نمونه ای از استفاده از تمشک. No More Woof چیست؟ صفحه نمایش لمسی داشبورد خودکار

Raspberry Pi محصولی نوآورانه از توسعه دهندگان انگلیسی است. هدف اصلی آنها رواج آموزش رایانه در بین مردم عمومی، تبدیل برنامه نویسی به رشته ای گسترده تر و در دسترس تر و تشویق افراد بیشتری برای ایجاد چیزهای جدید با کمک فن آوری های جدید بود.

نام محصول Raspberry Pi مخفف عبارت است "پای تمشک"شرکت سازنده به این ترتیب تاکید کرده است که این کامپیوتر در درجه اول برای کودکان در نظر گرفته شده است.

این اختراع چیست و Raspberry Pi در دنیای مدرن چه کاربردی دارد، در ادامه در این مورد صحبت خواهیم کرد.

ویژگی های کامپیوتر Raspberry Pi

دستگاه Raspberry Pi یک کامپیوتر کوچک و تک برد بدون کیس است. توسعه دهندگان از کودکان و بزرگسالان می خواهند که نه تنها به استفاده از رایانه، بلکه به مطالعه آن از درون نیز توجه کنند، و همچنین پیشنهاد می کنند از تخیل استفاده کنند و بر اساس این رایانه کاری انجام دهند.

همانطور که توسعه دهندگان معتقدند، دستگاه Raspberry Pi باید عملکرد خوبی داشته باشد چنین اهداف آموزشی:

• ایجاد انگیزه در دانش آموزان برای توسعه مهارت های برنامه نویسی؛
• کمک به تلاش های برنامه نویسان جوان؛
• به دانشمندان با تجربه کامپیوتر کمک کنید تا افق های جدیدی را کشف کنند و دستاوردهای جدیدی در زمینه برنامه نویسی به دست آورند.

در کشور اصلی دستگاه Raspberry Pi در انگلستان، کیت کامل را می توان با حداقل 75 پوند خریداری کرد. خود کیت از اجزای زیر تشکیل شده است:

• خود مینی کامپیوتر Raspberry Pi مدل B؛
• میکرو سی دی (8 گیگابایت)؛
• صفحه کلید؛
• موس نوری؛
• آداپتور کارت میکرو سی دی;
• منبع تغذیه؛
• کابل های HDMI و micro USB.

اولین دسته از رزبری پای در چین تولید شد، اما از پایان سال 2012، تولید به طور کامل به بریتانیا، به کارخانه ای در Pencoid (ولز) منتقل شد. به طور متوسط، این کارخانه حدود 40 هزار مینی کامپیوتر Raspberry Pi در هفته تولید می کند.

مشخصات رزبری پای

پس چه هستند مشخصات فنیاز این کامپیوتر منحصر به فرد بدون کیس، بیایید دریابیم:

برنامه های کاربردی کامپیوتر Raspberry Pi برای خانه

رایج ترین مینی کامپیوتر Raspberry Pi مدل B با 215 مگابایت رم است. با پشتیبانی اترنت... همچنین یک اصلاح دیگر در دستگاه وجود دارد که در آن اجزا به صورت فشرده تر قرار می گیرند، همچنین دارای چهار پورت USB است، تعداد پورت های ورودی و خروجی GPIO در آن به طور قابل توجهی بیشتر است، علاوه بر این، خروجی ویدیوی کامپوزیت وجود ندارد.

زمینه های کاربرد رایانه Raspberry Pi بسیار گسترده است. علیرغم اینکه این دستگاه چندان قدرتمند نیست، یک کامپیوتر کاملاً کاربردی نیز می باشد. اگر به ماشینی برای حل کارهای ساده نیاز دارید که از نظر محاسباتی نیازی به استفاده از منابع قدرتمند ندارند، می توانید با خیال راحت به دستگاه Raspberry Pi متصل شوید. عناصر استاندارد ماشین:

• نظارت؛
• موش؛
• صفحه کلید؛
• اتصال هر کیت توزیع لینوکس

در خانه، می توانید از دستگاه Raspberry Pi برای اهداف زیر استفاده کنید:

• ایجاد یک سرور رسانه خانگی؛
• به عنوان یک سرور ذخیره سازی؛
• به عنوان یک "تفکر" برای ماشین ها یا ربات های خودکار؛
• به عنوان یک سرور اتوماسیون خانگی (یا سیستم های خانه هوشمند).

همانطور که می بینیم، دامنه Raspberry Pi برای نیازهای خصوصی می تواند متفاوت باشد. اساساً، اینها وظایف با مشخصات محدود مربوط به کار برنامه نویسان یا توسعه دهندگان دیگر هستند. و اگر در مورد استفاده گسترده صحبت می کنیم، پس ارزش آن را دارد که با ویژگی های استفاده از Raspberry Pi برای سیستم های اتوماسیون خانگی یا به اصطلاح آشنا شوید. خانه هوشمند... بیایید جنبه عملی این موضوع را بررسی کنیم.

هر سیستم اتوماسیون خانگی یا به اصطلاح خانه هوشمند کاملاً پیچیده و چند ساختاری است. علاوه بر این واقعیت که برای اجرای سناریوهای خاصی طراحی شده است که توسط کاربر تنظیم شده است، تمایل دارد تصمیمات خود را در شرایط اضطراری خاص اتخاذ کند. به جرات می توان گفت که چنین سیستمی دارد ساخته های هوش مصنوعی.

امروزه بسیاری از مردم مفهوم "خانه هوشمند" را برای همه چیز به کار می برند، به عنوان مثال:

• زنگ GSM;
• سنسور جریان آب؛
• کنترل نور، سنسورهای حرکت و غیره

همه این پدیده ها می توانند بخشی از ساختار اتوماسیون خانگی باشند، اما نمی توانند به صورت جداگانه باشند.

یک سیستم اتوماسیون خانگی ("خانه هوشمند") شامل اجزای زیر است:

• سرور مرکزی؛
• از طریق رابط RS485 با کنترلرهایی که در هر اتاق و محل خانه قرار دارند متصل می شود.
• دستگاه های کنترلی خاصی برای محافظت، کنترل و تنظیم عملکرد سیستم به کنترل کننده ها متصل می شوند.

چنین معماری شبکه ای این سیستم از این جهت خوب است که صاحب خانه نیازی به کشش سیم های نامناسب از هر دستگاه به سرور ندارد، بلکه فقط باید کنترل کننده هایی را که به آنها وصل شده اند از طریق یک کابل UTP متصل کند. یک جفت از سیم های آن برای رابط RS485 استفاده می شود، در حالی که بقیه، سنسورها و کنترلرها را تغذیه می کنند. لازم به ذکر است که ساختار کار به گونه ای ارائه شده است که در صورت از کار افتادن یکی از کنترلرها یا چندین کنترلر و یا حتی اختلال در عملکرد سرور مرکزی، این امر بر عملکرد کلی سیستم تأثیری نخواهد داشت.

یک مینی کامپیوتر Raspberry Pi در این سیستم و سرور مرکزی است... شما باید روی آن یک وب سرور نصب کنید که به کمک آن هر کاربر از طریق دستگاه تلفن همراه خود (تلفن هوشمند، تبلت یا لپ تاپ) می تواند از طریق یک مرورگر معمولی، داده هایی در مورد تمام فرآیندهایی که در خانه انجام می شود داشته باشد و اینها را مدیریت کند. فرآیندها اگر از طریق دستگاه Wi-Fi وارد سرور شوید، کاربر از طریق یک شبکه محلی خانگی یا از طریق یک شبکه جهانی به سرور از طریق ورود به سیستم و رمز عبور دسترسی دارد.

به پورت سریال دستگاه UART از طریق یک دستگاه منطبق از طریق رابط RS485، کنترلرهایی متصل می شوند که به مجموعه ای از پین ها یا ورودی های مختلف مجهز هستند. همچنین می توانید یک مدل GPS را به همان رابط متصل کنید و اگر کاربر در منطقه ای است که دسترسی به اینترنت وجود ندارد، از آن برای دسترسی به سیستم از طریق اتصال تلفن همراه یا تلفن ثابت استفاده کنید. دسترسی نیز مانند مورد قبلی از طریق رمز عبور مجاز است. دستگاه دیگری در شبکه است ماژول رادیویی، که با کمک آن می توان تمام سنسورهای رادیویی و کنترل از راه دور را به یک سیستم مشترک متصل کرد.

بنابراین، نسخه فعلی یک سیستم اتوماسیون خانگی مبتنی بر رایانه Raspberry Pi از یک سرور مرکزی و کنترل‌کننده‌هایی با رابط RS485 تشکیل شده است که برای برقراری ارتباط با سرور مورد نیاز هستند. شرح آنها به این صورت است:

حالا بیایید دریابیم که Raspberry Pi چگونه توسط مخترعان استفاده شده است. برای ایجاد محصولات نوآورانه... بیایید نگاهی به برخی از آنها بیندازیم.

سازنده کانو

مجموعه ساخت و ساز کانو برای کودکان فقط یک مجموعه ساخت و ساز معمولی نیست، این یک کامپیوتر ماژولار است، حتی یک کودک می تواند چنین پازلی را جمع کند. کیت سازنده شامل موارد زیر است:

بنابراین، حتی یک کودک می تواند یک کامپیوتر را به تنهایی جمع آوری کند، که سپس به یک مانیتور یا تلویزیون متصل می شود. از طریق پورت HDMI.

چنین سازنده ای در ابتدا برای کودکان ساخته شد، اما در بین بزرگسالان نیز محبوب شده است. بودجه برای توسعه و اجرای این پروژه از طریق یک پلت فرم جمع آوری کمک های مالی برای اختراعات خلاق جمع آوری شد. با تشکر از رایانه مونتاژ شده، می توانید اقدامات زیر را انجام دهید:

• ضبط موسیقی؛
• تماشای فیلم ها با فرمت HD؛
• نوشتن برنامه ها؛
• بازی های خود را بسازید

دستگاه پرنده SkyJack

مخترعان دیگر مبتنی بر رایانه Raspberry Pi پهپاد SkyJack را ساختند که از طریق اتصال Wi-Fi کنترل می شود. چنین وسیله ای قادر است ارتفاع بالگردها را ردیابی کند و مسیرهای بالگردهای نظامی را ردیابی و کنترل کند، همچنین می تواند سیگنال های رادیویی را رهگیری و با آن تداخل ایجاد کند. اما با وجود چنین امکاناتی، دستگاه به دلیل برد کمی که دارد، مجاز به استفاده انبوه است.

خشخاش: ربات بیگانه

ربات پاپی پرینت سه بعدی شد توسط شرکت فرانسوی INRIA Flowers... این ربات توسط یک مینی کامپیوتر Raspberry Pi کنترل می شود. طراحی ربات ساختار بیولوژیکی یک فرد را تکرار می کند، دارای مفاصل، ستون فقرات و تاندون ها است، راه رفتن آن شبیه انسان است، راه می رود، از پاشنه تا بینی قدم می زند و مرکز ثقل خود را به طور یکنواخت کنترل می کند.

No More Woof چیست؟

No More Woof یک دستگاه توسعه نیافته بر اساس Raspberry Pi است. با کمک او مالک متوجه خواهد شد که سگش چه می خواهد. بنابراین، دستگاه به سر حیوان متصل می شود و بر اساس اصل الکتروانسفالوگراف کار می کند، یعنی خواندن اطلاعات از سر سگو آن را از طریق Raspberry Pi به مالک منتقل کنید. هنوز مشخص نیست که چنین وسیله ای چه زمانی آماده می شود و دقیقاً چگونه از آن استفاده می شود، اما چنین هدست هایی، هرچند نه چندان عالی، قبلاً توسط سگ های حرفه ای استفاده شده است.

همه می توانند ببینند که با ظهور هزاره جدید، علاقه به رایانه در میان نسل جدید و نه تنها منحصراً مصرف کننده است. کودکان نمی خواهند برنامه نویسی و ایجاد چیز جدیدی را یاد بگیرند، بلکه می خواهند منحصراً «کاربر» باشند. توسعه دهندگان Raspberry Pi مطمئن هستند که دستگاه آنها علاقه قبلی افراد را به مطالعه علوم محاسباتی باز می گرداند و آنها را نه تنها مجبور می کند از فناوری های جدید استفاده کنند، بلکه آنها را نیز ایجاد کنند.

این مقاله که حتی برای یک وبلاگ به اندازه کافی طولانی است، اولین گام های یک «متخصص فناوری اطلاعات» میانسال را در مسیر تسلط بر جدیدترین رویکرد آموزش اطلاعات در مدارس و دانشگاه های کشورهای توسعه یافته - محاسبات فیزیکی بر روی برد برد Raspberry Pi شرح می دهد. ، تا در دسترس فرزند دلبند و مدرسه بومی خود قرار دهد.

در طول راه، برای اولین بار در زندگی خود مجبور شدم با یک پلتفرم سخت افزاری جایگزین "Wintel" (Raspberry Pi 3 مبتنی بر پردازنده ARM) آشنا شوم، یاد بگیرم در یک سیستم عامل ناآشنا (سیستم عامل Rasbian مبتنی بر لینوکس دبیان) کار کنم. ، با یک زبان برنامه نویسی جدید (پایتون) دوست شوید، اصول اولیه را به خاطر بسپارید الکترونیک رادیویی.

در نتیجه، برای تنها 3.5 ترون. و یک ماه انتظار، فرزندم یک ابزار قدرتمند به اندازه کافی دارد که در قابلیت های آموزشی بی نظیر است، ترکیبی از یک کامپیوتر 4 هسته ای آرام به اندازه یک کارت اعتباری، یک وب سرور، یک مرکز رسانه، یک مرکز کنترل برای سنسورهای خانه هوشمند ، آزمایشگاهی برای تسلط بر مبانی برنامه نویسی، رباتیک و الکترونیک رادیویی یک راه حل تقریبا ایده آل برای یک محفل علوم کامپیوتر مدرسه است.
در عین حال، همه برنامه های موجود در آن در ابتدا رایگان هستند و در انواع مختلفی از مخازن آنلاین در دسترس هستند و اصولاً ویروس ها وجود ندارند.

سفری به تاریخ آموزش علوم کامپیوتر در مدرسه و دانشگاه

از اواخر دهه 90، به هر طریقی، من در توسعه فرآیند اطلاع رسانی آموزش در مدارس و دانشگاه ها شرکت کرده ام.
در اواخر دهه 80، به عنوان یک دانش آموز دبیرستانی، او آغاز ورود کامپیوتر را به آموزش مدرسه "قلاب" کرد. سپس این کلاس‌های کامپیوتری مبتنی بر میکرو کامپیوتر BK 0010 و کامپیوتر معلم DVK-2 بودند. برنامه نویسی اولیه را با اشتیاق یاد گرفتم. در آن زمان عملاً هیچ کتابی در مورد آن وجود نداشت. من باید به همراه معلم همه چیز را از بروشور و "به روش پوک علمی" مطالعه می کردم. قبل از ترک مدرسه، پروژه IBM Pilot Schools به چوواشیا آمد. خوشبختانه، یک کلاس کامپیوتر مبتنی بر IBM PS / 2 به یکی از مدارس در Novocheboksarsk (شماره 14) تحویل داده شد. سپس مانند یک معجزه بود - یک رایانه واقعی "IBM PS" با "موس"، درایو فلاپی و یک صفحه نمایش 256 رنگ زیبا! کامپیوتر معلم دارای یک پردازنده 286، یک مگابایت رم و یک هارد 40 مگابایتی بود (که در مقایسه با فلاپی درایو آنقدر بزرگ به نظر می رسید که نمی دانستیم اصلاً می توان ظرفیت آن را پر کرد یا خیر). همه چیز با یک چاپگر ماتریس نقطه همراه بود - "معجزه فناوری خصمانه".
سپس 5 سال "پرسترویکا" در دانشگاه تحصیل کردم، جایی که در طول فرآیند آموزشی با کامپیوترهای SM کوبا (همانهایی که دارای سیم پیچ برای ضبط داده ها و صفحه کلیدهای فلزی سنگین بودند) آشنا شدم. اما درست در همان سال‌ها، دانشگاه‌های غربی شروع به دریافت رایانه‌های مدرن IBM PC-XT 286 و IBM PC / AT 386 کردند. من دوباره در حین تحصیل در پاسکال، کار در Norton Commander و تسلط بر محیط حروفچینی فرامتن LaTex شوکه شدم.
پس از فارغ التحصیلی از دانشگاه، چندین سال در مدرسه کار کردم، این سعادت را داشتم که مشاهده کنم که چگونه در کلاس های علوم کامپیوتر BC 0010 به تدریج با کامپیوترهای پنتیوم جدید و بسیار قدرتمندتر با سیستم عامل گرافیکی ویندوز و برنامه های آفیس جایگزین می شوند. ". اما کودکان همچنان Basic و Pascal را بر روی آنها یاد می گیرند ...
با شغل، او یکی از اولین کسانی بود که در زادگاهش به اینترنت رفت و بلافاصله متوجه شد که او آینده است. او شروع به ایجاد وب سایت ها، توسعه پروژه های اینترنتی کرد، با لینوکس - سیستم عامل اصلی اینترنت و پرل - سپس محبوب ترین زبان برنامه نویسی برای برنامه های اینترنتی آشنا شد.
مدتی از تحصیل دور شد. تقریباً 10 سال بعد، وقت و تمایل پیدا کردم که یک حلقه نجوم رایانه ای را در مدرسه مادری خود (که اکنون یک ورزشگاه است) سازماندهی کنم. تقریباً جلوی چشمان من، پنتیوم ها و سلسون های قدیمی در کلاس کامپیوتر، به لطف کمک مالی ریاست جمهوری، با لپ تاپ های دو هسته ای قدرتمند جایگزین شدند. برنامه درسی قبلاً شامل مجموعه های اداری و ویرایشگرهای گرافیکی، اصول اولیه کار بر روی اینترنت و آشنایی با HTML بود. اما بیسیک و پاسکال قدیمی نیز باقی ماندند ...
و اکنون دهه دوم هزاره جدید در حیاط است. دخترم برای شرکت در درس علوم کامپیوتر بزرگ شد. از او یاد گرفتم که هنوز در مدارس اصول کار در ویندوز و ... برنامه نویسی در Borland Pascal را یاد می گیرند.
در همین حال، در سراسر جهان، کودکان در سنین دبستان در حال نوشتن برنامه برای اندروید، ایجاد سرویس های اینترنتی به زبان فوق العاده محبوب پایتون و کنترل خانه های هوشمند مبتنی بر Linux-devboard با پردازنده های SoC از تلفن های هوشمند هستند.
با طرح سوال از نمایندگان نظام آموزش و پرورش، مشکل رکود با ورود آموزش فناوری های نوین در مدارس چیست؟ من جواب تک هجای این سوال را نشنیده ام. من فقط یک چیز را فهمیدم، اینکه به دلیل نامحبوب بودن حرفه معلمی علوم کامپیوتر در بین جوانان پیشرفته، روند طولانی نوشتن برنامه های درسی و دستورالعمل ها، بازآموزی کادر آموزشی و نوسازی کلاس های کامپیوتر، در آینده نزدیک هیچ چیز برای آن نخواهد درخشید. فرزند من در مدرسه اگر ... فن آوری ها، حداقل به عنوان کارهای فوق برنامه یا المپیاد، مورد توجه علاقه مندان قرار نمی گیرد. خوشبختانه من خودم یک علاقه مند هستم و اولین معلم کامپیوتر من نیز یکی از آنهاست. فقط باید کمک کنی از جایی شروع کنی...

آردوینو در مقابل رزبری پای

پس از کمی جستجو، متوجه شدم که محاسبات فیزیکی، اساس فناوری IoT (اینترنت اشیا)، در یکی دو سال اخیر به مدرن ترین حوزه آموزش اطلاعات در سراسر جهان تبدیل شده است. این موضوع به لطف ظهور یک پلتفرم سخت‌افزاری ارزان اما قدرتمند Raspberry Pi و زیرساخت‌های مرتبط به سرعت شروع به توسعه کرد - جامعه عظیمی از معلمان و اقوام، راهنماها و آموزش‌های بی‌شماری آغازگر، هزاران توسعه‌دهنده کتابخانه‌های مختلف، طیف گسترده‌ای از ابزارهای آماده پسوندها و حسگرهای ساخته شده قبل از رسپبری پای در آموزش مدارس خارج از کشور، موضوع تسلط بر مبانی سایبرنتیک و محاسبات فیزیکی بر اساس میکروکنترلرهای آردوینو به طور فعال ترویج می شد. در نتیجه، آردوینو در حال حاضر دارای مجموعه‌ای غنی از حسگرهای مختلف است که به کودکان، تحت نظارت بزرگسالان، اجازه می‌دهد تا پلتفرم‌های رباتیک بسازند، به‌عنوان مثال، به منظور ایجاد «مسابقه‌های رباتیک» بدوی. در اصل، موضوع آردوینو به امروز مربوط است، اما به عنوان بخشی اولیه از فرآیند آموزش محاسبات فیزیکی، برنامه نویسی و سایبرنتیک. Raspberry Pi مرحله بعدی، بسیار پیشرفته تر و تقریباً نامحدود است ...

شما می توانید با مقایسه توانایی های Raspberry Pi و Arduino به روش های خاص خود تفاوت های آنها را درک کنید.

آردوینویک میکروکنترلر تک هسته ای تک وظیفه ای است که یک کامپیوتر تمام عیار با مقدار کمی رم، قدرت پردازش پایین، عدم قابلیت های چند رسانه ای و شبکه نیست، اما مصرف انرژی پایین و سرعت واکنش بالا در پروژه های حساس زمانی است. برای کنترل آردوینو، یک کامپیوتر یا لپ تاپ با پورت USB مورد نیاز است، که به طور قابل توجهی بودجه شروع یک مکان آموزشی را افزایش می دهد. برای برنامه نویسی آردوینو، باید زبانی شبیه C یاد بگیرید. آردوینو برای واکنش سریع به سیگنال سنسور کافی است، مثلاً چرخ ربات را در جهت دیگر بچرخاند. اما آردوینو دیگر قادر به کنترل ربات از طریق اینترنت و پردازش مسیر نخواهد بود.

Raspberry Pi (v3 Model B)- یک کامپیوتر تک برد 4 هسته ای تمام عیار با 1 گیگابایت رم و قابلیت اتصال درایوهای خارجی از طریق USB، دارای سیستم لینوکس مدرن، با چند رسانه ای پیشرفته (Open GL، HD-Video) و ارتباطات (WiFi، Bluetooth، قابلیت های اترنت). با برخی رزروها، Raspberry Pi را می توان با موفقیت به عنوان یک کامپیوتر تمام عیار دانشجویی / دانشجویی مورد استفاده قرار داد، که در آن علاوه بر وظیفه اصلی محاسبات فیزیکی، می توانید به موسیقی گوش دهید، ویدیوهای HD تماشا کنید، وب گردی کنید، با آن کار کنید. اسناد در ویرایشگرهای اداری و خواندن کتاب های الکترونیکی و غیره... و در عین حال به غیر از مانیتور (که می تواند یک تلویزیون LCD معمولی با کانکتور VGA/HDMI باشد)، کیبوردهای USB و موس هزینه یک مکان آموزشی مبتنی بر رزبری پای از 2، 5 ترون شروع می شود. در Raspberry Pi می توانید اصول برنامه نویسی را به هر زبانی یاد بگیرید. به طور پیش فرض، Python، Scratch و Node-RED از قبل روی آن نصب شده اند، اما هیچ چیز مانع از نصب LAMP با PHP، Ruby، Java و سایر محیط های توسعه محبوب از طریق رابط مناسب مخزن برنامه Debian نمی شود. همچنین، در Raspberry Pi، به عنوان یک کامپیوتر لینوکس کامل، می توانید برنامه های مفید و رایگان و مفید زیادی را برای مسترینگ نصب کنید، از جمله وب سرور آپاچی، پایه اینترنت مدرن، محیط طراحی سه بعدی Blender، The Gimp. ویرایشگر گرافیکی، ویرایشگرهای برداری Xara-X و Inkscape، سیستم انتشارات Scribus. علاوه بر این، Raspberry Pi دارای یک رابط GPIO برای کنترل سنسورهایی است که در اصل برای آردوینو طراحی شده بودند. علاوه بر این، در صورت نیاز به پاسخ فوری به رویدادها و تبدیل ADC سیگنال، می توانید یک آردوینو را به Raspberry Pi متصل کرده و حسگرها را از طریق آن کنترل کنید!
در نتیجه، Raspberry Pi مقرون به صرفه ترین رایانه شخصی برای دانش آموزان و در عین حال یک پلت فرم سخت افزاری و نرم افزاری پیشرفته برای «اینترنت اشیا» است.

1. یک کیت استارتر Raspberry Pi خریداری کنید

بنابراین، پس از اینکه فهمیدم که با دور زدن مرحله آردوینو ارزش شروع فوری با Raspberry Pi را دارد، تصمیم گرفتم برای آشنایی اولیه، تسلط بر اصول اولیه کار و اصول محاسبات فیزیکی در پایتون، یک کیت شروع بخرم. سپس همه اینها را در مدرسه نشان دهید و معلمان مشتاق و همچنین زبان آموزان پیشرفته را مورد علاقه خود قرار دهید. بنابراین، حماسه من با Raspberry Pi آغاز شد.

خوشبختانه برای روس ها، تمامی مدل های Raspberry Pi از جمله پیشرفته ترین v3 Model B و همچنین قطعات لازم برای آن را می توان با تحویل در aliexpress.com سفارش داد.

حداقل می توانید خود برد Raspberry Pi 3 Model B را با تحویل با قیمت 2200r سفارش دهید. برای شروع، به یک منبع تغذیه (شارژر برای سلول / تبلت) با کانکتور miniUSB که جریان خروجی 1A-1.5A می دهد، یک مانیتور LCD یا تلویزیون با کانکتور HDMI، یک صفحه کلید USB و یک ماوس نیاز دارید.

تصمیم گرفتم 1.2 tr اضافه کنم. و مجموعه‌ای از اجزای لازم را بخرید که Raspberry Pi با آن راحت‌تر، سازنده‌تر، سازگارتر و کارآمدتر می‌شود. اول از همه، ارزش خرید مجموعه ای از هیت سینک ها برای حذف گرما از پردازنده SoC و حافظه را دارد تا در کارهای پیچیده بیش از حد گرم نشوند و با قطع متوالی هسته های پردازنده و کاهش فرکانس ساعت، عملکرد سیستم را کاهش ندهند.
همچنین برای جلوگیری از ناراحتی و دور نگه داشتن کودکان از دردسر، خرید نوعی کیف ارزان قیمت نیز به شدت توصیه می شود. من کیف اصلی مدل R1 را به رنگ سفید سرمه ای گرفتم.
برای شروع تسلط بر اصول محاسبات فیزیکی با Raspberry Pi، باید فورا یک کیت استارت سنسور و یک برد مدار با یک حلقه برای رابط GPIO سفارش دهید که نمی توانید آن را در فروشگاه های محلی خریداری کنید. در aliexpress.com کیت های آماده ای متشکل از سنسورها، یک برد مدار با یک کابل روبانی و یک آداپتور، سیم های اتصال، LED ها، دکمه ها و مقاومت ها وجود دارد. اما آنها کمی گران به نظر می رسیدند ... بنابراین ، تقریباً همه چیز را جداگانه برداشتم و تصمیم گرفتم LED ها ، دکمه ها و مقاومت ها را در نزدیکترین ماشین رادیویی بخرم.

لیست خرید آنلاین من:
1. Raspberry Pi 3 Model B با منبع تغذیه 2.5A و دو هیت سینک برای پردازنده و حافظه - 2412r.
2.bredaboard با کابل 40 سیم و آداپتور - 282r.
3. آداپتور HDMI2VGA - 233r.
4. کیس مدل R1 - 280r.
5. مجموعه استارت 16 سنسور - 510r.
6. مجموعه ای از سیم های اتصال - 186r.
جمع: 3900r. (به قیمت فوریه 2017 با نرخ تبدیل روبل 57.70)

پس از حدود یک ماه انتظار، تمام قطعات سفارش داده شده سالم و سلامت به دست آمدند.

قبل از روشن کردن Raspberry Pi برای اولین بار، چند روش اجباری وجود دارد که باید انجام شود. توجه! قبل از خارج کردن برد از کیسه ESD، مطمئن شوید که الکتریسیته ساکن را از دستان خود با لمس شیر آب یا رادیاتور در معرض آن تخلیه کنید، در غیر این صورت ممکن است وسایل الکترونیکی حساس را بسوزانید.
ابتدا باید هیت سینک ها را روی پردازنده و تراشه حافظه بچسبانید. دشوار نیست: ابتدا فیلم محافظ را از رادیاتور جدا کنید، سپس آن را با دقت روی یک ریزمدار متناسب با اندازه آن قرار دهید و رادیاتور را بدون تلاش روی آن پایین بیاورید. لازم نیست رادیاتور را روی ریز مدار فشار دهید، در هر صورت به خوبی نگه می دارد.
سپس باید کیس را از روی قطعات جمع کنید و تخته را در آن قرار دهید. هنگام مونتاژ کیس، پس از قرار دادن (با کمی تلاش) در شکاف های برد Raspberry Pi، درپوش بالایی و کناری را با بریدگی برای اتصالات USB نصب می کنیم.

3. نصب سیستم عامل Rasbian

از آنجایی که Raspberry Pi به طور پیش فرض بدون سیستم عامل از پیش نصب شده و رسانه ذخیره سازی مخصوص به خود عرضه می شود، باید آن را خریداری کنید و خودتان سیستم را دانلود و نصب کنید.
یک کارت microSD حداقل کلاس 6 (سرعت نوشتن 6 مگابایت بر ثانیه) با حجم حداقل 8 مگابایت به عنوان دیسک سیستم برای Raspberry Pi استفاده می شود. در اینترنت، آنها توصیه کردند که بلافاصله یک کارت کلاس 10 خریداری کنید تا از مشکلات احتمالی در نصب سیستم عامل و عملکرد Raspberry Pi جلوگیری شود.
در یک ایستگاه کامپیوتری در همان نزدیکی، یک کارت microSD درجه 10 Sundisk با ظرفیت 8 گیگابایت خریدم.
سپس سیستم عامل Raspbian (بر اساس Debian Jessie) را از https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/ دانلود کردم. Raspbian Jessie را با PIXEL انتخاب کنید، یک توزیع گرافیکی با بسته نرم افزاری برای شروع.
همانطور که مشخص شد، تصویر بارگیری شده، هنگام باز کردن از بایگانی، به 4 گیگابایت افزایش می یابد و به دلیل محدودیت در حداکثر اندازه فایل های تک، نمی توان روی دیسکی با سیستم فایل FAT32 نوشت.
من مجبور شدم یک درایو USB خارجی با سیستم فایل NTFS وصل کنم و تصویر سیستم عامل Raspbian را روی آن باز کنم.
برای نوشتن یک تصویر روی کارت SD، باید برنامه Win32DiskImager را در آدرس دانلود کنید و کارت microSD را از طریق یک کارت خوان USB به رایانه متصل کنید.
رابط برنامه بسیار ساده است: در خط "Image File" باید تصویر Raspbian OS را روی دیسک مشخص کنید، کارت microSD را در لیست کشویی "Device" انتخاب کنید و دکمه "Write" را فشار دهید. به هر حال، هر از گاهی همان برنامه باید یک نسخه پشتیبان از کارت microSD با قرار دادن آن در کارت خوان، انتخاب مسیر ذخیره تصویر در قسمت "فایل تصویر" و تعیین نام دیسک در آن، تهیه کند. لیست کشویی Device که در آن کارت microSD تعریف شده است و دستور "Read" را انتخاب کنید.

4. اولین راه اندازی

پس از اتمام موفقیت آمیز فرآیند ضبط، کارت microSD را در اسلات مربوط به کارت خوان Raspberry Pi قرار دهید، مانیتور را از طریق کابل HDMI یا آداپتور HDMI2VGA وصل کنید، صفحه کلید و ماوس را به کانکتورهای USB پایینی متصل کنید و تنها پس از آن وصل کنید. منبع تغذیه از آنجایی که Raspberry Pi دکمه پاور ندارد، با وصل یا جدا کردن منبع تغذیه، دستگاه روشن و خاموش می شود. در هر صورت، من از قبل می نویسم که قبل از خاموش کردن برق Raspberry Pi، توصیه می شود سیستم عامل را به درستی خاموش کنید تا در راه اندازی بعدی خطایی وجود نداشته باشد.
با تاسف و تاسف عمیق من، پس از وصل کردن پاور به رزبری پای، محافظ صفحه نمایش پوسته گرافیکی پیکسل روی مانیتور روشن نشد، اما متنی از متن "لعنت" ظاهر شد که با خط "هراس هسته" به پایان رسید. " با شماره خطا.
با جستجو در تلفن هوشمند خود، بلافاصله متوجه شدم که ظاهراً Raspberry Pi کارت microSD من را دوست ندارد (همانطور که بعداً مشخص شد، سرعت خواندن / نوشتن برای عملکرد عادی سیستم عامل Raspbian کافی نیست). در حین نوشتن مجدد تصویر سیستم عامل Raspbian روی کارت SD، متوجه شدم که سرعت نوشتن از 4 مگابایت در ثانیه تجاوز نمی کند (مطابق با کلاس 4 کارت SD).
وقتی دوباره Raspberry Pi را با کارت بدبخت روشن کردم، دوباره "کرنل پانیک" را دیدم. من مجبور شدم به غرفه بروم و پس از توضیحاتی آن را به Prestigio microSDHC 8GB کلاس 10 (U1) با نام تجاری کمتر تغییر دهم. روی یک کارت microSD "تازه خریداری شده"، تصویر سیستم عامل دو برابر سریعتر با سرعت حدود 9.5 مگابایت بر ثانیه نوشته شد. هنگامی که Raspberry Pi با آن روشن شد، بلافاصله یک پنجره خوش آمد گویی به نمایش گذاشت و پس از چند ثانیه بارگیری، از دیدن رابط X-Windows روی صفحه نمایش با یک محافظ صفحه نمایش زیبا به شکل جاده ای متروک که به سمت طلوع می رود خوشحال شدم. آفتاب.
ظاهراً کارت Sundisk جعلی بوده است ...

5. آشنایی با لینوکس دبیان، راه اندازی اولیه Raspbian OS، نصب برنامه های مفید

با داشتن چند کتابچه راهنمای به زبان روسی و انگلیسی، که از منابع مختلف گیک دانلود شده بودند، تصمیم گرفتم یک عصر آخر هفته را به راه اندازی اولیه یک محیط کاری راحت در سیستم عامل Raspbian اختصاص دهم.

اول از همه، چند کلمه در مورد کنسول لینوکس دبیان ارزش گفتن دارد. از طریق دکمه LXTerminal در پانل بالای رابط Raspbian OS قابل دسترسی است.
در کنسول لینوکس، دستوراتی برای راه اندازی سیستم عامل، نصب، راه اندازی و حذف برنامه ها، ویرایش دستی تنظیمات خود سیستم عامل و اجزای جداگانه آن وارد می شود. اکثر دستورات برای اجرای موفقیت آمیز نیاز به دسترسی مدیر (دسترسی ریشه) دارند. برای این کار قبل از دستور عبارت sudo را تایپ کنید.
برخی از عملیات در Raspbian OS فقط از طریق کنسول قابل دسترسی هستند.
اول از همه، این دسترسی به برنامه پیکربندی سیستم raspi_config است. در آن است که پیکربندی اولیه سیستم عامل Raspbian انجام می شود.
برای شروع برنامه راه اندازی سیستم، LXTerminal را باز کرده و دستور را در کنسول وارد کنید:
sudo raspi-config

اول از همه، باید دستور "Expand Filesystem" را انتخاب کنید تا فایل سیستم عامل را به کل فضای موجود کارت microSD گسترش دهید.
سپس برای دسترسی به سیستم از طریق کنسول و از طریق SSH با استفاده از دستور “Change User Password” حتما باید رمز پیش فرض root را تغییر دهید. از kosoli با دستور sudo passwd root داده می شود.
سپس ارزش راه اندازی سرور SSH را دارد تا بتوانید از طریق پروتکل ترمینال SSH از رایانه دیگری با استفاده از دستور "SSH" در پنجره "گزینه های پیشرفته" وارد Raspberry Pi شوید.

بسیار مهم است که فوراً محلی (زبان رابط) را به روسی تغییر دهید و یک طرح صفحه کلید روسی اضافه کنید.
این کار در پنجره "Internationalization Options" انجام می شود. محلی با دستور "Change locale" تغییر می کند.
شما باید محلی ru_RU.UTF-8 UTF-8 را انتخاب کنید. چیدمان صفحه کلید با دستور "Change keyboard layout" تغییر می کند. در مرحله بعد، باید طرح مورد نظر را در یک پنجره جدید (ru_RU.UTF-8) انتخاب کنید، در پنجره بعدی کلیدهای میانبر را برای تغییر طرح تنظیم کنید، هر بار با کلیک کردن روی کلید "Tab" صفحه کلید، اقدامات انتخاب شده را تأیید کنید. به دکمه "Enter" در پنجره برنامه و فشار دادن "Enter" روی صفحه کلید ...
همچنین شایسته است در پنجره «گزینه‌های پیشرفته» به منوی «صدا» بروید و در پنجره جدید گزینه خروجی صدای پیش‌فرض به جک 3.5 میلی‌متری داخلی را انتخاب کنید تا از طریق هدفون متصل به رسپبری استاندارد به صدا گوش دهید. کانکتور صوتی Pi.
پس از انجام تنظیمات، دکمه "پایان" را انتخاب کرده و با راه اندازی مجدد سیستم موافقت کنید.

مرحله بعدی در پیکربندی سیستم عامل Raspbian، به روز رسانی پایه برنامه و اجزای نصب شده آن است.
برای انجام این کار، دستورات زیر را به صورت متوالی در کنسول وارد می کنیم و منتظر تکمیل هر یک از آنها هستیم تا زمانی که یک دستور سبز برای ورودی کنسول ظاهر شود.
به روز رسانی پایه برنامه:
آپدیت apt-get
به روز رسانی برنامه های نصب شده
sudo apt-get ارتقاء
حذف کتابخانه های باقی مانده پس از حذف برنامه ها، برنامه های همراه و غیره.
sudo apt-get autoremove
دستور دوم معمولاً 10-15 دقیقه طول می کشد تا کامل شود.
با یادآوری تجربه قبلی خود در لینوکس، عجله کردم تا فایل منیجر Midnight Commander را نصب کنم.
sudo apt-get install mc
بدون آن، پیمایش در ساختار پوشه سیستم با دستور "cd" آهسته و ناخوشایند است.

برای ایمن بودن، یک مبتدی باید همیشه یک راهنمای مرجع سریع به دستورات اساسی یونیکس در دسترس داشته باشد...

Ctrl + C - از برنامه کنسول باز خارج شوید (اگر هیچ کلید دیگری ارائه نشده باشد)
Shift + Ins - متن را در کنسول جای‌گذاری کنید
Ctrl + Ins - متن انتخاب شده را از کنسول کپی کنید
sudo - قبل از دستور می آید و آن را به صورت root اجرا می کند
- خاموش شدن
sudo shutdown -h now - بلافاصله سیستم را خاموش کرده و فرآیند خاموش شدن را شروع کنید
sudo shutdown -h 21:55 - خاموش شدن و خاموش شدن سیستم در ساعت 21:55
sudo shutdown -h now - shutdown Raspberry Pi
sudo su - خط فرمان را به عنوان ریشه باز کنید
sudo -i - خط فرمان را به عنوان root باز کنید
sudo cp - یک فایل را کپی کنید (با سوئیچ -r، کپی بازگشتی)
sudo mv - انتقال فایل
cat - خروجی محتویات یک فایل / فایل
cd - به پوشه مورد نظر بروید. به عنوان مثال cd / home / pi
chmod - حقوق استفاده از فایل را تغییر دهید. u (به معنای کاربری صاحب این فایل)، g (گروهی از فایل ها) و o (سایر کاربران)، و همچنین r (خواندن)، w (نوشتن) و x (اجرا)
chmod u + x - اجازه اجرای فایل را به صاحب فایل می دهد
sudo chown pi: root - کاربر و/یا گروهی از کاربرانی که مالک این فایل هستند، به عنوان مثال، کاربر را به pi و گروه را به روت تغییر دهید.
dir - محتویات پوشه فعلی را نشان می دهد
pwd - مکان فعلی شما را نشان می دهد
تاریخ - زمان و تاریخ را نشان می دهد
cal - تقویم ماه جاری را نشان می دهد
cal -y - تقویم سال جاری را نشان می دهد
wget - یک فایل را در دایرکتوری فعلی دانلود کنید. به عنوان مثال wget http://mysite.com/myfile.deb
به روز رسانی sudo apt-get - لیست بسته ها را از مخزن به روز می کند
sudo apt-get upgrade - بسته های نصب شده را به روز می کند
sudo apt-get نصب کنید<название> - نصب برنامه<название>از مخزن دبیان
sudo apt-get حذف کنید<название> - حذف نصب برنامه<название>
اطلاعات<название>-نمایش اطلاعات مربوط به برنامه
جستجوی apt-cache<запрос> - در پایگاه داده Debian-repository برای یک برنامه یا ابزار با توضیحات جستجو کنید<запрос>
ضبط صفحه جستجوی apt-cache- برنامه هایی را برای ایجاد اسکرین شات جستجو کنید
sudo apt-get install mc - نصب فایل منیجر Midnight Commander (Mc)
لینک های نصب sudo apt-get - نصب مرورگر متن لینک ها
udo apt-get install scrot - نصب ابزار برای اسکرین شات
scrot -d5 - پس از 5 ثانیه یک اسکرین شات ایجاد کنید
sudo apt-get install synaptic - Synaptic Package Manager را نصب کنید
sudo apt-get install x11vnc - نصب سرور VNC
x11vnc -desktop: 0 - راه اندازی یک سرور VNC برای کنترل از راه دور از طریق یک کلاینت VNC، به عنوان مثال realVNC (http://www.realvnc.com/download/viewer/)
بالا - مدیر وظیفه را راه اندازی کنید
sudo nano - یک فایل را ویرایش کنید
sudo nano /boot/config.txt - فایل تنظیمات راه اندازی Raspberry Pi را ویرایش کنید
ifconfig - ابزاری برای پیکربندی رابط های شبکه
iwconfig - اطلاعات مربوط به دستگاه های بی سیم را مشاهده کنید
sudo iwlist wlan0 scan - اسکن Wi-Fi
cat / proc / cpuinfo - اطلاعات مربوط به پردازنده را ببینید
cat / proc / meminfo - اطلاعات دقیق در مورد حافظه Raspberry Pi را نمایش می دهد
cat / proc / partitions - اندازه و تعداد پارتیشن ها را روی کارت SD یا HDD شما نشان می دهد
cat / sys / دستگاه ها / سیستم / cpu / cpu0 / cpufreq / sca ling_cur_freq- اطلاعات در مورد فرکانس پردازنده
<имя_программы>--کمک- نمایش راهنما برای برنامه
vcgencmd masa_temp - دمای CPU را نشان می دهد
free -o -h - نشان می دهد که چه مقدار حافظه رایگان سیستم در دسترس است
vcgencmd get_mem بازو && vcgencmd get_mem gpu- توزیع حافظه بین پردازنده و GPU را نشان می دهد
lsusb - لیست دستگاه های متصل
mkdir newDir - ایجاد دایرکتوری newDir
rmdir oldDir - پوشه خالی oldDir را حذف کنید
rm<имя_файла>- حذف یک فایل / پوشه (با سوئیچ -r، حذف مجدد محتویات یک پوشه)
& - یک فرمان را در پس زمینه اجرا می کند
curl - یک فایل را از سرور یا روی آن دانلود می کند
grep "pattern" * .txt - جستجو در فایل ها بر اساس ماسک و الگوی داده شده
پینگ<имя_сервера>- بررسی در دسترس بودن سرور
df -h - فضای دیسک آزاد و استفاده شده در دستگاه های متصل
scp myfile.txt [ایمیل محافظت شده]: - کپی کردن فایل myfile.txt در دستگاه [ایمیل محافظت شده]از طریق SSH به پوشه / home / pi /
scp [ایمیل محافظت شده]: myfile.txt.- کپی کردن فایل myfile.txt از دستگاه [ایمیل محافظت شده]به پوشه فعلی از طریق SSH
scp * .txt [ایمیل محافظت شده]: - تمام فایل های متنی را از دستگاه کپی کنید [ایمیل محافظت شده]به پوشه فعلی از طریق SSH
dd if = / dev / sdd of = backup.img - ایجاد یک تصویر پشتیبان از کارت SD یا درایو USB (/ dev / sdd)
dd if = / dev / sda of = / dev / sdb bs = 4096- کپی بایت به بایت داده ها از دستگاهی به دستگاه دیگر (dd if = / dev / صفر = / dev / sda bs = 4k - پاکسازی دیسک sda)
dd if = myfile of = myfile conv = ucase- تبدیل فایل به حروف بزرگ
dd if = myfile of = myfile conv = lcase- تبدیل فایل به حروف کوچک
ls -l | dd conv = ucase - خروجی دستور را به حروف بزرگ تبدیل کنید
apt-mark showauto> autopackagelist.txt- ایجاد لیستی از برنامه های از پیش نصب شده
apt-mark showmanual> manualpackagelist.txt- ایجاد لیستی از برنامه های نصب شده به صورت دستی