایگاه عظیم کاربران و طرفداران، همیشه منابع مناسب برای یادگیری و رفع اشکال و حتی پروژه‌های آماده، در دسترس کاربران جدید قرار دارد. پروژه‌های رزبری پای (Raspberry Pi) در انواع دسته‌بندی با سطوح آسان تا دشوار در دسترس قرار دارند و هرکدام، بهانه‌ای برای آموزش یک بخش از مهارت‌های دنیای فناوری هستند. در ادامه‌ی این مطلب دیجیتال، تعدادی از جذاب‌ترین پروژه‌های قابل انجام با رزبری پای را معرفی می‌کنیم که برای انواع افراد از مبتدی تا حرفه‌ای و حتی کودکان، جذاب خواهند بود.

چه کارهایی می‌توان با رزبری پای انجام داد؟

رزبری پای یک کامپیوتر تک‌بردی است (SBC) که به علاقه‌مندان و سازنده‌های دنیای کامپیوتر، امکان انجام انواع پروژه‌ها را می‌دهد. با ترکیب سخت‌افزار و نرم‌افزار مناسب درکنار این کامپیوتر، می‌توان پروژه‌هایی همچون بردهای ساده‌ی الکترونیکی (مثلا LED چشمک‌زن) تا ربات‌های قدرتمند مجهز به بینایی کامپیوتری و حتی یادگیری ماشین را پیاده‌سازی کرد. اولین محصول رزبری پای در سال ۲۰۱۲ به بازار عرضه شد و از آن زمان شاهد عرضه‌ی نسخه‌های متعددی از این برد کامپیوتری بوده‌ایم. درحال‌حاضر، بهترین انتخاب‌های موجود در بازار Raspberry Pi 4 و Raspberry Pi Zero W هستند.

مدل ارزان‌قیمت رزبری پای (زیرو دبلیو) پایین‌رده‌ترین سخت‌افزار ممکن شامل یک پردازنده‌ی تک هسته‌ای ۳۲ بیتی را با ۵۱۲ مگابایت حافظه‌ی رم و برچسب قیمتی ۱۰ دلاری دراختیار شما قرار می‌دهد. نسخه‌ی بهتر و حرفه‌ای‌تر (رزبری پای ۴) با پردازنده‌ی چهار هسته‌ای ۶۴ بیتی و ۲ گیگابایت رم در بازار عرضه می‌شود. البته نسخه‌های مجهز به ۴ و ۸ گیگابایت رم هم وجود دارند.

هر دو مدل محبوب موجود در بازار، از قابلیت‌های ارتباطی همچون وای‌فای، بلوتوث، USB-2.0 و HDMI پشتیبانی می‌کنند. رزبری پای ۴ حتی قابلیت پشتیبانی از دو نمایشگر 4K را هم دارد. از قابلیت‌های دیگر نسخه‌ی پیشرفته‌تر می‌توان به پشتیبانی از اتصال شبکه‌ی گیگابیت اترنت و دو پورت USB 3.0 اشاره کرد. یکی از المان‌های کلیدی موفقیت رزبری پای درکنار قیمت پایین و امکانات مناسب،‌ پشتیبانی از پورت‌های ۴۰ پینی GPIO (یا General Purpose Input and Output) است. این پین‌ها به برنامه‌های موجود روی برد امکان می‌دهند تا سیگنال‌های دیجیتال را بخوانند و بنویسند. به بیان دیگر، دستگاه توانایی خواندن داده از حسگرهایی همچون حسگر دما را دارد. از قابلیت‌های دیگر که با پورت‌های ۴۰ پینی ممکن می‌شود می‌توان به کنترل لوازم جانبی مانند نمایشگر LCD یا موتور پله‌ای اشاره کرد. ترکیب این قابلیت‌ها و تجهیزات با پشتیبانی رزبری پای از دوربین، یک برد کامل را دراختیار شما می‌گذارد که توانایی تعامل با محیط با استفاده از حسگر، نمایشگر، موتور، دوربین و قطعات دیگر را دارد.

بهترین پروژه‌های رزبری پای برای مبتدی‌ها

همان‌طور که گفته شد، رزبری پای یکی از بهترین انتخاب‌ها برای یادگیری مهارت‌های نرم‌افزاری و سخت‌‌افزاری جدید است. البته برای مبتدی‌های علاقه‌مند به دنیای کامپیوتر پیشنهاد می‌شود که هر دو مهارت را درکنار یکدیگر بیاموزند تا پایه‌های فعالیت در دنیای جدید را فرا گرفته باشند. در ادامه، تعدادی از پروژه‌های مبتدی رزبری پای را به‌همراه لینک به وب‌سایت اصلی یا ویدیوی آموزشی معرفی می‌کنیم که با کمی دانش انگلیسی می‌توانید برای یادگیری مهارت‌های اولیه، مطالعه و اجرا کنید.

About Me: در این پروژه، مفاهیم ابتدایی زبان برنامه‌نویسی پایتون را می‌آموزید. یک برنامه‌ی پایتون می‌نویسید که به کمک آن، خود را معرفی می‌کنید. علاوه بر یادگیری مفاهیم پایه، روش ساخت یک ASCII نیز در این پروژه‌ی مبتدی آموزش داده می‌شود.

Introduction to Physical Computing: پروژه‌ی آموزشی که نحوه‌ی استفاده از پین‌های GPIO برای ارتباط رزبری پای با قطعات الکترونیکی دیگر را آموزش می‌دهد. پس از یادگیری مفاهیم اولیه می‌توانید برد خود را به قطعاتی همچون LED یا سوئیچ‌های الکترونیکی متصل کنید. علاوه بر یادگیری اتصال و ارتباط برد با قطعات الکترونیکی، برنامه‌نویسی برای آن‌ها به کمک پایتون را نیز می‌آموزید. در این پروژه، ارتباط با قطعاتی همچون LED، حسگرهای مادون قرمز، سوئیج، قطعات تولیدکننده‌ی صوت و دیگر موارد را می‌آموزید.

Time-lapse animation with Raspberry Pi: در این پروژه نحوه‌ی نوشتن یک کد اسکریپت برای ثبت چندین تصویر به‌کمک رزبری پای را می‌آموزید. قطعا می‌‌دانید که برای انجام پروژه به یک دوربین پای نیز نیاز پیدا خواهید کرد تا در مدت معین، چندین عکس را برای ساختن یک فایل تایم لپس ثبت کند. سپس عکس‌های ثبت‌شده را به یک فایل GIF تبدیل می‌کنید. در مسیر انجام پروژه، کار کردن با دوربین Pi را به‌همراه مهارت‌های حرفه‌ای‌تر برنامه‌نویسی پایتون می‌آموزید. به‌علاوه با ابزار ImageMagick برای ساختن فایل‌های GIF هم آشنا می‌شوید.

بهترین پروژه‌های رزبری پای برای کاربران حرفه‌ای

پروژه‌های زیر نیاز به کمی مهارت نرم‌افزاری و سخت‌افزاری و همچنین زمان بیشتر دارند. البته با انجام پروژه‌های قبلی می‌توانید تاحدودی برای این موارد جدید هم آماده شوید.

Raspberry Pi Supercomputer Cluster: ابرکامپیوترها از گران‌قیمت‌ترین تجهیزات موجود در دنیای فناوری هستند. آن‌ها با مصرف نیروی برق بسیار بالا و نیاز به سیستم خنک‌کننده‌ی پیچیده کار می‌کنند و قطعا برای وظایف عادی هم طراحی نشده‌اند. به‌هرحال با استفاده از برد رزبری پای می‌توان یک خوشه‌ی ابرکامپیوتری طراحی کرد. این خوشه قابلیت برنامه‌نویسی شبیه به یک ابرکامپیوتر واقعی را دارد، اما قطعا مصرف برق بالایی نخواهد داشت. در این پروژه، مفاهیم اولیه‌ی پردازش توزیع‌یافته را می‌آموزید و به‌نوعی با اصول اولیه‌ی طراحی ابرکامپیوترها آشنا می‌شوید. شاید در نگاه اول، ابرکامپیوترهای قدرتمند که قابلیت حل پیچیده‌ترین مسائل جهان را دارند، برای شما عجیب و ناشناخته باشند، اما با آزمایش یک پروژه با رزبری پای، کلیت مفاهیم و روش توسعه‌ی آن‌ها را به‌صورت ملموس فرا می‌‌گیرید.

Use any Raspberry Pi to build a NAS: هر نوع کامپیوتر تک‌بردی از رزبری پای تا Orange Pi یا ODROID یا Nvidia Jetson را می‌توان برای ساختن یک درایو ذخیره‌سازی تحت شبکه (NAS) به کار گرفت. پیش‌نیازهای اصلی برای انجام چنین پروژه‌هایی، قابلیت پشتیبانی از پورت USB، امکان نصب و اجرای لینوکس و قابلیت اتصال به شبکه است. از این مرحله به بعد، تنها تفاوت بردها در قدرت و بهره‌وری دیده می‌شود. این پروژه، به‌صورت مرحله به مرحله به شما می‌آموزد که چگونه یک درایو ذخیره‌سازی را به رزبری پای متصل کرده و ازطریق شبکه‌ی محلی به آن دسترسی داشته باشید. اگر به پروژه‌های حرفه‌ای‌تر مشابه علاقه‌مند هستید و قصد پیاده‌سازی سیستم ذخیره‌سازی RAID را دارید، پروژه‌ی Build a Raspberry Pi NAS with 4 Hard Drives and RAID را مشاهده کنید.

Raspberry Pi 4 as a Network Router: همان‌طور که گفته شد، رزبری پای ۴ قابلیت‌های حرفه‌ای و انعطاف‌پذیری بالایی دارد. از قابلیت‌های مهم آن می‌توان به توانایی انتقال ترافیک شبکه از یک محیط به محیط دیگر اشاره کرد. در این پروژه، با چگونگی ساختن یک روتر بین دو شبکه‌ی اترنت و ساختن روتر وای‌فای آشنا می‌شوید.

Flight Tracking Using a Raspberry Pi: تقریبا تمامی هواپیماهای تجاری، در زمان پرواز، پیام‌های ADS-B ارسال می‌کنند که موقعیت، سرعت، ارتفاع و علامت‌های دیگر آن‌ها را نشان می‌دهد. با استفاده از یک برد رزبری پای و دانلگل DVB-T USB می‌توانید این پیام‌ها را دریافت کرده و هواپیماهای درحال پرواز در منطقه‌ی خود را ردگیری کنید. همچنین می‌توانید این داده‌ها را به سرویس‌هایی همچون Flightradar24 ارسال کنید که داده‌های زنده‌ی پروازی را در اختیار میلیون‌ها علاقه‌‌مند به هوانوردی قرار می‌دهند.

Write a C# app on the Raspberry Pi and run it on a Windows PC: پلتفرم Net. یک نسخه‌ی چند پلتفرمی رایگان به‌نام Net Core. دارد که به‌صورت متن‌باز دراختیار علاقه‌مندان قرار می‌گیرد. این نسخه از ویندوز x86 و x64 و آرم پشتیبانی می‌کند و همچنین لینوکس روی x64 و آرم هم در آن پشتیبانی می‌شود. به بیان دیگر با استفاده از پلتفرم مذکور می‌توانید یک برنامه‌ی #C را در رزبری پای بنویسید و با انتقال به کامپیوتر شخصی ویندوزی، اجرا کنید.

MQTT with a Raspberry Pi and an Arduino: ابزار MQTT به شما امکان می‌دهد تا داده را از دستگاه‌های IoT به گوشبی‌های هوشمند یا حتی سرویس‌های ابری ارسال کنید. MQTT یا MQ Telemetry Transport را می‌توان روی ریزکنترلرهایی همچون Arduino یا بردهایی مانند رزبری پای استفاده کرد. در این پروژه، نحوه‌ی استفاده و ترکیب اندروید، Mosquitto روی رزبری پای و Arduino را می‌آموزید.

بهترین پروژه‌های رزبری پای برای کودکان

با استفاده از رزبری پای و پروژه‌های ساده‌ی نرم‌افزاری، می‌توان کودکان را با پایه‌های دنیای برنامه‌نویسی و حتی سخت‌افزار آشنا کرد. پروژه‌هایی که در ادامه می‌بینید، با راهنمای قدم به قدم، ورود به دنیای جدید را برای کودکان آسان می‌کنند.

Lost in Space: زبان برنامه‌نویسی Scratch به‌صورت یک زبان با ساختار بلوکی و برنامه‌نویسی بصری توسعه یافت تا برای آموزش مفاهیم برنامه‌نویسی به کودکان، استفاده شود. این زبان، با استفاده از رابط کاربری بلوکی و اتصال و ارتباط بلوک‌ها به یکدیگر، مفاهیم پایه‌ای برنامه‌نویسی را به کودکان آموزش می‌دهد. در این پروژه، کودکان می‌آموزند که چگونه با استفاده از چرخه‌های برنامه‌نویسی، یک انیمیشن بسازند.

Getting Started with Minecraft Pi: ماین‌کرفت یکی از جذاب‌ترین بازی‌های ساختنی در دنیای کامپیوتر است که با ساختاری با جهان باز، طرفداران بی‌شماری دارد. نسخه‌ی رایگانی از این بازی برای استفاده در رزبری پای وجود دارد که با یک رابط برنامه‌نویسی عرضه می‌شود. درنتیجه کاربر می‌تواند با نوشتن دستور و اسکریپت در پایتون، المان‌های مورد نظرش را در بازی بسازد. این پروژه را می‌توان یکی از جذاب‌ترین پروژه‌ها با هدف ترکیب بازی و برنامه‌نویسی نامید.

Minecraft Selfies: همان‌طور که از نام پروژه بر می‌آید، با یک تمرین برای یادگیری ارتباط با دوربین Pi روبه‌رو هستیم. در این پروژه، نحوه‌ی ثبت عکس سلفی با دوربین و رندر کردن آن با استفاده از بلوک‌های ماین‌کرفت را می‌آموزید. در بخشی از پروژه، تبدیل تصاویر به مقادیر RGB نیز آموزش داده می‌شود و کاربر، تکرار مراحل در فهرست‌های گوناگون و مقایسه‌ی مقادیر را هم می‌آموزد.

GPIO soundboard: در این پروژه، یک برد صوتی می‌سازید که با استفاده از دکمه‌های اختصاصی، صداهای گوناگون پخش می‌کند. المان‌های اصلی پروژه‌ی آموزشی، یادگیری پخش صدا در پایتون و چگونگی استفاده از کتابخانه‌ی Python GPIO برای شناسایی فشار دادن دکمه‌ها هستند.

آموزش‌های پایه‌ای مرتبط با رزبری پای

اگر به‌دنبال آموزش‌‌های کلی برای آشنایی بهتر با رزبری پای و ساختارهای اصلی آن هستید، آموزش‌های ویدیویی زیر مفید خواهند بود.

How to Use the Raspberry Pi Imager: سیستم‌عامل Raspbian چندی پیش به Raspberry Pi OS تغییر نام داد و اکنون می‌توان کارت‌های حافظه‌ی SD مخصوص رزبری را با روش جدیدی تولید کرد. Raspberry Pi Imager برای این کار بسیار کارآمد است و در این ویدئو، مراحل ابتدایی ساخت آن را می‌آموزید.

Two Monitors on a Raspberry Pi 4 – Demo and How To: در این ویدیوی آموزشی، روش استفاده از مزیت مهم رزبری پای ۴ یعنی پشتیبانی از دو نمایشگر را می‌آموزید. در مراحل آموزشی، چگونگی اتصال نمایشگرها (پشتیبانی تا 4K) و ارسال تصویر روی هرکدام، آموزش داده می‌شود.

Intro to Docker using a Raspberry Pi 4: همان‌طور که می‌دانید، رزبری پای یک کامپیوتر تک‌برد مبتنی بر پردازنده‌ی آرم است و در نسخه‌ی پایه‌ی رزبری پای ۴، چهار گیگابایت حافظه‌ی رم دراختیار داریم. درنتیجه پلتفرم مذکور برای پیاده‌سازی داکر یک انتخاب عالی محسوب می‌شود. در این آموزش، پیاده‌سازی داکر و المان‌های متعدد آن را در رزبری پای می‌آموزید.

آموزش‌های لینوکس رزبری پای

ترکیب لینوکس و رزبری پای برای عاشقان جدی دنیای کامپیوتر، حکم بهترین ابزار فناورانه‌ی جهان را دارد. برای اجرای پروژه‌های گوناگون با لینوکس روی رزبری پای باید با خط فرمان لینوکس و vi آشنا باشید که ویدیوهای آموزشی زیر برای این کار مناسب هستند:

Understanding Vi and Vim (Vi IMproved) in 10 Minutes: اگر قصد ویرایش یک فایل ازطریق خط فرمان لینوکس را دارید، به vi یا vim نیاز پیدا می‌کنید. این ابزار که یک ویرایشگر متنی جالب است، در صورت اجرای صحیح، قدرت زیادی را در ویرایش و ایجاد فایل‌ها ارائه می‌کند. در ویدیوی آموزشی، در مدت ۱۰ دقیقه با اصول اولیه‌ی ویرایشگر مذکور آشنا می‌شوید.

Linux Directories Explained – including /etc /home /var /proc /usr: اگر از کاربران مبتنی لینوکس هیتید، قطعا ساختار دایرکتوری‌های سیستم‌عامل کمی برای شما مبهم خواهد بود. با مشاهده‌ی یک ویدیوی چند دقیقه‌ای می‌توانید مفاهیم کلی دایرکتوری‌ها و مدیریت آن‌ها را بیاموزید.

10 Linux Terminal Commands for Beginners: خط فرمان لینوکس،‌ مهم‌ترین ابزار برای کاربران سیستم‌عامل محسوب می‌شود و برای استفاده از آن، باید فرمان‌های ابتدایی و زیرساختی را بیاموزید. در ویدیوی آموزشی، با مفهوم و کاربرد فرمان‌هایی همچون ls, cd, pwd, less و بسیاری فرمان‌های دیگر آشنا می‌شوید.

مقایسه انواع برد رزبری پای

اگر هنوز برد موردنظر خود را انتخاب نکرده‌اید، مطالعه‌ی مقایسه‌های موجود در اینترنت برای انتخاب بهینه، بسبیار مفید خواهد بود. در این مقاله‌ها، کارایی و کاربرد هریک از نمونه‌های رزبری پای بررسی می‌شود و بسته به نیاز خود، می‌توانید یکی از نمونه‌ها را انتخاب کنید. همان‌طور که گفته شد، رزبری پای ۴ (که اکنون با Model B هم در بازار موجود است) قدرتمندترین نمونه محسوب می‌شود که پردازنده‌ی چهار هسته‌ای Cortex-A72 را با حداقل چهار گیگابایت رم دراختیار شما قرار می‌دهد. پشتیبانی از دو نمایشگر 4K، پورت USB 3.0، اتصال اترنت گیگابیت و Bluethooth 5، برد مذکور را به یک کامپیوتر قدرتمند تبدیل کرده‌ است.

از انتخاب‌های قدرتمند دیگر در خانواده‌ی کامپیوترهای رزبری پای می‌توان به +Raspberry Pi 3 Model A اشاره کرد که پردازنده‌ی چهار هسته‌ای ۱/۴ گیگاهرتزی Cortex-A53 را با شبکه‌ی وای‌فای پنج گیگاهرتز دراختیار شما قرار می‌دهد. از مزایای دیگر می‌توان به کنترل دمایی بهینه و فرم فاکتور کوچک و قیمت پایین ۲۵ دلاری اشاره کرد. برد دیگر به‌نام +Raspberry Pi 3 Model B شناخته می‌شود که مشابه برد قبلی است، اما پردازنده‌ی کمی قدرتمندتر دارد. این برد (که به‌نام +Raspberry Pi 3 هم شناخته می‌شود)، همچنین از وایرلس دوال باند 802.11ac، بلوتوث ۴/۲ و اترنت سریع‌تر بهره می‌برد.

دو مدل ارزان‌تر رزبری به‌نام‌های Raspberry Pi Zero W و Raspberry Pi Zero در بازار وجود دارند که حداقل تجهیزات سخت‌افزاری را برای بهره‌برداری از یک کامپیوتر تک‌برد با قیمت بسیار پایین ارائه می‌کنند. نسخه‌ی زیر با قیمت پنج دلاری، امکان اجرای لینوکس دسکتاپ با ۵۱۲ مگابایت رم و پردازنده‌ی گرافیکی VideoCore IV به شما ارائه می‌کند. نسخه‌ی زیرو دبلیو حدود ۱۰ دلار قیمت داشته و امکان اضافه‌ای همچون پشتیبانی از وای‌فای و بلوتوث دارد.

پروژه‌های آموزشی و بررسی بالا، شما را با دنیای جذاب رزبری پای آشنا می‌کنند. اگر به‌دنبال آزمایش و یادگیری مهارت‌های نرم‌افزاری و سخت‌افزاری هستید، قطعا رزبری پای یکی از بهترین و ارزان‌ترین گزینه‌های موجود دردسترس خواهد بود. فراموش نکنید که رزبری پای ۴ با قابلیت‌های پردازشی قدرتمند، در صورت پیکربندی صحیح، بسیاری از نیازهای روزمره‌ی شما را نیز برطرف می‌کند.