10 דברים שכדאי לדעת כשמתחילים פרוייקט Raspberry

23 מרץ, 2017

הטיפים המעשיים של חברת Digi-Key כיצד להכין את מחשב ה-Raspberry Pi שלכם לביצוע פרוייקט מקצועי, וכיצד לשפר את היעילות ולהימנע מעוגמת נפש מיותרת

Share via Whatsapp

מאת: צוות העורכים של חברת Digi-Key

המחשב בכרטיס Raspberry Pi נמצא במרכזה של מהפיכה אשר מעניקה את עוצמתו של המחשב האישי בידיהם של חובבים ומספקת להם פלטפורמה קלה לשימוש ותמיכה של קהילה רחבה מאוד. אולם למרות שהיא קלה לשימוש בהשוואה לפלטפורמות אחרות, כמה טיפים יקלו מאוד על חייהם של חובבים ומהנדסים אשר נכנסים לעולם ה-Raspberry Pi. המאמר "עשרת הדברים שכדאי לדעת" אינו מהווה תחליף לספר הדרכה טכני, או לתמיכה מקוונת של קהילת המפתחים, אולם מספק תובנות בסיסיות שנכשו בעמל רב ובעבודה מעשית. העצות מתייחסות לנושאים כמו בחירת ופירמוט כרטיסי SD, בחירת בספק הכוח, באבזר ה-Wi-Fi המתאים וכלה בכיצד לא להרוס את הכרטיס בהזנת הספק שגויה. ובעיקר, הוא יקל על המהנדסים הנכנסים לעולם חדש ומענג של ה-Raspberry Pi.

היכן ומתי להשתמש ב-Raspberry Pi

המחיר הזול, הביצועים הגבוהים והתמיכה שמספקת קהילה גדולה מאוד של מפתחים מאפשרת להשתמש במחשב כמעט לכל מטלה אפשרית. בבסיסו, זהו כרטיס מחשב אישי. אם נסתכל למשל על Raspberry Pi 3 Model BB: הוא מבוסס על מעבד ARM Cortex-A53 העובד במהירות של 1.2GHzz וכולל זיכרון 1Gigabyte RAM. הכרטיס מספק קישוריות אלחוטית מסוג 802.11n wireless LAN, Bluetooth 4.1 ו-BLE. קישוריות קווית הכוללת ארבעה מחברי USB, איתרנט, מחבר HDMI, מחבר אודיו, ממשק למצלמה וממשק כללי GPIO בעל 40 פינים.

הכרטיס מסוגל לבצע מגוון רחב מאוד של מטלות: החל מקריאת טמפרטורה מחיישן ושליטה על מערכת מכטרוניקה, שימוש בו כמחשב PC בקנה מידה מלא ובפרויקטים מעניינים כמו עיבוד תמונות וידאו, רובוטיקה או בקרה מרחוק של מדפסת תלת-מימדית.

קבלת והפעלת ה-Raspberry Pi

המחשב Raspberry Pi מיועד לעבוד על-גבי מערכת הפעלה. מערכת ההפעלה הנפוצה ביותר עבורו היא גרסה ייעודית של לינוקס בשם Raspbian, ששמה נובע מהשילוב של Raspberry ו-Debian. הוא מסוגל להריץ גם מערכות הפעלה אחרות, אבל למתחילים מומלץ להשתמש ב-Raspbian.

כאשר משתמשים בו כמחשב עצמאי (standalone), יש צורך בכל האבזרים ההיקפיים המסורתיים, דוגמת עכבר, מקלדת, צג וכרטיס זיכרון SD. מומלץ להשתמש בכרטיס מקטגוריה 10 הכולל נפח זיכרון של לפחות 8GB, דוגמתAP8GMCSH10U1-B.

יש צורך בקורא כרטיסי SD חיצוני כדי להתקין את האימג' ממחשב חיצוני על-גבי ה-SD. מרגע שהאימג' הועתק אל ה-SD, כל שאר הפעולות ניתנות לביצוע באמצעות ה-Pi עצמו. כדי לפרמט את את כרטיס ה-SD, כדאי לעקוב אחר הקישורית באתר של Raspberry Pi, המפנה את המשתמש אל אתר SD Association שבו ניתן לקבל את תוכנת הפירמוט (Formatter software).

השתמש רק בתוכנה מוכחת על-מנת לוודא הצלחה בהתקנת ה-NOOBS בכרטיס הזיכרון. לחלופפין, ניתן לרכוש כרטיס SD הכולל NOOBS מותקן מראש, כמו למשל כרטיס Raspberry Pi NOOBS 16 Gigabyte. בחירה במקלדת ועכבר אלחוטיים (למשל  Adafruit’s 1738) משחררת את מחברי ה-USB ומונעת סבך של כבלים על השולחן. ניתן גם להשתמש ברכזת USB 2.0 hub עמו למשל רכזת ארבעה מחברים מסוג U22-004-RA. אנחנו ממליצים עליה מכיוון שהיא מצמצמת את העומס על ספק הכוח של המחשב. כמובן שאם המשתמש בוחר להשתמש בצג מגע – אין צורך לחבר מקלדת ועכבר.

בחירת ספק הכוח

אל תפעילו את ה-Raspberry Pi באמצעות כבל ה-USB של המחשב באישי, מכיוון שאין בו מספיק כוח המבטיח מניעה של בעיות הספק, כמו למשל תקלות בכרטיס ה-SD, קפיאה של ה-Raspberry Pi או בעיות בלתי צפויות אחרות. לרוב, ספק כוח עם זרם של 2A מספיק לרוב הצרכים, אולם מומלץ ללכת על בטוח ולהשתמש בספק הנותן זרם של 2.5A עבור Raspberry Pi 3. רבים מהספקי מגיעים עם קונקטור male barrel, ולכן יש לעתים צורך להשתמש בכבל מתאם מסוג  2727 jack-to-Micro USB AA.

ראוי לציין שהמחשב לא זקוק לכל כמות הזרם שהומלצה. המטרה היא להשתמש בספק כוח שיש לו עוצמה מספקת כדי להבטיח יציבות של מתח הכניסה כאשר מחברים לכרטיס אבזרים אחרים או מעגלים אלקטרוניים שונים.

בהתאם למודל הספציפי, כרטיס Raspberry Pi צורך זרם של 100mA עד 300mA במצב המתנה ( idle mode). כאשר משתמשים במחשב במתכונת של אבזר נייד, שימו לב לכך שלא כל התקני אגירת האנרגיה (power banks) מסוגלים לספק את הזרם הדרוש למחשב עם האבזרים המחוברים אליו. ההמלצה שלנו היא להשתמש בספק Adafruit בעל עוצמת זרם מספקת. למשל דגם 1565 לזרם של 4000mAh, או דגם 1566 המספק זרם של 10,000mAh. הם כבר קיבלו הסמכה לעבודה עם מחשבי Pi.

מתג כיבוי והדלקה

המחשב Raspberry Pi לא מגיע עם מתג איתחול (reset button) ומתג הפעלה ראשי על-גבי הכרטיס. כדי להימנע מהצורך לנתק ולחבר את כבל ה-USB בכל פעם שהמחשב קופא או שמתעוררת בעיה אחרת, נוח מאוד להשתמש בכבל USB הכולל מתג הפעלה/כיבוי (כמו למשל 2379). הדבר חשוב במיוחד למתחילים, מכיוון שעד שהם ישלטו היטב בפלטפורמה, ככל הנראה הם ייאלצו לבצע הרבה פעולות כיבוי ואיתחול. יחד עם זאת כדאי לזכור שלא מומלץ לבצע הרבה מאוד פעולות כיבוי והדלקה באמצעות ניתוך מקור ההספק, מכיוון שהדבר יכול לגרום לנזק בכרטיס ה-SD. תמיד עדיף לבצע את פרוצדורת הכיבוי המומלצת ( proper shutdown procedure).

אבזר קישור אלחוטי: דונגל Wi-Fi

הדרך הנוחה ביותר להתקין עידכונים ויישומים ב-Raspberry Pi היא באמצעות חיבור אלחוטי (Wi-Fi) אל האינטרנט, שלמרבה הנוחות מוטמעת מראש מתוך הכרטיס (802.11n). אולם בחלק מהדגמים אין קישוריות Wi-Fi מובנית ולכן יכול להיות שיהיה צורך לחבר אותו אל אבזר קישור אלחוטי (Wi-Fi dongle). במקרה כזה תבדקו היטב שאתם בוחרים בדונגל שאתם בוחרים באבזר שעבר הסמכה ומובטח שמערכת ההפעלה של המחשב מזהה אותו.

הספק היציאות הלוגיות והדרייברים

המתח הלוגי של מחשבי Raspberry Pi הוא 3.3V. פירוש הדבר שהוא לא יכול לעבוד מול אבזרים והתקנים היקפיים אחרים שהמתח הלוגי שלהם הוא 5V. בנוסף, זרם היציאה מהדרייברים שלו הוא 16mA לכל פין, בתנאי שהזרם הכולל ביציאה אינו עולה על כ-50mA לערך. במקרה הצורך, ניתן להתגבר בקלות על הבעיה הזו באמצעות שימוש בממירי רמות לוגיות, כמו למשל BOB-12009 של חברת SparkFun.

שפת התוכנה פייתון (Python)

שפת התכנות פייתון (Python) היא שפת ברירת המחדשל של מערכת ההפעלה Raspbian. למעשה, דיסק האימג' להתקנת Raspbian מגיע כשהוא כבר כולל בתוכו את סביבת הפיתוח של פייתון ((Integrated Development and Learning Environment). למעשה, תכנות בשפת פייתון יהיה דרוש לביצוע כמעט כל הפרוייקטים הנעשים על-גבי Pi.

מערכת ההפעלה מאפשרת לבחור האם לעבוד עם סביבת הפיתוח של פייתון 2 או של הגרסה החדשה יותר, פייתון 3. מומלץ לעבוד עם פייתון העדכנית יותר (IDLE 3/Python 3) כדי לקבל עידכונים ולעבוד מול התיעוד העדכני ביותר. קיימות הרבה מאוד תוכנות בשוק הכתובות בגרסת פייתון 2, ולכן קיים פיתוי גדול מאוד להיצמד אל הגרסה הישנה יותר. יחד עם זאת, קיימים מספר הבדלים בתחביר ובנורמות הכתיבה, שבגללן שתי הגרסאות אינן תואמות אחת לשנייה. הדרך המהירה ביותר לבנות ממשק משתמש לתוכנות פייתון היא באמצעות כלי הפיתוח TkInter. הוא נפוץ מאוד בקרב משתמשי פייתון ולכן גם הוטמע מראש במערכת ההפעלה Raspbian.

בחירת גודל הצג

כאשר כותבים תוכנה, כדאי לעבוד מול צג גדול ולא מול הצג הזעיר של 3 אינטש היושב על כרטיס ה-Raspberry Pi, מכיוון שקשה מאוד לקרוא אותו. אומנם הצג הקטן מתאים ביותר להפעלת פרוייקטים לאחר שהתכנות הסתיים, עדיף לבצע את התכנות עצמו באמצעות צג גדול, או לפחות צג מגע ברוחב של 7 אינטש.

מספר טיפים מהירים שימנעו עוגמת נפש

  1. אם אתם מתפתחם להשתמש בכרטיס SD בנפח של 32GB, צריך לוודא שהוא מפורמט לפי FAT32. המחשב קורא מידע רק באמצעות FAT32.
  2. תוודאו שכרטיס ה-SD הוא בעל תאימות מוכחת ל-Raspberry Pi
  3. אם המחשב נתקע בשורת הפקודות, הריצו את פקודת sudo start x כדי לאתחל את ה-GUI
  4. תקעי ה-GPIO אינם מסומנים ב-Raspberry Pi. כדאי לרכוש לוח רפרנס כמו למשל  GPIO reference.
  5. אומנם ניתן לספק כוח למחשב באמצעות תקעי ה-GPIO, אבל אל תעשו את זה: בכך אתם עוקפים את נתיך ההגנה ויכולים להרוס את המחשב אם יש תקלה.
  6. כמעט מיותר לציין – אבל אל תשכחו לגבות את הקבצים שאתם מייצרים עבור הפרוייקט.

סיכום

מחשבי Raspberry Pi הם בעלי עוצמת עיבוד גדולה מאוד, קלים לשימוש ונהנים מתמיכה טכנית מקיפה. זהו בסיס מצויין להתחיל ממנו יישומים מקצועיים מלאים, או פרוייקטים אישיים לצורך הנאה. העצות המעשיות שהובאו למעלה מתאימות לכל המשתמשים, גם חובבים, גם מתחילים וגם מהנדסים מקצועיים, ומיועדות לשפר את היעילות ולהגביר את ההנאה.

לכתבה המקורית באנגלית: Digi-Key

 

 

פורסם בקטגוריות: רכיבים ופתרונות אלקטרוניים