مقایسه‌ی رزبری‌پای 4 Raspberry Pi با آردوینو و بردهای مشابه

آردوینو چیه؟ خیلی کوتاه واسه اونایی که نمیدونن

این روزها کمتر کسی را می­‌توانید پیدا کنید که با برق و الکترونیک آشنا باشد ولی بردهای آردوینو را نشناسد. این بردها به دلیل کتابخانه­‌های قدرتمند، سادگی و کاربرد بسیار، به یکی از محبوب­‌ترین میکرو­کنترلرها در جهان تبدیل­ شده­‌اند. همچنین نمونه­‌های موجود در بازار ایران به دلیل قیمت مناسبی که دارند، برای انجام پروژه‌­های DIY، اینترنت اشیا و رباتیک به انتخاب اول علاقه­‌مندان تبدیل ­شده‌­اند. با ورود این بردهای ایتالیایی به دنیای الکترونیک، با توجه به رابط کاربری مناسب و سادگی کار با کتابخانه­‌های آن، دیگر برای انجام پروژه­‌های خود نیازی به دانش فنی خیلی زیادی ندارید. بردهای آردوینو در مدل‌­های متنوعی تولید شده و برای برنامه‌­نویسی آن­‌ها از نرم­‌افزار Arduino IDE و زبان­  ++C استفاده­ می­‌شود. در واقع این بردها را می‌­توان ترکیبی از AVR و Breadboard دانست. پس اگر با AVR ها آشنایی دارید، کار با آردوینو برای شما مثل آب خوردن است! اگرچه این برد با رزبری‌­پای تفاوت بسیار زیادی دارد، اما با توجه به محبوبیت بالای هر دو در میان سازندگان (Makers)، در این مطلب به بررسی و مقایسه­‌ی آن­‌ها می‌­پردازیم. بنابراین اگر برای انتخاب برد مناسب بین آردوینو و رزبری‌­پای تردید دارید، در ادامه با من همراه باشید.

رزبری­‌پای ۴ یا آردوینو؟

اگر با آردوینو آشنا باشید، قطعاً این سوال برای شما پیش آمده: این بردها با رزبری‌پای چه تفاوتی دارند و کدام برد برای من مناسب‌تر است؟

در ابتدا مقایسه را با اولین و مهم‌­ترین فاکتور برای مشتریان، یعنی قیمت شروع ­می­‌کنیم. قیمت برد­های رزبری‌­پای در بازار جهانی بین ۵ تا ۵۵ دلار بسته به نوع و مشخصات سخت‌­افزاری آن تعیین­ شده‌ ­است. اگر بخواهیم نسخه‌ها­ی پرفروش آن (مثل 4B با رم 1GB یا +3B) را با یکی از قوی­ترین بردهای آردوینو­­ یعنی مدل دو (DUE) مقایسه ­کنیم، قیمت‌­ها تقریباً برابر است!!!. احتمالاً از این جمله بسیار تعجب ­کردید (فریاد حضار که ساقیتو عوض کن!)، چون قیمت آردوینو در بازار ایران چیزی حدود یک دهم قیمت رزبری­‌پای است. اما لازم است به این نکته توجه ­کنید که برد آردوینو اصلی، محصول کشور ایتالیا بوده و قیمت آن حدود ۳۸ دلار می‌باشد. حتی آردوینو اونو UNO با امکانات خیلی کمتر، ۲۲ دلار قیمت دارد. یعنی تنها ۱۳ دلار ارزان‌تر از رزبری­‌پای! (اگه باور نمی‌کنید، وب سایت رسمی آردوینو رو ببینید!). بنابراین با وجود اختلاف بسیار در سخت‌­افزار و نرم‌­افزار، قطعاً رزبری­‌پای انتخاب بهتری است. اما اگر از نسخه‌­های چینی در بازار ایران استفاده­ می­‌کنید، طبیعتاً آردوینو قیمت بسیار مناسب­‌تری دارد.

اما مقایسه از نظر قیمت به تنهایی کار معقولی به ­نظر نمی‌­رسد. اگرچه با آردوینو می­‌توانید اکثر سنسور ماژول­‌هایی که با رزبری­‌پای راه‌ا‌ندازی می­‌کنید را استفاده ­کنید، اما توانایی­ انجام پردازش تصویر، پردازش­‌های سنگین، ذخیره‌­ی داده، استفاده از سیستم­‌عامل، وب­‌گردی، تماشای فیلم و خیلی موارد دیگر را نخواهید داشت. برای مقایسه­‌ی دقیق‌­تر رزبری­‌پای 4B و آردوینو DUE و UNO، به جدول زیر توجه­ نمایید.

مزیت‌­های آردوینو:

• مصرف انرژی: آردوینو نسبت به رزبری­‌پای قطعات کمتر و ساده‌­تری دارد، پس طبیعتاً مصرف انرژی کمتری نیز خواهد داشت و می­‌توانید با تعدادی باتری یا از طریق پورت USB کامپیوتر و لپتاپ، آن را راه‌­اندازی­ کنید. در حالی که رزبری­‌پای برای تغذیه نیاز به آداپتور یا پاوربانک خواهدداشت.

• قیمت: بردهای آردوینو عموماً نسبت به رزبری‌­پای از قیمت پایین‌­تری برخوردارند و این با توجه به امکانات کمتری که ارائه ­می­‌دهند، کاملاً منطقی است. اگرچه این اختلاف قیمت در بازارهای جهانی خیلی محسوس نیست، اما در کشور ما با توجه به فروش نمونه­‌های چینی، تعیین ­کننده و چشمگیر است.

• سادگی: باتوجه به این که آردوینو سیستم­‌عامل ندارد، به سادگی توسط یک پورت USB، نر‌‌م‌­افزار Arduino IDE و چند خط کد، می‌­توانید دستورات لازم برای پروژه‌­های خود را اجرا کنید. همچنین آردوینو نیز مانند رزبر‌ی‌­پای منبع­-باز بوده و تاکنون کتابخانه­‌های بسیار زیادی برای آن منتشر ­شده ­است. درحالی که رزبری‌­پای با وجود کتابخانه­‌ها و منبع-باز بودن، عموماً دارای سیستم­‌عامل بر پایه­­‌ی لینوکس است و برای استفاده از آن به دانش حداقلی از این سیستم­‌عامل نیاز دارید. همین عدم وجود سیستم­‌عامل در آردوینو، باعث پایداری بیشتر آن نسبت به رزبری‌­پای می­‌شود. به­‌طوری ­‌که در هر زمان می‌­توانید با قطع و وصل کابل تغذیه، آردوینو را بدون هیچگونه آسیبی روشن یا خاموش کرده یا پس راه‌­اندازی مجدد، برنامه­‌ی پروگرام ­شده را به‌صورت خودکار اجرا کنید. درحالی که رزبری‌پای برای خاموش ­کردن، مانند کامپیوتر نیاز به Shutdown دارد و با قطع ناگهانی تغذیه به سیستم­‌عامل و داده­‌های آن آسیب می‌­رسد. پس از روشن­ شدن نیز برای اجرای خودکار برنامه­‌های مورد نیاز، باید با اعمال تنظیمات لازم، آن‌ها را در استارت­‌آپ قرار دهید، در غیر این­‌صورت اجرا نخواهند شد. این کار در قسمت­‌های بعدی آموزش، توضیح­ داده ­خواهد شد.

• پایه­‌های آنالوگ: همانطور که در جدول نیز مشخص­ شده، تمامی پایه­‌های رزبری­‌پای دیجیتال بوده و برای ارتباط با قطعات آنالوگ به مبدل نیاز دارید. درحالی که برد آردوینو دارای پایه‌­های ورودی-خروجی آنالوگ بوده و به‌­صورت مستقیم می­‌توان از آن‌­ها برای کار با قطعات آنالوگ استفاده ­کرد. علاوه‌­بر این، پایه‌­های آردوینو از انتقال توان بالاتری نسبت به رزبری­‌پای پشتیبانی می‌­کنند. به­‌طوری که در آردوینو UNO ولتاژ و جریان خروجی هر پایه ۵V و ۴۰mA و در رزبری‌­پای ۳.۳V و ۱۶mA است. در آردوینو DUE نیز ولتاژ ۳.۳V و جریان ۱۵mA برای اکثر پین‌­ها اعلام­ شده ­است.

مزیت‌­های رزبری‌­پای:

• قدرت پردازشی بالا: با توجه به برخورداری رزبری‌­پای از CPU قدرتمند ( ۴ هسته­‌ای در مدل­‌های ۳ و ۴)، این برد قدرت بیشتری برای محاسبات سنگین دارد. به­‌طوری­ که از آن می‌­توان مانند یک کامپیوتر یا سرور وب و داده استفاده ­کرد. البته باید به این نکته توجه­ داشت که بخشی از این توان پردازشی، صرف اجرای سیستم‌­عامل خواهدشد. اما با این وجود، رزبری‌­پای همچنان قدرتمندتر از آردوینو است. بنابراین اگر قصد انجام یک پروژه­‌ی پیچیده و هوشمند را دارید، از رزبری‌­پای استفاده ­کنید.

• حافظه: در آردوینو DUE از حافظه‌­ی فلش ۵۱۲ کیلوبایتی (۳۲ کیلوبایتی در UNO) استفاده ­شده که از آن تنها برای ذخیره‌­سازی کد و دستورات می­‌توان استفاده­ کرد. درحالی که رزبری­‌پای علاوه بر حافظه­‌ی رم یک، دو یا چهار گیگابایتی، از مموری SD Card با حجم بالا برای سیستم‌­عامل و ذخیره‌­سازی انواع اطلاعات مانند کد­ها، فیلم، عکس و غیره برخوردار است.

• برخورداری از امکانات شبکه: همان­طور که قبلاً اشاره ­شد، بردهای رزبری‌­پای از نسل سوم به بعد به ماژول­‌های داخلی بلوتوث و Wi-Fi مجهز شده‌­اند. این ویژگی، آن­‌ها را برای اتصال به اینترنت و همچنین پروژه­‌های اینترنت اشیا، به انتخاب اول علاقه­‌مندان تبدیل کرده ­است. البته بردهای آردوینو نیز با استفاده از ماژول­‌های بلوتوث و Wi-Fi، توانایی اتصال به اینترنت را دارند، ولی این کار با رزبری­‌پای ساده­‌تر، سریع­‌تر و همراه با رابط کاربری است.

• سیستم‌عامل: برخورداری رزبری‌پای از سیستم‌عامل، موجب ارائه‌ی سرویس‌هایی مانند تماشای فیلم و عکس، وب‌گردی، بازی، گوش دادن به موسیقی، ساخت وب‌سرور و موارد مشابه، بدون نیاز به سخت‌افزار اضافی شده، در حالی که با آردوینو توانایی انجام این موارد را ندارید.

باتوجه به موارد فوق­، بدیهی است که رزبری‌­پای از نظر پردازشی و همچنین رابط کاربری، عملکرد مناسب‌­تری نسبت به آردوینو دارد. اما این به معنای بهتر ­بودن آن در هر شرایطی نیست و در بسیاری از موارد، استفاده از آن به ­جای آردوینو منطقی به نظر نمی‌­رسد. مثلاً برای پروژه‌­های الکترونیکی نسبتاً ساده مانند کنترل موتور یا حتی برخی پروژه­‌های اینترنت اشیایی که به‌راحتی می‌­توان با یک آردوینو و ماژول‌­های ارزان قیمت، انجام ­داد، استفاده از رزبری­‌پای با قیمت ۱۰ برابری لزومی ندارد. اما در پروژه­‌هایی با حجم محاسباتی بالا، نرم‌­افزاری و برخی موارد که نیاز به رابط گرافیکی و تصویر دارید، برد رزبری‌­پای توصیه ­می­‌شود. بنابراین با درنظرگرفتن مشخصات هر برد و نیاز خود، می­‌توانید سخت­‌افزار مورد نظر خود را به درستی انتخاب ­کنید.

مقایسه‌­ی Raspberry Pi 4 با نمونه­‌های مشابه

از سال ۲۰۱۲ به بعد و با ورود بردهای رزبری‌­پای، به دلیل استقبال چشمگیر علاقه‌­مندان به این برد، بر تعداد سازندگان کامپیوترهای تک بردی (Single Board Computers) افزوده ­شد. امروزه حتی برخی از نمونه‌­های این کامپیوترها به رقیب‌­های اصلی رزبری­‌پای تبدیل ­شده­‌اند.

 باتوجه به این که بردهای زیادی مشابه رزبری‌­پای توسط شرکت­‌های مختلف تولید­ شده­، در این­جا فقط نمونه­‌های محبوب و شناخته­ شده را بررسی ­خواهیم ­کرد. از جمله این بردها می­‌توان به بردهای Orange Pi ، Beagle Bone و Tinker Board Asus و Nvidia Jetson اشاره ­کرد. در ادامه این بردها را یک ­به ­یک بررسی خواهیم ­کرد.

مقایسه­‌ی رزبری‌پای ۴ (Raspberry Pi 4B) با اورنج‌پای پلاس ۲ (Orange Pi Plus 2E): رقیب چغر و بد بدن!

بردهای Orange Pi مشابه رزبری­‌پای از دسته­‌ی کامپیوترهای تک بردی هستند. قطعاً این بردها را می‌­توان یکی از جدی­‌ترین رقیب_­­های رزبری­‌پای حساب­ کرد. همانطور که مشاهده­ می­‌کنید، از نظر ظاهری مشابه رزبری­‌پای بوده و مانند آن­ از سیستم­‌عامل­‌های بر پایه لینوکس و اندروید پشتیبانی­ می­‌کند. نکته­‌ی قابل توجه در مورد این بردها، سازگاری و دارا بودن پشتیبانی رسمی اندروید است که این نکته اورنج‌­پای را از رزبری‌­پای اندکی متمایز می‌­کند. اورنج‌­پای دارای مدل­‌های مختلفی است، اما در این بخش به­‌منظور مقایسه­‌ی عادلانه قصد داریم بردهای Raspberry Pi 4B و Orange Pi Plus 2E را که مشخصاتی نزدیک به هم دارند، از جهات مختلف مقایسه ­کنیم. در جدول زیر مشخصات این دو برد محبوب نشان ­داده ­شده ­است:

بر اساس جدول فوق، همانطور که مشاهده ­می‌­شود، نمی‌­توان نتیجه­‌گیری مطلقی درباره‌­ی این دو برد انجام­ داد. از مزیت­‌های اورنج‌­پای نسبت به رزبری­‌پای می­‌توان به قدرت پردازشی بالاتر و حافظه‌­ی داخلی اشاره­ کرد. در حالی که رزبری­‌پای دارای ورودی CSI دوربین بوده و RAM، بلوتوث، پورت‌­های HDMI و USB بیشتری در اختیار کاربران قرار می­‌دهد. از دیگر مزیت رزبری‌پای، می‌توان به پشتیبانی نرم­‌افزاری و سخت­‌افزاری بیشتر آن نسبت به اورنج­‌پای اشاره کرد. (رزبری‌پای از 4K هم پشتیبانی می‌کنه!)

مقایسه­‌ی رزبری‌پای ۴ (Raspberry Pi 4B)  با بیگل بن بلک (BeagleBone Black): مناسب برای صنعت ولی DIY و IoT ؟

از دیگر کامپیوترهای تک بردی و منبع­-باز می‌­توان به بیگل­بن (BeagleBone) اشاره­ کرد که توسط شرکت Texas Instrument برای پروژه‌­های صنعتی،  شخصی و آموزشی تولید می‌­شود. نزدیک‌ترین مدل از این برد به رزبری­‌پای 4B ، نسخه‌­ی Black آن است که اصلی‌ترین وجه تمایز آن با برد رزبری­‌پای در تعداد بیشتر GPIO ­و عملکرد مناسب آن در برابر نویز است. در جدول زیر به بررسی دقیق­‌تر این دو برد می­‌پردازیم.

باتوجه به جدول فوق، اصلی­‌ترین مزیت این برد تعداد زیاد پایه‌­های ورودی-خروجی، مبدل آنالوگ به دیجیتال و مقاومت آن در برابر نویز است که این برد را برای استفاده­‌های صنعتی برتر از رزبری­‌پای قرار می­‌دهد. همچنین بیگل‌بن مانند اورنج­‌پای دارای حافظه‌­ی داخلی بوده و برای راه‌­اندازی آن نیازی به SD Card ندارید. در مقابل این برد از Wi-Fi و بلوتوث برخوردار نیست و همین رزبری­‌پای را برای اینترنت اشیا مناسب­‌تر نشان­ می­‌دهد. از دیگر مزیت‌­های برد رزبری­‌پای می‌­توان به پورت CSI دوربین، قیمت مناسب­‌تر و قدرت پردازشی بیشتر آن نیز اشاره ­کرد.

مقایسه­‌ی رزبری‌پای ۴ (Raspberry Pi 4B) با تینکر برد ایسوس (ASUS Tinker Board):  کدام به­‌صرفه­‌تر است ؟

دیگر رقیب شناخته­‌شده و محبوب رزبری­‌پای که در این بخش آموزشی بررسی می­‌کنیم، تینکر برد شرکت ایسوس است. علاوه‌­بر ویژگی­‌های سخت‌افزاری، همانطور که در تصویر مشاهده می­‌کنید، این برد را می‌­توان از نظر ظاهری نیز شبیه‌­ترین برد به رزبری­‌پای دانست. تا به حال مطالب زیادی درباره­‌ی مقایسه­‌ی این دو برد، به­‌خصوص مدل +3B در سایت‌­ها و مجلات مختلف ارائه­ شده که در اکثر آن‌­ها، تینکر برد رقیب خود را همواره شکست­ داده ­است. اما با ورود نسخه­‌ی جدید 4B، رزبری‌­پای توانسته با ارائه­‌ی ویژگی‌­های مناسب و قیمت پایین، کفه‌­ی ترازو را به نفع خود تغییر دهد و خود را از زیر سایه­‌ی رقیب سرسختش خارج‌ ­کند. در این بخش، به‌منظور انجام مقایسه‌­ی عادلانه، قصد داریم  Tinker board S را که نسبت به نسخه­‌ی قبلی خود ارتقا یافته است، با رزبری­‌پای 4B مقایسه­ کنیم. چکیده­‌ای از این مقایسه در جدول زیر نشان­ داده ­شده ­است.

 از نظر سرعت پردازش، تینکر برد همچنان برتری خود را نسبت به رزبری­‌پای حفظ­ کرده است. همچنین مانند اورنج‌­پای از حافظه­‌ی داخلی 16GB و پشتیبانی اندروید برخوردار است. در مقابل، رزبری‌­پای 4B به دو درگاه USB 3.0 و دو پورت Mini HDMI  مجهز شده که البته شاید خیلی نکته‌ی مثبتی تلقی نشود. اما مهم­‌ترین فاکتور و تفاوت این دو برد، اختلاف قیمت آن­‌ها است. به­‌طوری که تینکر برد تقریباً دو برابر رزبری­‌پای با رم 2GB قیمت دارد. دلیل عمده‌­ی آن را می­‌توان قدرت پردازش و حافظه­‌ی داخلی تینکر برد دانست. بنابراین با توجه به ویژگی‌­های هر دو برد و پروژه­‌ی مورد نظر خود، می‌­توانید گزینه­‌ی مناسب را انتخاب کنید.

مقایسه‌­ی رزبری‌پای ۴ (Raspberry Pi 4B) با جتسون نانو (NVIDIA Jetson Nano):  خوراک پردازش تصویر!

بدون شک تا به حال نام شرکت NVIDIA را به‌عنوان یکی از غول­‌های تولید­کننده‌­ی پردازنده­‌های گرافیکی، شنیده‌اید. در سال ­2015 این کمپانی قدرتمند با عرضه­‌ی برد Jetson TX1، رسماً وارد عرصه­­‌ی هوش مصنوعی و خودروهای خودران شد و این برد قدرتمند به‌­خوبی مورد استقبال فعالان این حوزه قرار گرفت. اما با وجود قیمت 599 دلاری، همانطور که انتظار می‌­رفت، دست Makerها و نوجوانان خلاق از این مینی کامپیوتر قدرتمند دور ماند. بنابراین NVIDIA تصمیم­ گرفت تا با ارائه‌­ی بردی جدیدتر با قیمت مناسب‌­تر و البته امکانات کمتر، دل این دسته از مشتریان هم بدست آورد. بنابراین Jetson Nano با پردازنده‌­ی گرافیکی مناسب برای پردازش‌­های سنگین تصویری و ویدئویی، به رقیبی جدی برای رزبری­‌پای در این حوزه‌­ی تخصصی تبدیل­ شد. در جدول زیر مشخصات این دو برد را با هم مقایسه می­‌کنیم:

همانطور که مشاهده­ می‌­کنید، این برد از GPU بسیار قوی­‌تری برخوردار است که آن را برای پیاده‌­سازی الگوریتم­‌های شبکه­‌های عصبی و پردازش­‌های تصویری بسیار ایده­‌آل می‌کند. اما از طرف دیگر رزبری­‌پای از CPU با کلاک بالاتر و ماژول­‌های داخلی بلوتوث و Wi-Fi برخوردار است که با توجه به قیمت پایین­‌تری که دارد، آن را برای انجام پروژه‌­های IoT و DIY مناسب‌­تر نشان­ می‌­دهد. پس اگر اهل پردازش تصویر و هوش مصنوعی هستید، Jetson با وجود قیمت دو برابر برای شما مناسب­‌تر است، در غیر این صورت رزبری­‌پای با این قیمت دلار، به­‌صرفه­‌تر جلوه می­‌کند!

نتیجه‌گیری

در این قسمت با دو برد پرطرفدار آردینو (UNO و DUE) و تفاوت آن‌ها با رزبری‌پای آشنا شدیم. همچنین با توجه به حضور بردهای قدرتمند دیگری در بازار، چند رقیب اصلی برد رزبری‌­پای 4B و مزایای و معایب آن­‌ها را به‌­طور جامع بررسی ­کردیم. حال که با انواع این بردها آشنا شدیم، زمان آن فرارسیده تا با یادگیری شیوه‌ی راه­‌ا‌‌ندازی و برنامه‌­نویسی رزبری‌­پای، پروژه‌­ی خود را عملی کنید. همان­طور که احتمالاً تا به حال متوجه شدید، اولین گام برای راه‌­اندازی این مینی‌ ­کامپیوترها، انتخاب و نصب سیستم­‌عامل مناسب است. پس با ما همراه باشید تا در بخش بعدی، انواع سیستم‌­عامل­‌های سازگار با رزبری­‌پای را باهم بررسی و آخرین سیستم­‌عامل ارائه­ شده توسط شرکت رزبری­‌پای یعنی Raspbian Buster را نصب و راه­‌اندازی ­کنیم.

نظرات شما باعث بهبود محتوای آموزشی ما می‌شود. اگر این آموزش را دوست داشتید، همین‌طور اگر سوالی در مورد آن دارید، از شنیدن نظراتتان خوشحال خواهیم شد.