Tutorial Category: Raspberry Pi راسبيري باي

في هذا الدرس سنتعلم كيفية تشغيل الراسبيري باي عن طريق البطاريات. حيث أن ذلك من الطرق المفيدة لكي تجعل الراسبيري باي خاصتك تعمل بدون التوصيل بمصدر طاقة ثابت.

المكونات المطلوبة

راسبري باي

DC-DC Converter

حامل بطاريات 4 x AA

أسلاك توصيل Female / Male jumper

أطراف توصيل Pin Header Male

مكواة لحام

قصدير لحام

جهاز قياس فولت وتيار متعدد Multimeter

توصيل الدائرة

نقوم بتوصيل طرفى حامل البطاريات على المدخلين IN+ و IN- لمحول الفولت DC-DC Converter بحيث يتم توصيل السلك الأحمر بـ  IN+ و السلك الأسود بـ IN- كالصورة التالية.

نقوم بلحام طرفى توصيل Pin Header Male فى طرفى المخرج من محول الفولت DC-DC Converter كالتالي.

نقوم بتركيب البطاريات الأربعة من المقاس AA فى أماكنهم، ثم تشغيل مفتاح التشغيل الملحق بحامل البطاريات.

الآن نقوم بضبط الفولت الخارج من الـ DC-DC Converter عن طريق قياس هذا الفولت بمقاس الفولت والتيار المتعدد Multimeter وذلك بضبطه على قياس الفولت المستمر DC ونقيس طرفى المخرج، ثم نقوم بظبط المكثف المتغير بإستخدام أى مفك رفيع حتى يصبح الفولت الخارج 5 فولت كالتالي.

نقوم بالتوصيل بين طرفى التوصيل Pin Header والراسبيري باي عن طريق أسلاك التوصيل Female / Female بحيث يتم توصيل السلك الأحمر بالـ 5 فولت والسلك الأسود بالـ GND كالتالي.

فى هذا الدرس سنتعلم كيفية توصيل مؤقت الساعة الحقيقي Real Time Clock – RTC على الراسبيري باي عن طريق بروتوكول I2C، حيث سيمكننا ذلك من جعل توقيت الراسبري باي يعمل بإستمرار حتى مع قطع التيار الكهربي عنها.

فمؤقت الساعة الحقيقي RTC هو عنصر فى غاية الأهمية لأي مشروع تحكم خاصة لو كان المشروع يقوم بتخزين معلومات وقياسات معتمدة على الوقت والتاريخ، فهذا الموديول يجعل الوقت والتاريخ يعملان بإستمرار وذلك بسبب البطارية طويلة المدى المدمجة فيه.

المكونات المطلوبة

راسبيري باي

مؤقت ساعة حقيقي Real Time Colck – RTC

أسلاك توصيل Female / Female jumper

توصيل الدائرة

نقوم بتوصيل الدائرة كما فى الصورة التالية مع ملاحظة أن هذا الموديول يعتمد على الشريحة DS3231 وهي تعمل على جهد 3.3 فولت، لذلك هي مناسبة لتعمل على الراسبري باي مباشرة بدون أي مكونات أخرى.

الكود البرمجي

في البداية نقوم بفتح الـ Terminal الخاص بالراسبري باي وكتابة الأوامر التالية أو نقوم بفتح نافذه الـ SSH الخاصة بها من جهاز آخر مربوط معها علي نفس الشبكة كما تم شرحه في الدرس الخامس.

فى البداية نقوم بتحديث نظام تشغيل الراسبيري باي.

sudo apt-get update
sudo apt-get –y upgrade

ثم نقوم بالتعديل في أحد ملفات النظام كالتالي.

sudo nano /etc/modules

قم بإضافة السطر التالي (rtc-ds1307) داخل ملف modules الذى قمنا بفتحه بمحرك النصوص Nano، ثم نقوم بالضغط على Ctrl+O ثم enter ثم Ctrl+X وذلك لحفظ الملف السابق.

نقوم بإعادة تشغيل الراسبري باي كالتالي.

sudo reboot

نقوم بتشغيل الراسبري باي وكتابة الأمر التالي، إذا كنت تستخدم راسبيرى باى ذات الإصدار Rev 1، ستحتاج لتغيير الرقم 1 فى آخر الأمر وإستبدالة بـ 0.

sudo i2cdetect -y 1

سوف تشاهد التالي بعد كتابة الأمر.

فى هذه التجربة يكون 0x68 هو عنوان الـ RTC Module .

ثم نقوم بالتعديل فى أحد ملفات النظام مرة أخرى كالتالي.

sudo nano /etc/rc.local

قم بإضافة السطرين التاليين داخل ملف rc.local الذي قمنا بفتحه بمحرك النصوص Nano.

echo ds1307 ds1307 0x68 > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device
hwclock –s

ثم نقوم بالضغط على Ctrl+O ثم enter ثم Ctrl+X وذلك لحفظ الملف السابق.

لاحظ أنه يجب تغيير العنوان 0x68 للعنوان الذي سيظهر لك من الخطوة السابقة، وكذلك إذا كنت تستخدم راسبيري باي Rev1 نقم بتغيير i2c-1 إلى i2c-0.

نقوم بإعادة تشغيل الراسبيري باي مرة أخرى.

sudo reboot

بعد إعادة التشغيل إذا قمت بكتابة أمر i2cdetect ستلاحظ أن عنوان الموديول قد تغير إلى UU، وهذا دليل على أن الموديول يعمل جيداً.

sudo i2cdetect -y 1

الآن نقوم بضبط إعدادات الوقت والتاريخ من خلال الأمر التالي.

sudo raspi-config

نقوم بإختيار Internationalisation Options ثم Change Timezone  وتختار بعد المنطقة والدولة التى تقيم بها.

يمكنك قراءة وقت وتاريخ الراسبيري باي بالأمر التالي.

date

إذا أردىت تغير الوقت والتاريخ لأي سبب فبإمكانك ذلك من خلال الأمر التالي وكتابة الوقت والتاريخ الذي تريده بين علامات التنصيص.

sudo date -s “16 APR 2017 23 : 00 : 00”

وبمجرد تغيره يجب عليك كتابته على الـ RTC Module كالتالي.

sudo hwclock –w

وللتأكد يمكنك قراءة الوقت والتاريخ من الموديول مرة أخرى كالتالي.

sudo hwclock –r

يمكنك قراءة وقت الراسبيري باي وكذلك وقت الـ RTC Module سوياً لتتأكد من أنهم نفس التوقيت كالتالي.

sudo date; sudo hwclock –r

في هذا الدرس سنتعلم كيفية توصيل حساس تحديد المسافات Ultrasonic Module بالراسبيري باي، حيث سيمكِنك هذا الحساس من تصميم الروبوتات التى تتفادى العوائق من حولها حتى وهي تتحرك في الظلام.

فيعتمد هذا الحساس على إرسال موجات فوق سمعية وإستقبالها مرة أخرى ويمكن من خلال حساب فرق الزمن بين الموجة المرسلة والموجة المستقبلة من تحديد مواقع العوائق وهذه الطريقة هي نفس طريقة الرؤية لدى الخفافيش فهي لا تملك  أعين ولكنها تستطيع الطيران بسهولة وتفادي العوائق.

المكونات المطلوبة

راسبيري باي

حساس تحديد المسافات Ultrasonic Module

أسلاك توصيل Female / Female jumper

أسلاك توصيل Female / Male jumper

لوحة تجارب Breadboard

مقاومة 1.2 كيلو أوم

مقاومة 2.2 كيلو أوم

توصيل الدائرة

نقوم بتوصيل الدائرة كما في الصورة التالية مع ملاحظة أن هذا الموديول يعمل على فرق جهد 5 فولت ، لذلك علينا أن نكُون دائرة لتقسيم الجهد بالمقاومات حتى نستطيع إستقبال الإشارات القادمة من الحساس بدون أي تأثير على الراسبيري باي.

توصيل هذه الدائرة سهل وبسيط ولكن الأساس بها مراعاة أن حساس الـ ultrasonic يعمل على 5 فولت وأن الراسبيري باي تعمل على 3 فولت، فيجب علينا تقسيم الفولت الخارج من الحساس لكي يصل للراسبيري باي كفولت منخض ولا يحرق الدائرة، كل ذلك يتم بإستخدام مقاومتين أحدهما كبيرة 2.2  كيلوأوم والأخري صغيرة 1.2 كيلوأوم كالتالي.

فى البداية نقوم بفتح الـ Terminal الخاص ب الراسبيري باي وكتابة الأوامر التالية أو نقوم بفتح نافذه الـ SSH الخاصة بها من جهاز آخر مربوط معها علي نفس الشبكة كما تم شرحه في الدرس الخامس.

الأساس في هذا الكود هو المعادلة الحسابية التي يعمل عليها الحساس حيث أن السرعة التي يتحرك بها أي جسم تساوي المسافة التي تحركها مقسومة على الزمن الذي احتاجه لقطع هذه المسافة.

ومنها نحصل على معادلة المسافة والتى تقسم على 2 وذلك حيث أن الصوت المرسل من حساس الـ Ultrasonic يتحرك مرتين مره ذهاباً حتى يصطدم بالجسم الذي أمامه ويعود مرة أخرى للحساس.

فى البداية نقوم بفتح ملف بايثون ونسميه ultrasonic.py

sudo nano ultrasonic.py

ثم نقوم بكتابة الكود التالي بداخله.

import RPi.GPIO as GPIO                    #Import GPIO library
import time                                #Import time library
GPIO.setmode(GPIO.BCM)                     #Set GPIO pin numbering 

TRIG = 4                                   #Associate pin 4 to TRIG
ECHO = 17                                  #Associate pin 17 to ECHO

print "Distance measurement in progress"

GPIO.setup(TRIG,GPIO.OUT)                  #Set pin as GPIO out
GPIO.setup(ECHO,GPIO.IN)                   #Set pin as GPIO in

while True:

  GPIO.output(TRIG, False)                 #Set TRIG as LOW
  print "Waitng For Sensor To Settle"
  time.sleep(2)                            #Delay of 2 seconds

  GPIO.output(TRIG, True)                  #Set TRIG as HIGH
  time.sleep(0.00001)                      #Delay of 0.00001 seconds
  GPIO.output(TRIG, False)                 #Set TRIG as LOW

  while GPIO.input(ECHO)==0:               #Check whether the ECHO is LOW
    pulse_start = time.time()              #Saves the last known time of LOW pulse

  while GPIO.input(ECHO)==1:               #Check whether the ECHO is HIGH
    pulse_end = time.time()                #Saves the last known time of HIGH pulse 

  pulse_duration = pulse_end - pulse_start #Get pulse duration to a variable

  distance = pulse_duration * 17150        #Multiply pulse duration by 17150 to get distance
  distance = round(distance, 2)            #Round to two decimal points

  if distance > 2 and distance < 400:      #Check whether the distance is within range
    print "Distance:",distance,"cm"        #Print distance
    print "Out Of Range"                   #display out of range

ثم نقوم بتشغل البرنامج عن طريق الأمر التالي.

sudo python ultrasonic.py

نلاحظ أن البرنامج يعمل ويقوم بعرض المسافة بين حساس الـ ultrasonic والكائن الذى أمام، قم بتغيير المسافة بين الحساس والكائن الذى أمامة ستلاحظ أن المسافة تتغير بالفعل.

أما عن شرح الكود الذي استخدمناه فهو في غاية السهولة حيث يتم إرسال نبضة للرجل Trig مع الأخذ فى الإعتبار مقدار الوقت بين high و الـ low وهو 10 ميكرو ثانية كالتالي.

GPIO.output(TRIG, True)                  #Set TRIG as HIGH
time.sleep(0.00001)                      #Delay of 0.00001 seconds
GPIO.output(TRIG, False)                 #Set TRIG as LOW

يقوم الحساس بالانتظار حتى تأتي النبضة وتستقبل من خلال الرجل echo فبمجرد إرسال النبضة يقوم بحساب بداية الوقت ثم بمجرد وصول النبضة للحساس يقوم بحساب نهاية الوقت ثم بطرحهم من بعضهم يحصل على الوقت المستغرق لترسل النبضة ثم تستقبل.

while GPIO.input(ECHO)==0:             #Check whether the ECHO is LOW
   pulse_start = time.time()   #Saves the last known time of LOW pulse

while GPIO.input(ECHO)==1:           #Check whether the ECHO is HIGH 
   pulse_end = time.time()    #Saves the last known time of HIGH pulse

pulse_duration = pulse_end - pulse_start #Get pulse duration to a variable

بمعلومية سرعة الصوت فى الهواء والتى تساوي 343 متر فى الثانية أي تساوي 34300 سنتى متر في الثانية، نقوم بالتعويض في المعادلة لتصبح الصيغة النهاية هي حاصل ضرب الزمن فى 17150، ثم نقوم بالتقريب لأقرب رقمين عشريين.

distance = pulse_duration * 17150       #Multiply pulse duration by 17150 to get distance
distance = round(distance, 2)           #Round to two decimal points

مع الأخذ في الأعتبار بأن هذا الحساس لا يستطيع الأحساس بالمسافات الأقل من 2 سنتى متر ولا أكثر من 4 أمتار، لذلك يتم إضافة الدالة الشرطية التالية.

if distance > 2 and distance < 400:      #Check whether the distance is within range
 print "Distance:",distance,"cm"  #Print distance 
else:
 print "Out Of Range"                   #display out of range

فى هذا الدرس سنتعلم كيفية توصيل شاشة OLED عدد نقاطها هو 182×64 ويتم توصيلها على الراسبري باي عن طريق بروتوكول I2C، حيث سيمكننا ذلك من عرض ما نريد وقراءة قيمة أي مستشعر مباشرة على شاشة صغيرة بدون الاضطرار لتوصيل شاشة كبيرة للراسبيري باي ومن أهم مميزات هذه الشاشة هي صغر الحجم ودرجة الوضوح العالية للصورة وإنخفاض إستهلاك الطاقة بدرجة كبيرة.

المكونات المطلوبة

راسبري باي

شاشة عرض OLED

أسلاك توصيل Female / Female jumper

توصيل الدائرة

نقوم بتوصيل الدائرة كما في الصورة التالية ومن الممكن أن نقوم بتوصيلها بإستخدام لوحة التجارب الـ breadboard

الكود البرمجي

فى البداية نقوم بفتح الـ Terminal  الخاص بالراسبري باي وكتابة الأوامر التالية أو نقوم بفتح نافذه الـ SSH الخاصة بها من جهاز آخر مربوط معها علي نفس الشبكة كما تم شرحه في الدرس الخامس

في البداية نقوم بتحديث نظام تشغيل الراسبرى باى وتنصيب مكتبة GPIO الخاصة بالتحكم في أطراف الإدخال والإخراج.

sudo apt-get update
sudo apt-get install build-essential python-dev python-pip
sudo pip install RPi.GPIO

ثم نقوم بتنصيب مكتبات إضافية لتعمل الشاشة على الراسبري باي.

sudo apt-get install python-imaging python-smbus

ثم نقوم بتحميل ملفات مكتبة SSD1306 للتحكم فى الـOLED والمعدة مسبقاً من Adafruit من خلال الأوامر التالية.

sudo apt-get install git
git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_SSD1306.git

نقوم بتغيير المسار إلى الملف الذي قمنا بتنزيلة ونقوم بعمل تنصيب للمكتبة من خلال الأوامر التالية.

cd Adafruit_Python_SSD1306
sudo python setup.py install

بمجرد الإنتهاء من تنصيب المكتبة تصبح جاهزة مباشرة لإستدعائها من خلال أي برنامج Python عن طريق كتابة الأمر التالي في ملف الـ Python.

import Adafruit_SSD1306

سنقوم الآن بالذهاب لملف examples داخل مكتبة الـ OLED لنشغل أحد الأمثلة حتى نتأكد من أن الشاشة تعمل بنجاح وذلك كالتالي.

cd examples
sudo python shapes.py

سنلاحظ أن الشاشة تعمل وتعرض مجموعة من الأشكال المختلفة وكذلك كلمة Hello World كالتالي.

يجب ملاحظة أن هذه المكتبة تدعم برتوكول I2C وكذلك SPI وكذلك عدد مختلف من مقاسات الشاشات، فكل ما عليك أن تقوم بتحدد البروتوكول الذي تعمل علية شاشتك وفي هذه الحالة I2C ومقاس الشاشة 128×64، فنقوم بفتح ملف shapes.py من خلال برنامج nano.

sudo nano shapes.py

# 128x32 display with hardware I2C:
disp = Adafruit_SSD1306.SSD1306_128_32(rst=RST)
	 
# 128x64 display with hardware I2C:
# disp = Adafruit_SSD1306.SSD1306_128_64(rst=RST)
	 
# Alternatively you can specify an explicit I2C bus number, for example
# with the 128x32 display you would use:
# disp = Adafruit_SSD1306.SSD1306_128_32(rst=RST, i2c_bus=2)
 
# 128x32 display with hardware SPI:
# disp = Adafruit_SSD1306.SSD1306_128_32(rst=RST, dc=DC, spi=SPI.SpiDev(SPI_PORT, SPI_DEVICE, max_speed_hz=8000000))
	 
# 128x64 display with hardware SPI:
# disp = Adafruit_SSD1306.SSD1306_128_64(rst=RST, dc=DC, spi=SPI.SpiDev(SPI_PORT, SPI_DEVICE, max_speed_hz=8000000))

كل ما عليك هو أن تقوم بإزالة علامة # من أمام البروتوكل والمقاس المناسب لشاشتك ووضعها قبل كل المقاسات الأخرى، وفى حالة الشاشة المستخدمة هنا

# 128x64 display with hardware I2C:
# disp = Adafruit_SSD1306.SSD1306_128_64(rst=RST)

بإمكانك قراءة المزيد ومراجعة الكود المكتوب فى برنامج py فهو سهل وبسيط حيث يقوم برسم مجموعة من الخطوط عن طريق الأمر draw وكذلك طباعة كلمة Hello World مثل التالي.

draw.ellipse
draw.rectangle
draw.polygon
draw.line
draw.text((x, top),    'Hello',  font=font, fill=255)

هناك مجموعة من الأمثلة فى ملف examples أحدها يسمى py وهو يقوم بعرض صورة قطة على الشاشة وأخر إسمه animated.py يمكنك من تحريك نص على الشاشة، يمكنك بسهولة قراءة الكود المكتوب والتعديل فيه ليناسب إحتياجاتك.

فى هذا الدرس سنتعلم كيفية توصيل شاشة LCD عدد أحرفها هو 16 حرف طولى وعدد أسطرها هو سطرين، حيث سيمكننا ذلك من عرض ما نريد وقراءته قيمة أى حساسات مباشرة على شاشة صغيرة بدون الإضطرار لتوصيل شاشة كبيرة للراسبيري باي أو إستخدام جهاز حاسب آخر لعرض ما نريد.

المكونات المطلوبة

راسبري باي

شاشة عرض LCD 16×2

أسلاك توصيل Female / Female jumper

أسلاك توصيل Female / Male jumper

مقاومة متغيرة 10 كيلو أوم

لوحة تجارب

 

توصيل الدائرة

نقوم بلحام الـ Pin Header المرفق مع الشاشة كالتالى.

نقوم بتوصيل الدائرة كما فى الصورة التالية ومن الممكن أن نقوم بتوصيلها بإستخدام لوحة التجارب الـ  breadboard

الكود البرمجي

في البداية نقوم بفتح الـ Terminal الخاص ب الراسبري باي وكتابة الأوامر التالية أو نقوم بفتح نافذة الـ SSH الخاصة بها من جهاز آخر مربوط معها على نفس الشبكة كما تم شرحه في الدرس الخامس.

في البداية يجب ان نقوم بتحميل ملفات مكتبة التحكم فى الـ LCD والمعدة مسبقاً من Adafruit من خلال الأمر التالي.

git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_CharLCD.git

نقوم بتغيير المسار إلى الملف الذى قمنا بتنزيلة ونقوم بعمل تنصيب للمكتبة من خلال الأوامر التالية.

cd ./Adafruit_Python_CharLCD
sudo python setup.py install

بمجرد الإنتهاء من تنصيب المكتبة تصبح جاهزة مباشرة لإستدعائها من خلال أى برنامج Python عن طريق كتابة الأمر التالي فى ملف الـ Python

import Adafruit_CharLCD as LCD

سنقوم الآن بكتابة كود بسيط لتوضيح كيفية إستخدام المكتبة والتحكم فى الشاشة، عن طريق سطر أوامر لينكس Terminal نقوم بكتابة الأمر التالي لفتح ملف جديد وكتابة كود بلغة الـ Python به.

sudo nano ~/Adafruit_Python_CharLCD/Adafruit_CharLCD/GeeksValley_LCD.py

ثم نقوم بكتابة الكود التالي بداخله والذي يقوم بإختبار مجموعة من الأوامر الأساسية فى إستخدام الـ LCD

#!/usr/bin/python
# Example using a character LCD connected to a Raspberry Pi 
import time
import Adafruit_CharLCD as LCD

# Raspberry Pi pin setup
lcd_rs = 27
lcd_en = 22
lcd_d4 = 25
lcd_d5 = 24
lcd_d6 = 23
lcd_d7 = 18
lcd_backlight = 2

# Define LCD column and row size for 16x2 LCD.
lcd_columns = 16
lcd_rows = 2

lcd = LCD.Adafruit_CharLCD(lcd_rs, lcd_en, lcd_d4, lcd_d5, lcd_d6, lcd_d7, lcd_columns, lcd_rows, lcd_backlight)

lcd.message('Hello\nworld!')
# Wait 5 seconds

time.sleep(5.0)
lcd.clear()
text = raw_input("Type Something to be displayed: ")
lcd.message(text)

# Wait 5 seconds
time.sleep(5.0)
lcd.clear()
lcd.message('Goodbye\nWorld!')

time.sleep(5.0)
lcd.clear()

البرنامج السابق هو برنامج بسيط جداً حيث تم تعريف الأرجل التى تم توصيل الـ LCD بها ويمكنك تغير هذه الأرجل كما تشاء، ثم تم تعريف عدد الأسطر والصفوف فى الشاشة، ثم بعد ذلك تم تمرير هذه المتغيرات للمكتبة عن طريق الأمر  LCD.Adafruit_CharLCD.

يقوم البرنامج السابق بمجرد تشغيله بعرض كلمة Hello World لمدة 5 ثوانى .

• بعد ذلك يقوم بعرض رسالة من خلال سطر الأوامر ويطلب منك أن تقوم بكتابة جملة ما لتعرض على الشاشة مثل Geeks Valley وبمجرد الضغط على Enter سنلاحظ أن تم طباعة جملة Geeks Valley على الشاشة لمدة 5 ثوانى.

بعد ذلك يقوم البرنامج بطباعة جملة Goodbye World على الشاشة لمدة خمس ثوانى أخرى.

ثم بعد ذلك يقوم البرنامج بمسح الشاشة وتركها خالية.

هناك الكتير من الأوامر الخاصة بهذه المكتبة وهذه المجموعة من أهمها.

home()– يقوم هذا الأمر بتحريك نقطة الكتابة لأول الشاشة
clear()– يقوم بمسح كل ما هو مكتوب على الشاشة
set_cursor(col, row)– يقوم هذا الأمر بتحديد نقطة الكتابة على الشاشة وذلك بتحديد رقم العمود col وكذلك رقم السطر row
show_cursor(show)– يقوم بعرض نقطة الكتابة على الشاشة
blink(blink)– يقوم بومض نقطة الكتابة على الشاشة
move_left()or move_right() – يقوم بتحريك نقطة الكتابة على الشاشة يميناً ويساراً
set_right_to_left()or set_left_to_right() – يقوم بتغيير إتجاه الكتابة من اليمين لليسار ومن اليسار لليمين
message(text)– ببساطة نقوم بكتابة النص المراد عرضه على الشاشة

فى هذا الدرس سنتعلم كيفية جعل برامج البايثون تعمل بشكل تلقائي أو فى وقت محدد على الراسبيري باي بإستخدام طريقة Crontab وهذه تعتبر من أهم الخطوات لكى تصبح الراسبيري باي منصة مستقلة لمشاريع الأنظمة المدمجة.

المكونات المطلوبة

راسبيري باي

الكود البرمجى

فى البداية نقوم بفتح ال Terminal الخاص ب الراسبيري باي وكتابة الأوامر التالىة أو نقوم بفتح نافذه ال SSH الخاصة بها من جهاز آخر مربوط معها على نفس الشبكة كما تم شرحة فى الدرس الخامس.
نقوم بفتح محرر النصوص Nano ويقوم بإنشاء ملف البرنامج الذى نريد تشغيلة مع فتح الراسبري باي وليكن اسمه print.py

nano print.py

نقوم بكتابة الكود بداخلة بلغة البايثون python وللتوضيح سأقوم بكتابة برنامج يقوم بطباعة كلمة Hello World! ويقوم بطباعة الوقت والتاريخ الحالى.

#!/bin/python
import datetime
print “Hello World!”
print datetime.datetime.now()

ثم نقوم بالضغط علي Ctrl+O ثم enter ثم Ctrl+X وذلك لحفظ الملف السابق.
نقوم بإنشاء directory جديد لنضع الكود بداخلة ونسمية launcher ونوجه الـ terminal لهذا المسار الجديد ونقوم بإنشاء برنامج shell script.

mkdir launcher
cd launcher
nano launcher.sh

فى هذا البرنامج نكتب الكود التالى الذى يقوم بتوجيه الـ terminal إلى مكان تواجد كود البايثون المراد تنفيذه وكذلك بدأ تشغيله.

#!/bin/bash
cd /
cd home/pi
sudo python print.py

ثم نقوم بالضغط علي Ctrl+O ثم enter ثم Ctrl+X وذلك لحفظ الملف السابق.
نحتاج الآن أن نجعل هذا البرنامج excutable كالتالي.

chmod 755 launcher.sh

نقوم بإنشاء directory جديد بإسم logs فى الـ home وهو لكى يقوم الـ crontab بكتابة أى رسائل أخطاء هناك.

cd
mkdir logs 

الـ crontab هو عبارة عن deamon يعمل فى خلفية نظام الـ Linux وهو يتيح لنا تنفيذ برامج فى أوقات محددة.
نقوم بكتابة الأمر التالى لكي يفتح نافذة الـ crontab

sudo crontab -e

نقوم بكتابة الأمر التالي والذى يقوم بتشغيل الـ script مع كل Reboot للراسبري باي وسوف تلاحظ أنه أمر بسيط جداً فقط نقوم بكتابة @ ثم متى نريد تنفيذ هذا الأمر ثم مسار الملف المراد تنفيذه وهنا كي يتضح المثال سنقوم بعمل حفظ لناتج تنفيذ الأمر فى file بإسم cronlog فى directory الـ logs الذى قمنا بإنشائه مسبقاً عن طريق (<<) وهى تقوم بالإستمرار فى الحفظ فى نفس الملف ثم نقوم بعمل redirection للـ standard error فى الـ standard out  عن طريق كتابة 2>&1.

@reboot sh /home/pi/launcher/launcher.sh >>/home/pi/logs/cronlog 2>&1

نقوم بعمل أعادة تشغيل للراسبري باى عن طريق الأمر التالي.

sudo reboot

إذا قمنا الآن بفتح الـفايل cronlog سنجد أنه قد طبع بداخلة كلمة Hello World! ومن بعدها التاريخ والوقت ، وفى كل مرة نعيد تشغيل الجهاز فيها سيقوم بنفس الكتابة مجدداً مما يعنى أن الـ crontab يعمل جيداً.
الآن إذا أردت تنفيذ أمر معين فى وقت محدد كل ما عليك هو إتباع الـ format التالي فى الأمر.

MIN HOUR DOM MON DOW CMD

وإذا أرت التكرار بشكل منتظم قم بإستبدل الخانة المراد التكرار فيها بـ * بدلاً من القيمة.
فمثلا إذا أردت تنفيذ البرنامج السابق فى وقت محدد وكتبت التالى فى الـ crontab.

30 08 10 06 * /home/pi/launcher/launcher.sh

 فهذا يعنى التالى :

30 => 30 دقيقة

08 => الساعة الثامنة صباحاً

10 => اليوم العاشر من الشهر

06 => شهر يونيو

*  => أى يوم من أيام الأسبوع

مثلاً أيضاً أذا أردت تنفيذ برنامج كل دقيقة فما عليك إلا الكود التالي.

* * * * * /home/pi/launcher/launcher.sh

أما إستخدام @ يكون كالتالي:

فى هذا الدرس سنتعلم كيفية إسخدام الراسبيرى باى كجهاز راديو لإرسال الأصوات عن طريق موجات ال FM ويتم ذلك عن طريق ال hardware  المدمج فى الراسبيرى باى الذى يقوم بتوليد spread-spectrum clock من خلال أحد أطراف ال GPIO وهو GPIO4 وكل ما تحتاج إضافته هو سلك لهذا الطرف كي يحدث التذبذب حولة وتنتشر الموجات لمسافة كبيره تصل إلى 100 متر ومن الممكن أن لا تستخدم هذا الهوائي ولكن مدى الراديو سيقل إلى 10 cm فقط.

المكونات المطلوبة

راسبيرى باى

سلك توصيل طوله أكبر من 75 cm

سلك توصيل Female jumper

قطعة Heat Shrink

مكواة لحام

قصدير لحام

توصيل الدائرة

نقوم بقياس 75 cm  من كابل التوصيل (من الممكن أن يقل الكابل عن هذا الطول ولكن كلما قل طوله كلما قلت المساحة المغطاه لبث الراديو)، ونقوم بلحامه فى طرف واحد من سلك التوصيل ال Female  بإستخدام مكواة اللحام كالتالي ويكون مجال بث هذا الهوائي حوالي 100 متر .

نقوم بإستخدام قطعة ال heat shrink لتغطية مكان اللحام ثم نقوم بتسخينها بإستخدام قداحة حتى تنكمش على السلك لتقوم بحمايته كالتالي :

نقوم بتوصيل الكابل السابق الإعداد فى الطرف رقم 7 من ارجل التوصيل GPIO وهو GPIO4.

الكود البرمجى

فى البداية نقوم بفتح ال Terminal  الخاص ب الراسبيري باي وكتابة الأوامر التالية أو نقوم بفتح نافذه ال SSH الخاصة بها من جهاز آخر مربوط معها على نفس الشبكة كما تم شرحة فى الدرس الخامس.

 نقوم بكتابة الأمر التالي وهو يقوم بتزيل مالفات PiFm الخاصة بتحويل الراسبيري باي لجهاز إرسال وهي تكون مضغوطة في ملف من النوع tar.

wget http://omattos.com/pifm.tar.gz

نقوم بفك ضغط الملفات التي تم إنزالها عن طريق الأمر التالي.

tar -xvf pifm.tar.gz

نقوم بالـتأكد أنه تم فك ضغط كل الملفات التي تقوم بتشغيل الراديو عن طريق الأمر ls الذي يعرض محتويات المجلد المتواجدين فيه.

نقوم بكتابة الأمر التالى الذي بدورة يقوم بتشغيل الراديو على تردد ال FM الذى نكتبة فى نهاية الأمر فقد أستخدمت تردد 93.7 MHz  وهو تردد لا ينتمي لأى قناه إذاعية وكذلك قمت بإختار التسجيل المرفق مع الملفات المسمي sound.wav ولكنك تستطيع تغيره إلى أى تسجيل تفضلة على أى يكون إمتداده .wav وليس .mp3 ويكون أيضاً 16-bit mono

sudo ./pifm sound.wav 93.7

إذا أرت فى أى وقت وقف الصوت ما عليك سوى الضغط على ctrl + c فيتوقف الصوت المرسل تماماً.

الآن ما عليك سوى أن تستخدم أى جهاز راديو وليكن الراديو المدمج فى هاتفك المحمول وتختار التردد الذى قمت بكتابته فى الأمر السابق وهو 7 MHz، فسوف تستمع للمقطوعة التى قمت بتشغيلها من الراسبيري باي.

فى هذا الدرس سنتعلم كيفية زيادة السرعة Overclocking للراسبيري باي مع الأخذ فى الإعتبار أن درجة الحرارة لن تزيد عن 50 أو 60 درجة مئوية.

المكونات المطلوبة

راسبيرى باى

مشتت حرارى

الكود البرمجى

في البداية يجب أن تلاحظ أن كسر السرعة فى الراسبيري باي كان يؤدى إلى فقد الضمان قبل عام 2012 حيث أن مؤسسة راسبري فاونديشن لم تكن تدعم كسر السرعة وذلك لخطورته على حرق اللوحة بسبب زيادة درجة الحرارة عليها بشكل كبير، ولكنها بعد ذلك قامت بدعم كسر السرعة في نظام راسبيان بما يحافظ على اللوحات ولا يعرضها للخطر وذلك فى كل الإصدارات من راسبري باي 1 و B+ و 2 ماعدا راسبري باي 3 حيث أن تعطى أداء يقارب أقصى إمكانيات ممكنة فى اللوحة فلا داعي لكسر السرعة.

بإمكانك بسهولة تغير تفعيل كسر السرعة من قائمة خصائص الراسبيري باي Raspi-config كالتالي فبإمكانك الإختيار من مجموعة من الإعدادات المعدة مسبقاً التي بإمكانها أن تصل الراسبيري باي حتى تردد 1000 ميجاهرتز.

أو من خلال سطر أوامر لينكس وذلك بالتعديل على ملف txt كالتالى فنقوم بكتابة الأمر التالي في سطر أوامر النظام Terminal.

sudo nano /boot/config.txt

سوف تلاحظ وجود كثر من الأختيارات بإمكانك تخطي الكثير منهم والتالي هو قائمة بأهم ما يمكن التحكم به.

Frequency Overclocking
arm_freq – تردد البروسيسور والقيمة الأولية لها هي 700
gpu_freq – تردد كارت الشاشة الخاص باللوحة والقيمة الأولية لها هي 250
sdram_freq – تردد الرامات والقيمة الأولية لها هي 500
core_freq – تردد ال core الخاص بكارت الشاشة وهو له تأثير على أداء البروسيسور حيث أنه يتم التحكم به من خلال الـ L2 cache
h264_freq – تردد دائرة فك تشفير الفيديو
isp_freq – تردد دائرة التحكم فى الكاميرا
v3d_freq – تردد عرض الفيديو  3D
Voltage Overclocking
over_voltage – مقدار فرق الجهد الذي سيصل له البروسيسور وكذلك كارت الشاشة وأقل قيمة له هي (-16) و أقصى قيمة له هي (8) والقيمة الأولية له هي (0)

بإمكانك تغيير الإعدادات السابقة كما تريد وليكن قم بتغييرهم إلى الآتي ويفضل أن تقوم بتركيب مشتت الحرارة الخاص بالراسبيري وذلك لزيادة الحماية عليها من أي تغير ممكن فى حرارة البروسيسور.

arm_freq=900
gpu_freq=300
core_freq=250
h264_freq=250
isp_freq=250
v3d_freq=250
sdram_freq=450
over_voltage=6

فى هذا الدرس سنتعلم كيفية عمل زر لإغلاق الراسبرى باى بشكل آمن بدون الإضطرار لإغلاقها من خلال أمر الإغلاق ولا فصل مصدر الطاقة عنها.

المكونات المطلوبة

راسبرى باى

سلك توصيل female \ female

زر ذو طرفين press button

مكواة لحام

قصدير لحام

توصيل الدائرة

نقوم بقص سلك التوصيل لنصفين متساويين فى الطول ثم نقوم بقطع جزء من الغلاف البلاستيكي الحامي للسلك حتى يظهر جزء مناسب من السلك فنستطيع لحامه فى زر الضغط.

نقوم بلحام طرفيى السلكين فى طرفى رز الضغط كالتالي.

إذا كان زر الضغط من ذوى الأربعة أطراف فعليك ملاحظة الصورة التالية وأن تقوم بلحام طرفى الأسلاك فى النقطتين A,B أو C,D.

كل ما عليك فعله الآن هو إختيار أحد أرجل التوصيل GPIO المناسبة والتى ستختلف طبقاً لنوع الراسبرى باى المستخدمة، في حالتي هذه أستخدم راسبرى باى موديل B+ فقمت بإختيار أقرب رجل توصيل لأحد رجول الأرضي GND وكانت هى الرجل GPIO7نا للا وبإمكانك إختيار ما تريد.

نقوم بتوصيل الزر السابق الإعداد فى الطرفين رقم 26 و رقم 25 من أرجل التوصيل GPIO كالتالي

الكود البرمجى

فى البداية نقوم بفتح ال Terminal الخاص ب الراسبري باي وكتابة الأوامر التالية أو نقوم بفتح نافذه الـ SSH الخاصة بها من جهاز آخر مربوط معها على نفس الشبكة كما تم شرحة فى الدرس الخامس.
نقوم بكتابة الأمر التالي الذى يقوم بفتح محرر النصوص الشهير Nano ويقوم بإنشاء ملف اسمه off_button_pi.py لكتابة الكود بداخلة بلغة البايثون python.

nano off_button_pi.py

نقوم بكتابة الكود التالي بداخل الملف السابق

ثم نقوم بالضغط على Ctrl+O ثم enter ثم ctrl+X وذلك لحفظ الملف السابق.

وكما نلاحظ الكود بسيط جداً يعتمد على إستدعاء مكتبتين رئيسيتين وهما GPIO وهى للتعامل مع أرجل التوصيل وجعل الرجل الموصلة على زر الضغط تعمل كطرف إدخال، وكذلك لتشغيل الـ Pull Up Resistor الداخلية فى الراسبرى باى فيمكننا بذلك جعل رجل التوصيل موصلة دائماً على فولت  Highوعند الضغط فقط على الزر تصبح موصلة بـ Low
ومكتبة os وهى الأهم هنا حيث تمكننا من التعامل مع نظام التشغيل وارسال أوامر له عن طريق كود البايثون فنستخدمها داخل أمر try الذى يتنظر أن يتم الضغط على الزرعن طريق أمر  GPIO.wait_for_edge ليقوم بعد ذلك بإرسال الأمر sudo shutdown -h now ليغلق الراسبرى باى بطريقة سليمة.

إذا كنت تريد تغيير رجل التوصيل GPIO كل ماعليك هو تغيّر رقمها فى الملف السابق gpio_pin_number لتصبح تساوى رقم الـ GPIO الأخرى التى تريد إستخدامها.

يبقى لنا خطوة واحده وهى أن نجعل هذا البرنامج يعمل تلقائياً عند فتح الراسبرى باى وذلك بفتح الملف rc.local بمحرر النصوص Nano مع كتابة sudo قبل الأمر وذلك ليعطى للمستخدم صلاحيات الـ  super user فيمكنك تعديل هذا الملف.

sudo nano /etc/rc.local

نقوم بإضافة مسار الملف الذى قمنا بإنشائه فى آخر rc.local قبل exit 0 مع كتابة اسم اللغة المستخدمة فى كتابة البرنامج قبل المسار وهى python كالتالى.

ثم نقوم بالضغط على Ctrl+O ثم enter ثم Ctrl+X وذلك لحفظ الملف السابق.

كل ما تبقى عليك هو عمل reboot  للراسبرى باى هكذا.

sudo reboot

تستطيع الآن الضغط على زر الإغلاق وهو سيقوم بطريقة سليمة وصحيحة بإغلاق الراسبرى باى.