نیم‌نگاهی بر رزبری‌پای و آردوینو

در این مقاله نگاهی بر بوردهای رزبری‌پای و آردوینو خواهیم داشت و به مقایسه آن‌ها با یکدیگر می‌پردازیم و مزایا و معایب هر یک را برخواهیم شمرد.

رزبری‌پای و آردوینو دو بورد الکترونیکی هستند که کاربردهای فراوانی را دارند و مهم‌ترین کاربرد امروزی رزبری‌پای و آردوینو در عصر کنونی که انقلاب صنعتی چهارم (صنعت 4.0)، نامیده می‌شود؛ استفاده در اینترنت اشیاء (IoT) است.

رزبری‌پای و آردوینو

در ادامه به بررسی هر دو بورد رزبری‌پای و آردوینو پرداخته‌ایم.

آردوینو (Arduino)

آردوینو (Arduino) یک پلتفرم متن‌باز (Open Source) الکترونیک است. بدین معنی که نرم‌افزار و طرح سخت‌افزار آن به صورت آزاد در اختیار تمام افراد قرار گرفته و افراد می‌توانند به‌وسیله آن، پروژه‌های الکترونیکی خود را به‌سادگی انجام دهند. اوپن سورس و رایگان بودن پلتفرم آردوینو باعث شده تا میلیون‌ها نفر در سراسر جهان از این پلتفرم استفاده نمایند و روز به روز بیشتر آن را توسعه دهند.

مزیتی که به‌واسطه رایگان بودن پلتفرم آردوینو به‌وجود آمده است، این است که معمولا هر کسی در هر کجای جهان می‌تواند یک مدار مکمل به نام شیلد، برای انجام یک کار خاص توسط آردوینو طراحی نماید و معمولا کتابخانه‌ای برای این شیلد می‌نویسد و اغلب اوقات، این کتابخانه‌ها به‌صورت رایگان با سایر افراد به اشتراک گذاشته می‌شود.

این ویژگی منحصربه‌فرد باعث شده تا شما بتوانید برای هر ماژول، سنسور یا قطعه‌ای که می‌خواهید به آردوینو متصل کنید، کتابخانه‌های رایگان و صدها مثال رایگان پیدا کنید.

آردوینو یک میکروکنترلر تک‌بوردی است که به‌منظور تولید راحت‌تر برنامه‌هایی که با اشیاء یا محیط تعامل داشته باشند، طراحی شده است.

آردوینو شامل یک بورد سخت‌افزار متن‌باز که حول میکروکنترلر AVR یا یک ARM طراحی شده است. به‌عنوان مثال مدل Arduino UNO Rev3 دارای رابط USB، شش رابط ورودی آنالوگ و همچنین 14 پین ورودی / خروجی دیجیتال است که اجازه اتصال بوردهای توسعه مختلفی را فراهم می‌آورد. هرچند در مدل‌های دیگر تعداد این درگاه‌های آنالوگ و دیجیتال متفاوت (کمتر یا بیشتر) است.

آردوینو می‌تواند جهت ایجاد اشیای تعاملی، گرفتن ورودی از تعداد زیادی سوییچ و حسگر، و کنترل تنوعی از لامپ‌ها، موتورها و سایر خروجی‌های فیزیکی به‌کار گرفته شود. آردوینو در سال ۲۰۰۵ به‌منظور ایجاد راهی ارزان و ساده برای برنامه‌نویسی اشیایی تعاملی ایجاد شد.

آردوینو به‌همراه یک محیط یکپارچه توسعه نرم‌افزار (IDE) ساده ارائه می‌شود که در رایانه‌های عادی قابل اجرا است که اجازه برنامه‌نویسی به کمک C یا C++ را برای آردوینو می‌دهد.

آردوینو می‌تواند پارامترهایی مانند نور محیط، کلیدها یا حتی یک ایمیل را به عنوان ورودی دریافت نماید و بعد از پردازش، خروجی‌هایی مانند روشن کردن یک وسیله برقی، تغییر رنگ LEDها یا ارسال یک ایمیل یا نظیر آن را ارائه دهد.

پلتفرم آردوینو شامل نرم‌افزار و سخت‌افزار متن‌باز می شود. سخت‌افزار آردوینو متشکل از بوردهای مختلفی بر پایه میکرو کنترلرهای مختلف است که پرمصرف‌ترین سخت‌افزار آردوینو، Arduino UNO است که از میکروکنترلر Atmega328 استفاده می‌کند و در بسیاری از پروژه‌های تحقیقاتی کاربرد دارد.

با استفاده از آردوینو و به کمک شیلدهای متنوعی که برای آردوینو ساخته شده، به‌سادگی می‌توانید پروژه‌های اینترنت اشیاء را پیاده‌سازی کنید.

بوردهای آردوینو را بدون نیاز به پروگرامر می‌توان از طریق کابل USB و IDE اوپن سورس آردوینو پروگرام کرد. علاوه بر سخت‌افزار اوپن سورس، آردوینو دارای یک IDE وپن سورس و رایگان بسیار کارآمد است.

نرم‌افزار آردوینو دارای کتابخانه‌های بسیار کامل و رابط کاربری بسیار ساده‌ای است. نرم‌افزار آردوینو در مقایسه با کامپایلرهایی مانند کدویژن و بسکام بسیار کامل‌تر و قدرتمندتر است و بدون نیاز به پروگرامر می‌تواند مستقیما میکروکنترلر شما را برنامه‌ریزی نماید.

امکاناتی مانند ترمینال سریال نیز در داخل نرم‌افزار آردوینو قرار داده شده تا بتوانید به‌وسیله ارتباط سریال و USB برنامه‌هایی را که برای میکروکنترلر می‌نویسید عیب‌یابی نمایید.

شما به‌سادگی می‌توانید مقادیر ADC و وضعیت پین‌ها یا هر اطلاعات دیگری را به ترمینال سریال آردوینو بفرستید و از طریق کامپیوترتان اطلاعات را از میکروکنترلر دریافت نمایید.

مزیتی که آردوینو نسبت به رزبری‌پای دارد، متن‌باز بودن سخت‌افزار آن می‌باشد؛ درحالی‌که سخت‌افزار رزبری‌پای کدبسته می‌باشد، ولی در عوض قدرتمندتر از آردوینو است و برای کارهای بزرگ کاربرد دارد.

رزبری‌پای (Raspberry Pi)

رزبری‌پای (Raspberry Pi) یک رایانه تک‌بورد (Single-board computer) در اندازه یک کارت اعتباری است که بنیاد رزبری‌پای، آن را ساخته تا آموزش علوم رایانه را در مدرسه‌ها تشویق کند. سه نسخه از این رایانه ساخته شده که قیمت نسخه‌های اول و دوم به ترتیب ۲۵ و ۳۵ دلار آمریکا (به علاوه مالیات محلی) و نسخه سوم آن با نام Zero تنها 5 دلار است. رایانه‌های تک‌بورد رزبری‌پای در کارخانه شرکت سونی واقع در ولز، بریتانیا تولید می‌شوند. این رایانه دارای دیسک سخت نیست ولی به کمک حافظه SD، خود را راه‌اندازی می‌کند.

این رایانه قادر است با سیستم‌عامل‌های مختلفی راه‌اندازی شود. سیستم‌عامل اولیه‌ای که با آن عرضه شد توزیع لینوکس دبیان (Debian) بود، ولی نسخه‌هایی از اندروید نیز برای آن تهیه شده است.

پس از رونمایی از رزبری‌پای ۲، مایکروسافت مدعی شد که نسخه‌ای از ویندوز ۱۰ را برای رزبری‌پای ۲ بهینه کرده و به صورت رایگان منتشر خواهد کرد. بدین ترتیب رزبری‌پای ۲ همراه با ویندوز ۱۰ تنها ۳۵ دلار قیمت خواهد داشت. این رایانه با کمک یک کابل میکرو USB تغذیه می‌شود.

رزبری‌پای قادر است به کمک یک کابل تصویر ویدئو و یک درگاه سوزنی، خروجی صدا و تصویر داشته یا با کابل HDMI، خروجی تصویری با دقت ویدئوی HD و صدایی استریو داشته باشد. چند درگاه USB نیز برای آن در نظر گرفته شده است که می‌توان از آن برای ارتباطات مختلف استفاده کرد.

از درگاه‌های USB برای صفحه‌کلید، ماوس، شبکه بی‌سیم و کلیه دستگاه‌ها با پشتیبانی از درگاه مذکور، می‌توان استفاده کرد. به کمک هاب USB می‌توان از پورت‌های بیشتری استفاده کرد. مدل‌های B نسخه یک و دو این رایانه، یک درگاه شبکه نیز دارد که به کمک آن می‌توان به شبکه محلی یا اینترنت متصل شد. از خروجی HDMI برای صدا، تصویر و کنترل آن با هم می‌توان بهره جست.

بدین ترتیب با کمک فقط یک نمایشگر لمسی قادر است تبدیل به یک تبلت شود. رزبری‌پای یک رایانه بسیار کوچک و ارزان با تمام قابلیت‌های یک رایانه واقعی است که می‌توان از آن در سیستم‌های روباتیک، اتوماسیون، اینترنت اشیاء (Internet of Things) و … استفاده کرد.

کاربردهای پژوهشی و علمی این رایانه در مجله‌ای تخصصی که وابسته به بنیاد رزبری‌پای است به‌صورت ماهیانه مطرح می‌شود.

اگر بخواهیم مقایسه‌ای کوتاه روی رزبری‌پای و آردوینو داشته باشیم، می‌توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:

مزایای رزبری‌پای

• کوچک در اندازه کارت اعتباری.
• داشتن چندین پورت ارتباطی (اعم از USB و LAN).
• دارا بودن پورت‌های ورودی و خروجی دیجیتال.
• قابلیت نصب سیستم‌عامل بر روی بورد و اتصال موس و کیبرد.

معایب رزبری‌پای

• گران بودن نسبت به آردوینو.
• کد بسته بودن سخت افزار.
• نداشتن تنوع زیاد.

مزایای آردوینو

• کوچک بودن.
• تنوع بالا.
• قیمت پایین.
• متن‌باز بودن نرم‌افزار و سخت‌افزار.
• دارا بودن شیلدهای گسترش.
• مناسب برای دانشجوها.

معایب آردوینو

• عدم نصب سیستم‌عامل (به‌دلیل ضعیف بودن سخت‌افزار).
• یادگیری کدنویسی آردوینو (میکروکنترلر و ARM).

در مقالات بعدی، سعی خواهد شد بطور جزئی‌تر به شرح و تحلیل بوردهای رزبری‌پای و آردوینو بپردازیم.