سوف تتعرف في هذا المقال على بعض أوامر لغة البرمجة النصية Bash وكيفية إنشاء أمر جديد لعرض رسالة ملونة واستخدام تأثيرات لونية أخرى.

كما تعلمنا في مقال سابق فإن حاسوب راسبيري باي يستخدم نظام التشغيل راسبيان، والذي يعتمد لغة البرمجة النصية باش Bash. عندما نكتب أوامر في الطرفية Terminal، فنحن نستخدم أوامر Bash. يمكن وضع عدة أوامر في ملف لإنشاء برنامج نصي (سكربت) مَبني باستخدام لغة البرمجة Bash، وهذا يُتيح لنا إنشاء أمر جديد يكتب في الطرفية أو يشغل من القائمة الرئيسية.

ستعمل في هذا المقال على كتابة برنامج نصي يمكن تشغيله كأمر من الطرفية أو من القائمة الرئيسية كما في المثال التالي:

ستحتاج خلال هذا المقال إلى:

• عتاديات: حاسوب راسبيري باي.
• برمجيات: نسخة حديثة من نظام التشغيل راسبيان Raspbian (الإصدار Buster، أو الإصدارات الأحدث). إذ أن الإصدارات السابقة قد لا تدعم جميع وظائف Shell المستخدمة في هذا المشروع إلا عند تحديث الطرفية.

ستتعلم في هذا المقال:

• كيف تستخدم أوامر Bash التالية: echo وdate وsleep.
• كيف تستخدم محرر النصوص البرمجية Geany لإنشاء سكربت.
• كيف تضيف أمرًا جديدًا إلى واجهة سطح المكتب والقائمة الرئيسية.

ما هو الأمر Command؟

الأوامر هي تعليمات تُكتب في الطرفية لتنفيذ مهمة ما.

افتح واجهة الطرفية من شريط المهام، سيظهر لك موجه الأوامر prompt.

يوجد العديد من الأوامر التي تُكتب في الطرفية. منها أمر الطباعة echo الذي يطبع النص المُدخَل على الشاشة.

اكتب الأمر echo في الطرفية، ثم اضغط على زر الإدخال Enter:

echo Hello World

يجب أن يظهر النص "Hello World" في واجهة الطرفية، متبوعًا بالموجه حتى تتمكن من إدخال أمر آخر:

الآن، استخدم الأمر echo لطباعة نص من اختيارك، بدلًا عن "Hello World".

عند كتابة علامة اقتباس أحادية في النص، فسترى الموجه < وكأنك لم تنهِ كتابة الأمر.

echo It's Monday

أدخل علامة اقتباس أخرى لإكمال الأمر وطباعة النص كاملًا.

اضغط مع الاستمرار على مفتاحي Ctrl و C لإلغاء الأمر.

لطباعة علامة الفاصلة (علامة اقتباس أحادية)، اكتب النص ضمن علامات اقتباس مزدوجة.

echo  It's Monday

لكن ماذا لو لم يكن اليوم هو الاثنين؟ يُتيح لك الأمر date طباعة التاريخ الصحيح على الشاشة:

date

يُظهر هذا الأمر التاريخ الكامل. لمعرفة اليوم، اضف الرمز + متبوعًا بخيارات تنسيق التاريخ للحصول على جزء منه. اضف الرمز + ثم A% للحصول على اسم اليوم بلغتك المحلية.

date +%A

يمكن تضمين أمر آخر في أمر الطباعة echo بكتابته بين ( )$:

echo "It's $(date +%A)"

معلومة: استخدم الأمر date --help لتصفح الخيارات المتاحة لتنسيق التاريخ باستخدام الأمر date.

إنشاء أمر جديد

بعد استخدام أمري echo و date، سنتعلم كيفية إنشاء أمر جديد من خلال دمج عدة أوامر وكتابتها في ملف. سنستخدم محرر النصوص Geany Programmer’s Editor لكتابة سكربت برمجي يمكن استخدامه فيما بعد كأمر.مما يفيد عند كتابة سلسلة طويلة أو معقدة من الأوامر.

افتح محرر النصوص Geany من سطر الأوامر باستخدام الأمر التالي:

geany welcome.sh &

ينشىء هذا الأمر ملفًا جديدًا باسم Welcome وعند استخدام اللاحقة sh. يفهم المحرر Geany أننا نكتب سكربت صدفة Shell (واختصارًا sh) بلغة bash وذلك لكي يميز النصوص بألوان مختلفة وفقًا لتلك اللغة ويساعدنا في تنفيذ السكربت.

يَدُل استخدام الرمز & في نهاية السطر أننا نريد كتابة المزيد من الأوامر بينما لا يزال Geany قيد التشغيل، أي جعل Geany يعمل في الخلفية، جرب تشغليه دون & ولاحظ الفرق.

اقتباس

ملاحظة: يمكن فتح Geany عن طريق النقر على شعار راسبيري في الزاوية العلوية اليسرى من الشاشة لفتح القائمة الرئيسية، ثم النقر على البرمجة Programming ثم Geany Programmer’s Editor.

أضف الأسطر التالية إلى السكربت:

#!/bin/bash
echo "It's $(date +%A)"

يوضح السطر الأول أن هذا السكربت يستخدم لغة Bash البرمجية.

لتنفيذ الأمر، اضغط على المفتاح F5 أو زر التشغيل Run (يُرمز له بطائرة ورقية). سيُحفظ الملف تلقائيًا.

ستظهر واجهة الطرفية لتنفيذ الأمر البرمجي. وستظهر رسالة خطأ رفض إذن الوصول Permission denied مفادها أنه ليس لديك صلاحية لتشغيل النص كأمر.

اضغط على Enter للعودة إلى المحرر وإغلاق واجهة الطرفية، إذ يجب أن تُخبر نظام التشغيل راسبيان أنك تريد السكربت قابلاً للتنفيذ executable حتى تتمكن من تشغيله كأمر.

اكتب الأمر التالي في الطرفية لاستعراض خصائص السكربت welcom.sh:

ls -l welcome.sh

ستلاحظ أن الملف له الصلاحيات التالية ‎-rw-r--r--‎.

عمومًا، يوجد ثلاثة أنواع من الصلاحيات: صلاحية القراءة read، وصلاحية الكتابة write، وصلاحية التنفيذ execute. تُسند هذه الصلاحيات إليك كمستخدم أو user، وإلى مجموعة ما group، وإلى الجميع other.

يُسمح للمستخدم user القراءة والكتابة على الملف، دون التنفيذ.

استخدم الأمر التالي لإضافة صلاحية التنفيذ x للمستخدم:

chmod u+x welcome.sh

يسمح هذا الأمرchmod للمستخدم user بتنفيذ execute الملف welcome.sh بمحتوياته كأمر برمجي.

الأمرchmod هو اختصار للتعليمة 'change mode'، أي غَيّر النمط.

أعد كتابة الأمر ls -l لاستعراض خصائص السكربت welcome.sh:

ls -l welcome.sh

يمكنك استخدام مفتاح السهم لأعلى على لوحة المفاتيح لعرض وإعادة استخدام الأوامر المكتوبة سابقًا.

ستلاحظ أن المستخدم أصبح لديه صلاحية التنفيذ x:

-rwxr--r--

لن نحتاج تعديل الصلاحيات للمستخدمين الأخرين، لأنك الشخص الوحيد الذي سينفذ السكربت في هذا المشروع.

في محرر Geany، انقر على زر التشغيل Run، أو اضغط المفتاح F5. ستظهر واجهة الطرفية وعليها خرج السكربت بعد تنفيذه.

أضف السطر التالي إلى بداية السكربت بعد أول سطر:

echo "Welcome to $HOSTNAME"

يمكن أن يستخدم السكربت متغيرات البيئة مثل اسم المضيف HOSTNAME$ للوصول إلى المعلومات.

يحتوي هذا المتغير على اسم حاسوب راسبيري باي على الشبكة، ويمكن تغيير الاسم من القائمة الرئيسية بالنقر على تفضيلات Preferences ثم اعدادات راسبيري باي Raspberry Pi Configuration. وتُقبل أحرف انجليزية صغيرة فقط.

يجب إعادة إقلاع الراسبيري ليتغير الاسم. اغلق كل النوافذ المفتوحة بالنقر على رمز x في الزاوية العلوية اليمنى ثم اختر إيقاف التشغيل Shutdown ثم إعادة إقلاع Reboot.

بعد إعادة الإقلاع، افتح المحرر Geany وانقر على تبويبة File ثمOpen واختر الملف welcome.sh ثم اضغط على مفتاح F5 لتنفيذ السكربت. ستلاحظ ظهور اسم المضيف الجديد على الشاشة.

يُعد الأمر sleep من الأوامر المفيدة، إذ يمكن استخدامه للانتظار بضعة ثوان قبل تنفيذ الأمر التالي، مثلًا:

sleep 1

بعد أن تعرفت على الأمر sleep أضفه بين أوامر echo في السكربت لتأخير تنفيذها، وبذلك سيبدو السكربت بالشكل التالي:

#!/bin/bash
echo "It's $(date +%A)"
sleep 1
echo "Welcome to $HOSTNAME"

إضافة تأثيرات للنص

سنضيف بعض تأثيرات النص، مثل تغيير لون النص واستخدام التسطير والخط المائل والميزات الأخرى.

أولاً، سنتعلم كيفية إضافة تأثيرات الألوان عن طريق كتابة الأوامر في واجهة الأوامر، وبعدها، سنضيف تأثيرات لونية إلى السكربت.

افتح واجهة الطرفية واكتب الأمر التالي لإظهار كلمة Welcome باللون الأخضر:

echo -e "\e[32mWelcome"

يُوجه الخيار e- أمر الطباعة echo للبحث عن تسلسلات هروب بشرطة مائلة عكسية قبلها. هذه السلاسل هي محارف ذات معنى خاص؛ على سبيل المثال، n\ تعني "طباعة سطر جديد".

يُوجه القسم ‎\e[ ... m أمر الطباعة echo إلى أنه يجب معاملة الأحرف التالية على أنها رمز خاص، ويدُل الرقم 32 أن لون النص يجب أن يكون أخضر، إذ تُستخدم الأرقام من 31 إلى 37 للحصول على ألوان مختلفة. جرّب ذلك.

ضع في الحسبان أنه يمكن إعادة استخدام الأوامر المكتوبة سابقًا عند الضغط على مفتاح السهم لأعلى، واستخدام مفاتيح السهم الأيمن والأيسر والمسافة لتعديل الأوامر. مما يوفر عليك عناء كتابة الأمر مجددًا كلما أردت تغيير اللون.

لنكتب الآن الرسالة مرحبًا "Hello" بالنص البرتقالي.

سنحتاج لتغيير الرقم 32 إلى 33:

echo -e "\e[33mWelcome"

يمكن استخدام أمر ثانٍ للحصول على لون آخر:

echo -e "\e[33mHello \e[35mWorld"

بالنسبة لبعض الألوان، تكون الدرجة الأفتح لونًا مختلفًا؛ على سبيل المثال، يتحول اللون البرتقالي إلى اللون الأصفر.

للحصول على نص ثخين، استخدم الرقم 1 كما يلي:

echo -e "\e[1;33mHello \e[35mWorld"

بإضافة الرقم 0 على الأمر السابق نحصل على نص عادي، وأخر ثخين.

echo -e "\e[1;33mHello \e[0;35mWorld"

لإعادة التأثيرات إلى الوضع الافتراضي، استخدم \e[0m

حان دورك الآن، جرب تنسيق نص في سطر الأوامر مثل ماهو موضح في الصورة التالية (لا تنسى تعديل اسم المضيف واليوم):

يجب أن يبدو الأمر كما يلي:

echo -e "\e[33mWelcome to \e[1;33m$HOSTNAME"
echo -e "\e[0;35mIt's \e[1;35m$(date +%A)"

تخصيص أمر

تعلمنا استخدام الرقم 0 للحصول على نص عادي، والرقم 1 للحصول على نص ثخين.

إليك استخدامات الأرقام الأخرى:

• الرقم 2: يُستخدم للنص الغامق/الباهت.
• الرقم 3: يُستخدم للنص المائل.
• الرقم 4: يُستخدم للنص الذي تحته خط.
• الرقم 5: يُستخدم للنص الوامض.
• الرقم 7: يُستخدم للفيديو العكسي (تبديل الألوان الخلفية والألوان الأمامية).
• الرقم 9: يُستخدم للنص ~~الذي يتوسطه خط~~

ينشئ الأمر التالي نصًا أحمر اللون ثخينًا تحته خط:

echo -e "\e[1;3;4;31mHello"

وَظّف ما تعلمته لإنشاء أمر يظهر رسالة ترحيبية "Welcome" ملونة ومنسقة وفق تنسيقك المفضل مما تعلمناه سابقًا. يمكنك كتابة اقتباس ملهم أو استخدام أمر التاريخ date لإظهار الوقت.

إضافة أمر إلى قائمة أوامر الطرفية

تعلمنا تنفيذ الأوامر في سطر الأوامر من الطرفية. سنتعلم الآن إضافة الأمر الذي أنشأناه إلى القائمة بحيث يمكننا تشغيله مثل الأوامر الأخرى شائعة الاستخدام.

افتح القائمة الرئيسية وانقر على تفضيلات preferences ثم محرر القائمة الرئيسية Main Menu Editor

انقر فوق أخرى other ثم اختر عنصر جديد new item. بعدها اكتب اسم الأمر Welcome في مربع الاسم Name.

انقر فوق تصفح Browse واختر السكربت welcome.sh. إن لم تجده في "ملفات تم الوصول إليها مؤخرًا" Recent؛ فانقر فوق الصفحة الرئيسية Home للعثور عليه. وأضف التعليق: "إظهار رسالة ترحيب" في مربع التعليق.

انقر على مربع تشغيل في الطرفية لتفعيل الخيار، ثم انقر فوق موافق OK.

افتح القائمة الرئيسية ثم انقر فوق أخرى other لاستعراض الأمر.

لاحظ أنه عند تمرير مؤشر الفأرة فوق الأمر، سيظهر التعليق الذي أضفته "إظهار رسالة ترحيب".

شَغّل أمر الترحيب Welcome. إذا أمعنت النظر، ستلاحظ ظهور نافذة الطرفية (سطر الأوامر) واختفائها بسرعة. السبب هو تنفيذ أمر الترحيب وإغلاق النافذة بسرعة بعدها، لذلك لن تستطيع رؤية الخرج.

لمعالجة هذه المشكلة، نضيف سطرًا يجعل السكربت ينتظر منا الضغط على أي مفتاح قبل الخروج:

read -n 1

الأمر read هو أحد أوامر لغة Bash، يقبل عددًا من المحارف كمدخلات له.

نَفذ السكربت من القائمة الرئيسية مرة أخرى، ستلاحظ عرض الخرج في نافذة الطرفية، وانقر فوق مفتاح المسافة Space أو مفتاح Enter أو أي مفتاح آخر لإغلاق النافذة.

كما يمكن إضافة الأمر إلى واجهة سطح المكتب عن طريق اختيار أخرىother من القائمة الرئيسية، ثم النقر بزر الفأرة الأيمن على أمر الترحيب Welcome واختيار إضافة إلى سطح المكتب Add to desktop.

ستظهر أيقونة جديدة على سطح المكتب، تُستخدم لتشغيل أمر الترحيب.

انقر فوق أيقونة الترحيب Welcome واختر تنفيذ Execute لتشغيل الأمر.

ألوان إضافية

تُتيح بعض واجهات الطرفية، بما في ذلك واجهة الطرفية الافتراضية المتاحة في نظام راسبيان استخدام المزيد من الألوان.

يمكن الاختيار من بين 256 لون مختلف مرقمة من 0 (للون الأسود) إلى 255 (للون الأبيض).

جرب الأمر التالي:

echo -e "\e[38;5;99mPurple"

ينص الجزء 38;5 من الكود على أننا نريد استخدام لون يمتد إلى نص المقدمة. أما الرقم 99 فيعبر عن ظل أرجواني.

جرب بعض الأرقام الأخرى من 0 إلى 255.

تُتيح لنا لغة Bash كتابة سكربتات معقدة. لتجربة ذلك، اتبع الخطوات التالية:

1. أنشىء ملف Geany جديد باسم bash-colours.sh. ذكرنا الخطوات سابقًا في فقرة إنشاء أمر جديد
2. احرص على جعل السكربت قابلًا للتنفيذ.
3. استخدم حلقة For لطباعة كل الألوان. عن طريق إضافة الأسطر التالية:

#!/bin/bash
for i in {0..255} ; do echo -en "\e[38;5;${i}m ${i} \e[0m" ; done ; echo

تنفذ حلقة for أمر الطباعة echo مرة لكل لون من المجال من 0 إلى 255.

يوجه الخيار n- أمر الطباعة echo إلى عدم طباعة سطر جديد بعد كل أمر.

يطبع أمر الطباعة الأخير echo سطرًا جديدًا حتى تظهر واجهة الطرفية. (جرب تنفيذ الأمر بدون أمر الطباعة الأخير echo) ثم شَغّل السكربت بالنقر على زر التشغيل run من موجه الأوامر أو بالضغط على مفتاح F5.

سيظهر الخرج على الشكل التالي:

إذا استخدمت 48;5 بدلًا عن 38;5، سيتغير لون الخلفية بدلاً من لون المقدمة (لون النص). غَيّر السكربت لعرض كامل مجال ألوان الخلفية.

يجب أن يبدو الخرج كما يلي:

بعد تعديل السكربت كالتالي:

#!/bin/bash
for i in {0..255} ; do echo -en "\e[48;5;${i}m ${i} \e[0m" ; done ; echo

غيرنا اللون من 38 إلى 48 فقط.

أضف الأمر إلى البرامج الملحقة Accessories من القائمة الرئيسية. راجع الفقرة السابقة، إن احتجت لذلك.

احرص على أن ينتظر السكربت الضغط على أي مفتاح قبل الخروج:

read -n 1

إضافة أيقونة للأمر

تُسند أيقونة الطائرة الورقية، تلقائيًا إلى الأمر الجديد عند إنشاءه، وتظهر في القائمة الرئيسية وعلى سطح المكتب.

يمكن إنشاء أيقونة مخصصة للسكربت bash-colours.sh، إذ أن الاختيار الصائب للأيقونة يعطي فكرةً عن عمل السكربت أو ماهيته.

قد تختار رسم الأيقونة بنفسك، لكننا سنتعلم في هذه الفقرة كيفية استخدام لقطة شاشة تعبر عن خرج الأمر لتكون أيقونةً له.

أولًا شَغّل الأمر من محرر Geany من القائمة الرئيسية، ثم صَغّر النافذة بحث تظهر الخرج المُلون فقط، كما يلي:

ابقِ النافذة مفتوحة فسوف نحتاجها لاحقًا.

اضغط على مفتاح طباعة الشاشة Print screen من لوحة المفاتيح للحصول على لقطة شاشة. ستجد بعدها ملف صورة جديد في مجلد الصفحة الرئيسية Home.

انقر على البرامج الملحقة accessories من القائمة الرئيسية، ثم مستعرض الصور Image Viewer. ستظهر الصورة التي أنشأتها. اضغط على مفتاح السهم الأيمن للتنقل بين الصور.

عند الضغط على مفتاح طباعة الشاشة Print screen يُشغل أمر يدعى scrot (اختصارًا للقطة شاشة screen shot).

جرب استخدام الأمر scrot:

scrot

ثم افتح مستعرض الصور لمشاهدة ملف الصورة. يمكن أيضًا أخذ لقطة شاشة لنافذة واحدة باستخدام المُحَدِد s- بعد الأمر scrot ثم النقر على نافذة الخرج.

scrot -s

يمكن تحديد اسم ملف الصورة من الأمر نفسه:

scrot bash-colours.jpg -s

يكون عادةً حجم ملف الصورة الذي يُنشئه أمر scrot كبيرًا، لكن يوفر الأمر إنشاء صور مصغرة أيضًا. نفّذ الأمر التالي ثم انقر على نافذة الخرج:

scrot bash-colours.jpg -t 10 -s

تضمن الراية 10 t- إنشاء صورة مصغرة بحجم 10% من لقطة الشاشة لها الاسم bash-colours-thumb.jpg.

افتح محرر القائمة الرئيسية Main Menu Editor من تفضيلات preferences من القائمة الرئيسية، واختر ألوان Bash أو Bash Colours، ثم انقر على خصائص Properties.

انقر فوق أيقونة الصورة وحدد المجلد الرئيسي home، ثم اختر bash-colours-thumb.jpg وانقر فوق موافق OK.

من القائمة الرئيسية، انقر على قائمة البرامج الملحقة accessories لرؤية الأيقونة الجديدة.

ستُستخدام الأيقونة الجديدة إذا أنشأت اختصارًا جديدًا للأمر على سطح المكتب.

تحدي إنشاء أمر جديد

هل يمكن إنشاء أمر جديد مفيد؟ تُعد السكربتات مفيدة جدًا في حال تنفيذ أوامر تحتاج وسائط أو محددات، أو عند تنفيذ عدة أوامر بالترتيب.

أنشىء صورة باستخدام محرر رسوميات تألف التعامل معه. يمكن تصدير الأنماط من محرر الرسوم Paint editor في برنامج سكراتش Scratch واستخدامها.

إليك بعض الاقتراحات:

• hostname -i يظهر هذا الأمر عنوان IP حاسوب راسبيري باي الذي يمكن استخدامه للاتصال عن بعد بحاسوبك.
• cal يظهر هذا الأمر تقويم الشهر الحالي مع تحديد اليوم. استخدم الأمر man call لإستعراض الخيارات المتاحة.
• cat /proc/device-tree/model يظهر هذا الأمر معلومات عن حاسوب. في حين أن الأمرcat يستخدم لعرض محتويات ملف ما. عَدل الخيارات المستخدمة مع الأمر وأضفه إلى القائمة.
• أنشىء اختبار تأثير ستروب Stroop effect (اختبار تسمية الكلمات بالألوان). حيث تطبع كلمات بألوان مختلفة ويجب عليك ذكر اسم اللون وليس الكلمة.
• أنشىء تنسيقًا للأمر scrot لأخذ لقطة شاشة لنافذة معينة وإنشاء صورة مصغرة عنها.
• أنشئ لوحة من البكسلات Pixels الملونة عن طريق تغيير لون الخلفية وطباعة مسافات بينها.

ختامًا

بهذا تكون قد انتهيت من المقال الخامس من سلسلة مقالات تمهيدية تُساعدك على العمل بسهولة مع راسبيري باي.

ترجمة -وبتصرف- للمقال Create a new command on Raspberry Pi من موقع راسبيري باي الرسمي.

اقرأ أيضًا

• المقال السابق: التعامل مع بيئة سطر الأوامر في راسبيري باي
• تجميع راسبيري باي والتحضير لاستعماله
• إعداد Raspberry Pi للعمل
• بدء استخدام راسبيري باي

سنتعلم في هذا المقال كيفية إنشاء "كتاب إلكتروني" باستخدام برنامج سكراتش. اطلق العنان لخيالك في هذا المشروع، ولكن تذكر أنه يجب اتباع الدليل الموجز أدناه والذي سيكون بمثابة مهمةٍ عليك إنجازها.

مهامك في هذا المشروع هي:

• إيجاد تصاميم لإنشاء كتاب الكتروني تفاعلي.
• تحديد المهارات اللازمة لتنفيذ فكرة التصميم.
• صنع كتاب ذو صفحات من مواد ناقلة للكهرباء وتوصيله مع لوحة راسبيري باي.
• برمجة الكتاب باستخدام سكراتش.

لا تنسى مشاركة النتيجة مع عائلتك وأصدقائك عند إتمامك المهام بنجاح!

ستحتاج في هذا المشروع إلى:

• حاسوب راسبيري باي.
• أسلاك توصيل نوع أنثى-أنثى.
• ورق مقوى.
• ورق ألمنيوم.
• غراء.
• مقص أو مشرط.

الدليل الموجز لإنشاء كتاب الكتروني

أنت بصدد إنشاء كتابٍ الكتروني، قد يكون عن قصةٍ ما، أو دليلًا تعليميًا، أو كتاب معلومات، أو كتابًا إلكترونيًا …إلخ فجميع الخيارات متاحةٌ لك.

يتكون الكتاب الإلكتروني من عدة صفحات وأسطح تماس ناقلة تتفاعل مع التعليمات البرمجية المكتوبة في برنامج سكراتش.

يجب على كتابك أن يحقق ما يلي:

• أن يحتوي على عدة صفحات يمكن الانتقال بينها.
• أن يحتوي على كائن "Sprite" واحد على الأقل.
• أن يحتوي مؤثرات تفاعلية في كل صفحة.
• أن يحتوي على أحداث مختلفة في كل صفحة.
• أن يحتوي خطابًا أو مؤثراتٍ صوتية.

يمكن لكتابك أن يحقق مايلي:

• أن يحتوي على خلفيات متغيرة لكل صفحة.
• أن يحتوي على نصوص أو رسومات من برنامج الرسام Paint.
• أن يحتوي على عدة "أزرار" في كل صفحة.

فكر في محتوى كتابك وشاهد الفيديوهات التالية للحصول على الإلهام:

• كتاب القراءة الذاتية (باستخدام ملحق تحويل النص إلى كلام Text-to-Speech Extension):

• كتاب التهجئة السحري التفاعلي:

اختيار الفكرة

يجب عليك وضع خطة لكتابك وذلك إما بمجرد التفكير، أو عن طريق إضافة الخلفيات وكائنات في برنامج سكراتش، أو الرسم وتدوين أفكارك في مفكرة ما، يمكنك اتباع الطريقة التي تفضلها!

فكر مليًا في الغرض من هذا الكتاب، واسأل نفسك لماذا تؤلفه؟

قد يكون هدف الكتاب واحدًا مما يلي:

• تسلية الأطفال.
• تعزيز قضية مهمة، كالتشجيع على إعادة التدوير.
• تعليم كيفية صنع أمر ما، كإعداد وجبة طعام مثلًا.
• سرد قصة.
• التحدث عن نفسك أو التعبير عن نفسك بطريقة إبداعية.

فكر مليًا في الجمهور المستهدف من الكتاب، من هم؟

يمكنك الكتابة لصديق ما، أو أحد أفراد العائلة، أو أحد الصفوف الدراسية، أو الأشخاص الذين يمارسون هواية ما، كما يمكنك استهداف جمهور أحد الموسيقيين، أو أن تكتب لنفسك.

حان الآن وقت تصميم خلفيات صفحات الكتاب والشخصيات والتي ستكون عبارةً عن كائنات سكراتش.

أنشئ مشروعًا جديدًا في برنامج سكراتش، وأبقِ قلمًا و ورقةً بالقرب منك، وفكر فيما يلي:

• ما هي الخلفيات والألوان التي تود استخدامها في كتابك؟
• كيف سينتقل القارئ بين الصفحات؟
• ما هي الشخصيات التي ستظهر في كتابك؟
• كيف ستتحرك الكائنات وتتفاعل في كل صفحة؟

صنع صفحات الكتاب

يمكنك البدء بصنع صفحات كتابك بمجرد اختيارك فكرة الكتاب وكيف سيتفاعل مع القارئ.

• أولًا، حدد عدد صفحات كتابك الإلكتروني، يمكن أن يحوي الكتاب صفحةً واحدةً لكل خلفية، أو أن يحتوي على غلاف وصفحة واحدة فيها أزرار متعددة، ثم اختر شكل الأداة المستخدمة للتفاعل، وهي مايستخدمه القارئ من أجل لمس الصفحات وتنشيط الكتاب. قد تكون عصا سحرية أو نجمة أو أي شيء تفضله!

يجب أن يكون لكل صفحة وجه أمامي وخلفي مصنوعان من الورق المقوى (أو مادة أخرى غير ناقلة)، مع أسطح ناقلة داخلية من ورق الألمنيوم.

• ثانيًا، جهز الورق المقوى اللازم لصنع صفحات الكتاب.

إذا استخدمت الورق المقوى، فستحتاج إلى قص وجه أمامي وخلفي لكل صفحة، أما إذا استخدمت مجلداتٍ، أو مغلفاتٍ، أو ما يشابهها فيمكنك استخدام واحد منها لكل صفحة.

يجب أن تحتوي الصفحة الأمامية على شكل بسيط يعبر عن محتوى كتابك. ستقص هذا الشكل وتستبدله بورق الألمنيوم الذي سيكون موصولُا مع الأرجل العامة GP على لوحة راسبيري باي، وذلك لصنع الأزرار التي سيستخدمها القارئ.

• ثالثًا، ارسم الأشكال على الصفحات واحرص على أن تكون بسيطة لسهولة العمل. ابحث على الإنترنت عن رسومات جاهزة للتفريغ أو ما يُعرف برسومات "استنسل" Stencil.

• رابعًا، قُصَ رسومات الوجه الأمامي للصفحات باستخدام مقص أو سكين الحرف، وتوخى الحذر دائمًا عند استخدام الأدوات الحادة.

• خامسًا، انزع إحدى نهايتي سلك التوصيل نوع أنثى-أنثى، وذلك لكشف الجزء المعزول من السلك.
• سادسًا، اقلب الشكل الذي قصصته على الوجه الخلفي وضع الغراء على حوافه، ثم ألصق عليه الجزء غير المعزول من سلك التوصيل، واترك الجزء ذو النهاية المعزولة (الأنثى) حرًا.

إذا أردت استخدام عدة أزرار في كل صفحة، فيجب عليك التأكد من أن أوراق الألمنيوم لا تلامس بعضها، وإلا ستحصل على دائرة كهربائية مقصورة.

كما ستحتاج إلى إضافة سلك جديد لكل زر. احرص على وضع الأزرار بالقرب من بعضها، لأن ذلك سيسهل توصيلها مع لوحة راسبيري باي.

• سابعًا، ألصق قطعة من ورق الألمنيوم مكان الشكل الذي قصصته، فوق الغراء اللاصق.

ألصق الطرف الحر من سلك التوصيل أقرب ما يمكن من هامش الكتاب كي لا يفلت.

• ثامنًا، غط الصفحة الخلفية بالغراء، وألصقها بالصفحة الأمامية ثم اضغط عليهما بقوة ليلتصقا. يجب أن يكون سلك التوصيل وورق الألمنيوم بين الصفحتين؛ كما يمكنك لصق حواف الصفحتين معًا لإغلاقها بإحكام.
• تاسعًا، كرر الخطوات السابقة مع كل الصفحات، ثم ألصق الصفحات معًا على الهامش باستخدام شريطٍ لاصقٍ قويٍ.

نحتاج الآن إلى صنع أداة التفاعل بعد أن انتهينا من صنع الكتاب؛ إذ ستكون هذه الأداة بمثابة نقطة تأريض مشتركة يمكنها إغلاق الدائرة عند ملامسة الأشكال على الصفحات.

سنصنع، في مثالنا، عصا سحرية لاستخدامها كأداة تفاعل. يمكنك اختيار أي شكل تريده ثم قصه من الورق المقوى وتغليفه بورق الألمنيوم، أو يمكنك إعادة استخدام الأشياء ولفها بورق الألمنيوم.

• عاشرًا، قُصَ الشكل الذي ستستخدمه لأداة التفاعل من الورق المقوى (أو أعد استخدام الأدوات المهملة في منزلك).

سنغلف قلم رصاصٍ في مثالنا، بورق الألمنيوم لإنشاء عصا سحرية.

ثم انزع إحدى نهايات سلك التوصيل وثبتها بإحكام على قاعدة أداة التفاعل، واترك الطرف الحر من السلك يتدلى قريبًا من مكتن قبضة المستخدم، ثم غلف الاداة بكاملها باستخدام ورق الألمنيوم وأحكم تغليف القاعدة بشريط لاصق.

وأخيرًا، وصل الصفحات وأداة التفاعل مع الأرجل العامة GPIO على لوحة راسبيري باي، وصلنا الصفحات في مثالنا مع الأرجل ذات الأرقام 2، 3، 4، 14، 15، أما عصا التفاعل وصلناها مع رجل التأريض رقم 6.

كما يمكنك استخدام أسلاك توصيل نوع ذكر-أنثى لتمديد الأسلاك وتسهيل استخدام الكتاب.

حان الآن وقت كتابة شيفرة برنامج سكراتش.

برمجة الكتاب

سنُعِد الآن الجزء الرقمي من الكتاب. سنبدأ العمل خطوةً خطوة، ويمكنك إضافة المزيد إلى مشروعك حين يتسنى لك ذلك.

لا تنسى أن تختبر مشروعك بعد كل إضافة؛ إذ غالبًا ما يسهل العثورعلى الأخطاء وإصلاحها قبل إجراء المزيد من التغييرات.

أولًا، أنشئ مشروعًا جديدًا في برنامج سكراتش وأضف إليه ملحق الإلكترونيات البسيطة Simple Electronics، ثم حدد هل تريد إنشاء خلفياتٍ لكل الصفحات أولًا، أم أنك تريد تنفيذ وإكمال الصفحة الأولى أولًا ثم الصفحات اللاحقة.

تذكر أنه يمكنك الرجوع إلى المشروع وإضافة ماتريد إلى كتابك متى ما أردت، وإليك أهم ما سنحتاج إليه لتنفيذ كتابنا التفاعلي:

1. الكتل البرمجية

استخدام الخلفيات

تستخدم الخلفيات في سكراتش إما لإنشاء صفحاتٍ أو مراحل جديدة:

اضغط على المنصة Stage ثم اضغط على علامة تبويب الخلفيات Backdrops لإختيار الخلفيات، يمكنك تغيير ترتيب الخلفيات وذلك عبر سحبها.

توجد عدة طرق للانتقال بين الخلفيات وذلك باستخدام كتلة الخلفية التالية next backdrop وإحدى الخيارات التالية:

إذ يمكنك الانتقال إلى الخلفية التالية وذلك إما عن طريق الضغط على مفتاح المسافة Space في لوحة المفاتيح، أو بالضغط على المنصة Stage، أو على كائنات سكراتش على الشاشة، كما يمكنك الانتقال آليًا وذلك عن طريق تحديد زمن الانتقال.

تغيير مظهر الكائنات

يمكنك تغيير مظهر الكائنات في سكراتش كما في المثال التالي:

باستخدام كتلة تغيير المظهر switch costume to قبل وبعد كتل الأحداث التالية: فكر لمدة think .. for، وتكلم لمدة .. say for، وشغل صوتًا play sound، وانتظر wait وذلك لعرض ما تفكر به كائنات سكراتش على الشاشة.

استخدم كتل الأحداث التي تحتوي قيمًا زمنية وإلا فلن تلاحظ تغير وضعيات الكائنات.

تحريك الكائنات

يمكنك تحريك الكائنات في سكراتش كما في المثال التالي:

وذلك باستخدام كتلة تغيير المظهر switch costume to وكتلة التحريك move في حلقة تكرار repeat لتحريك كائنات سكراتش، كما يمكنك تغيير سرعة الحركة عن طريق تغيير الزمن في كتلة الانتظار wait.

اقتباس

ملاحظة: يمكنك استخدام كتلة المظهر التالي next costume للحصول على جميع المظاهر المتاحة للكائن.

كما يمكنك زيادة سرعة الكائن عن طريق زيادة عدد الخطوات في الكتلة move، وتعديل المسافة عن طريق تغيير الرقم في الكتلة repeat.

استخدم الأرقام السالبة لتحريك الكائن للخلف، كالتالي move -3 steps، أو استخدم الكتلة point in direction -90 لتغيير اتجاه الكائن قبل أن يتحرك بمقدار-90 نقطة إلى اليسار.

استخدام مؤثرات بصرية

يمكن تطبيق عدة مؤثرات بصرية على الكائنات في سكراتش، كما في المثال التالي:

إذ تحتوي كل من الكتلتين set color effect to و change color effect by على نافذة منزلقة يمكن اختيار عدة تأثيرات منها لتغيير مظهر الكائنات وهي:

*color: يمكن اختيار القيم من القيمة 0 إلى القيمة 199 (تُدَور الارقام الكبيرة، فيُعتَبر الرقم 200 كالرقم 0).

• fisheye: لا تعطي القيمة 0 أي تأثير، وكلما كبرت القيمة إزداد تأثير "عين السمكة" fisheye، أما القيم السالبة فتعطي تأثيرًا عكسيًا.
• whirl: لا تعطي القيمة 0 أي تأثير، وتعطي القيم الكبيرة الموجبة تأثيرًا أفعوانيًا نحو اليسار، أما القيم السالبة الكبيرة فتعطي تأثيرًا أفعوانيًا نحو اليمين.
• pixelate: لا تعطي القيمة 0 أي تأثير، بينما تزيد القيم الكبيرة عدد البكسلات في الكائن.
• mosaic: لا تعطي القيمة 0 أي تأثير، بينما تغير القيم الكبيرة الموجبة والسالبة عدد النسخ.
• brightness: لا تعطي القيمة 0 أي تأثير، بينما تزيد القيم من 1 إلى 100 من سطوع الكائن، وتجعل القيم السالبة من القيمة 1- حتى القيمة 100- الكائن أكثر عتمةً.
• ghost: لا تعطي القيمة 0 أي تأثير، بينما تزيد القيم من 1 إلى 100 من شفافية الكائن.

استخدم الخيار set وأسند قيمًا مختلفة للتأثيرات واكتشف كيف سيتغير مظهر الكائن باختلاف القيم.

ولاحظ أن القيمة 225 تعطي نفس تأثير القيمة 25 عند إسنادها لتأثير تغيير اللون color effect، ولا يحدث أي تغيير على الكائن في باقي التأثيرات عند تجاوز القيمة العليا والدنيا للتأثير.

يمكنك إما استخدام كتلة مسح التأثيرات الرسومية clear graphic effects أو الضغط على زر العلم لمسح التأثيرات.

أضف كتلة إضافة التأثيرات set graphic effects to بعد كتلة الضغط على العلم when green flag clicked لإضافة تأثيرات على الكائن بعد تشغيل المشروع، كما يلي:

كما يمكنك استخدام الكتلتين set و change لإضافة تأثيرات رسومية للمنصة Stage وتعديلها.

إظهار الكائنات وإخفاؤها

قد ترغب في إظهار الكائنات في صفحاتٍ معينةٍ من الكتاب وإخفائها في أخرى، ولتحقيق ذلك اتبع ما يلي:

• انتقل إلى الخلفية التالية وذلك بالنقر على المنصة، أو بالضغط على مفتاح المسافة Space في لوحة المفاتيح، كما يلي:

• استخدم كتلتي الإظهار show والإخفاء hide مع كتلة عندما تتغير الخلفية when backdrop switches to لإظهار الكائنات، أو إخفاءها، في الخلفيات المحددة.

• استخدم الكتلة when flag clicked كما يلي، لإظهار الكائنات، أو إخفاءها، في أول خلفية.

تغيير تموضع الكائنات باستخدام الطبقات

توجد طريقتان لوضع الكائنات في طبقات، الأولى: هي بسحب الكائن على المنصة لنقله إلى الطبقة الأمامية، كما يلي:

والثانية هي باستخدام الكتلتين البرمجيتين : إرسال إلى الطبقة الأمامية go to front layer أو إرسال إلى الطبقة الخلفية go to back layer.

استخدم حلقة تكرار مستمرة forever لإبقاء الكائن في المقدمة front أو الخلف back دائمًا، ولإعادته إلى طبقته الصحيحة بعد تحريكه:

إضافة تأثير اهتزاز إلى الكائنات

يمكنك إضافة تأثير ليبدو الكائن وكأنه يهتز وذلك بتدوير الكائن بضع درجات باتجاه اليمين واليسار وتكرار ذلك عدة مرات، كما يلي:

2. محرر الرسوم Paint Editor

يتيح لنا برنامج الرسام العديد من الخيارات، سنستعرض منها مايلي:

إنشاء خلفية جديدة باستخدام محرر الرسوم

اختر رمز الرسام أو محرر الرسوم Paint من قائمة اختيار خلفية Choose a Backdrop:

ستظهر لك شاشة برنامج الرسام، ولاحظ أن الخلفية الجديدة ستكون محددة في القائمة، مع الخلفيات الأخرى في مشروعك إن وجدت:

اضغط على الأداة ذات الشكل المستطيل Rectangle tool ثم ملء اللون Fill وذلك لاختيار اللون الذي تريده للخلفية الرئيسية، ثم اسحب الشكل المستطيل فوق الخلفية بكاملها، كما يلي:

كما يمكنك استخدام الأداة المستطيلة Rectangle tool، أو الأداة الدائرية Circle tool، أو الفرشاة Brush tool، أو استخدام الأدوات الثلاث جميعها لإضافة تفاصيل إلى الخلفية.

يُنصح بأن تسمي الخلفية باسمٍ يعبر عن محتواها عند انتهائك من التعديل عليها، ففي مثالنا رسمنا هضبة وسماءًا وسمينا الخلفية Hill، يمكنك أن تستخدم العربية وتسميها "هضبة" أو "تل":

ستظهر الخلفية على المنصة وستجدها أيضًا في كتلة المظاهر Looks:

إنشاء الخلفيات والكائنات باستخدام الأشكال

يمكنك إنشاء خلفيات ومظاهر costumes للكائنات في الرسام باستخدام أشكال بسيطة.

اختر رمز الرسام Paint من قائمة اختيار خلفية Choose a Backdrop أو من قائمة اختيار كائن Choose a Sprite:

ثم اختر أداةً مما يلي لإنشاء الأشكال التي ترغب بها:

• الأداة الدائرية Circle: اضغط على رمز الأداة لرسم دائرة، اضغط باستمرار على مفتاح Shift لمساعدتك بالرسم.
• الأداة المستطيلة Rectangle: استخدم هذه الأداة لرسم مستطيل، واضغط باستمرار على مفتاح Shift لرسم مربع.
• الأداة المثلثة Triangle: يمكنك استخدام هذه الأداة لرسم مستطيلاتٍ أو مربعاتٍ أولًا، ثم الضغط على أداة تغيير الشكل Reshape tool لاختيار جزءٍ من الشكل وحذفه باستخدام أداة الحذف Delete tool والحصول على شكل المثلث!

استخدم أداة ملء اللون لتغيير لون الشكل :

قد تحتاج لاستخدام أداة التحريك للأمام Forward tool أو أداة التحريك للخلف Backward tool لتغيير موضع الشكل في الخلفية:

كما يمكنك تحديد عدة أشكال ومعاملتها كشكل واحد باستخدام أداة التجميع Group وبذلك يسهل عليك تحريك الأشكال وتعديلها:

إليك مثالًا عن كائنٍ أنشأناه باستخدام الأداة الدائرية والمستطيلة، كما يمكنك الانتقال إلى محرر سكراتش للتعديل عليه:

لا تنسى تسمية الأشكال والخلفيات التي أنشأتها في الرسام.

استخدام أداة النصوصظ

يمكنك اختيار لون النص بالنقر على أداة ملء اللون Fill color :

ثم اختر أداة النص Text tool

اضغط بعدها على ركو الرسام واكتب النص الذي تريده، ثم اختر نوع الخط الذي تريده من قائمة الخطوط المنسدلة Font:

اضغط على أداة السهم أو الاختيار Select (Arrow) tool لتغيير حجم النص، ثم اسحب أحد الحواف لتغيير الحجم:

استخدم أداة ملء اللون Fill (وشكلها الدلو) لتغيير لون النص؛ اختر اللون أولًا، ثم اسحب مؤشر الفأرة فوق النص ليتغير لونه (أو اضغط على النص إذا كنت تستخدم جهازًا لوحيًا):

استخدم الخطوات السابقة للحصول على كلمات ذات ألوان وحجوم مختلفة في النص.

غير مكان النص باستخدام مؤشر التقاطع:

أخيرًا، استخدم أداة التحريك للأمام Forward tool أو أداة التحريك للخلف Backward tool لتغيير موضع النص في الخلفية:

تعديل مظهر الكائنات Costumes

اضغط على علامة تبويب المظاهر Costumes وأنشئ نسخة من المظهر الذي تود تعديله، ليتسنى لك استخدامه فيما بعد، وذلك بالضغط بالزر اليميني للفأرة على المظهر واختيار إنشاء نسخة Duplicate:

ثم احذف الأجزاء التي لا ترغب بها، وذلك عن طريق تحديدها بأداة السهم ثم الضغط على أداة الحذف:

سيبدو المظهر بعد الحذف كما يلي:

تذكر أنه يمكنك التراجع عن أي خطوة بالضغط على رمز التراجع Undo التالي: 

حدد الآن الجزء الذي تود نسخه من المظهر ثم اضغط على خيار النسخ Copy:

إذا أردت إضافة جزء من مظهر غير موجود في علامة تبويب المظاهر Costumes، فيجب عليك إضافة المظهر إلى الكائن أولاً، وذلك بالنقر فوق أيقونة اختيار مظهر Choose a Costume، ثم البحث عنه والنقر فوقه لإضافته إلى كائنك:

اضغط على خيار اللصق Paste لإضافة الجزء الذي نسخناه سابقًا، سيبدو المظهر كما يلي:

ثم انتقل إلى علامة تبويب الشيفرة Code لاستخدام المظهر الجديد في الكتل البرمجية:

إضافة مظهر للكائن

انقر فوق أيقونة اختيار مظهر Choose a Costume من علامة تبويب المظاهر Costumes لاختيار مظهر من المكتبة:

يجب عليك تعديل حجم المظهر الجديد في الرسام حتى يتناسب مع المظاهر الأخرى للكائن. يفضل تعديل المظهر الجديد في الرسام أولًا حتى يظهر في الموقع المحدد على المنصة، إذ أنه عند تغيير المظهر على المنصة قد "يقفز" الكائن أو يغير حجمه.

3. الأصوات

إضافة صوت للكائنات على المنصة

حدد الكائن الذي تريد إضافة صوتٍ له، ثم اضغط على علامة تبويب الأصوات Sounds، ولاحظ أن لكل كائن صوت افتراضي خاص به:

يحتوي برنامج سكراتش على مكتبة أصوات يمكنك الاختيار منها وإضافتها إلى الكائنات، وذلك عبر الضغط على رمز إضافة صوت Choose a Sound للوصول إلى مكتبة الأصوات:

ضع مؤشر الفأرة (أو إصبعك، إذا كنت تستخدم جهازًا لوحيًا) فوق رمز التشغيل، لتشغيل الصوت:

ثم اضغط على الصوت الذي ترغب به لإضافته إلى الكائن، ستنتقل بعدها إلى علامة تبويب الأصوات Sounds وسيظهر الصوت الذي اخترته:

ستجد الصوت الجديد الذي أضفته ضمن قائمة كتل الصوت Sound في علامة تبويب الأصوات Sounds:

كما يمكنك إضافة أصوات للمنصة Stage.

تسجيل الأصوات

اختر الكائن الذي تريد إضافة تسجيل صوت إليه ثم اضغط على علامة تبويب الأصوات Sounds:

اضغط على رمز إضافة صوت Choose a Sound ثم اضغط على رمز التسجيل Record:

ثم اضغط على زر التسجيل البرتقالي عندما تكون جاهزًا للتسجيل:

واضغط على زر إيقاف التسجيل Stop recording عند الانتهاء:

سيظهر بعدها المقطع الذي سجلته، ويمكنك إعادة التسجيل إذا لم ترضى عن النتيجة.

اسحب الدوائر البرتقالية لقص المقاطع التي لا ترغب بها، والاحتفاظ بالمقطع الذي تريده، ذو اللون الأزرق:

اضغط زر الحفظ Save عند الانتهاء، ستنتقل بعدها إلى علامة تبويب الأصوات وسيظهر التسجيل الذي أضفته:

ستجد الصوت الجديد الذي سجلته ضمن كتل الصوت Sound في علامة تبويب الأصوات Sounds:

استخدام ملحق تحويل النص إلى كلام Text to Speech extension

سنتعلم في هذه الخطوة كيفية جعل الكائنين بيكو Pico و جيغا Giga ينطقان كما في المشروع التالي:

انقر على أيقونة إضافة ملحق Add Extension:

ثم اختر ملحق تحويل النص إلى كلام Text to Speech

ستلاحظ إضافة كتل النص إلى كلام Text to Speech إلى قائمة كتل سكراتش:

أصبح بإمكانك الآن جعل الكائنات تتكلم باستخدام كتل تحويل النص إلى كلام Text to Speech، كمايلي:

كما يمكنك إضافة صوت هرةٍ إلى كائناتك.

4. المحرر Editor

نسخ الكتل البرمجية من كائن إلى آخر

يمكنك نسخ الشيفرة البرمجية من كائن إلى آخر من قائمة الكائنات Sprite list، عندها سيحتوي كلا الكائنين على الكتل التي نسختها:

أما إذا أردت نقل الكتل من كائن إلى آخر، فيمكنك حذف الكتل من الكائن الأول بعد نسخها إلى الآخر.

تشغيل المشروع في وضع ملء الشاشة

اضغط على أيقونة التحكم بملء الشاشة Full Screen Control الممثلة بأربعة أسهم والموجودة في أقصى اليمين أعلى المنصة، وذلك لتشغيل المشروع في وضع ملء الشاشة:

أعد الضغط على أيقونة التحكم بملء الشاشة Full Screen Control للخروج من وضع العرض بملء الشاشة.

نسخ الكائنات

انقر بزر الفأرة الأيمن (أو انقر مع الاستمرار إذا كنت تستخدم جهازًا لوحيًا) على أول كائن في قائمة الكائنات أسفل المنصة:

ثم اختر نسخ Duplicate، ستحصل على نسخة ثانية من الكائن مضافًا إليها الرقم 2 على الاسم:

أعد تسمية الكائن من المستطيل أعلى الشاشة:

ولاحظ أن اسم الكائن سيتغير:

لاحظ أن الكائن الثاني له نفس الكتل البرمجية للكائن الأول، لذلك لا تشغل البرنامج حتى تغير الكتل البرمجية للكائن الثاني؛ فقد لا ترى الكائن الثاني لأنه قد يكون موضوعًا أسفل الكائن الأول.

لا تتردد في عرض مشروعك على شخص آخر للحصول على ملاحظاته وإجراء التعديلات اللازمة على كتابك.

5. تصحيح الأخطاء Debugging

قد تجد بعض الأخطاء البرمجية في مشروعك والتي تحتاج إلى إصلاح. إليك بعض الأخطاء الشائعة:

مشكلة ظهور الكائن في الصفحات الخاطئة

تأكد أولًا من استخدام الكتلة when backdrop switches to مع كتلة اظهار الكائن show أو إخفاءه hide. ثم تأكد من استخدام الاسم الصحيح للخلفية في كتلة when backdrop switches to، كما ينصح بتسمية الخلفيات بأسماء تعبر عن محتواها لتجنب الخلط بينها.

مشكلة ظهور الكائن مقلوبًا رأسًا على عقب

أضف كتلة نمط الدوران من اليسار إلى اليمين set rotation style left-right لحل هذه المشكلة، أو كتلة إلغاء الدوران set rotation style don't rotate.

مشكلة قفز الكائن أو اهتزازه عند تغيير مظهره

احرص على وضع المظهر في منتصف محرر الرسام لحل هذه المشكلة، وذلك بوضع رمز المؤشر في منتصف الرسام.

مشكلة عدم تشغيل الصوت

قد تكون أضفت كتلة تشغيل الصوت عند الضغط على الكائن، تأكد من ذلك.

وفي حال نسخ الكتل البرمجية من كائن لآخر، عندها يجب عليك إضافة الصوت إلى الكائن من علامة تبويب الأصوات Sounds.

تأكد أيضًا من مستوى الصوت في جهازك، ومن أنك لم تخفضه برمجيًا في أحد الكتل، استخدم الكتلة set volume to 100.

عدة أشياءٍ تحدث في نفس الوقت

قد يكون سبب المشكلة وجود ماسٍ كهربائيٍ بين نقطتين في الدارة، أو تلامس رقائق الألمنيوم أو الأسلاك في صفحات الكتاب مما يؤدي إلى تنشيطها في الوقت نفسه.

أو قد تكون أخطأت في تحديد الرقم الصحيح في كتل سكراتش للأرجل المستخدمة. تحقق من أن كتل عند الضغط على الزر When button [ ] pressed تحتوي على الأرقام الصحيحة للأرجل الموصولة معها.

لا يحدث شيءٌ عندما تلمس عصا التفاعل سطح التلامس

قد توجد مشكلة في توصيلات ورق الألمنيوم ضمن الصفحات أو في الأداة. تحقق من توصيل الأسلاك بورق الألمنيوم بشكل صحيح، إذ قد في يؤدي استخدام الكثير من الغراء إلى عزل السلك أحيانًا!

أو قد تكون أخطأت في تحديد الرقم الصحيح في كتل سكراتش للأرجل المستخدمة. تحقق من أن كتل عند الضغط على الزر When button [ ] pressed تحتوي على الأرقام الصحيحة للأرجل الموصولة معها.

حان وقت تطوير مشروعك ومشاركته مع الأصدقاء والعائلة بعد انتهائك من إعداد البرنامج على سكراتش وتحديد آلية تفاعل الكتاب، والتأكد من أنه يعمل كما يجب.

ترقية المشروع

يمكنك ترقية مشروعك، حين يتسنى لك ذلك، عن طريق إضافة بعض التفاصيل والتعديلات عليه. إليك بعض المقترحات لتحسين كتابك:

• أضف صفحة غلاف ذات تصميم فني.
• أضف صفحات أخرى لكتابك.
• أضف المزيد من الحيوية للكائنات عن طريق إضافة المزيد من الكتل البرمجية.
• سجل وأضف أصواتًا إلى كتابك.
• اجعل الكتاب يروي قصته عن طريق استخدام ملحق تحويل النص إلى كلام Text to Speech extension.
• أطلق العنان لابداعك وزين الصفحات وأداة التفاعل.

مراجعة المشروع

تأكد من إتمام جميع المهام المذكورة في الدليل الموجز للمشروع، تحقق من القائمة أدناه واختر منها ما ينطبق على مشروعك.

هل يحتوي كتابك على:

• عدة صفحات مع وسيلة للانتقال للصفحة التالية.
• كائن واحد على الأقل.
• أحداث مختلفة في كل صفحة.
• تأثيرات صوتية أو كلام.
• خلفيات متغيرة لكل صفحة.
• نصوص أو رسومات مُعَدة في محرر الرسوم Paint editor.
• تأثيرات تفاعلية مختلفة.

ستستفيد من هذا المشروع في تنفيذ مشاريعٍ مستقبلية، ولذلك تفكر ودون ملاحظاتك حول كيفية حصولك على الأفكار، وما هي الأمور الجديدة التي تعلمتها، لتكون مرجعًا لك.

احتفل بإنجازك فأنت الآن مؤلف وصاحب كتابٍ إلكتروني، تهانينا! وفكر ما الذي تخطط لتنفيذه في خطوتك التالية.

ختامًا

تهانينا! لقد أتممت مشروعك السادس باستخدام حاسوب راسبيري باي و برنامج سكراتش، وصنعت كتابًا إلكترونيًا تفاعليًا.

إذا واجهت مشاكل مع راسبيري باي أو برنامج سكراتش فيمكنك الحصول على الدعم والمساعدة عبر إضافة سؤالك في قسم الأسئلة والأجوبة في أكاديمية حسوب

ترجمة -وبتصرف- للمقال Make an interactive book من الموقع الرسمي لراسبيري باي.

اقرأ أيضًا

• لعبة تخفيف التوتر باستخدام سكراتش وحاسوب راسبيري باي
• ربط راسبيري باي بعناصر إلكترونية وبرمجتها باستخدام سكراتش وبايثون
• تصميم لعبة السلك والحلقة باستخدام برنامج سكراتش وحاسوب راسبيري باي
• تنفيذ مصباح ليد ثلاثي الأبعاد باستخدام سكراتش ولوحة راسبيري باي

سوف تتعلم في هذا المقال مهارات أساسية في التعامل مع سطر الأوامر وكيفية استعمال الطرفية في حاسوب راسبيري باي حيث ستنطلق في رحلة مثيرة بدءًا من الطرفية، وستتعلم التحكم بها وحماية حاسوبك من هجمات المخترقين كما ستتعلم الأمور التالية في الطرفية:

• تنزيل وتشغيل نص برمجي (سكربت).
• التنقل في حاسوبك.
• إنشاء مجلد.
• نسخ ونقل الملفات في حاسوبك.
• حذف الملفات.
• استخدام برمجية Nano لعرض الملفات وإغلاقها.

خلال رحلتنا للبحث عن الكنز سوف:

• تتسلم مهمتك: وهي اختراق الطرفية والعثور على أشباح لعبة باك-مان Pac-Man.
• تتعلم كيف تنفذ سكربت للبدء في البحث عن الكنز.
• تعثر على الأشباح وتحتجزهم عن طريق إنشاء مجلد آمن.
• تتعرف على المزيد عن البرامج الضارة عن طريق فحص الملفات المخفية والتخلص منها.
• تجمع نقاطًا كافية لإكمال البحث عن الكنز.

ستحتاج خلال هذا المقال إلى:

• عتاديات: حاسوب راسبيري باي مزَود ببطاقة SD وأجهزة طرفية متصلة بالإنترنت.
• برمجيات: ستحتاج إلى أحدث نسخة من نظام راسبيان والذي يتضمن واجهة الطرفية. يمكنك الحصول عليها من الموقع الرسمي.

المهمة

ستلعب دور باك مان في هذا المشروع، لكن بدلًا من أن تكون مجرد دائرة صفراء نَهِمة، ستكون مخترقًا أخلاقيًا مهمتك هي حماية حاسوبك من الهجمات.

إليك موجز عن الوضع: توجد مشكلة كبيرة في حاسوبك؛ إذ أنه يتعرض لهجمات من فيروسات شريرة هي نفسها أشباح لعبة باك مان وهدفك هو الإمساك بالأشباح والتخلص منها كلها، عندها، يمكنك الحصول على الكنز.

لإلقاء القبض على الأشباح، ستحتاج إلى التنقل في المتاهة المتمثلة بحاسوبك، باستخدام الطرفية أو سطر الأوامرCommand Line والذي هو واجهة نصية تُتيح لك التخاطب مع حاسوبك عن طريق الأوامر.

يوفر سطر الأوامر إمكانية التنقل بين الملفات والمجلدات على حاسوبك، مثلما يؤمن مدير الملفات Finder هذه الخاصية على نظام تشغيل ماك أو إس MacOS، ومستعرض الملفات Explorer على نظام تشغيل ويندوز Windows، ويَكمن الفرق في أن سطر الأوامر واجهة نصية، كما أنه أداة مفيدة جدًا لتشغيل البرامج، وكتابة النصوص البرمجية (السكريبتات) لأتمتة المهام، ودمج الأوامر البسيطة لتسهيل التعامل مع المهام الصعبة.

لاتمام مهمة البحث عن الكنز، يجب عليك:

1. البحث عن الأشباح.
2. اصطياد الأشباح.
3. جمع الكنز.

افتح نافذة الطرفية بالنقر فوق أيقونة Terminal في الجزء العلوي من الشاشة، أو من القائمة الرئيسية انقر على البرامج الملحقة accessories ثم Terminal.

انطلق في رحلة للبحث عن الكنز

للانطلاق في مهمة البحث عن الكنز، يجب أن تنزل ملفًا يطلق العنان لأشباح باك مان. لا تخف، فلن تنزّل فيروسات حقيقية وإنما ملفات آمنة لن تلحق الضرر بحسابك.

يمكن تنزيل الملفات والسكريبتات وفتحها بسهولة من الطرفية باستخدام مفسر باش Bash، وهو برنامج (مفسِر) يتيح تفسير الأوامر Commands وتنفيذها. يهتم المخترقون بالثغرات الموجودة في أنظمة وبرامج الحاسوب، لكنهم يحتاجون لاستخدام الأوامر لإيجاد هذه الثغرات وإصلاحها. ولذلك يجب أن يجيدوا استخدام أوامر لغة Bash.

افتح واجهة الطرفية للوصول إلى مفسر Bash، سوف ترى الرمز $ الذي يدعى مُحِثّ الصدفة shell prompt ويظهر لإعلامك بأن الطرفية جاهزة لتنفيذ الأوامر.

اكتب الأمر التالي بعد رمز المُحِثّ $:

wget -O - http://rpf.io/pacmanstart | bash

اضغط على مفتاح Enter لتشغيل هذا السطر البرمجي. ستظهر نصوص عديدة في الطرفية. مما يدُل على أن الملفات تُنزّل لبدء البحث عن الكنز.

اقتباس

ملاحظة: يوجه الأمرbash | المُفَسر إلى تشغيل الملف تلقائيًا بعد تنزيله. عمومًا، لا يعد استخدام هذا الأمر آمنًا، لأنه يعني أن الملفات المنزلة ستُشغل دون التحقق منها أولاً. على الرغم من ذلك، فهذه أسهل طريقة لبدء البحث عن الكنز، كما أنها توضح سهولة تنزيل الفيروسات.

اضغط على مفتاحي Ctrl + l لمسح نافذة الطرفية.

تجوَّل في الطرفية

ستتعلم كيف تتجول في الطرفية Terminal، كما يتجول باك-مان في المتاهة.

عرض محتوى المجلد

يتفحص الأمر ls المجلد الحالي ويظهر الملفات والمجلدات الموجودة فيه (يرمز ls إلى قائمة List). تدعى المجلدات Directories في الطرفية.

اكتب الأمر ls ثم اضغط على مفتاح Enter. احرص على استخدام الحرف L وليس الرقم1:

ls

ستحصل على النتيجة التالية:

ستلاحظ أن المجلد الحالي لا يحتوي ملفات، ويحتوي على المجلدات التي تظهر أسماؤها في الصورة السابقة.

معرفة الموقع أو المجلد الحالي

يرمز الأمر pwd إلى 'print working directory' أي طباعة المجلد الحالي أو مجلد العمل. يخبرنا هذا الأمر بالمجلد الحالي الذي نتواجد فيه في سطر الأوامر، أو "مجلد العمل".

اكتب الأمر pwd ثم اضغط Enter:

pwd

يجب أن تحصل على النتيجة المحاطة بالمربع الأحمر:

يُظهر الأمر أنك في المجلدhome/pi/. هذا يعني أنك في مجلد pi المخزّن داخل المجلد الرئيسي home. (لا تُعد الرموز / جزءًا من أسماء المجلدات؛ وإنما يستخدمها سطر الأوامر لإظهار المجلدات.)

اقتباس

ملاحظة: تُحفظ الملفات في المجلد الرئيسي home، ويعبر المجلد pi عن اسم المستخدم الحالي، ويتغير بتغيير اسم المستخدم، وعندها يحتوي المجلد الرئيسي على مجلد مختلف. يظهر الرمز ~ دومًا قبل مُحث الصدفة $.

تُنَظم الملفات والمجلدات الموجودة على حاسوبك بطريقة نظام الملفات file system ذو البنية الشجرية التالية:

تغيير المجلد

يرمُز الأمر cd إلى 'change directory' أي تغيير المجلد. ويتيح لك الانتقال إلى المجلد المعين، تمامًا كما لو نقرت على رمز المجلد في واجهة مدير الملفات الرسومية. ما عليك سوى كتابة الأمر cd متبوعًا بمسافة، ثم اسم المجلد وشرطة مائلة أمامية /.

جرب الانتقال إلى مجلد أخر، اكتب الأمر التالي ثم اضغط على مفتاح Enter:

cd Documents/

أحسنت صنعاً! لقد انتقلت بنجاح إلى مجلد Documents. كما هو موضح أدناه:

التنقل بين المجلدات

يمكن الانتقال مجلدًا واحدًا لأعلى (أو للخلف) في نظام الملفات بكتابة الأمر cd متبوعًا بمسافة ثم نقطتين .. ثم الضغط على مفتاح Enter:

cd ..

ننتقل بواسطة الأمر cd ..‎ من المسار home/pi/Documents إلى home/pi.

تحقق من وجودك في المجلد الصحيح باستخدام الأمرpwd:

أصبحت الآن جاهزًا للقبض على شبحك الأول.

اقبض على شبحك الأول واعزله

ستُنشئ في هذه الخطوة مجلد عزل quarantine folder لحجز الأشباح فيه حيث ستلقي القبض على جميع الأشباح وتضعهم في هذا المجلد ليكفوا عن إلحاق الضرر بحاسوبك كالفيروسات.

يعزل مجلد العزل الملفات المشبوهة حتى لا تضر بحاسوبك. تُنشَئ مجلدات العزل تلقائيًا بواسطة برامج مكافحة الفيروسات ويرفق معها برمجة خاصة بها- سنحاكي في هذه الخطوة إنشاء أحدها.

سنتعلم أولًا كيفية إنشاء المجلدات تبعًا لنظام الملفات.

انشئ مجلد عزل عن طريق كتابة الأمر /mkdir quarantine ثم الضغط على مفتاح Enter.

mkdir quarantine/

يرمز الأمر mkdir إلى 'make directory' أي إنشاء مجلد. ينشئ الأمر الذي كتبناه مجلدًا جديدًا بإسم quarantine داخل المجلد الرئيسي. استخدم الأمر ls لتتأكد من إنشاء مجلدك:

إلقاء القبض على الشبح الأول

انتقل إلى مجلد المستندات Documents باستخدام الأوامر التي تعلمتها.

cd Documents/

إذا لم تحصل على النتيجة المطلوبة، جرب الأمر cd للانتقال للمجلد الرئيسي ثم cd Documents/‎ واعرض الملفات والمجلدات الموجودة في مجلد المستندات Documents باستخدام الأمر ls.

تحقق من المجلدات، هل يوجد مجلد أو ملف غريب؟

يمثل الملف الغريب المسمى sp00ky.txt فيروسًا. اذا وجدته فهنيئًا لك، لقد وجدت الشبح المخيف الأول المدعو Spooky.

ربما لاحظت أن اسم الفيروس هو sp00ky.txt وليس spooky.txt إذ يقوم المخترقون، الأخلاقيون منهم وغير الأخلاقيين، باستخدام بعض الأحرف بالأرقام حتى لا يُعثر على الفيروسات في عمليات البحث البسيطة. ضع ذلك في الحسبان عند البحث عن الأشباح الأخرى.

نسخ الملفات

انسخ الشبح الأول وضعه في مجلد العزل باستخدام الأمر التالي:

cp sp00ky.txt ~/quarantine/

يرمز الأمر cp إلى 'copy' أي نسخ، ويُتبع باسم الملف المراد نسخه ثم المجلد المراد نقله إليه. يدل الأمر السابق على أنك نسخت الملف sp00ky.txt ووضعته في مجلد العزل quarantine الموجود في المجلد الرئيسي home ويرمز له بالرمز ~.

إزالة الملفات

امسح الشبح باستخدام الأمر:

rm sp00ky.txt

يرمز الأمر rm إلى 'remove' أي إزالة الملفات والمجلدات.

اقتباس

ملاحظة: يحذف الأمر rm الملفات من حاسوبك نهائيًا، لذلك عليك توخي الحذر عند استخدامه. حيث أنه لا يوجد أمر للتراجع عن الحذف واسترداد الملفات المحذوفة. لذلك نسخنا الملف إلى مجلد جديد قبل حذفه.

مبارك، أصبحت الآن جاهزًا لإلقاء القبض على جميع الأشباح!

إلقاء القبض على جميع الأشباح

استخدم الأوامر التي تعلمتها آنفًا لتتنقل ضمن نظام ملفات حاسوبك، وتعثر على الأشباح وتعزلها.

إليك تذكير بالأوامر التي ستحتاجها للتنقل في سطر الأوامر:

• يعرض الأمر ls قائمة عن محتوى المجلد الحالي:

ls

• يرمز الأمرpwd إلى 'print working directory' أي طباعة المجلد الحالي. يخبرنا هذا الأمر بالمجلد الحالي الذي نتواجد فيه:

pwd

• يرمُز الأمرcd إلى 'change directory' أي تغيير المجلد، ويتيح لك الانتقال إلى المجلد المعين:

cd directoryname/

• يتيح لك الأمر .. cd الرجوع خطوة واحدة، أي من مجلد فرعي إلى المجلد الرئيسي:

cd ..

إليك تذكير بالأوامر المفيدة في إنشاء وحذف المجلدات:

• يرمز الأمر mkdir إلى 'make directory' أي إنشاء مجلد ضمن المجلد الحالي:

mkdir directoryname/

• يرمز الأمر cp إلى 'copy' أي نسخ، ويُتبع باسم الملف المراد نسخه ثم المجلد المراد نقله إليه:

  cp filename.filetype path/to/directory

• يرمز الأمر rm إلى 'remove' أي إزالة الملفات والمجلدات من حاسوبك نهائيًا:

rm filename.filetype

ملاحظات:

• احرص على نسخ الأشباح إلى ملف العزل قبل حذفها.
• تأكد من عدد الأشباح التي قبضت عليها في مجلد العزل.
• استخدم الشرطة المائلة الخلفية \ عند الانتقال إلى مجلد اسمه مكون من أكثر من كلمة وافصل بين الكلمات بالشرطة \. مثلًا: للانتقال إلى مجلد My Movies استخدم \ قبل المسافات في اسم المجلد كما يلي:

cd My\Movies

يوجد سبعة أشباح، هل يمكنك الإمساك بهم؟

العثور على الكنز

بعد أن ألقيت القبض على الأشباح واحتجزتهم في مجلد آمن، ابحث داخل الملفات لجمع الكنز.

إليك النقاط التي تحصل عليها عندما تجد الكنز:

النقاط	الكنز
100	كرز
300	فراولة
500	دراق
700	تفاح
1000	عنب
2000	حارس المجرة
3000	جرس
5000	مفتاح

انتقل إلى مجلد العزل /quarantine، ثم استعرض محتوياته لرؤية جميع الأشباح التي التقطتها.

استخدم الأمر cd متبوعًا باسم المجلد، ثم استخدم الأمر ls:

cd quarantine/
ls

اجمع الكنز

حان الآن وقت جمع النقاط التي حصلت عليها من إلقاء القبض على Spooky.

اكتب الأمر cat، الذي يعرض محتوى الملفات النصية، متبوعًا بالاسم الكامل للملف في الطرفية، ثم اضغط على مفتاح Enter:

cat sp00ky.txt

سيظهر لك الكنز الذي حصلت عليه:

انقر فوق الكنز الذي وجدته داخل sp00ky.txt ليجمع برنامج Scratch أدناه نقاطك، وعندما تنتهي انقر فوق الزر إنهاء Finish لتشاهد مجموعك.

كرر الخطوات السابقة لجمع الكنز من جميع ملفات الأشباح.

تخلص من مجلد العزل

بعد أن عثرت على جميع الأشباح، يجب عليك مسح الملفات الضارة من حاسوبك.

ابحث في الإنترنت عن كيفية إزالة مجلد بكامل محتوياته باستخدام الخيار العودي لإزالة مجلد العزل، يمكن الاستعانة بإحدى مقالات سلسلة مدخل إلى لينكس أو مقالة كيف تستخدم الطرفية باحتراف أو ببساطة طرح سؤال في قسم الاسئلة والأجوبة في أكاديمية حسوب أو طلب الاستعانة من مجتمع حسوب IO.

ختامًا

بهذا تكون قد انتهيت من المقال الرابع من سلسلة مقالات تمهيدية تُساعدك على العمل بسهولة مع راسبيري باي.

ترجمة -وبتصرف- للمقال Pac-Man Treasure hunt on the terminal من موقع راسبيري باي الرسمي.

اقرأ أيضًا

• صنع آلة موسيقية باستخدام سكراتش وحاسوب راسبيري باي
• بدء استخدام راسبيري باي
• إعداد Raspberry Pi للعمل

سنتعلم في هذا المشروع كيفية توصيل عناصر إلكترونية متعددة إلى الأرجل ذات الأغراض العامة GPIO لإنشاء مجموعة طبول أو آلات موسيقية أخرى، كما سنوصل عدة "أزرار" مع لوحة راسبيري باي لإصدار الأصوات، ثم سنصمم آلة يمكنك العزف عليها! إذ يمكن صنع آلة موسيقية من أي جهاز يستقبل مدخلات من المستخدم ويحولها برنامج سكراتش إلى أصوات، كل ما عليك فعله هو التفكير في كيفية محاكاة عمل الآلات الموسيقية التي تعرفها باستخدام مدخلات بسيطة.

إليك بعض الآلات الموسيقية لتستلهم منها:

• كمان "سكراتشي فاريوس": يكون القوس في مثالنا بمثابة الأرضية للأوتار المصنوعة من خيوط ناقلة وموصولة مع الأرجل العامة GPIO pins على لوحة راسبيري باي.
• جيتار الكتروني: نختار النغمة الموسيقية هنا باستخدام الأزرار الموجودة على عنق الغيتار، ونغير مستوى الصوت من 0% إلى 100% عبر ملامسة الريشة للصاقة الحساسة الموجودة على جسم الغيتار.

ستحتاج في هذا المشروع إلى:

• عتاديات:
  1. حاسوب راسبيري باي.
  2. أسلاك توصيل ذات نهايات أنثى-أنثى (5 أسلاك على الأقل).
  3. رقائق ألمنيوم.
  4. شريط لاصق قوي.
  5. ورق مقوى (أو أي مادة تشبه شكل الطبل ويمكن تغطيتها بورق الألمنيوم).
  6. مقص أو سكين الحِرَف (توخى الحذر عند استخدام الأدوات الحادة).
  7. غراء.
  8. أقلام تحديد (اختياري).
  9. بكرة أسلاك (اختياري).
  10. قاطعة أسلاك (اختياري)
• برمجيات:
  • برنامج سكراتش الإصدار الثالث Scratch 3 Desktop.

ستتعلم في هذا المشروع:

• كيفية توصيل عدة مدخلات مع لوحة راسبيري باي.
• كيفية إنشاء أزرار بسيطة باستخدام الأدوات المنزلية.
• كيفية ربط المدخلات لتشغيل الأحداث والأصوات على الشاشة.

صنع الآلة الموسيقية

سنصمم ونصنع في هذه الخطوة آلة موسيقية مكونة من: جسم الآلة، و أسطح تماس ناقلة، وأسلاك.

أولً،ا يجب عليك اختيار الآلة التي تود صنعها، ثم اختيار طريقة العزف بحذر لتحديد ما إذا كانت الآلة ستنجح أم لا. فيمكن أن تعتمد الآلة على الأزرار، بأن تصنع الأزرار من تلامس سطحين ناقلين، مثل رقاقتي الألمنيوم، كما في المشاريع السابقة، أو أن تستخدم أزرارًا جاهزة.

يمكن إنشاء عدة أزرار تفاعلية وذلك باستخدام الأدوات التي يُعزَف بها (كالقوس أو الريشة أو عصا الطبل) كنقطة تأريض مشتركة لجميع الدارات. وهكذا ستُغلَق الدارة عندما يلمس العازف الآلة بأداة العزف وسينفذ برنامج سكراتش حدثًا معينًا.

تتميز هذه الطريقة بتوفير عدد الأسلاك المستخدمة لأنك ستحتاج إلى استخدام رجل واحدة للتأريض (أو اثنتين).

سنتعلم كيفية صنع مجموعة طبول في هذا المقال بسبب سهولة تنفيذ المشروع إذ سنجعل العصي بمثابة نقطة تأريض، وهكذا عندما يقرع العازف الطبول باستخدام العصي ستُغَلق الدارة الكهربائية ويُصدَر صوت الطبلة.

ضع في الحسبان أنه يمكنك صنع أي آلة ترغب بها، لكن عليك التفكير في كيفية إغلاق الدارة، عن طريق كبس الأزرار مثلًا. ينصح باستخدام الأزرار الالكترونية الجاهزة عند صنع آلات كالغيتار أو البيانو.

• أولًا، ستحتاج إلى استخدام رجل أو خرج مختلفة لكل صوت تريد توليده. إذ توجد مجموعة طبول في مثالنا وهي: طبل الركل، والطبل الأرضي والطبل الجانبي، والصنج، ولذلك سنحتاج إلى استخدام أربعة من أرجل الدخل والخرج العامة لمحاكاة عمل الطبول بالإضافة إلى أرجل تأريض (إما واحدة أو اثنتان بناءً على عدد العصي التي سيستخدمها العازف).

• ثانيًا، تفحص المواد المتوفرة لديك وحدد كيف يمكن استخدامها لصنع أجزاء الآلة الموسيقية، وذلك عن طريق صنع أشكال من الورق المقوى، أو استخدام مواد موجودة لديك ولصقها مع بعضها لصنع جسم الآلة. لاحظ أننا استخدمنا موادًا بسيطة لصنع الطبول في مثالنا وغلفناها بورق الألمنيوم؛ أما بالنسبة للجيتار والكمان، استخدمنا الفلين الأبيض وخيوط ناقلة للكهرباء. أطلق العنان لابداعك في إعادة تدوير المواد.

بمجرد إنهاء صنع جسم الآلة، ستحتاج إلى إضافة أسطح ناقلة من ورق الألمنيوم لتتمكن من "العزف" على الآلة وذلك بتغليفها، أو يمكنك لصق قطع صغيرة من الألمنيوم على الآلة، عوضًا عن ذلك.

 ستحتاج أيضًا إلى صنع عصي للعزف، وذلك بلف ورق الألمنيوم على أقلام الرصاص وتثبيت سلك توصيل في أعلى القلم، واحرص على أن يلامس السلك مساحة كافية من الألمنيوم.

• ثالثًا، انزع إحدى النهايات من كل سلك توصيل، ثم وصلها مع سطح التماس على جسم الآلة وثبتها بالشريط اللاصق.

سنستخدم اسطوانة ورق الحمام، واسطوانة شريط لاصق، وغطاء مرطبان، وقطعة ورق مقوى ذات شكل دائري لصنع مجموعة الطبول. غلف الأسطوانات بورق الألمنيوم كما في الصورة، ثم أدخل الأسلاك في الألمنيوم وألصقهم على جوانب الاسطوانات:

• رابعًا، ألصق النهايات المكشوفة من أسلاك التوصيل تحت ورق الألمنيوم واحرص على أن يلمسوا مساحة كافية من الألمنيوم.

• خامسًا، فكر الآن كيف ستغلق الدارة، هل ستغلقها باستخدام العصي، أم باستخدام ريشة العزف، أم الأزرار؟ تُغلَق الدارة في مثالنا عند ملامسة العصي، الموصولة بسلك توصيل مع أحد أرجل التأريض، لجسم الآلة المغلف بالألمنيوم ويَصدُر الصوت؛ لكن نحتاج طرقًا ملائمة للآلة المستخدمة، ففي مثال البيانو يُفضل استخدام أزرار من الألمنيوم كالتي صنعناها في المشروع السابق، أو أن يرتدي العازف مثلًا قطعًا من الألمنيوم في أصابعه لإغلاق الدارة.

وكما صنعنا قوسًا من خيوط ناقلة في مثال الكمان واستخدمنا ريشةً في مثال الغيتار، تضبط الصوت على المستوى صفر إذا لم تكن ملامسة للألمنيوم على جسم الآلة.

• سادسًا، انزع إحدى نهايات سلك التوصيل وألصقها بإحكام على الألمنيوم الملفوف على قلم الرصاص، وذلك لصنع عصا العزف، ووصل النهاية الحرة مع أحد أرجل التأريض على لوحة راسبيري باي.

• أخيرًا، أغلق الدارة عن طريق لمس أداة العزف مع أسطح الألمنيوم على جسم الآلة لإصدار الأصوات!

توصيل الدارة وبرمجتها

سنوصل في هذه الخطوة الأسلاك من الآلة الموسيقية إلى أرجل الدخل والخرج العامة GPIO على لوحة راسبيري باي، ثم سنضيف الكتل البرمجية في برنامج سكراتش للعزف على الآلة.

• أولًا، وصل الطبول إلى الأرجل ذات الأرقام التالية: 2، 3، 4، 14، 15 لأنها أصغر الأرقام على اللوحة ويسهل حفظها، ثم وصل العصي إلى رجلي التأريض ذوات الأرقام 6 و 9.

استعن بالمخطط التالي لتوصيل الأسلاك مع أرجل الدخل والخرج العامة GPIO على لوحة راسبيري باي:

حان الآن وقت "كتابة" الشيفرة البرمجية للحصول على الأنغام الموسيقية من الآلة، والذي يُعد أمرًا سهلًا إذ تُتاح لنا خيارات عديدة للتحكم بالأصوات التي ستصدرها الآلة.

• ثانيًا، أنشئ مشروعًا جديدا في سكراتش وأضف ملحق الالكترونيات البسيطة Simple Selectronics إليه.

• ثالثًا، أضف كتلة برمجية لكل من أرجل الأغراض العامة GP التي استخدمتها، بحيث تتفعل عند الضغط على الزر، وتُشَغل الصوت المطلوب.

إن الصيغة الأساسية اللازمة للحصول على آلة موسيقية تصدر أصوات هي:

يمكن استخدام كائن مختلف لكل تماس أو كائن واحد لجميع التماسات، لا يهم أيهما ستستخدم إلا إذا أردت إضافة تأثيرات على الشاشة كما في مشروع مجموعة الطبول، إذ تبدل الكائنات زيها عندما تقرع الطبول. أما في مشروع الكمان، فلم نستخدم شاشة (ولكن يمكنك استخدامها إن أردت ذلك)؛ كما يمكنك إضافة أحداث على الشاشة عند عزف أحد النغمات أو إضافة إرشادات تظهر على الشاشة لتعليم العزف.

استمتع بالعزف على آلتك الموسيقية! ولاتنسى حفظ المشروع.

ختامًا

بهذا تكون قد أتممت مشروعك الخامس باستخدام حاسوب راسبيري باي و برنامج سكراتش وصنعت آلتك الموسيقية.

ننصحك بتنفيذ مشروع الكتاب التفاعلي باستخدام سكراتش كخطوتك التالية. وإذا واجهت مشاكل مع راسبيري باي أو برنامج سكراتش فيمكنك الحصول على الدعم والمساعدة عبر إضافة سؤالك في قسم الأسئلة والأجوبة في أكاديمية حسوب

ترجمة -وبتصرف- للمقال Make a Musical Instrument من الموقع الرسمي لراسبيري باي.

اقرأ أيضًا

• المقال السابق: تنفيذ مصباح ليد ثلاثي الأبعاد باستخدام سكراتش ولوحة راسبيري باي
• إنشاء لعبة أضواء باستخدام برنامج سكراتش وحاسوب راسبيري باي
• لعبة تخفيف التوتر باستخدام سكراتش وحاسوب راسبيري باي

ستجمع في هذا المشروع بين ماتعلمته عن الإلكترونيات البسيطة واستخدام مصابيح الليد وبين مواهبك الإبداعية لإنشاء مصباح ثلاثي الأبعاد ذو طابع مستوحى من الطبيعة أو ذو طابع علمي، إذ ستصنع نموذج ثلاثي الأبعاد وستضيف إليه مصابيح ليد. كما يمكنك إضافة أصوات إليه والحصول على جهاز عرض رقمي مبسط.

ستحتاج في هذا المشروع إلى:

• عتاديات: 1.حاسوب راسبيري باي.
  2. أسلاك توصيل.
  3. مصابيح ليد.
  4. أدوات الأشغال اليدوية.
• برمجيات:
  • برنامج سكراتش الإصدار الثالث Scratch 3 Desktop.
  • لغة بايثون الإصدار الثالث Python 3.
  • محرر النصوص البرمجية Trinket والذي يمكن استخدامه مباشرةً من الموقع trinket.io.

ستتعلم في هذا المشروع:

• كيفية توصيل عدة مصابيح ليد مع لوحة راسبيري باي.
• كيفية استخدام عدة أرجل للتحكم بالليد باستخدام برنامج سكراتش.
• كيفية التحكم في المصابيح باستخدام أنماط أو مدخلات عشوائية.

استلهم أفكارك

ستعمل في هذا المشروع على إنشاء مصباح ثلاثي الأبعاد ذو طابع مستوحى من الطبيعة أو ذو طابع علمي، باستخدام مصابيح ليد وبعض مستلزمات الأشغال اليدوية، وبرنامج سكراتش، وحاسوب راسبيري باي.

القِ نظرةً على المشاريع المنجزة كي تستلهم أفكارًا لمشروعك.

شاهد الفيديو التالي لترى ما يمكن صنعه:

يمكنك صنع كوكبة وامضة من النجوم، أو سحابة رعدية ، أو سمكة متحركة ، أو كرة أرضية مضيئة. اطلق العنان لمخيلتك وأبهرنا بإبداعك.

يمكنك الإطلاع على الرابط التالي للحصول على نماذج جاهزة لبعض الكائنات البحرية.

اختر الشكل

حان وقت بدء تنفيذ المشروع، قد تكون فكرتك جاهزة، أو قد تحتاج بعض الوقت لتعتمد فكرة ما.

فكر مليًا بالشكل الذي تود صنعه، يمكنك اعتماد أحد النماذج السابقة أو التعديل عليها، أو يمكنك ابتكار شيءٍ جديدٍ كليًا.

إليك بعض الأمثلة:

1. يمكن استخدام القطن وزوج من مصابيح الليد الزرقاء لانشاء سحابة رعدية ثلاثية الأبعاد.
2. يمكن استخدام كرة الطاولة ومصباح ليد أحمر لصنع مجسم لكوكب المريخ.
3. يمكن استخدام مصباح ليد أصفر وإنشاء مجسم لحشرة اليراع المضيئة.

توجد عدة أمور يجب أخذها بالحسبان عند إنشاء النموذج الخاص بك. وهي كالتالي:

يجب عليك تحديد مواد الأشغال اليدوية اللازمة لتنفيذ النموذج، بمجرد اعتمادك عليه، وتحديد هل هي متوفرة بسهولة؟

يجب عليك تحديد عدد مصابيح الليد اللازمة وماهي ألوانها؟ وهل يوجد لديك أسلاك توصيل كافية؟

كما يجب عليك تحديد كيف ستتحكم بالمصابيح، هل تريدها أن تضيء عشوائيًا عشوائي، أم وفق نمط منتظم، أم أن تضيء باستمرار، أو أن يُتَحكم بها بأحداث الفأرة ولوحة المفاتيح؟

هل تريد إضافة أصوات؟ ورسومات على شاشة الحاسوب أيضا؟ بحيث يتفاعل الأشخاص معها؟

اصنع نموذجك

حان الآن وقت صنع النموذج الذي اعتمدت عليه. إليك بعض النصائح التي قد تساعدك في العمل:

استخدام سكين الحرف أو سكين متعدد الاستخدامات

تُعد سكاكين الحرف والسكاكين متعددة الاستخدامات مفيدة عند صنع الحرف اليدوية، لكن يجب أن تكون حذرًا جدًا عند استخدامها لأنها حادة جدًا ويمكن أن تسبب جروحًا وإصابات. احرص على وجود شخص بالغ عند استخدامك للسكاكين، أو اطلب منه استخدامها عوضًا عنك.

ننصحك باستخدام لوح القص لحماية الأسطح، أو باستخدام لوح التقطيع الخشبي المتوفر في كل المطابخ.

توصيل الأسلاك ببعضها

قد تحتاج إلى أسلاك توصيل طويلة جدًا لتوصيل مصابيح الليد مع أرجل لوحة راسبيري باي، أو يمكنك وصل الأسلاك ببعضها للحصول على سلك طويل، وذلك عبر توصيل سلك ذو نهايات أنثى-ذكر مع سلك ذو نهايات أنثى-أنثى للحصول على سلك أنثى-أنثى طويل جدًا، وتدعى هذه الطريقة "بسلسة الأقحوان" أو "daisy chaining" باللغة الانجليزية.

تكمن مشكلة هذه الطريقة في أن الأسلاك قد تنفصل عن بعضها، ولذلك ينصح بلصقها بقطعة صغيرة من الشريط اللاصق، كما هو موضح:

الدارات المقصورة

بما أن أرجل مصابيح الليد تكون مكشوفة غالبًا، فقد تتلامس هذه الأرجل المكشوفة مما يؤدي إلى حدوث دائرة كهربائية مقصورة أو قصيرة Short circuit، وسيتوقف الليد عن العمل. ننصح بعزل أرجل الليد عن طريق لف الشريط اللاصق حولها كما يلي:

لاحظ أن ذلك يساعد في تثبيت مصابيح الليد مع أسلاك التوصيل.

عدة مصابيح

قد تكون استخدمت مصباح ليد واحد في مشاريعك السابقة، ولكن في هذا المشروع يمكنك استخدام العدد الذي تريده من المصابيح. تذكر أنه يجب توصيل الطرف الطويل لليد إلى أحد أرجل راسبيري باي المرقمة، والطرف القصير إلى رجل التأريض.

يبين المخطط التالي الأرجل المرقمة وأرجل التأريض:

غَيّر رقم الرجل الموصول معها الليد في برنامج سكراتش لتتمكن من التحكم بمصابيح الليد:

التحكم بمصابيح الليد

بعد أن أصبح نموذجك جاهزًا ووصلت المصابيح مع لوحة راسبيري باي، حان الآن وقت كتابة الشيفرة للتحكم بالمصابيح، ولذلك احرص على تذكر أرقام الأرجل التي استخدمتها.

إليك بعض الخيارات حول كيفية تشغيل وإطفاء مصابيح الليد:

نمط الوميض المنتظم

توفر الكتل البرمجية التالية نمط وميض منتظم. يمكنك تغيير زمن الانتظار wait لزيادة أو تخفيف سرعة الوميض.

نمط الوميض العشوائي

يومض الليد عشوائيًا عند استخدام كتلة الاختيار العشوائي pick random ويمكنك تغيير قيم الزمن المستخدم فيها لتغيير سرعة وميض الليد.

التحكم بالمصابيح باستخدام كائنات سكراتش

يمكنك تشغيل مصابيح الليد لبضع ثوانِ عند الضغط على أحد كائنات سكراتش باستخدام الكتلة when this sprite clicked.

التحكم بالمصابيح باستخدام لوحة المفاتيح

يمكنك استخدام لوحة المفاتيح الموصولة بحاسوب راسبيري باي لتشغيل وإطفاء المصابيح وذلك عن طريق الكتلة التالية when key pressed.

التحكم بالمصابيح باستخدام قائمة الاستشعار

يمكنك استخدام قائمة الاستشعارsensing menu التي تحتوي على كتل تكتشف الأحداث التي تحدث في سكراتش لتشغيل مصابيح الليد. ونذكر مثالًا على ذلك: استخدام مؤشر الفأرة، فعندما يلمس مؤشر الفأرة كائنًا ما، سيضيء الليد، وينطفئ عندما يتحرك المؤشر بعيدًا.

إضافة رسومات وأصوات

تُعد هذه الخطوة اختيارية، إذ يمكنك إضافة بعض الرسومات والصوت إلى مشروعك. إما لتمكين الأشخاص من التحكم بمصابيح الليد، أو لإضافة تأثيرات جمالية على مشروعك.

محاكاة المشروع على الشاشة

إذا استخدمت صورة من برنامج سكراتش كجزء من مشروعك، أو صورة رقمية خاصة بك، فيمكنك إضافتها إلى مشروعك في سكراتش عبر النقر فوق أيقونة اختر كائنًا Choose a Sprite ثم اضغط على رمز حمل كائنًا Upload a Sprite.

إذ يمكنك استخدام الصورة لمحاكاة ما يفعله نموذجك الفعلي.

إليك مثالًا على ذلك: يؤدي النقر على كائنات سكراتش الممثلة للمصابيح على الشاشة إلى إضاءة مصابيح الليد وتغيير سطوعها.

إضافة صورة للمشروع

يمكنك التقاط صور لمشروعك أثناء عمله، ثم إضافتها كخلفيات في برنامج سكراتش، بحيث تشرح الصورة على الشاشة ما سيحدث. ومثالًا على ذلك مشروع سحابة الرعد، إذ استخدامنا أربع صور للخلفية بحيث تتغير في كل مرة يضيء فيها مصباح الليد.

إضافة مؤثرات صوتية للمشروع

يمكنك إضافة صوت إلى المشروع من برنامج سكراتش، بحيث يُشَغل البرنامج مؤثرًا صوتيًا عند تشغيل أو إطفاء مصابيح الليد، باستخدام الكتل البرمجية التالية التي تُشَغل الصوت وتوقفه بالتزامن مع تشغيل وإطفاء المصابيح:

شارك مشروعك

بما أنك أنشأت مشروعًا يدوي الصنع، فإن أفضل طريقة لمشاركة عملك هي تسجيل مقطع فيديو لمشروعك أثناء عمله. يمكنك استخدام هاتفك المحمول لتصوير مشروعك والكتل البرمجية في سكراتش.

بمجرد تصوير الفيديو، يمكنك مشاركته على مواقع استضافة الفيديو، وأشهرها اليوتيوب، لكن إذا كان عمرك أقل من 13 عامًا، فستحتاج إلى استخدام حساب شخص بالغ، بعد أخذ إذنه.

أخبر أصدقائك كم استمتعت أثناء تنفيذ مشروعك وادعهم لإنشاء مشاريعهم الخاصة.

اختبر معلوماتك

انعش ذاكرتك واختبر معلوماتك بالإجابة عن الأسئلة التالية:

1. السؤال الأول: تمعن في الدارة التالية المستخدمة لفحص عمل الليد، ماهو سبب عدم عمل الليد؟

(حاول تذكر ما تعلمناه قبل الإطلاع على الإجابة أدناه)

الإجابة الصحيحة هي: الليد موصول بطريقة خاطئة؛ إذ يجب توصيل الطرف الطويل لليد إلى رجل التغذية ذات الجهد 3 فولت، والطرف القصير إلى رجل التأريض.

2. السؤال الثاني: ما هي وظيفة الكتلة البرمجية التالية؟

(حاول تذكر ما تعلمناه قبل الإطلاع على الإجابة أدناه)

الإجابة الصحيحة هي: جعل الليد يومض وفق نمط عشوائي.

3. السؤال الثالث: ما هي وظيفة الدارة التالية؟

الإجابة الصحيحة هي: تسمح الدارة السابقة بالتحكم بمصباحي الليد بشكل مستقل، وذلك عند توصيل كل منهما إلى أرجل تحكم وتغذية مختلفة.

ختامًا

بهذا تكون قد أتممت مشروعك الرابع باستخدام حاسوب راسبيري باي و برنامج سكراتش.

ننصحك بتنفيذ مشروع الآلات الموسيقية باستخدام سكراتش كخطوتك التالية. وإذا واجهت مشاكل مع راسبيري باي أو برنامج سكراتش فيمكنك الحصول على الدعم والمساعدة عبر إضافة سؤالك في قسم الأسئلة والأجوبة في أكاديمية حسوب

ترجمة -وبتصرف- للمقال 3D LED science display with Scratch من الموقع الرسمي لراسبيري باي.

اقرأ أيضًا

• المقال السابق: تصميم لعبة السلك والحلقة باستخدام برنامج سكراتش وحاسوب راسبيري باي 
• إعداد Raspberry Pi للعمل
• إنشاء لعبة أضواء باستخدام برنامج سكراتش وحاسوب راسبيري باي
• لعبة تخفيف التوتر باستخدام سكراتش وحاسوب راسبيري باي

سوف تتعرف في هذا المقال على كيفية تخصيص واجهة سطح مكتب حاسوب راسبيري باي وفق تفضيلاتك، إذ ستختار الألوان المناسبة لك، وستتعلم كيف تعبر عن الألوان بطريقة يمكن للحاسوب فهمها. وستكتشف أيضًا كيف لبعض التغييرات أن تحسن تجربة استخدام سطح المكتب.

ستعمل في هذا المقال على تخصيص مظهر سطح المكتب كما في المثال التالي:

ستحتاج خلال هذا المقال إلى:

• عتاديات: حاسوب راسبيري باي
• برمجيات: نظام التشغيل راسبيان Raspbian

ستتعلم في هذا المقال:

• كيف تخصص واجهة سطح المكتب باستخدام الصور والألوان.
• كيف تختار الألوان المناسبة ذات درجة تباين كافي لتسهيل القراءة.
• كيف تُمثَل الألوان في الحاسوب.

تغيير خلفية سطح مكتب راسبيان

يمكنك تغيير خلفية سطح المكتب الافتراضية التي هي صورة لغروب الشمس، وتغيير لون النص المستخدم للرموز الموجودة على سطح المكتب ليسهل عليك قراءتها كما يلي:

انقر على أيقونة راسبيري باي في الزاوية العلوية اليسرى من الشاشة لفتح القائمة الرئيسية، ثم اختر تفضيلات Preferences ثم إعدادات المظهر Appearance Settings.

نصيحة: يمكنك أيضًا استخدام مفتاح ويندوز Windows أو مفتاح راسبيري باي في لوحة المفاتيح لفتح القائمة الرئيسية (إن وُجِدت).

الصورة الحالية هي temple.jpg. لتغييرها، انقر فوق رمز المجلد، وستظهر مجموعة من الصور. حدد aurora.jpg، ثم انقر فوق فتح Open لتغيير الخلفية.

ستظهر الخلفية الجديدة على الفور.

غَيّر الآن الخلفية إلى raspberry-pi-logo.png. ستلاحظ أن الصورة تملأ الشاشة بالكامل، وأن المظهر لا يبدو جيدًا.

غَيّر التخطيط Layout إلى صورة مربعة Tile image لملء الشاشة بنسخ مربعة عديدة من نفس الصورة.

غَيّر التخطيط Layout إلى صورة مركزية Center image للحصول على شعار راسبيري باي وحيد في المنتصف.

لاحظ أنه يَصعُب قراءة تسميات الرموز على سطح المكتب باستخدام إعدادات النص ولون الخلفية الافتراضي، بسبب عدم وجود تباين (اختلاف) كاف بين اللونين.

يمكن تغيير هذه الإعدادات واختيار تباين أفضل، بحيث تَسهُل قراءة التسميات.

يُنصح بتغيير لون الخلفية عند استخدام التخطيطات المتجانبة أو المركزية. انقر على رمز محدد اللون Color Selector الموجود على يمين اللون ثم اختر لونًا يتماشى مع شعار راسبيري باي.

أولاً، حدد لونًا ("تدرجًا") من الحلقة الخارجية ثم حدد درجة الظل من المثلث الداخلي.

ستلاحظ أنه عند اختيار لون باستخدام محدد الألوان، سيتم تحديث قيم محددات الألوان.

يمكنك استخدام إحدى الطرق التالية لتحديد الألوان:

• درجة اللون/درجة التشبع/القيمة: تأخذ درجة اللون Hue القيم (من 0 إلى 359) وهي تُعبر عن اللون أو الصبغة، أما درجة التشبع Saturation فتُعبر عن مقدار اللون، وتُعبر القيمة Value عن سطوع اللون Brightness. من الجدير بالذكر أن برنامج Scratch 3 يستخدم أسلوبًا مشابهًا لتحديد الألوان.
• أحمر/أخضر/أزرق (RGB): تحدد قيم RGB مقدار اللون الأحمر والأخضر والأزرق (من 0 إلى 255) التي تُخلط معًا لإنتاج لون ما. تُحدَّد غالبًا ألوان العرض على شاشة الحاسوب باستخدام قيم RGB لأن كل بكسل pixel (نقطة على الشاشة) يجمع بين هذه الألوان الثلاثة لإنتاج اللون الذي نراه.
• الترميز السداسي Hex: تبدأ رموز الألوان السداسية برمز # (المربع) ثم بثلاثة أزواج من الأرقام لتمثيل مقدار الأحمر، والأخضر، والأزرق. تُستخدم الأرقام من 0 إلى 9 ثم الأحرف من A إلى F (لتمثيل الأرقام من 10 إلى 15). وهذا ما يسمى ترميز سداسي عشري Hexadecimal ( واختصارًا Hex). هذا يعني أنه يمكن باستعمال حرفين، تمثيل 16× 16 = 256 قيمة مختلفة لكل لون. تستخدم الألوان السداسية على نطاق واسع على الإنترنت.

يعد استخدام حلقة اللون والمثلث لإدخال الألوان أسهل على البشر، ولكن من الأسهل على الحواسيب تخزين الألوان كأرقام. كما أن العمل مع الأرقام يُسَهل علينا استخدام نفس اللون بالضبط في عدة أماكن.

اختر ألوانًا مختلفة باستخدام محدد الألوان ولاحظ كيف تتغير تمثيلات الألوان.

قد ترغب أيضًا في تغيير لون النص Text Colour بحيث يكون النص أكثر وضوحًا في الخلفية التي اخترتها.

رمز اللون السداسي للون التوت في شعار راسبيري باي هو ‎#C51A4A (الكثير من اللون الأحمر ممزوج بكمية صغيرة من الأخضر وبعض الأزرق).

اختيار خلفية مناسبة

جرب الآن الخلفيات والإعدادات المختلفة وابحث عن المفضلة لديك. قد تحتاج أيضًا إلى تغيير لون النص بحيث يكون النص واضحًا.

إذا كان لديك اتصال بالإنترنت، فيمكنك تنزيل بعض الصور لاستخدامها كخلفية. لاختيار صورة من مجلد التنزيلات Downloads اضغط على مجلد pi ثم Downloads.

غير الإعدادات الأخرى للحصول على النتيجة التي تريدها.

اقتباس

ملاحظة: لتصفح صور سطح المكتب المضمنة في نظام راسبيان، يمكنك العثور عليها في نظام الملفات File System ضمن المجلد ‎/usr/share/rpd-wallpaper.

كما يمكنك رسم صورتك الخاصة باستخدام برنامج LibreOffice Draw أو برنامج Scratch أو برنامج Pinta.

إذا كان لديك اتصال بالإنترنت، فيمكنك تنزيل برنامج Pinta وتثبيته. لتثبيت Pinta، انقر فوق تفضيلات Preferences ثم اضافة وحذف البرامج Add / Remove Software من القائمة. ثم ابحث عن Pinta وثبّته، وهو برنامج بسيط للرسم والتلوين.

تغيير لون شريط المهام ولون التحديد

يتيح لك شريط المهام Taskbar الوصول إلى القائمة الرئيسية، وفتح التطبيقات المستخدمة حديثًا، وتحديد التطبيقات المفتوحة حاليًا، والوصول إلى الإعدادات والمعلومات. يكون الموضع الافتراضي لشريط المهام في أعلى سطح المكتب.

انتقل إلى القائمة الرئيسية، ثم اختر تفضيلات Preferences ثم إعدادات المظهر Appearance Settings.

انقر فوق علامة التبويب شريط المهام Taskbar لفتح إعدادات شريط المهام.

إن الموضع الافتراضي لشريط المهام هو في أعلى الشاشة لكن قد تكون معتادًا على وجود شريط المهام في الجزء السفلي من الشاشة إذا كنت من مستخدمي نظام تشغيل آخر.

غيِّر الموضع إلى الأسفل Bottom لنقل شريط المهام إلى أسفل الشاشة.

سينتقل شريط المهام إلى الأسفل:

بناءً على تفضيلاتك، يمكنك إما ترك شريط المهام في الأسفل، أو نقله إلى الأعلى، وإذا لم تكن استخدمت شريط المهام في أعلى الشاشة مطلقًا، فجرب ذلك لترى إذا كنت تفضله في الأعلى، ويمكنك أيضًا تغيير ألوان الخلفية والنص لشريط المهام.

الرمز السداسي للون الأبيض هو ‎#FFFFFF، مما يعني الحد الأقصى لمقدار اللون الأحمر والأخضر والأزرق. انقر فوق موافق OK وسيتم تحديث شريط المهام لاستخدام نظام الألوان الجديد.

افتح شريط المهام من إعدادات المظهر Appearance Settings وغَيّر اللون إلى اللون الأحمر التوتي ‎#C51A4A:

غَيّر لون النص إلى اللون الأبيض ‎#FFFFFF:

تنسيق شريط المهام وإعدادات النظام

يمكنك تغيير الإعدادات المختلفة لشريط المهام، كالموضع وحجم الرموز ونظام الألوان. وحافظ على التباين بين الألوان التي تختارها حتى يسهل عليك قراءة أسماء التطبيقات المفتوحة.

افتح إعدادات المظهر Appearance Settings ثم اختر تبويبة النظام System لتغيير الإعدادات الأخرى.

غَيّر لون التحديد Highlight Color ولاحظ أن ذلك سيؤدي ذلك إلى تغيير لون العناصر المحددة، بما في ذلك الشريط الموجود في النافذة المفتوحة حاليًا، ويمكنك تغيير الخط وحجم النص أيضًا.

عند تغيير حجم مؤشر الفأرة، يجب عليك إعادة إقلاع راسبيري باي (إعادة تشغيل)، لذا افتح القائمة الرئيسية وانقر على إيقاف التشغيل Shutdown، ثم إعادة الإقلاع Reboot.

ختامًا

بهذا تكون قد انتهيت من المقال الثالث من سلسلة مقالات تمهيدية تُساعدك على العمل بسهولة مع راسبيري باي وتخصيصها.

ترجمة -وبتصرف- للمقال Customise your Raspberry Pi desktop من موقع راسبيري باي الرسمي.

اقرأ أيضًا

• المقال السابق: بدء استخدام راسبيري باي
• تجميع راسبيري باي والتحضير لاستعماله
• البرمجة باستخدام لغة بايثون في تطبيقات راسبيري باي

سنتعلم‌ ‌في‌ ‌هذا‌ ‌المشروع‌ ‌كيفية‌ ‌صنع لعبة مسلية باستخدام بعض الأسلاك وجرس إلكتروني وبرنامج سكراتش.

ستحتاج في هذا المشروع إلى:

• عتاديات:

1. حاسوب راسبيري باي.
2. جرس الكتروني buzzer.
3. أسلاك توصيل ذات نهايات أنثى-ذكر(عدد 2).
4. أسلاك توصيل ذات نهايات أنثى-أنثى (عدد 2)
5. منظفات الأنابيب أو مايعرف بقضبان الشنيل (عدد 5).
6. مشابك التمساح Alligator Clips.
7. ورق ألمنيوم.
8. لاصق بلاستيسين أو بلوتاك.

• برمجيات:
• برنامج سكراتش الإصدار الثالث Scratch 3 Desktop.

ستتعلم في هذا المشروع ما يلي:

• كيفية استخدام الجرس مع لوحة راسبيري باي وبرنامج سكراتش.
• كيفية استخدام زر لإطلاق صوت الجرس.
• كيفية تخزين نتيجة ما في برنامج سكراتش باستخدام المتحولات.

يمكنك تنزيل المشروع النهائي من rpf.io أو من المرفقات من مجلد zip.

توصيل وفحص الجرس

سوف نوصل في هذه الخطوة جرسًا إلكترونيًا مع لوحة راسبيري باي ونتحكم به عن طريق برنامج سكراتش.

يعمل الجرس كما الليد، فيَصدُر الصوت منه عند تشغيله ويتوقف عند إطفاءه.

أولًا، استخدم سلكين بنهايات أنثى-أنثى لتوصيل الجرس مع لوحة راسبيري باي وذلك عبر توصيل الرجل الطويلة للجرس مع رجل التغذية ذات جهد 3 فولت 3v3 على لوحة راسبيري باي، والرجل القصيرة مع أحد أرجل التأريض GND. يجب أن يصدر الجرس صوتًا مباشرةً بعد التوصيل، وبذلك تتأكد أنه يعمل.

ثانيًا، انقل السلك من رجل التغذية إلى الرجل رقم 20، ولاحظ توقف الجرس.

ثالثًا، افتح برنامج سكراتش وأضف ملحق الالكترونيات البسيطة Simple Electronics، ثم ابحث عن الكتلة البرمجية التالية toggle LED 0 واستخدمها، وغير القيمة من 0 إلى 20.

رابعًا، اضغط على الكتلة البرمجية لتشغيل الجرس، ثم اضغط مرة أخرى لإيقافه.

لاحظ أن الكتلة السابقة تعمل على الرغم من أنها مخصصة لمصابيح الليد، وذلك لأن مصابيح الليد والأجراس تعمل بالطريقة نفسها، إما أن تكون في حالة تشغيل أو إيقاف.

إضافة زر

سنضيف في هذه الخطوة زرًا للتحكم بالجرس.

أولًا، وصل سلكًا ذو نهاية ذكر-أنثى مع الرجل رقم 21 ، و سلك آخر مع أحد أرجل التأريض.

ثانيًا، أضف الكتل التالية من ملحق الالكترونيات البسيطة للتحكم بالجرس:

ثالثًا، اضغط على زر العلم الأخضر في سكراتش لتفعيل الكتل البرمجية ثم المس سلكي التوصيل ببعضهما لتشغيل الجرس. لاحظ أن صوت الجرس سيتوقف عند إبعادهما عن بعض.

تجهيز لعبة الحلقة والسلك

سنصنع أدوات لعبة الحلقة والسلك في هذه الخطوة ونستخدم البرنامج الذي كتبناه في سكراتش.

أولًا، سنحتاج أربعة قضبان تنظيف (قضبان شنيل) لتشكيل سلك طويل وذلك عن طريق لف نهايات الأسلاك على بعضها، كما يلي:

ثانيًا، غلف كامل السلك الطويل بورق الألمنيوم.

ثالثًا، غلف قضيب التنظيف الخامس بورق الألمنيوم ثم اثنِ إحدى نهايتيه باتجاه الأخرى لتشكيل حلقة كمايلي:

رابعًا، اثنِ السلك الطويل وفق شكل تختاره لتشكيل جسم اللعبة، احرص على زيادة المنحنيات لزيادة صعوبة اللعبة.

خامسًا، ادخل الحلقة التي صنعناها في السلك الطويل، ثم ثبت طرفي السلك على سطح ما باستخدام لاصق البلاستيسين ذو الوجهين، كما هو موضح:

سادسًا، استخدم مشبك توصيل لربط أحد طرفي السلك الطويل مع أحد سلكي التوصيل، ومشبك آخر لتوصيل نهاية الحلقة مع سلك التوصيل الثاني، كما يلي:

أخيرًا، شغل برنامج سكراتش ثم حرك الحلقة على طول السلك الطويل المتعرج بدون ملامسته، إذ سوف يرن الجرس كلما تلامسا.

اعرف نتيجتك

سنضيف بعض الكتل البرمجية لحساب نتيجة اللاعب ليصبح لدينا لعبة متكاملة!

أولًا، أنشئ متغيرًا جديدًا باسم score لتخزين النتيجة وأسند له القيمة الابتدائية 10.

ستنقص قيمة النتيجة بمقدار 1 كلما لمست الحلقة السلك الطويل. أضف الكتل التالية إلى برنامجك:

ثانيًا، سنستخدم حلقة تكرار forever لعرض النتيجة باستمرار على الشاشة:

ستحصل على نتيجتك بعد تشغيل البرنامج، والتي ستنقص كلما لامست الحلقة السلك.

ثالثًا، أضف كتلة if … then لطباعة رسالة "حظ أوفر" لإعلام اللاعب بخسارته عندما تصل نتيجته للصفر:

الآن شغل البرنامج واستمتع باللعب.

اختبر معلوماتك

انعش ذاكرتك واختبر معلوماتك بالإجابة عن الأسئلة التالية:

1. السؤال الأول: كيف تفحص عمل الجرس الذي تريد استخدامه في الدارة؟

(حاول تذكر ما تعلمناه قبل الإطلاع على الإجابة أدناه)

الإجابة الصحيحة هي: عبر توصيل الطرف الطويل للجرس مع رجل التغذية ذات جهد 3 فولت (الرجل رقم 1)، والطرف القصير مع رجل التأريض.

2. السؤال الثاني: ماهو عمل الكتلة البرمجية التالية؟

الإجابة الصحيحة هي: تشغيل الجرس الموصول مع الرجل 20 عند الضغط على الزر الموصول على الرجل 21.

3. السؤال الثالث: ماهو عمل الكتلة البرمجية التالية؟

الإجابة الصحيحة هي:

إنقاص النتيجة بمقدار نقطة واحدة عند الضغط على الزر الموصول على الرجل 21.

ختامًا

تهانينا! لقد أتممت مشروعك الثالث باستخدام حاسوب راسبيري باي و برنامج سكراتش وصنعت لعبة مسلية. ننصحك بتنفيذ مشروع مصباح ليد ثلاثي الأبعاد باستخدام سكراتش كخطوتك التالية.

إذا واجهت مشاكل مع راسبيري باي أو برنامج سكراتش فيمكنك الحصول على الدعم والمساعدة عبر إضافة سؤالك في قسم الأسئلة والأجوبة في أكاديمية حسوب

ترجمة -وبتصرف- للمقال A wire loop game من الموقع الرسمي لراسبيري باي.

اقرأ أيضًا

• لعبة تخفيف التوتر باستخدام سكراتش وحاسوب راسبيري باي
• إنشاء لعبة أضواء باستخدام برنامج سكراتش وحاسوب راسبيري باي
• البرمجة باستخدام سكراتش Scratch
• البرمجة باستخدام لغة بايثون في تطبيقات راسبيري باي

سوف تتعرف في هذا المقال على كيفية استخدام واجهة نظام التشغيل Raspberry Pi OS والذي يطلق عليه "راسبيان" Raspbian وبعض برمجياته، وكيفية ضبط بعض الإعدادات الأساسية وفقًا لاحتياجاتك.

إذا لم توصل راسبيري باي وتشغله حتى الآن، اطّلع على المقال الأول.

واجهة سطح مكتب راسبيري باي

يستخدم راسبيري باي نظام التشغيل راسبيان Raspbian، وهو نظام تشغيل مبني على أحد توزيعات نظام التشغيل الشهير لينكس Linux. (يُعد نظامي ويندوز Windows وماك أو إس MacOS من أنظمة التشغيل الأخرى الشائعة).

ستظهر واجهة سطح المكتب بعد تشغيل نظام راسبيان كما يلي:

يمكنك الوصول إلى القائمة بالضغط على رمز راسبيري باي في أعلى الزاوية اليسرى حيث ستجد العديد من التطبيقات، بما في ذلك التطبيقات البرمجية.

اضغط على برامج ملحقة Accessories واخترText Editor، لفتح محرر النصوص.

أغلق محرر النصوص بالنقر على x في الزاوية العلوية اليمنى من النافذة.

يمكنك أيضًا استكشاف بعض التطبيقات الأخرى في القائمة.

اقتباس

ملاحظة: يوفر برنامج Raspberry Pi Imager خيار تثبيت نسخة كاملة من نظام التشغيل راسبيان، تتضمن جميع البرامج الموصى بها، بما في ذلك التطبيقات المكتبية وبعض الألعاب.

إعدادات لوحة المفاتيح والفأرة

لإعداد الفأرة ولوحة المفاتيح، اختر تفضيلات Preferences ثم إعدادات لوحة المفاتيح والفأرة Mouse and Keyboard Settings من القائمة.

الفأرة

يمكنك تغيير سرعة الفأرة وسرعة النقر المزدوج، والتبديل بين وظائف الأزرار إذا كنت من مستخدمي اليد اليسرى في العمل.

لوحة المفاتيح

يمكنك ضبط سرعة تكرار النقر وقيم الفواصل الزمنية من النافذة التالية:

لتغيير تصميم لوحة المفاتيح، انقر على Keyboard Layout واختر البلد الذي تريده من قائمة البلدان.

الاتصال بالإنترنت

لتوصيل راسبيري باي بالإنترنت، يجب استخدام كبل إثرنت (إذا كنت تملك الإصدار Zero من راسبيري باي، ستحتاج إلى محول من USB إلى إثرنت).

يمكنك أيضًا الاتصال لاسلكيًا إذا كان لديك الجيل الرابع أو الثالث من راسبيري باي.

الاتصال بشبكة لاسلكية

للاتصال بشبكة لاسلكية، عليك اتِباع الخطوات التالية:

• انقر على رمز الشبكة اللاسلكية في الزاوية العلوية اليمنى من الشاشة، واختر الشبكة التي تريد الاتصال بها من القائمة المنسدلة.

• أدخل كلمة مرور الشبكة اللاسلكية، ثم انقر فوق OK.

• بمجرد اتصال راسبيري باي بالإنترنت، سيظهر رمز الشبكة المحلية اللاسلكية Wireless LAN بدلاً عن العلامات الحمراء.

• اختبر اتصالك من خلال النقر على رمز متصفح الويب والبحث عن راسبيري باي.

إعداد الصوت

يمكن لراسبيري باي تشغيل الصوت من مكبرات الصوت المدمجة في الشاشة (إن وجِدت)، أو من منفذ سماعات الرأس التماثلي analog.

انقر بزر الفأرة الأيمن على رمز السماعة في الزاوية العلوية اليمنى، واختر مخارج الصوت Audio Outputs لاختيار استخدام وصلة AV أو وصلة HDMI لتشغيل الصوت.

ثم انقر على رمز مكبر الصوت لضبط مستوى الصوت عن طريق تحريك الشريط لأعلى أو لأسفل.

تثبيت البرامج

يوجد العديد من البرامج والتطبيقات التي يمكنك تنزيلها وتثبيتها على راسبيري باي. لكن يجب أولًا أن يكون راسبيري باي متصلًا بالإنترنت قبل أن تتمكن من تثبيت البرنامج.

من القائمة، انقر فوق تفضيلات Preferences ثم البرامج المُوصى بها Recommended Software.

كما يمكنك تصفح جميع البرامج الموصى بها، أو ترشيحها حسب الفئة.

لتثبيت أحد البرامج، انقر على مربع الاختيار على اليمين.

ثم انقر فوق موافق OK لتثبيت البرنامج المحدد.

توجد مكتبة ضخمة من البرامج والتطبيقات الأخرى المتاحة، بالإضافة إلى البرامج الموصى بها، لاستعراضها انقر فوق تفضيلات Preferences ثم إضافة وحذف البرامج Add / Remove Software من القائمة.

تتوفر أيضًا ميزة البحث عن البرامج، أو تصفُحها عن طريق تحديد فئة من القائمة الموجودة على اليسار.

لنجرب الآن تثبيت تطبيق رسم يدعى Pinta. إليك الخطوات التي يجب اتباعها:

• اكتب "pinta" في مربع البحث واضغط على Enter.
• اختر رسم بسيط/ برنامج رسم Simple drawing/painting program من القائمة.

• انقر فوق OK لبدء عملية التثبيت.
• أدخل كلمة المرور الخاصة بك؛ إذا لم تغير كلمة المرور، استخدم كلمة المرور الافتراضية "raspberry".

سيتم الآن تنزيل تطبيق Pinta وتثبيته.

عند انتهاء التنزيل، افتح Pinta باختيار Graphics ثم Pinta من القائمة.

تحديث راسبيري باي

يُنصح بتحديث البرامج بانتظام للحصول على أحدث الميزات والإصلاحات.

يمكنك تحديث راسبيري باي عن طريق النقر فوق تفضيلات Preferences ثم اضافة وحذف البرامج Add / Remove Software من القائمة.

قبل التحقق من التحديثات وتثبيتها، يجب تحديث قوائم حزم البرامج في راسبيري باي.

انقر فوق خيارات Options في الزاوية العلوية اليمنى، ثم اختر تحديث قوائم حزم البرامج Refresh Package Lists:

سيحدث راسبيري باي جميع قوائم حزم البرامج.

عند الانتهاء، انقر فوق خيارات Options واختر تحقق من وجود التحديثات Check For Updates.

ستظهر واجهة برنامج مُحدث الحُزم Package Updater وسيتحقق البرنامج، تلقائيًا، من وجود التحديثات ثم يعرض النتائج في قائمة.

انقر فوق تثبيت التحديثات Install Updates لتثبيت كافة التحديثات المتوفرة ثم أدخل كلمة المرور الخاصة بك؛ إذا لم تغير كلمة المرور، استخدم كلمة المرور الإفتراضية "raspberry".

سيتم بعد ذلك تحميل التحديثات وتثبيتها. يمكنك التحقق من العملية من شريط التقدم في الزاوية السفلية اليسرى.

الوصول إلى الملفات

تُخزَّن جميع الملفات الموجودة على راسبيري باي على بطاقة SD، بما في ذلك الملفات التي أنشأتها بنفسك، ويمكنك الوصول إلى الملفات باستخدام تطبيق مدير الملفات File Manager.

انقر فوق إضافات Accessories ثم مدير الملفات File Manager في القائمة، أو اختر الخيار File Manager من شريط القوائم.

في واجهة مدير الملفات File Manager، سيظهر مجلد pi حيث يمكنك تخزين الملفات وإنشاء مجلدات فرعية جديدة.

انقر نقرًا مزدوجًا على أيقونة مجلد المستندات Documents لاستعراض الملفات الموجودة.

لفتح ملف ما، انقر نقرًا مزدوجًا فوق اسمه، أو انقر بزر الفأرة الأيمن لفتح قائمة الملفات للحصول على مزيد من الخيارات.

يمكنك استخدام أقراص تخزين USB والذواكر المتنقلة مع راسبيري باي مما يُسهل عملية النسخ الاحتياطي للملفات ونسخها إلى حواسيب أخرى.

عند وصل ذاكرة تخزين USB مع راسبيري باي، تظهر نافذة تسأل عن الإجراء الذي تريد تنفيذه.

انقر فوق فتح باستخدام مدير الملفات Open in File Manager ثم موافق OK فسيقوم تطبيق مدير الملفات بفتح وعرض الملفات الموجودة ذاكرة USB.

استخدام طرفية الأوامر

تُعد طرفية الأوامر Terminal من التطبيقات المفيدة إذ أنها تتيح تصفح المجلدات والتحكم بلوحة راسبيري باي باستخدام الأوامر الكتابية بدلًا من النقر على خيارات القائمة. ستجد العديد من المقالات والشروحات التي تشرح استخدام الطرفية في أكاديمية حسوب.

لفتح نافذة طرفية الأوامر، انقر فوق رمزTerminal في أعلى الشاشة، أو اختر برامج ملحقة Accessories ثم Terminal من القائمة.

يمكنك كتابة الأوامر في طرفية الأوامر وتشغيلها بالضغط على مفتاح Enter في لوحة المفاتيح.

اكتب الأمر ls في نافذة طرفية الأوامر ثم اضغط على Enter في لوحة المفاتيح، إذ يُظهر هذا الأمر كافة الملفات والمجلدات الفرعية الموجودة في مجلد الملف الحالي.

لاحظ عند فتح الطرفية، يكون المجلد الافتراضي هو مجلد pi.

استخدم الأمر cd (اختصارًا إلى Change Directory) للانتقال من المجلد الحالي إلى سطح المكتب. ولا تنسى الضغط على مفتاح Enter بعد كل أمر.

cd Desktop

استخدم الأمر ls لاستعراض الملفات الموجودة في مجلد سطح المكتب.

ls

تقدم طرفية الأوامر خيارات أوسع من مجرد عرض الملفات، حيث أنها وسيلة فعّالة للتخاطب مع حاسوب راسبيري باي. كمثال على ذلك، جرب الأمر pinout:

pinout

سيعرض لك هذا الأمر رسمًا بيانيًا عن أرجل الدخل والخرج GPIO pins، وبعض المعلومات الأخرى عن لوحة حاسوب راسبيري باي.

يمكن إغلاق طرفية الأوامر بالنقر فوق الرمز× في الزاوية العلوية اليمنى، أو باستخدام الأمر exit.

ضبط إعدادات راسبيري باي

يمكنك التحكم في معظم إعدادات راسبيري باي، مثل كلمة المرور، من خلال تطبيق ضبط إعدادات راسبيري باي Raspberry Pi Configuration الموجود في تبويب تفضيلات Preferences في القائمة.

تبويبة النظام System

يمكنك تغيير إعدادات النظام الأساسية لراسبيري باي من نافذة النظام System.

• كلمة المرور Password: تُستخدم لتعيين كلمة المرور الخاصة بمستخدم pi (من المستحسن تغيير كلمة المرور "raspberry" الافتراضية)
• الإقلاع Boot: يمكنك من خلالها اختيار ظهور واجهة سطح المكتب عند بدء تشغيل راسبيري باي، أو واجهة الأوامر Command Line Interface، اختضارًا CLI.
• تسجيل الدخول التلقائي Auto login يُتيح هذا الخيار لراسبيري باي تسجيل الدخول تلقائيًا عند تشغيله.
• انتظار الشبكة للإقلاع Network at Boot يؤدي تحديد هذا الخيار إلى انتظار راسبيري باي توفر اتصال بالشبكة الإقلاع.
• شاشة Splash Screen لاختيار ظهور شاشة البداية الرسومية عند إقلاع راسبيري باي، انقر على خيار مُفَعّل Enabled، أو فانقر على مُعَطّل Disabled.

تبويبة الواجهات Interfaces

يمكنك ربط الأجهزة والمكونات مع راسبيري باي باستخدام عدة أنواع من الاتصالات. يمكن من تبويبة الواجهات Interfaces تفعيل اتصال معين أو إيقافه، بحيث يتحسس راسبيري باي أنك ربطت جهازًا ما به عبر نوع اتصال معين.

• الكاميرا Camera: يتيح هذا الخيار تفعيل أو إيقاف موديول الكاميرا Raspberry Pi Camera Module. يمكنك شراء الاصدار الثاني من الموديول من الموقع الرسمي أو من أي متجر محلي بالقرب منك.
• بروتوكول النقل الآمن SSH: يُتيح هذا الخيار السماح بالوصول عن بُعد إلى راسبيري باي من حاسوب آخر باستخدام بروتوكول SSH.
• بروتوكول حوسبة الشبكة الإفتراضية VNC: يُتيح هذا الخيار السماح بالوصول عن بُعد إلى راسبيري باي من حاسوب آخر باستخدام بروتوكول VNC.
• بروتوكول الاتصال التسلسلي SPI: يُتيح هذا الخيار السماح بنقل البيانات من أرجل الدخل والخرج المخصصة لهذا البروتوكول SPI GPIO pins إلى أحد الأجهزة الطرفية الموصولة مع راسبيري باي باستخدام بروتوكول SPI.
• بروتوكول الاتصال التسلسلي I2C: يُتيح هذا الخيار السماح بنقل البيانات من أرجل الدخل والخرج المخصصة لهذا البروتوكول I2C GPIO pins إلى أحد الأجهزة الطرفية الموصولة مع راسبيري باي باستخدام بروتوكول I2C.
• النمط التسلسلي Serial: يُتيح هذا الخيار السماح بنقل البيانات من أرجل الدخل والخرج المخصصة للإرسال والاستقبال التسلسلي Serial (Rx, Tx) GPIO pins.
• النمط السلكي Wire-1: يُتيح هذا الخيار السماح بنقل البيانات من أرجل الدخل والخرج المخصصة للإرسال السلكي Wire-1 GPIO pin.
• الوصول عن بعد لأرجل الدخل والخرج Remote GPIO: السماح بالوصول عن بعد إلى أرجل الدخل والخرج GPIO pins من حاسوب آخر.

تبويبة الأداء Performance

يمكنك تغيير إعدادات أداء راسبيري باي من تبويبة الأداء Performance.

تحذير: لا يُنصح بتغيير إعدادات الأداء إلّا إذا كنت تعمل على مشروع يتطلب ذلك، إذ قد يؤدي تغيير إعدادات الأداء إلى حدوث خلل في عمل راسبيري باي أو حتى توقفه.

• فيض الميقاتية أو رفع تردد التشغيل Overclock: تغيير جهد وسرعة وحدة المعالجة المركزية لزيادة الأداء.
• ذاكرة وحدة معالجة الرسوميات GPU Memory: تغيير حجم الذاكرة المخصص لوحدة معالجة الرسوميات.

تبويبة إعدادات الموقع Localisation

تسمح هذه التبويبة بتغيير إعدادات راسبيري باي لتكون موافقة لدولة أو موقع ما، كمايلي:

• محلية Locale: لتعيين اللغة والدولة والمحارف.
• المنطقة الزمنية Timezone: لتعيين المنطقة الزمنية.
• لوحة المفاتيح Keyboard: لتغيير تنسيق لوحة المفاتيح.
• دولة الاتصال اللاسلكي WiFi Country: لتعيين رمز WiFi الخاص بالدولة.

ختامًا

بهذا تكون قد انتهيت من المقال الثاني من سلسلة مقالات تمهيدية تُساعدك على العمل بسهولة مع راسبيري باي.

إذا واجهت مشاكلًا مع راسبيري باي، فهناك عدة أماكن يمكنك الحصول على المساعدة والدعم منها قسم الأسئلة والأجوبة في أكاديمية حسوب وأيضًا مجتمع حسوب IO.

ترجمة -وبتصرف- للمقال Using your Raspberry Pi من موقع راسبيري باي الرسمي.

اقرأ أيضًا

• المقال السابق: إعداد Raspberry Pi للعمل
• تجميع راسبيري باي والتحضير لاستعماله
• البرمجة باستخدام سكراتش Scratch
• البرمجة باستخدام لغة بايثون في تطبيقات راسبيري باي

سنتعلم في هذا المقال كيفية إضافة زر إلى مشروع كرة الضغط بحيث يمكننا ضغط كائن الكرة في سكراتش وعصرها باستخدام هذا الزر.

ستحتاج في هذا المشروع إلى:

• عتاديات:
  1. حاسوب راسبيري باي.
  2. أسلاك توصيل jumper cables ذات نهايات ذكر/أنثى (عدد 2).
  3. مصاصة شرب.
  4. غراء لاصق.
• برمجيات: برنامج سكراتش الإصدار الثالث نسخة سطح المكتب Scratch 3 Desktop.
• تحميلات: نزل مشروع كرة الضغط الكامل ثم ازل ضغط مجلد المشروع.

ستتعلم في هذا المقال:

1. كيفية عمل مفتاح كهربائي بسيط Switch باستخدام أسلاك التوصيل.
2. كيفية استخدام برنامج سكراتش للتحسس للمدخلات الفيزيائية.
3. كيفية إنشاء زر في برنامج سكراتش.

كما يمكنك الحصول على المشروع الكامل من هنا أو تنزيله من ملف zip.

صنع مفتاح كهربائي

سنتعلم في هذه الخطوة كيفية تحريك كائنات سكراتش والتى تدعى "سبرايت" Sprite باستخدام مفتاح كهربائي.

أولًا، افتح برنامج سكراتش من القائمة الرئيسية ثم اضغط على برمجة Programming ثم سكراتش Scratch 3.

ثانيًا، سيظهر لك قط سكراتش الشهير على المنصة Stage، اسحب كتلة أحداث لوحة المفاتيح Keyboard Events إلى المنصة لتحريك الكائن باستخدام الكتل الموضحة في الصورة:

اخترنا تحريك الكائن 10 خطوات عند الضغط على مفتاح المسطرة space.

اضغط على العلم الأخضر لتشغيل البرنامج ثم اضغط على مفتاح المسطرة عدة مرات لتحريك الكائن.

سنتعلم الآن كيفية إضافة حدث event لتحريك الكائن باستخدام مفتاح كهربائي (يسمى أيضًا مفتاح تبديل، أو قاطعة) مصنوع منزليًا، والذي يسمح بمرور التيار الكهربائي من سلك إلى آخر عبر إكمال وصل الدارة.

ثالثًا، سنصنع مفتاحًا كهربائيًا باستخدام سلكي توصيل بنهايات ذكر-أنثى، وذلك عبر توصيل أحد الأسلاك إلى رجل التأريض ذات الرقم 6 على لوحة راسبيري باي:

رابعًا، وصل سلك ذو نهاية ذكر-أنثى إلى الرجل ذات الرقم 21 على لوحة راسبيري باي:

خامسًا، أضف ملحق الإلكترونيات البسيطة Simple Electronics إلى برنامج سكراتش.

سادسًا، أضف الكتلتين التاليتين لتحسس الدخل من المفتاح الكهربائي، حيث أنه عند الضغط على الزر 21 الموصول إليه المفتاح الكهربائي، يتحرك الكائن 10 خطوات:

أخيرًا، اضغط على زر العلم الأخضر لتشغيل برنامج سكراتش ثم وصل سلكي التوصيل ببعضهما، ستلاحظ تحرك الكائن عشر خطوات. افصل السلكين ثم أعد توصيلهما لتحريك الكائن عشر خطوات أخرى.

لا تنسى حفظ مشروعك.

إضافة المفتاح الكهربائي إلى لعبة كرة الضغط

يُعد مشروع تخفيف التوتر باستخدام كرة الضغط مثاليًا لإضافة متحكم فيزيائي إليه. يمكنك إتباع الإرشادات لإنشاء نسختك الخاصة من المشروع، إذا لم تنفذه بعد، أو يمكنك تنزيل المشروع النهائي مباشرةً، أو من المرفقات نهاية المقال.

افتح مشروع كرة الضغط باستخدام برنامج سكراتش على حاسب الراسبيري باي، واضغط على الكرة لعصرها، ثم أضف ملحق الإلكترونيات البسيطة Simple Electronics للمشروع وأضف الكتلة التالية كما في الخطوة السابقة:

استخدم الكتل التالية كي يتحسس البرنامج لضغط الكرة ويطبق التغيير اللازم على كائن الكرة:

اضغط بالزر الأيمن للفأرة على كتلة set [whirl v] effect to (100)‎ واختر نسخ Duplicate من القائمة، اسحب الكتل التي نسختها وضعها أسفل الكتلة when button 21 is pressed كما يلي:

اضغط على زر العلم الأخضر لتشغيل المشروع، أصبح الآن بإمكانك عصر كائن الكرة في سكراتش عبر وصل الأسلاك مع بعضها، ولا تنسى حفظ المشروع.

اصنع زرا خاصا بك لتفريغ التوتر

حان الآن وقت صنع زر خاص بك لتخفيف التوتر، بعد أن برمجنا اللعبة في سكراتش.

أولًا، احضر رقاقة ألمنيوم بمقاس 15x15 سم، واطوها عدة مرات حتى يصبح حجمها 3x3 سم:

ثانيًا، اطوِ الرقاقة الثانية بنفس الطريقة حتى تحصل على صفيحتين مربعتي الشكل.

ثالثًا، قص مصاصة الشرب إلى أربع أجزاء وشكل منها مربع عبر رصفها على حواف الرقاقة.

رابعًا، ألصق المصاصات باستخدام الغراء.

ثم ألصق رقاقة الألمنيوم الثانية فوق المصاصات لتحصل على ما يشبه الفطيرة.

تبث أحد سلكي التوصيل ذو نهاية ذكر-أنثى على الرقاقة السفلية، وثبت السلك الأخر على الرقاقة العلوية؛ لا يهمنا ترتيب الأسلاك في هذه الحالة.

شغل المشروع بالضغط على زر العلم الأخضر، أصبح بإمكانك الآن عصر الكرة بالضغط على منتصف الشكل حتى تتلامس رقاقتي الألمنيوم.

اختبر معلوماتك

بهذا تكون قد قطعت شوطًا كبيرًا والآن حان وقت إنعاش ذاكرتك لتثبيت المعلومات التي تعلمتها.

1. السؤال الأول: ماهو جهاز الدخل الذي يعمل على إيقاف أو تمرير التيار الكهربائي بين نقطتين؟ (حاول تذكر ما تعلمناه قبل الإطلاع على الإجابة أدناه)

الإجابة الصحيحة هي: المفتاح الكهربائي.

2. السؤال الثاني: ما هي صيغة الكتلة التي تتحسس للضغط على المفتاح الموصول مع الرجل رقم 21؟

الإجابة الصحيحة هي : when button 21 is pressed.

3. السؤال الثالث: اذكر مادة تسمح بمرور التيار الكهربائي ويمكن استخدامها لصنع زر؟

الإجابة الصحيحة هي : ورق الألمنيوم.

ختامًا

بهذا تكون قد أتممت مشروعك الثاني باستخدام حاسوب راسبيري باي و برنامج سكراتش، وننصحك بتنفيذ مشروع لعبة الحلقة والسلك كخطوتك التالية.

إذا واجهت مشاكل مع راسبيري باي أو برنامج سكراتش فيمكنك الحصول على الدعم والمساعدة عبر إضافة سؤالك في قسم الأسئلة والأجوبة في أكاديمية حسوب

ترجمة -وبتصرف- للمقال Raspberry Pi and Scratch stress buster من الموقع الرسمي لراسبيري باي.

اقرأ أيضًا

• إنشاء لعبة أضواء باستخدام برنامج سكراتش وحاسوب راسبيري باي
• البرمجة باستخدام سكراتش Scratch
• البرمجة باستخدام لغة بايثون في تطبيقات راسبيري باي

يمكن برمجة عمل مكوّنات فيزيائية إضافةً إلى تطوير البرمجيات التي تُنفّذ على الشاشة، مثل المكوّنات الإلكترونية التي تتصل مع باي عبر أرجل المنصة GPIO، أو ما يُعرف باسم الحوسبة الفيزيائية physical computing.

يتبادر إلى الأذهان أثناء التفكير بمصطلحي برمجة programming أو كتابة شيفرة Coding، بأنها برمجيات الحاسوب software مباشرةً، لكن الأمر ليس كذلك دومًا؛ فقد نكتب برمجياتٍ تتعامل مباشرةً مع العتاد الصلب hardware، ويُعرف هذا النوع من البرمجة باسم الحوسبة الفيزيائية أو برمجة المكونات الفيزيائية، حيث ترتبط الحوسبة الفيزيائية كما يوحي اسمها بالتحكم بتجهيزات فيزيائية حقيقية؛ فعندما تغيّر برنامجًا في الغسالة الآلية لضبط درجة حرارة حساس الحرارة القابل للبرمجة، أو عندما تضغط زرًا عند إشارة المرور لتعبر الطريق بأمان، فأنت تُنفِّذ حوسبةً فيزيائيةً.

يُعد حاسوب راسبيري باي أداة رائعة لتعلم الحوسبة الفيزيائية بفضل منصة أرجل الدخل والخرج ذات الأغراض العامة general-purpose input/output -أو اختصارًا GPIO-.

اقتباس

هذا المقال جزء من سلسلة "مدخل إلى راسبيري باي".

التعرف على منصة الأرجل GPIO

ستجد منصة أرجل الدخل والخرج العامة GPIO، المكونة من صفين من الأرجل أو الدبابيس المعدنية عند الحافة العلوية لراسبيري باي، وستمنحك هذه المنصة القدرة على توصيل تجهيزات فيزيائية مثل المؤشرات الضوئية LEDs، أو القواطع switches إلى باي للتحكم بها من خلال برامجٍ تصممها بنفسك.

قد يكون اسم المنصة مربكًا، لكنه يصف بالفعل ما تتكون منه، حيث يمكنك استخدام أي رجلٍ لاستقبال إشارةٍ كهربائية وعندها تُدعى رجل دخل input pin أو لإرسال إشارة كهربائية وتدعى عندها رجل خرج output pin. كما تُعرف باسم منصة Header، لأن الأرجل مجمعةٌ ومرتبةٌ وظاهرةٌ على اللوحة الإلكترونية للجهاز، ومن هنا يأتي اسم "منصة الدخل والخرج ذات الأغراض العامة general-purpose input/output header".

تتكون المنصة من 40 رجلًا معدنيًا، حيث يمكنك استخدام بعضها في الاتصال مع تجهيزاتٍ خارجية، بينما يزوّدك بعضها بالتغذية الكهربائية، ويُحجز بعضها لأغراض التواصل مع تجهيزات مخصصة لتوسيع راسبيري باي، مثل Sense HAT التي سنشرحها مفصلًا في مقال لاحق. إذًا، هناك فئاتٌ مختلفةٌ للأرجل ولكلٍّ منها وظيفته الخاصة والتي سنلخصها في الجدول التالي:

تمنحك المنصة GPIO طريقةً ممتعةً وآمنةً في نفس الوقت لتتمرن على الحوسبة الفيزيائية، لكن ينبغي الحذر في التعامل معها؛ لذلك لا تحاول ثني الأرجل عند فصل أو وصل التجهيزات؛ ولا تصل أبدًا رجلين ببعضهما مباشرةً عن طريق الخطأ أو متعمدًا إذا لم يُطلب منك ذلك بوضوحٍ في توجيهات المشروع الذي تبنيه، حيث تُعرف هذه الحالة بالدارة المقصورة، وقد تؤدي إلى ضررٍ غير قابلٍ للإصلاح في راسبيري تبعًا للأرجل التي قُصرت.

العمل مع العناصر الإلكترونية

تمثل المنصة GPIO جزءًا فقط مما ستحتاجه لتبدأ مسيرتك في الحوسبة الفيزيائية، بينما تمثل العناصر الإلكترونية، وهي الأجهزة التي ستتحكم بها عبر GPIO، الجزء الآخر. ستجد آلاف العناصر الإلكترونية المتاحة، لكن معظم مشاريع GPIO مكوّنةٌ من العناصر التالية:

لوحة اختبار مثقبة breadboard

وتعرف أيضًا باللوحة التي لا تحتاج إلى لحام solderless، حيث تسهل هذه الأداة تأمين الاتصال بين العناصر الإلكترونية لمشروعك بسهولة؛ فبدلًا من وصل العناصر عن طريق الأسلاك، تؤمن لك لوحة الاختبار ثقوبًا تدفع فيها أرجل العناصر لتتصل ببعضها عبر مساراتٍ معدنيةٍ مخفيةٍ تحت السطح البلاستيكي للّوحة. ستجد في كثيرٍ من لوحات الاختبار أقسامًا منفصلةً لتوزيع التغذية الكهربائية، وهذا سينعكس على سهولة بناء الدارات. لن تحتاج إلى لوحة الاختبار للبدء بالحوسبة الفيزيائية طبعًا، لكنها أداةٌ مفيدةٌ جدًا.

وصلات طرفية jumpers

تُستخدم لوصل العناصر الإلكترونية إلى باي أو مع بعضها بعضًا إذا لم تستخدم لوحة الاختبار. يتوفر ثلاثة أنواع من الوصلات الطرفية، هي:

• وصلة مذكرة- مؤنثة "M2F"، والتي ستحتاجها لوصل لوحة الاختبار مع أرجل المنصة GPIO.
• وصلة مؤنثة- مؤنثة "F2F"، والتي تُساعد في ربط العناصر ببعضها إذا لم تستخدم لوحة اختبار.
• وصلة مذكرة- مذكرة "M2M"، وهي تُستخدم لربط نقطةٍ (مجموعة ثقوب متصلة ببعضها) من لوحة اختبار بنقطةٍ أخرى.

ستحتاج بعض هذه الأنواع من الوصلات الطرفية أو جميعها تبعًا لمشروعك؛ فإذا استخدمت لوحة الاختبار مثلًا، فلن تحتاج الوصلة F2F.

قاطع آني أو زر كبس push button

وهو نوعٌ القواطع أو الأزرار مشابهة للتي نستخدمها في مقبض الألعاب، وتأتي عادةً برجلين أو أربعة ويعمل كلاهما مع باي. يُعد زر الكبس عنصر دخل، حيث يمكن لبرنامجك مراقبة هذا الزر عندما يُكبس ليُنفِّذ مهمةً ما.

يتواجد أيضًا نوعٌ آخر من القواطع المعروفة باسم القواطع الدائمة latching، وهي تُبقِي التيار الكهربائي موصولًا عند تحويلها إلى وضع التوصيل على خلاف أزرار الكبس، التي يجب عليك الاستمرار في ضغط أزرار الكبس حتى يستمر التيار الكهربائي بالمرور.

المؤشرات الضوئية LEDs أو ثنائي المساري الضوئي Light Emitting Diode

وهي أجهزة خرج يمكن التحكم بها من خلال البرامج مباشرةً، حيث يُضيء المؤشر عندما يمر فيه التيار الكهربائي، ومن المؤكد أنك تستخدمها في منزلك سواءً الصغيرة منها، مثل التي تنبهك أن غسالتك في وضع التشغيل، أو الكبيرة التي تُنير بها الغرفة. تأتي هذه الأضواء بأشكالٍ وألوانٍ وأحجامٍ كثيرة، لكنها لا تتناسب جميعها مع راسبيري باي، فلا تستخدم تلك التي صُممت للعمل على جهدٍ 5 أو 12 فولت.

المقاومات Resistors

وهي عناصر إلكترونية تتحكم بتدفق التيار الكهربائي، وتتوفر بقيمٍ متنوعة تُقاس بواحدة الأوم Ohms ويرمز لهذه الواحدة بالرمز Ω. وكلما زادت قيمة المقاومة مقدرةً بالأوم قلَّ تدفق التيار الكهربائي عبرها. تُعد حماية المؤشرات الضوئية من استجرار تيار كهربائي مرتفع قد يؤدي إلى تضررها أو إحداث ضررٍ بباي من أكثر استخدامات المقاومات شيوعًا في مشاريع الحوسبة الفيزيائية الخاصة براسبيري باي، ولهذا السبب ستحتاج إلى مقاوماتٍ قيمتها بحدود Ω 330. يُقدّم الكثير من مزوّدي العناصر الإلكترونية مجموعاتٍ كاملةً من المقاومات تتضمن عددًا من القيم المختلفة للاستخدامات الشائعة مما يمنحك مرونةً أكثر في اختيار المقاومات المناسبة.

جرس تنبيه كهروانضغاطي Piezoelectric buzzer

ويدعى عادةً منبه buzzer، أو مصوت sounder؛ وهو جهاز خرج يصدر ضجيجًا صوتيًا كما تُصدر المؤشرات الضوئية أضواءً، ويتألف المنبه من غلافٍ بلاستيكي يضم صفيحتين معدنيتين تهتزان باتجاهين متعاكسين عند مرور التيار في الجهاز، فيصدر الصوت المميز له. للمنبه نوعان، فعال Active أو غير فعّال passive، فاحرص على استخدام المنبه الفعّال لأنه أبسط استخدامًا.

مكونات وعناصر إلكترونية شائعة

مثل المحركات التي تحتاج إلى لوحة تحكمٍ خاصةٍ لتوصيلها إلى باي، وحسّاسات الأشعة تحت الحمراء IR sensors التي تستشعر الحركة، وحسّاسات الرطوبة والحرارة التي يمكن استخدامها لتوقع حالة الطقس، والمقاومات الضوئية LDRs وهي أجهزة دخلٍ تلتقط الضوء على عكس المؤشرات الضوئية.

يزوّدك الباعة في كافة أنحاء العالم بمكوّناتٍ مخصصةٍ للحوسبة الفيزيائية لاستخدامها مع راسبيري باي، ويمكن أن تكون مفردةً أو ضمن علب أدوات تزوّدك بكل ما تحتاجه لتبدأ، انظر حولك من الباعة والموزعين المحليين أو أصحاب المتاجر الإلكترونية أو الدوليين الذين يشحنون الطلبات إلى بلدك.

لإكمال المشاريع في هذا الفصل ينبغي تأمين العناصر والمكوّنات التالية:

• ثلاث مؤشرات ضوئية LEDs، أحمر وأخضر وأصفر أو كهرماني.
• قاطعين آنيين أو زري كبس.
• منبّه فعّال Active
• وصلات طرفية من النوعين مذّكرة- مؤنثة "M2F" ومؤنثة-مؤنثة "F2F".
• لوحة اختبار ووصلات طرفية من نوع مذّكرة- مذّكرة "M2M" ولك الحرية في استخدام هذين المكونين أو عدمه.

قراءة الرموز اللونية للمقاومات وتقدير قيمتها

تُصنّع المقاومات لتغطي مجالاتٍ واسعةٍ من القيم، ابتداءً من مقاومةٍ معدومةٍ تماثل قطعةً من سلك، وحتى قيمٍ مرتفعةٍ جدًا يمكن أن يصل حجمها إلى حجم ساقك. لن تجد قيمة المقاومة مطبوعةً عليها سوى في بضعةٍ أنواعٍ من المقاومات، وبدلًا من ذلك يستخدم المصنعون ترميزًا لونيًا خاصًا على شكل خطوطٍ أو أشرطةٍ تلتف حول جسم المقاومة.

لقراءة قيمة المقاومة: احمل المقاومة بحيث تكون مجموعة الخطوط المتقاربة إلى اليسار والخط المفرد إلى اليمين. انظر إلى لون الخط الأول وخذ القراءة من العمود الأول المُسمى خط أول/ ثانيفي الجدول، ثم انظر إلى الخط الثاني وخذ قيمته من نفس العمود فستحصل على الرقمين الأول والثاني من قيمة المقاومة؛ فلو كان الخطان برتقاليان، فسيكون الرقمان الأول 3 والثاني 3 ويشكلان العدد 33؛ وإذا احتوت المجموعة اليسارية ثلاث خطوط، كرّر الأمر بالنسبة للخط الثالث وستحصل على الرقم الثالث من قيمة المقاومة؛ وفي حال احتوت أربعة خطوط، فعليك الرجوع إلى الإنترنت لقراءة الترميز.

يمثّل الخط الثالث أو الرابع في المجموعة اليسارية القيمة الواجب جدائها بالعدد الذي شكلته الخطوط السابقة للحصول على القيمة الاسمية للمقاومة. انتبه إلى أن ‎10⁰=1 و 10¹‎=10 و 10²‎=100 و 10³‎=1000 وهكذا؛ فلو كان الخطان الأول والثاني برتقاليان والثالث برتقالي، فهذا يعني أن قيمة المقاومة هي العدد 33 مضروبًا بالعدد 1000 وستكون النتيجة 3000 أوم.

يمثّل الخط المفرد السماحية tolerance؛ وهي مقياسٌ لاقتراب القيمة الاسمية للمقاومة من القيمة الفعلية التي تعطيها، حيث تعني المقاومات الرخيصة التي تأتي بخط سماحيةٍ فضي مثلًا أن القيمة الفعلية للمقاومة ستزيد أو تقل عن القيمة الإسمية بمقدار 10%، أي أن مقاومةً قيمتها الاسمية 1000 أوم قد تكون فعليًا في المجال 900- 1100 أوم؛ بينما تأتي المقاومات المرتفعة السعر مثلًا بخط سماحية رمادي، أي باختلافٍ لا يتعدى 0.05 % أعلى أو أدنى من القيمة الاسمية. لن تؤثر السماحيات كثيرًا في مشاريع الهواة، حيث ستعمل أية مقاومة كما هو مطلوب بغض النظر عن سماحيتها.

يبقى علينا الإشارة إلى موضوع المضاعفات، فعندما تتجاوز قيمة المقاومة 1000 أوم ستُقدّر بواحدة الكيلو أوم "kΩ"؛ أي إذا كانت قيمة المقاومة 2200 أوم، فستكتب على الشكل 2.2 كيلو أوم؛ أما عندما تتجاوز قيمته 1000 كيلو أوم أو 1000000 أوم، فستُقدَّر عندها بالميغا أوم  "MΩ"، أي إذا كانت قيمة المقاومة 22000000، فستكتب 2.2 ميغا أوم.

اقتباس

هل يمكنك الإجابة؟ ما هي الخطوط اللونية التي ستحملها مقاومة قيمتها 100 أوم؟ وما هي الخطوط اللونية التي ستحملها مقاومة قيمتها 2.2 ميغا أوم؟ إذا أردت مقاومةً رخيصة الثمن، ما هو لون خط السماحية الذي ستختاره؟

مشروعك الأول: مرحبا أيها الضوء

يمثّل تشغيل مؤشرٍ ضوئي الخطوة التقليدية الأولى في الحوسبة الفيزيائية، تمامًا كما تمثّل طباعة عبارة "!Hello world" على الشاشة الخطوة الأولى لتعلم البرمجة.

سنحتاج في مشروعنا هذا إلى:

• مؤشر ضوئي LED.
• مقاومة قيمتها 330 أوم أو أية مقاومة قريبةٍ منها
• وصلات طرفية مؤنثة-مؤنثة.

اقتباس

المقاومات عناصر حيوية: المقاومات عناصرٌ مهمةٌ جدًا في هذه الدارة؛ فهي تحمي راسبيري باي والمؤشر الضوئي من خلال تحديد شدة التيار الكهربائي الذي سيستجره المؤشر، حيث يستجر المؤشر الضوئي كميةً كبيرةً من الطاقة إذا لم نستخدم مقاومةً مناسبة ويحترق وقد تتضرر باي أيضًا. تُدعى المقاومات في هذه الحالة مقاومات تحديد التيار current limiting resistors، حيث يُحدد المؤشر الضوئي المستخدم القيمة الدقيقة للمقاومة المطلوبة، لكن ستعمل المقاومة 330 أوم مع معظم المؤشرات المنتشرة. يخفت ضوء المؤشر بازدياد قيمة المقاومة نتيجةً لانخفاض شدة التيار الذي تمرره. لا توصل مؤشرًا ضوئيًا مباشرةً إلى باي إذا لم تكن متأكدًا من وجود مقاومةٍ داخليةٍ مناسبة مدمجةٍ معه.

ابدأ بالتحقق من صلاحية المؤشر الضوئي الذي ستستخدمه من خلال قلب لوحة باي حتى تصبح المنصة GPIO عموديةً وفي الجهة اليمنى من اللوحة. صِل أحد طرفي المقاومة 330 أوم إلى أي رجل 3.3 فولت (يُشار إليها في لوحة باي بالرمز 3V3) مستخدمًا سلكًا مزودًا بوصلةٍ طرفية مؤنثة-مؤنثة، ثم صل الطرف الآخر للمقاومة بالرجل الأطول (الرجل الموجبة) للمؤشر الضوئي والتي تُعرف بالمصعد أو الأنود Anode. صِل بعد ذلك الرجل الأقصر (الرجل السالبة) للمؤشر الضوئي والتي تُعرف بالمهبط أو الكاثود cathode إلى أي رجٍل أرضيةٍ GND في المنصة GPIO، كما هو موضحٌ في الشكل التالي.

شكل 1-6 صل المؤشر الضوئي إلى أرجل باي ولاتنس المقاومة!

سيضيء المؤشر طالما باي يعمل، وإذا لم يحدث ذلك، تأكّد من توصيلات الدارة من خلال التحقق من قيمة المقاومة، حيث من المفترض ألّا تكون عالية جدًا، وتحقق من التوصيل الجيد للأسلاك والوصلات الطرفية، ثم تأكد من استخدامك للأرجل الصحيحة للمنصة GPIO والأرجل الصحيحة للمؤشر الضوئي الذي لن يعمل إلا إذا وصلت رجله الأطول إلى جهدٍ موجب والأخرى إلى جهدٍ سالب، حيث تُعد الرجل الأرضية بمثابة جهدٍ سالب.

بمجرد أن يضيء المؤشر فهو جاهزٌ للبرمجة، لذلك افصل الوصلة الطرفية من الرجل "3V3" وصلها بالرجل رقم 25 للمنصة GPIO، والتي يُشار إليها على لوح باي بالرمز GP25، وسينطفئ عندها المؤشر الضوئي.

شكل 2-6 افصل السلك عن الرجل 3V3 وصله بالرجل GP25

أصبحت الدارة جاهزةً، وتستطيع الآن كتابة برنامج بلغة سكراتش أو بايثون لتشغيل وإطفاء المؤشر الضوئي.

اقتباس

تنويه لكتابة الشيفرة: لا بدّ أن تكون قادرًا على استخدام بيئتي عمل سكراتش 2 وثوني IDE للعمل على مشاريع هذا الفصل؛ فإذا لم تكن كذلك، عُد إلى الفصلين الرابع "البرمجة باستخدام سكراتش" والخامس "البرمجة باستخدام لغة بايثون" واطلِّع على المشاريع المُنفّذة فيهما أولًا.

التحكم بالمؤشر الضوئي باستخدام برنامج سكراتش 2

افتح برنامج سكراتش 2 من قائمة راسبيري باي، ثم انقر على زر "كتل أخرى More Blocks" ضمن لوح الكتل البرمجية، واختر بعدها "إضافة موسِّع Add an Extension"، واختر الموسِّع "Pi GPIO" ثم انقر الزر OK. سيُحمّل الأمر الكتل البرمجية اللازمة للتحكم بأرجل المنصة GPIO باستخدام سكراتش، حيث سترى هذه الكتل البرمجية في لوحة الكتل البرمجية ضمن الفئة "كتل أخرى More Blocks".

شكل3-6 إضافة الموسِّع Pi GPIO إلى سكراتش 2

ابدأ بسحب الكتلة إلى منطقة بناء البرنامج، ثم ضع تحتها الكتلة . عليك الآن اختيار رقم رجل المنصة الذي تستخدمه، لذلك انقر على السهم الصغير المتجه للأسفل في الكتلة السابقة واختر الرقم 25 من القائمة المنسدلة لتخبر سكراتش أنك ستتحكم بالرجل رقم 25 من المنصة.

انقر على الراية الخضراء وسترى أنّ المؤشر يضيء، وهكذا ستكون برمجت بنفسك أول مشروع حوسبةٍ فيزيائية. عند النقر على المثمن الأحمر لإيقاف البرنامج لن ينطفئ المؤشر الضوئي، لأنك أنهيت البرنامج دون أن تخبر باي بأن تطفئه؛ فكل ما طلبته منه في برنامجك هو تشغيله من خلال output high أو خرج مرتفع، وهذا يعني أن تقدّم للرجل جهدًا موجبًا يعادل 3.3 فولت في راسبيري. لإطفائه مجددًا انقر على السهم الصغير المتجه للأسفل والمجاور لعبارة "output high" واختر "output low".

انقر على الراية الخضراء مجددًا، فسينطفئ المؤشر. لجعل الأمر أكثر متعةً، أضف كتلة حلقةٍ لا متناهية  مع كتلتي لبناء برنامجٍ يومض المؤشر باستمرار أي ينطفئ ثانيةً ويضيء ثانية.

انقر على الراية الخضراء وراقب كيف سيضيء المؤشر لمدة ثانية ثم ينطفئ لمدة ثانية ويستمر بالوميض باستمرار دون توقف. انقر على المثمن الأحمر لإيقاف البرنامج وتحقق من حالة المؤشر لحظة إيقاف البرنامج فيما إذا كان يضيء أم لا.

اقتباس

تحدٍ: هل يمكنك تغيير البرنامج ليبقى المؤشر مضاءً لفترةٍ أطول؟ أو إطفائه لفترةٍ أطول؟ ما هو أصغر تأخيرٍ زمني تستطيع خلاله تمييز تشغيل وإطفاء المؤشر؟

التحكم بالمؤشر الضوئي باستخدام بايثون

افتح برنامج ثوني Thonny انطلاقًا من قائمة راسبيري باي، ثم انقر أيقونة جديد New في شريط أدوات ثوني لإنشاء برنامجٍ جديد، ثم انقر أيقونة Save لحفظ البرنامج باسم "Hello LED". لا بُدّ من استخدام مكتبة GPIO Zero للتعامل مع أرجل المنصة GPIO، لكننا لن نحتاج إلى المكتبة بأكملها في هذا المشروع. أدرج هذا الجزء من المكتبة بكتابة الأمر التالي:

from gpiozero import LED

انظر المقال السابق البرمجة باستخدام لغة بايثون للتعرف على بيئة ثوني.

ستخبر مكتبة GPIO Zero الآن عن الرجل التي يتصل بها المؤشر الضوئي من خلال الشيفرة التالية:

led = LED(25)

يعطي السطران السابقان بايثون القدرة على التحكم بالمؤشر الضوئي المتصل براسبيري باي، ويخبرانه بالرجل أو الأرجل في حال كنت تتحكم بأكثر من مؤشرٍ في دارتك. اكتب السطر التالي لإضاءة المؤشر:

led.on()

والسطر التالي لإطفائه:

led.off()

تهانينا، فأنت تتحكم بأرجل المنصة GPIO باستخدام بايثون. حاول تكرار تعليمتي التشغيل والإطفاء. في حال كان كان المؤشر مطفأً أصلًا، فلن تُنفَّذ التعليمة:

led.off()

ويحصل الأمر نفسه إذا استخدمت تعليمة تشغيل المؤشر وهو مضاءٌ أصلًا.

لجعل برنامجك أكثر واقعية، اكتب الشيفرة التالية:

from gpiozero import LED
from time import sleep

led = LED(25)

while True:
    led.on()    
    sleep(1)    
    led.off()    
    sleep(1)

يُدرج هذا البرنامج الدالة LEDمن المكتبة GPIO Zero والدالة sleep من المكتبة time، ثم يبني حلقةً لا متناهية لتكرار إضاءة المؤشر لمدة ثانية ثم إطفائه لمدة ثانية. انقر على أيقونة التشغيل Run لترى المؤشر يومض. راقب حالة المؤشر عند النقر على أيقونة الإيقاف Stop عندما يكون المؤشر مضاءً أو مُطفأً.

اقتباس

تحدٍ-فترة إضاءةٍ أطول: كيف ستتمكن من تغيير البرنامج ليبقى المؤشر مضاءً لفترةٍ أطول؟ أو إطفائه لفترةٍ أطول؟ ما هو أصغر تأخيرٍ زمني تستطيع خلاله تمييز تشغيل وإطفاء المؤشر؟

استخدام لوحة الاختبار المثقبة

سيكون المشروع التالي أسهل تنفيذًا في حال استخدمت لوحة اختبارٍ لترتيب وتوصيل العناصر، حيث يغطي وجه لوحة الاختبار الثقوب الموزعة وفق نظامٍ محددٍ لتلائم العناصر، ويتباعد أي ثقبين عن بعضهما مقدار 2.54 ميليمتر. ستجد أسفل هذه الثقوب شرائطًا معدنيةً تصل بين كل مجموعةٍ من الثقوب كما تفعل الوصلات الطرفية التي تعاملنا معها سابقًا.

الشكل: لوحة الاختبار المثقبة تصطف الثقوب في صفوفٍ وأعمدة، وتُقسم اللوحة إلى قسمين، أو ثلاثة أقسامٍ منفصلةٍ من الثقوب، وقد تجد على بعض اللوحات أرقامًا من الأعلى للصفوف وأحرفًا على الجانب للأعمدة لتحديد مكان ثقبٍ معيّن؛ حيث ستجد مثلًا الثقب A1 في الصف 1 والعمود الأول A أقصى وأعلى اليسار، والثقب B3 في الصف الثالث والعمود الثاني B، وهكذا.

ترتبط الثقوب في كل صفٍ ببعضها عبر شريطٍ معدني مخفي؛ حيث تمثّل بمجموعها نقطة توصيلٍ واحدة، أي أن كل الثقوب التي تحمل الرقم 1 مرتبطةٌ معًا والتي تحمل رقم 2 كذلك؛ بينما لا ترتبط ثقوب الصف 1 مع ثقوب الصف 2 إطلاقًا ما لم يصل بينهما سلكٌ فيتحول الصفّان إلى نقطةٍ واحدة.

اقتباس

ملاحظة: اِحمل اللوحة طوليًا حتى تتضح الصورة، وستجد أن الأعمدة هي الطولانية والصفوف عرضية، ويضم كلًا منها خمسة ثقوب ولا يوجد اتصالٌ بين أي قسمٍ من أقسام اللوحة.

يمكن أن تضم لوحات الاختبار الكبيرة شريطين جانبيين من كل جهة، معلّمين بخطين أحمر وأسود، أو أحمر وأزرق، وقد صُممت هذه الأعمدة من الثقوب لتسهيل توصيل التغذية الكهربائية إلى بقية الثقوب، حيث يمكن وصل سلكٍ من رجل راسبيري باي "3V3" أو "5V" إلى خط التغذية ذو اللون الأحمر، والإشارة الموجبة وسلك من الرجل GND إلى الخط الأسود أو الأزرق ذي الإشارة السالبة. تجدر الإشارة إلى أن ثقوب الخط الأحمر متصلةٌ معًا وكذلك ثقوب الخط الآخر، ولا يوجد اتصالٌ أبدًا بين الخطين.

من السهل إضافة العناصر الإلكترونية إلى لوحة الاختبار، فما عليك فعله هو ثني أرجل العنصر الإلكتروني الطرية ودفعها بلطفٍ في الثقوب المناسبة حتى تأخذ مكانها. استخدم وصلاتٍ طرفية M2M للوصل بين نقطة (صف ثقوب) وأخرى، ومن النوع M2F لوصل نقاطٍ من اللوحة مع أرجل باي. لا تحاول حشر أرجل عدّة عناصرٍ في ثقبٍ واحد؛ وإذا أردت وصلها معًا، فتذكر أن وضعها في صفٍ واحدٍ يجعلها متصلةً معًا بالشريط المعدني المخفي.

مراقبة إشارة صادرة عن ضغطة زر

إنّ عملية تمرير التيار الكهربائي من باي إلى المؤشر الضوئي والمعروفة بعملية خرج إشارة، هي أحد شقي الوظيفة المختلطة "دخل/ خرج input/output" لبعض أرجل منصة GPIO، حيث يمكن استخدام الرجل نفسها لاستقبال تيار كهربائي، وتُعرف بعملية دخل إشارة إلى باي أيضًا.

سنحتاج في هذا المشروع إلى:

• لوحة اختبار.
• أسلاك بوصلات طرفية M2M وأخرى M2F.
• قاطع آني أو زر كبس.

يمكن استخدام أسلاك بوصلة طرفية F2F بدلًا من لوحة الاختبار، لكنك ستواجه صعوبة في الضغط على الزر دون أن تتسبب في تفلّت بعض الأسلاك.

ابدأ بإضافة الزر إلى اللوحة؛ فإذا كان للزر رجلين فقط، فعليك حشر كل رجلٍ في صفٍ مختل؛ أما إذا كان للزر أربعة أرجل، فاحشر رجلي الطرف الأول في عمودٍ واحد وسيدخُل رجلي الطرف الثاني تلقائيًا في عمودٍ آخر. صل بين رجل الأرضية GND في باي وخط التغذية السالب على لوحة الاختبار باستخدام سلكٍ ذو وصلاتٍ طرفية M2F، ثم صل أحد أرجل الزر بخط التغذية السالبة مستخدمًا سلك M2M، كما هو موضح في الشكل التالي. أخيرًا، صِل الرجل الآخرى للزر إذا كان ذا رجلين، أو الرجل التي تقع على نفس الجانب إذا كان الزر بأربعة أرجل إلى الرجل GP2 في المنصة GPIO.

شكل 4-6 توصيل الزر إلى المنصة GPIO

مراقبة إشارة صادرة عن ضغطة زر باستخدام سكراتش

ابدأ مشروع سكراتش جديد واسحب الكتلة  إلى منطقة بناء البرنامج، ثم أضف تحتها الكتلة  وغيّر gpio إلى 2 gpio بالنقر على السهم المجاور واختيار هذه القيمة من القائمة المنسدلة ليتطابق مع الرجل التي وصلتها بالزر. انقر كذلك على السهم الصغير بجوار "output high" وحوِّلها إلى "input" لتهيئة الرجل على أنها رجل دخل لاستقبال الإشارات الكهربائية.

لن يحدث الآن شيء عند النقر على الراية الخضراء لأنك أخبرت سكراتش باستخدام الرجل GP2 على أنها رجل دخل، لكنك لم تخبرها ما الذي ستفعله عند تلّقي إشارة الدخل؛ لذلك اسحب الكتلة وضعها في نهاية السلسلة، ثم ضع ضمنها الكتلة  ابحث عن الكتلةوضعها في الفراغ الذي يأخذ شكل مسدس داخل الجزء ، ثم انقر على السهم الصغير بجوار "gpio" واختر 2 لتخبر الكتلة الشرطية أن تتحقق من دخل الزر رقم 2 في منصة GPIO. اسحب أخيرًا الكتلة  وضعها في فراغ الجزء  من الكتلة الشرطية، ثم غيِّر الكلمة "!Hello" إلى "!Button pushed"، ودع الجزء  فارغ حاليًا.

تجري الكثير من الأحداث في الشيفرة السابقة، لكننا سنبدأ باختبارها أولًا. لذلك انقر الراية الخضراء، ثم اضغط الزر على لوحة الاختبار. من المفترض أن تخبرك الشخصية الاعتيادية على مسرح سكراتش وهي القط أنك ضغطت الزر، وبالتالي ستكون قد أنجزت مهمتك بقراءة إشارة دخل وصلت إلى منصة GPIO بنجاح.

ربما لاحظت أن ما داخل الجزء  من العبارة الشرطية هو المكان الذي يجب أن توضع فيه الشيفرة الفعلية للتعامل مع الضغط على زر الكبس في لوحة الاختبار، إلا أن هذه الشيفرة في الجزء الآخر . سيسبب هذا الأمر ارتباكًا، لأنك تتوقع أن ضغط الزر سينقل رجل المنصة إلى حالة الجهد المرتفع "high"، لكن الحالة المعاكسة هي الصحيحة في راسبيري باي؛ فعندما تخصص رجلًا من أرجل المنصة على أنها رجلٌ لاستقبال إشارة الدخل، فسيصبح جهدها مرتفعًا "high"؛ وعندما نضغط الزر، فإننا في الواقع سنصل رجل الدخل إلى جهد الأرضية GND، أي سنسحب جهده إلى الحالة المنخفضة "low".

اقتباس

الجهد المرتفع والمنخفض high/low state لرجل: عندما يكون جهد الرجل مماثلًا لجهد العمل في مكوّن رقمي يُعد في حالته المرتفعة، وعندما يماثل جهده جهد الأرضية GND فيُعد في حالته المنخفضة. في راسبيري باي: تُعد أي رجلٍ لها جهدٌ بين 3.3 و 5 فولت بحالتها المرتفعة، وتُعد في الحالة المنخفضة إذا كان أقل من 3 فولت. تمثل الحالة المرتفعة رقميًا القيمة 1 أو محقق True، والحالة المنخفضة 0 أو خاطئ False.

أمعن النظر في دارتك، ستجد اتصال الرجل GP2 التي تمثّل الجهد الموجب في الدارة مع رجل الأرضية عن طريق زر الكبس، وبالتالي ستصبح صفرًا (حالة منخفضة) عند ضغط الزر ولن يُنفَّذ الجزء  من العبارة الشرطية بل الجزء . تذكر دائمًا أن راسبيري باي تستشعر ضغطة الزر عندما تنتقل حالة رجل الدخل من الحالة المرتفعة إلى المنخفضة.

سنضيف الآن مؤشرًا ضوئيًا إلى الدارة؛ لذلك صل الرجل GP25 بمقاومة، وصِل طرفها الآخر برجل المؤشر الضوئي الطويلة، ثم صِل أخيرًا رجل المؤشر الأقصر بخط التغذية السالب في لوحة الاختبار. اِسحب الكتلة  خارج الكتلة الشرطية واحذفها، ثم أضِف الكتلة  إلى الجزء  من العبارة الشرطية، وتذكر اختيار العدد 25 بالنقر على سهم القائمة المنسدلة، ثم أضف الكتلة  إلى الجزء الآخر .

انقر على الراية الخضراء ثم اضغط الزر. لاحظ أنّ المؤشر سيضيء طالما أنك تستمر بالضغط على الزر، وسينطفئ إذا حررته. تهانينا، تستطيع الآن التحكم برجلٍ من أرجل المنصة GPIO بناءً على إشارة دخلٍ تتلقاها رجلٌ أخرى.

اقتباس

تحدٍ- أبقِ المؤشر مضاءً: كيف ستغير البرنامج لتُبق المؤشر مضاءً عدة ثوانٍ بعد تحرير الزر؟ ما الذي ستغيره لتجعل الزر مضاءً دائمًا ثم تطفئه عند الضغط على الزر؟

مراقبة إشارة صادرة عن ضغطة زر باستخدام بايثون

انقر على أيقونة جديد New في شريط أدوات ثوني لتُنشئ مشروعًا جديدًا، ثم احفظه باسم "Button Input". سنستخدم رجلًا من GPIO على أنها رجل دخل بنفس طريقة استخدامها مثل رجل خرج، لكننا سنحتاج إلى جزءٍ آخر من المكتبة GPIO Zero، لذلك اكتب الشيفرة التالية:

from gpiozero import Button
button = Button(2)

لجعل شيفرةٍ ما تعمل عند ضغط الزر، سنستخدم الدالة wait_for_press المدمجة مع المكتبة GPIO Zero، لذلك اكتب الشيفرة التالية:

button.wait_for_press() 
print("You pushed me!")

انقر على أيقونة التشغيل Run ثم اضغط الزر، فتظهر العبارة "!You pushed me" في نافذة المفسِّر أسفل نافذة ثوني. تهانينا، لقد قرأت بنجاحٍ إشارة الدخل القادمة إلى المنصة GPIO. انقر من جديد على الأيقونة Run إذا أردت اختبار البرنامج مجددًا، لأن شيفرته لا تحتوي حلقاتٍ لمراقبة الزر على الدوام، وسيتوقف كل شيءٍ بمجرد طباعة العبارة الموجودة في نهاية الشيفرة.

أعِد توصيل المؤشر الضوئي والمقاومة إذا لم تكن قد فعلت ذلك وفقًا للطريقة المُعتمدة في الفقرة السابقة. ولقراءة دخل الزر وإضاءة المؤشر، لا بدّ من إدراج جزئي المكتبة GPIO Zero المخصصين لذلك. أضِف سطري الشيفرة التاليين إلى بداية البرنامج:

from gpiozero import LED
from time import sleep

ثم أضِف السطر:

led = LED(25)

بعد السطر:

button = Button(2)

ثم احذف سطر التعليمة print وضع مكانها الأسطر التالية:

led.on()
sleep(3)
led.off() 

سيبدو برنامجك الآن على النحو التالي:

from gpiozero import LED
from time import sleep
from gpiozero import Button

button = Button(2)
led = LED(25)
button.wait_for_press()
led.on()
sleep(3)
led.off

انقر على أيقونة Run ثم اضغط على الزر، سيضيء المؤشر لثلاث ثوانٍ ثم ينطفئ وينتهي البرنامج. تهانينا، تستطيع الآن التحكم برجلٍ من أرجل المنصة GPIO بناءً على إشارة دخل تتلقاها رجلٌ أخرى باستخدام بايثون.

اقتباس

تحدٍ- أضف حلقة: كيف ستضيف حلقةً إلى برنامج ليستمر بمراقبة ضغطة الزر دائمًا وليس لمرةٍ واحدة فقط؟ ما الذي ستغيره ليبقى المؤشر مضاءً طالما أنك لم تضغط الزر، ثم ينطفئ بمجرد ضغط الزر؟

تشغيل منبه صوتي

إن التحكم بجهاز للإنذار والتنبيه باستخدام المؤشرات الضوئية أمرٌ عظيم، لكنه لن يخدمك كثيرًا إذا كنت تنظر بالاتجاه الآخر، وسيكون الحل باستخدام منبهٍ صوتي buzzer مسموعٍ في كل أرجاء الغرفة. سنحتاج في هذه الفقرة إلى:

• لوحة اختبار.
• أسلاك بوصلات طرفية منوعة M2F وF2F، إذا لم تشأ استخدام لوحة اختبار.
• منبه صوتي فعّال Active.

يُعامل المنبه الصوتي الفعّال مثل المؤشر الصوتي من ناحية التوصيل والبرمجة. استخدم دارة توصيل المؤشر الضوئي نفسها لكن استبدل المؤشر الضوئي بالمنبه ولا تستخدم مقاومة لأن المنبه يحتاج إلى تيارٍ أعلى ليعمل. إذًا، صِل الرجل "GP15" بأحد رجلي المنبه مباشرةً، وصِل الرجل الأخرى له بأحد أرجل الأرضية "GND" للمنصة GPIO؛ أما في الحالة التي يمتلك فيها المنبه ثلاثة أرجل، صِل الرجل المعلّمة بإشارة "+" إلى رجل "3V3" والمعلمة بإشارة "-" إلى رجل أرضية "GND" والثالثة المُعلّمة بالحرف "s" (إشارة signal) إلى الرجل GP15.

شكل 5-6 توصيل المنبه الصوتي إلى المنصة GPIO

التحكم بالمنبه الصوتي باستخدام سكراتش

أنشئ مشروعًا جديدًا مطابقًا لمشروع تشغيل المؤشر الضوئي، أو حمّله إذا كنت قد خزنته، وغيّر رقم الرجل في الكتل  ليصبح 15، وبالتالي سيتحكم سكراتش بالرجل GP15.

انقر على الراية الخضراء وسيبدأ المنبه بإصدار صوتٍ لمدة ثانية ثم يتوقف لمدة ثانية. إذا لم يصدر سوى صوت نقرةٍ فقط وليس صوتًا متواصلًا خلال فترة تشغيل المنبه، فما تستخدمه هو منبهٌ غير فعّال passive؛ والذي يحتاج إلى إشارةٍ مهتزةٍ مستمرة حتى تتحرّض الصفيحتان المعدنيتان وتهتزان لإنتاج الصوت؛ بينما يولد المنبه الفعّال active إشارةً مهتزةً سريعة بنفسه.

عند تنفيذ برنامج سكراتش على منبهٍ غير فعّال، ستهتز الصفيحتان مرةً واحدةً وتتوقفان بعدها، ويصدر صوت النقرة الذي لن يتكرر حتى يبدّل برنامج سكراتش حالة الرجل من منخفضة إلى مرتفعة. انقر الآن على المثمن الأحمر لإيقاف البرنامج، واحرص أن يكون ذلك عندما لا يصدر المنبه صوتًا، وإلا سيستمر في ضجيجه حتى يعمل البرنامج مرةً ثانية.

اقتباس

تحدٍ- غيّر صوت المنبه: كيف ستعدّل البرنامج حتى يصدر المنبه صوتًا لمدةٍ أقصر؟ هل يمكن بناء الدارة بحيث تتحكم بالمنبه عبر زر؟

التحكم بالمنبه الصوتي باستخدام بايثون

يُعد التحكم بمنبهٍ صوتي مشابهًا تمامًا للتحكم بمؤشر ضوئي عند استخدام المكتبة GPIO Zero، فللمنبه أيضًا حالتان: تشغيل أو إطفاء. سنحتاج بالطبع إلى دالةٍ مختلفة، وهي buzzer.

ابدأ مشروعًا جديدًا في ثوني واحفظه باسم Buzzer، ثم اكتب الشيفرة التالية:

from gpiozero import Buzzer
from time import sleep

عليك أيضًا تحديد رجل GPIO التي تتصل بالمنبه الصوتي، حتى تتمكن من التحكم به، لذا اكتب الشيفرة التالية:

buzzer = Buzzer(15)

تتطابق بقية الشيفرة مع مثيلاتها التي تتحكم بالمؤشر الضوئي ما عدا أنك ستستخدم كلمة "buzzer" بدلًا من "led"، وأنّ رقم رجل GPIO مختلف. اكتب إذًا الشيفرة التالية:

while True:
    buzzer.on()    
    sleep(1)    
    buzzer.off()    
    sleep(1)

انقر على أيقونة Run وستسمع مباشرةً صوت المنبه لمدة ثانية ثم يختفي الصوت مدة ثانية، ولن تسمع سوى صوت نقرةٍ وجيزة كل ثانية بدلًا من صوتٍ مستمر في حال استخدمت منبهًا غير فعّال، كونه يفتقر إلى مولد إشارةٍ قادرٍ على توليد إشارةٍ سريعة التغير لإنتاج اهتزازٍ متواصلٍ للصفيحتين المعدنيتين. انقر الآن على المثمن الأحمر لإيقاف البرنامج، واحرص أن يكون ذلك عندما لا يصدر المنبه صوتًا، وإلا سيستمر في ضجيجه حتى يعمل البرنامج مرةً ثانية.

اقتباس

تحدٍ- منبه صوتي أفضل: كيف ستعدّل البرنامج حتى يصدر المنبه صوتًا لمدة أقصر؟ هل يمكن بناء الدارة بحيث تتحكم بالمنبه عن طريق زر؟

المشروع الثاني: إشارات المرور الضوئية

لقد اطلعت حتى الآن على طريقة استخدام المؤشرات الضوئية والأزرار والمنبهات الصوتية مثل أجهزة دخلٍ وخرج، لذلك حان الوقت لتستفيد مما تعلمته في مشروع حوسبةٍ فيزيائيةٍ واقعي، وهو مشروع إشارات مرور ضوئية مزودةٍ بزرٍ يمكنك ضغطه لعبور الشارع.

ستحتاج في هذا المشروع إلى:

• لوحة اختبار.
• ثلاث مؤشرات ضوئية أحمر وأصفر وأخضر.
• ثلاث مقاومات قيمة كل منها 330 أوم.
• منبه صوتي.
• زر.
• مجموعة من الأسلاك بوصلات طرفية M2M وM2F.

لبناء الدارة: صِل المنبه بالرجل "GP15"، والمؤشر الضوئي الأحمر بالرجل "GP25"، والأصفر بالرجل "GP8"، والأخضر بالرجل "GP7"، والزر بالرجل "GP2"، ولا تنس وصل مقاومة 330 أوم بين الرجل الطويلة لكل مؤشرٍ ضوئي ورجل GPIO المتصل بها، ثم صِل الأرجل القصيرة للمؤشرات بخط التغذية السالب على لوحة الاختبار. صِل أخيرًا خط التغذية السالبة بأي رجلٍ أرضية GND من أرجل GPIO باستخدام سلكٍ ذي نهاياتٍ طرفية M2F.

شكل 6-6 مخطط التوصيل لمشروع الإشارات الضوئية

ابدأ مشروعًا جديدًا في سكراتش 2 ثم اسحب الكتلة  إلى منطقة تنفيذ البرنامج. سنخبر سكراتش بعد ذلك بأن الرجل "GP2" المتصلة بالزر هي رجل دخل وليس خرج؛ لذلك اسحب الكتلة  من فئة "كتل أخرى More Blocks" إلى أسفل الكتلة . انقر السهم بجوار الرقم 0 واختر الرقم 2، ثم انقر على السهم الصغير الآخر بجوار "output high" واختر "input".

سننشئ تاليًا سلسلة الكتل المتحكمة بإشارات المرور، لذلك اسحب الكتلة  إلى منطقة بناء البرنامج، ثم ضع داخلها الكتل التي تسمح بتشغيل وإطفاء المؤشرات الضوئية الثلاث وفق نمطٍ محدد، أي كم ثانية سيعمل الأحمر ثم ينطفئ ثم الأصفر ثم الأخضر. لا تنس أنّ المؤشر الأحمر مرتبطٌ بالرجل "GP25" والأصفر بالرجل "GP8" والأخضر بالرجل "GP7".

انقر على الراية الخضراء وراقب المؤشرات الضوئية، حيث سيضيء أولًا المؤشر الأحمر ثم كلا المؤشرين الأحمر والأصفر، ثم ينطفئان ليعمل الأخضر ثم الأصفر وتتكرر العملية. يتناسب النمط السابق مع نمط إشارات المرور في المملكة المتحدة، عدّله بما يناسب النمط المستخدم في بلدك إذا أردت.

لمحاكاة مرور المشاة، لا بدّ لبرنامجك من مراقبة الزر إذا ضُغط أم لا. أوقف البرنامج بالنقر على المثمن الأحمر في حال كان يعمل. اسحب الكتلة  إلى برنامجك لتكون داخل الكتلة  مباشرةً، ثم انقل الكتل التي تتحكم بإشارات المرور إلى الجزء  ولا تضع شيئًا في الوقت الحالي ضمن الفراغ الذي سيحمل شرط تنفيذ هذا الجزء.

لا يغير المشاة الضوء إلى الأحمر بالضغط على الزر ساعة يشاؤون كي يعبروا الشارع، بل سينتظرون تحوُّل الإشارة إلى الأحمر. لبناء ذلك، اسحب كتلة  أخرى تليها كتلة ، ثم اسحب كتلة  إلى داخلها، وضع المعامل  في فراغ الشرط للجزء ، ثم ضع الكتلة  ضمن فراغ المعامل. أنشئ أخيرًا متغيرًا جديدًا باسم "pushed"، ثم ضع الكتلة  داخل الجزء  من الكتلة الشرطية.

ستراقب هذه السلسلة من الكتل الحالة التي يُضغط فيها الزر ومن ثم تسند القيمة 1 إلى المتحول pushed، أي ستتذكر أنك ضغطت على الزر دون أن تنفذ شيئًا في الوقت الحالي.

عُد إلى السلسلة السابقة من الكتل واسحب العامل  إلى داخل فراغ الشرط في الجزء ، ثم اسحب الكتلة  إلى فراغ المعامل الأول واكتب 0 في فراغه الآخر.

انقر على الراية الخضراء وراقب الإشارات الضوئية. اضغط الزر على لوحة الاختبار، فلن تلاحظ شيئًا للوهلة الأولى؛ لكن عندما ينتهي نمط عمل الإشارات وذلك بإضاءة المؤشر الأصفر، ستنطفئ المؤشرات الضوئية وتبقى على هذا الحال، وذلك بفضل المتغير pushed. يبقى علينا الآن إسناد مهمةٍ أخرى لزر عبور المشاة غير إطفاء الإشارات.

اسحب الكتلة  إلى داخل الجزء  للكتلة الشرطية في تسلسل الكتل الرئيسي، وتذّكر تغيير رقم الرجل ليطابق الرجل الموصولة مع المؤشر الأحمر.

ابقى داخل الجزء  وانشئ نمطًا لتشغيل المنبه الصوتي وذلك بسحب الكتلة  ووضع تسلسل الكتل التالي: ، ثم ، ثم الكتلة ، ثم ضمنها، ولا تنس تغيير رقم الرجل لتلائم تلك المتصلة مع المنبه.

أخيرًا، ضع الكتلة  مباشرةً تحت الكتلة  وبعدها الكتلة  التي تغير قيمة المتغير pushed إلى 0 لتنهي حالة ضغط الزر فلا يتكرر تسلسل تشغيل المنبه إلى ما لانهاية.

انقر الآن على الراية الخضراء، ثم اضغط الزر على لوحة التحكم، وبعد انتهاء نمط تشغيل الإشارات الضوئية، سيضيء المؤشر الأحمر ويبدأ المنبه بإصدار صوتٍ ينبه المشاة بأن الوضع آمنٌ لعبور الشارع. سيتوقف الصوت بعد ثانيتين وتعود إشارات المرور إلى العمل وفق النمط المحدد.

تهانينا، لقد أنجزت برنامجًا يتحكم بمجموعة إشارات مرورية مزودةٍ بآلية لمساعدة المشاة في العبور الآمن.

اقتباس

تحدٍ- هل تستطيع تطوير البرنامج؟ هل يمكنك إعطاء المشاة وقتًا أطول للمرور؟ هل تستطيع إيجاد معلوماتٍ عن أنماط الإشارات المرورية في بلدانٍ أخرى ومن ثم تعيد برمجة مشروعك ليلائم تلك الأنماط؟ ما هي الطريقة التي تجعل المؤشرات الضوئية أقل إضاءةً؟

مشروع بلغة بايثون: لعبة سرعة رد الفعل

لقد اطلعت حتى الآن على طريقة استخدام المؤشرات الضوئية والأزرار مثل أجهزة دخل وخرج، لذلك حان الوقت لبناء مشروع حوسبةٍ فيزيائيةٍ واقعي، وهو لعبةٌ مؤلفةٌ من لاعبين لقياس سرعة رد فعل كلٍ منهما وتحديد زمن الاستجابة الأسرع. ستحتاج في هذا المشروع إلى:

• لوحة اختبار.
• مؤشر ضوئي.
• مقاومة 330 أوم.
• زري كبس.
• بعض الأسلاك ذات الوصلات الطرفية M2F وM2M.

سنبدأ بناء الدارة بوصل الزر الأول الذي نضعه على الجانب اليساري للوحة الاختبار مع الرجل "GP14" للمنصة GPIO، والزر الآخر في الجانب اليميني مع الرجل "GP15". نصل بعد ذلك طرف المقاومة بالرجل "GP4" وطرفها الآخر بالرجل الطولية للمؤشر الضوئي. نصل الأرجل الباقية للزرين والمؤشر مع خط التغذية السالب في لوحة الاختبار، ثم نصل الخط مع أي رجلٍ أرضية GND للمنصة GPIO، كما هو موضح في الشكل التالي.

شكل 7-6 توصيل عناصر لعبة رد الفعل الأسرع

أنشئ مشروعًا جديدًا في ثوني واحفظه باسم"Reaction Game". سنستخدم لكتابة الشيفرة الدالتين LED و button من المكتبة GPIO Zero، والدالة sleep من المكتبة time. سندرج دالتي المكتبة GPIO Zero على سطرٍ واحد باستخدام الفاصلة ",". اكتب الشيفرة التالية:

from gpiozero import LED, Button
from time import sleep

حدد الآن أرجل GPIO المتصلة مع المؤشر الضوئي والزرين، لذلك اكتب الشيفرة التالية:

led = LED(4)
right_button = Button(15)
left_button = Button(14)

أضِف بعد ذلك تعليمات تشغيل وإطفاء المؤشر الضوئي للتحقق من عمله:

led.on()
sleep(5)
led.off()

انقر على أيقونة التشغيل Run وسترى أن المؤشر سيضيء مدة خمس ثوانٍ ثم ينطفئ وينتهي البرنامج. لكن سيكون إطفاء المؤشر الضوئي بعد 5 ثوانٍ أمرًا متوقعًا في لعبةٍ مثل التي نبنيها، لذلك أضف السطر التالي:

from random import uniform

بعد السطر:

from time import sleep

تتيح لك المكتبة random إمكانية توليد أعدادٍ عشوائية وفق قاعدة التوزيع المنتظم uniform distribution)، لذلك استبدل تعليمة (5)sleep بالسطر التالي:

sleep(uniform(5, 10))

إذا شغّلت البرنامج مجددًا، سترى أن المؤشر يضيء مدةً عشوائيةً بين خمس وعشر ثوان. جرّب ذلك بتشغيل البرنامج مراتٍ عديدة وقياس مدة الإضاءة في كلِّ مرة. لاحظ كيف ستختلف أزمنة الإضاءة، مما يجعل توقع لحظة توقف المؤشر عن الإضاءة غير متوقعة.

سنضيف الآن الدالة المُسماة pressed لتفعيل عمل زري اللاعبين، لذلك اكتب الشيفرة التالية في آخر برنامجك:

def pressed(button):
    print(str(button.pin.number) + " won the game")

تميّز بايثون التعليمات الواقعة داخل دالةٍ من خلال إزاحتها إلى اليمين، وهذا ما يفعله ثوني تلقائيًا. أضِف أخيرًا السطرين التاليين لاستشعار ضغط اللاعب على زره:

right_button.when_pressed = pressed 
left_button.when_pressed = pressed

لا تزح السطرين السابقين كي لا يعدّهما بايثون جزءًا من الدالة.

شغّل البرنامج وحاول هذه المرة الضغط على أحد الزرين في اللحظة التي ينطفئ فيها المؤشر الضوئي، ستظهر عندها رسالةً في نافذة المفسِّر أسفل نافذة ثوني مفادها أن الزر قد ضُغط، لكن ستظهر الرسالة في كل مرةٍ يُضغط فيها أيٌّ من الزرين دون تمييز، وستعرض رقم الرجل التي تلقت إشارة الزر بدلًا من إظهار اسمٍ ملائمٍ للاعب. لتحسين الوضع، سنبدأ بسؤال اللاعبين عن اسميهما، لذلك اكتب الشيفرة التالية:

left_name = input("Left player name is ") 
right_name = input("Right player name is ")

تحت السطر:

from random import uniform

عُد إلى الدالة واستبدل محتواها بالشيفرة التالية:

    if button.pin.number == 14:
        print (left_name + " won the game")    
    else:        
        print(right_name + " won the game")

شغِّل البرنامج من جديد، ثم اختر اسمين للاعبين وحاول الضغط على الزر بأقصى سرعة عند توقف إضاءة المؤشر. سترى هذه المرة ظهور اسم اللاعب بدلًا من رقم الرجل، لكن ستظهر الرسالة بمجرد ضغطت الزر دون أن تعرف من هو الأسرع. لإصلاح الأمر سندرج الدالة exit من المكتبة "sys" اختصارًا للكلمة System، تحت آخر سطرٍ لإدراج الدوال في برنامجك:

from os import _exit

اكتب التعليمة التالية في آخر سطرٍ من أسطر الدالة pressed:

    _exit(0)

وانتبه إلى إزاحة التعليمة بمقدار أربع مسافاتٍ فارغة عن بداية تعريف الدالة لأنها جزءٌ منها. ستنهي هذه التعليمة البرنامج بمجرد أن يُضغط أحد الزرين، وبالتالي يفوز اللاعب الذي يضغط أولًا.

سيبدو برنامجك بشكله النهائي على النحو التالي:

from gpiozero import LED, Button
from time import sleep
from random import uniform
from os import _exit

left_name = input("Left player name is ")
right_name = input ("Right player name is ") 
led = LED(4) 
right_button = Button(15)
left_button = Button(14)

led.on()
sleep(uniform(5, 10))
led.off()

def pressed(button):
    if button.pin.number == 14:        
        print(left_name + " won the game")    
    else:        
        print(right_name + " won the game")    
    _exit(0)

right_button.when_pressed = pressed
left_button.when_pressed = pressed

شغِّل البرنامج واختر اسمين للاعبيك، ثم انتظر حتى ينطفئ الضوء واضغط على الزرين بأقصى سرعة، فسيظهر فقط اسم اللاعب الأسرع الذي حقق الفوز.

ستشاهد أيضًا في نافذة المفسِّر سطرين تظهرهما بايثون، أولهما (Backend terminated (returncode: 0؛ والذي يعني أن بايثون تلّقى الأمر (exit(0_ وأوقف البرنامج، والثاني . . . Use 'Stop/Restart' to restart the backend؛ والذي يخبرك أن البرنامج قد أُوقِف وعليك النقر على أيقونة الإيقاف Stop لإنهائه.

شكل 8-6 حالما يتحدد الفائز عليك إيقاف برنامجك

تهانينا، لقد أنجزت لعبةً إلكترونيةً حقيقية.

اقتباس

تحدٍ- طوّر اللعبة: هل تستطيع إضافة حلقةٍ لتستمر في اللعب بصورةٍ متواصلة؟ تذكر أن تزيل الأمر (exit(0_ أولًا، هل تستطيع إضافة عدادٍ لحساب النتيجة بعد عدّة جولات؟ هل يمكنك استخدام مؤقتٍ لتحديد زمن ردّة فعل اللاعب عند توقف الإضاءة؟

ترجمة -وبتصرف- للفصل السادس "Physical computing with scratch and python" من كتاب The official Raspberry Pi beginner's guide.

اقرأ أيضًا

• المقال السابق: البرمجة باستخدام لغة بايثون في تطبيقات راسبيري باي
• تجميع راسبيري باي والتحضير لاستعماله
• إنشاء لعبة أضواء باستخدام برنامج سكراتش وحاسوب راسبيري باي
• لعبة تخفيف التوتر باستخدام سكراتش وحاسوب راسبيري باي
• تصميم لعبة السلك والحلقة باستخدام برنامج سكراتش وحاسوب راسبيري باي

سنتعلم في هذا المقال كيفية تنفيذ مشروع باستخدام أرجل الدخل والخرج GPIO pins لراسبيري باي وذلك لصنع آلات بسيطة.

سنوصل أسلاكًا وأضواءً مع راسبيري باي، وذلك لصنع دارة كهربائية بسيطة، ثم نربطها مع لعبة حاسوب لإتمام مهمتنا وهي إيجاد القنفذ المتخفي. إليك صورة عن مشروع الحوسبة النهائي الذي ستنفذه ومهمتك الأساسية فيه هي إيجاد القنفذ عبر تحريك اللاعب بواسطة مفاتيح الأسهم، وسيضيء ضوء الليد LED عندما تقترب من القنفذ.

ستحتاج خلال هذا المقال إلى:

• عتاديات:
  1. حاسوب راسبيري باي.
  2. أسلاك توصيل jumper cables ذات نهايات أنثى/أنثى (عدد 3).
  3. ثنائي باعث للضوء Light Emitting diode، واختصارًا ضوء ليد LED.
  4. مقاومة resistor (يُفضل اختيار مقاومة ذات قيمة منخفضة).
• برمجيات: برنامج سكراتش الإصدار الثالث Scratch 3- وهنا يجب التنويه أنه لا يمكن إكمال هذا المشروع باستخدام محرر سكراتش عبر الإنترنت، ويجب إكماله باستخدام إصدار سطح المكتب من سكراتش بعد تثبيته على راسبيري باي.
• تحميلات: نزل مشروع سكراتش الكامل من هنا أو تجده من الملف الخاص بالمرفقات الذي تجده أيضًا عند نهاية المقال.

ستتعلم في هذا المقال:

1. كيفية توصيل دارة بسيطة مع لوحة راسبيري باي.
2. كيفية استخدام ضوء ليد مع راسبيري باي وبرنامج سكراتش.

اختبار الدارة

ستوصل في هذه الخطوة مقاومة وضوء ليد إلى أرجل الدخل والخرج GPIO في راسبيري باي لاختبار عمل الدارة.

يرمز المصطلح GPIO إلى أرجل الدخل والخرج ذات الأغراض العامة General Purpose Input/Output، وتسمح هذه الأرجل بإنشاء آلات بسيطة عن طريق إرسال إشارة كهربائية من إحدى الأرجل عبر سلك توصيل، إلى جهاز ما (مثل المقلومة أو ضوء الليد) ثم إلى أحد أرجل التأريض في راسبيري باي لإكمال الدارة. يمكن برمجة الدارة بواسطة الكتل البرمجية التي يقدمها برنامج سكراتش.

يجب أن يكون لأسلاك التوصيل نهايات مجوفة، أي من النوع أنثى، ليتم إدخالها فوق الأرجل.

أولًا، وَصّل سلك توصيل ذو نهايات أنثى-أنثى إلى الرجل رقم واحد. تكون هذه الرجل في حالة عمل دائمًا وتزود كل ما يوصل إليها باستطاعة مقدارها 3 فولت.

ثم أدخل الطرف الطويل لضوء الليد في النهاية الحرة من سلك التوصيل، ثم وصل الطرف القصير مع سلك توصيل ثاني.

ثانيًا، أدخل أحد طرفي مقاومة في النهاية الحرة لسلك التوصيل الثاني، ثم أدخل الطرف الثاني للمقاومة في سلك توصيل آخر. تعمل المقاومة على التحكم في التيارات الكهربائية المارة في الدارة وبالتالي تحمي ضوء الليد من الاحتراق.

ثالثًا، أكمل الدارة عبر توصيل الطرف الحر من سلك التوصيل إلى الرجل رقم ستة، وهي رجل التأريض. لاحظ أنه حالما تغلق الدارة سيضيء الليد!

أخيرًا، في حال لم يضيء الليد، تأكد من توصيل الطرف الطويل لضوء الليد إلى الرجل رقم واحد وهي رجل الخرج، وتوصيل الطرف القصير إلى رجل التأريض وهي الرجل رقم ستة. تذكر أن الليد يعمل باتجاه واحد (حيث أن الطرف الطويل يمثل القطب الموجب، والطرف القصير يمثل السالب).

تحقق بعد ذلك من أن جميع التوصيلات ثابتة ومدخلة بشكل صحيح، ثم بدل الليد بآخر إذا لم يضيء، لأنه قد يكون تالفًا. سنوصل الدارة في الخطوة التالية إلى أحد أرجل التحكم بحيث يمكننا التحكم بها باستخدام الشيفرة.

كتابة الشيفرة

سنوصل الدارة في هذه الخطوة إلى أحد أرجل الخرج ونتحكم بها باستخدام ملحق الإلكترونيات البسيطة Simple Electronics في برنامج سكراتش.

جربنا دارتنا وهي تعمل بشكل سليم، وضوء الليد يعمل؛ لكننا نريد ربطه ببرنامج سكراتش ليضيء عند تنفيذ أحداث معينة، ولإنجاز ذلك يجب توصيل الليد إلى أحد أرجل الخرج على لوحة راسبيري باي.

أولًا، انزع سلك التوصيل من الرجل رقم 1 ووصله إلى رجل أخرى، استخدمنا الرجل رقم 21 بسبب سهولة الوصول إليها، ولكن يمكنك استخدام أي من الأرجل العامة المرقمة General Purpose (اختصارًا GP) على لوحة راسبيري باي.

لاتنسى تغيير رقم الرجل في كل الشيفرة إذا استخدمت رجل غير الرجل رقم 21.

ثانيًا، نزل مشروع سكراتش من هنا أو من المرفقات نهاية المقال ثم افتحه، واختر خلفيةً مناسبةً للمنصة Stage، ثم لاحظ ظهور السكربت التالي على الشاشة:

ثالثًا، أضف الكتل البرمجية الجاهزة التالية باستخدام ملحق الإلكترونيات البسيطة Simple Electronics إلى كتلة تعليمة if بحيث يضيء الليد إذا كانت المسافة distance أصغر من 10، أما إذا كانت المسافة غير ذلك else فإنه ينطفئ.

أخيرًا، انقر على زر العلم الأخضر لتشغيل الشيفرة وانطلق في مهمة البحث عن القنفذ! ولا تنسى حفظ المشروع.

اختبر معلوماتك

انعش ذاكرتك واختبر معلوماتك بالإجابة عن الأسئلة التالية:

1. السؤال الأول: يُعد فحص الدارة عند توصيل ليد ومقاومة إلى لوحة الراسبيري باي أمرًا ضروريًا، اشرح كيف يتم ذلك؟

(حاول تذكر ما تعلمناه قبل الإطلاع على الإجابة أدناه)

الإجابة الصحيحة هي: بما أن التيار يسري من رجل التغذية ذات جهد 3 فولت عبر المقاومة إلى رجل التأريض GND، إذًا يجب توصيل الطرف الطويل من الليد إلى رجل التغذية والطرف القصير إلى رجل التأريض GND ووصل مقاومة بينهما.

2. السؤال الثاني: أي من ملحقات سكراتش استخدمناها للتحكم بضوء الليد في مشروعنا؟

(حاول تذكر ما تعلمناه قبل الإطلاع على الإجابة أدناه)

الإجابة الصحيحة هي: ملحق الإلكترونيات البسيطة Raspberry Pi Simple Electronics والذي يعد أسهل ملحق للتعامل مع أرجل الدخل والخرج العامة GPIO.

3. السؤال الثالث:

أضف الكتل البرمجية اللازمة إلى السكربت التالي لجعل الليد يضيء عندما تتلامس الكائنات في واجهة سكراتش، وينطفىء خلاف ذلك.

اقتباس

عند الضغط على العلم الأخضر إذا كان الكائن يلامس كائنًا آخر إذًا… وإلا…

الإجابة الصحيحة هي: أضف الكتلة

اقتباس

شغل الليد (21) وإلا أطفئ الليد (21)

ختامًا

تهانينا! لقد أتممت مشروعك الأول باستخدام حاسوب راسبيري باي و برنامج سكراتش. يمكنك إضافة تحسينات إلى المشروع كإضافة أصوات sounds عند إيجاد القنفذ، أو إضافة ليد آخر وبرمجته ليضيء عندما تبتعد عن القنفذ، أطلق العنان لخيالك!

ننصحك بتنفيذ مشروع لعبة تخفيف التوتر باستخدام سكراتش كخطوتك التالية، حيث ستتعلم فيه كيفية استخدام المدخلات الإلكترونية مع سكراتش!

إذا واجهت مشاكل مع راسبيري باي فيمكنك الحصول على الدعم والمساعدة عبر إضافة سؤالك في قسم الأسئلة والأجوبة في أكاديمية حسوب

ترجمة -وبتصرف- للمقال An LED Game من الموقع الرسمي لراسبيري باي.

اقرأ أيضًا

• تجميع راسبيري باي والتحضير لاستعماله
• جولة في راسبيان: نظام تشغيل راسبيري باي
• البرمجة باستخدام لغة بايثون في تطبيقات راسبيري باي

سوف تتعرف في هذا المقال على حاسوب راسبيري باي Raspberry Pi المُصغَّر، وكل ما تحتاجه لاستخدامه، وكيف تُعده للعمل.

ما الذي ستحتاجه

توجد عدة نماذج من الراسبيري باي، وبالنسبة لمعظم الناس، فإن الطراز B من الجيل الرابع Raspberry Pi 4 Model B يُعَد الخيار الأنسب، كما أنه الأحدث والأسرع والأسهل في الاستخدام.

يُزود Raspberry Pi 4 بذاكرة وصول عشوائي RAM بسعة 2 جيغابايت أو بسعة 4 جيغابايت أو بسعة 8 جيغابايت. تفي سعة 2 جيغابايت بمعظم الأعراض التعليمية ومشاريع الهواة، بالإضافة لاستخدام الراسبيري باي كحاسوب مكتبي.

تستهلك الإصدارات Zero و Zero W و Zero WH من راسبيري باي والإصدار Raspberry Pi Zero طاقة أقل، كما أنها أصغر حجمًا، مما يجعلها مناسبة للمشاريع المتنقلة مثل الروبوتات.

بشكل عام، من الأسهل البدء بمشروع باستخدام الجيل الرابع من راسبيري باي ثم الانتقال إلى جيل آخر، كما يمكن شراء راسبيري باي من الموقع الرسمي أو من أي متجر محلي بالقرب منك.

مصدر طاقة

تحتوي جميع طرازات راسبيري باي على منفذ USB مشابه للمنفذ الموجود في معظم الهواتف المحمولة، وذلك للتوصيل مع مأخذ طاقة كهربائية.

يكون منفذ USB إما من النوع C في الجيل الرابع من راسبيري باي، أو من النوع micro USB في كل من الجيل الأول والثاني والثالث.

ستحتاج مصدر طاقة يوفر:

1. 3.0 أمبير على الأقل للجيل الرابع من راسبيري باي.
2. 2.5 أمبير على الأقل للجيل الثالث من راسبيري باي.

ننصح باستخدام مصدر طاقة أصلي ذي منفذ USB من النوع C مثل مزود الطاقة الرسمي المُصنع بواسطة منظمة Raspberry Pi عند استخدام الجيل الرابع من راسبيري باي، أو باستخدام مزود الطاقة الاحتياطية الرسمي المُصنع بواسطة منظمة Raspberry Pi لكل من الجيل الأول والثاني والثالث.

بطاقة تخزين نوع microSD

يحتاج الراسبيري باي بطاقة تخزين SD لتخزين جميع الملفات ونظام التشغيل الخاص عليها، حيث ستحتاج بطاقة تخزين microSD بسعة 8 جيغابايت على الأقل.

يقدم العديد من بائعي راسبيري باي بطاقات تخزين بحيث تكون مهيأة وجاهزة للاستخدام على نظام تشغيل الراسبيري باي .

لوحة مفاتيح وفأرة

ستحتاج إلى لوحة مفاتيح ذات وصلة USB وفأرة ذات وصلة USB لإعداد راسبيري باي، وبعد إعداد راسبيري باي، سيمكنك استخدام فأرة ولوحة مفاتيح تعمل بتقنية البلوتوث، لكنك ستحتاج إلى فأرة ولوحة مفاتيح تعملان بوصلة USB لإعداده أول مرة.

شاشة تلفاز أو حاسوب

ستحتاج إلى كبل لتوصيل الراسبيري باي بالشاشة وعرض واجهة نظام التشغيل Raspberry Pi OS، والذي تطلق عليه تسمية راسبيان Raspbian، ويُمكن للشاشة أن تكون شاشة تلفاز أو حاسوب.

كما يمكن لراسبيري باي استخدام مكبرات الصوت المدمجة مع شاشة العرض لتشغيل الصوت.

وصلة HDMI

يحتوي Raspberry Pi على مخرج HDMI متوافق مع منفذ HDMI الموجود في معظم أجهزة التلفاز وشاشات الحاسوب الحديثة وقد تحوي العديد من شاشات الحاسوب أيضًا على منافذ DVI أو VGA.

يحتوي الجيل الرابع من راسبيري باي على منفذي micro HMDI، مما يسمح بتوصيل شاشتين منفصلتين.

ستحتاج إلى كبل أحد طرفيه micro HDMI والطرف الآخر HDMI ، لتوصيل الجيل الرابع من راسبيري باي بشاشة عرض أو يمكنك استخدام كبل HDMI عادي، بالإضافة إلى محول من micro HDMI إلى HDMI .

يحتوي كل من الإصدار الأول والثاني والثالث من راسبيري باي على منفذ HDMI واحد كامل الحجم، لذا يمكن توصيله بالشاشة باستخدام كبل HDMI عادي.

DVI

إذا احتوت الشاشة على منفذ DVI، فيمكنك توصيلها بجهاز الراسبيري باستخدام كبل HDMI-DVI.

VGA

تحوي بعض الشاشات فقط على منفذ VGA.

لتوصيل راسبيري باي بهذا النوع من الشاشات، يمكنك استخدام محول من HDMI إلى DVI.

إضافات اختيارية

ستجد فيما يلي بعض الإضافات الاختيارية التي يمكنك شراؤها لتحسين تجربة استخدام راسبيري باي.

علبة حافظة

يمكن وضع راسبيري باي في علبة لحمايته، لكن هذا الأمر ليس ضروريًا، ويمكن شراء العلبة الرسمية لكل من الجيل الرابع من الإصدار Zero وZero W من راسبيري باي من الموقع الرسمي أو من أقرب متجر محلي.

سماعات ومكبرات الصوت

تحتوي النماذج كبيرة الحجم من راسبيري باي (عدا عن الإصدارين Zero و Zero W من راسبيري باي) منفذًا صوتيًا قياسيًا مثل المنفذ الموجود في الهاتف الذكي أو مشغل MP3، لذلك يمكن توصيل سماعات رأس أو مكبرات صوت إلى راسبيري باي لتشغيل الصوت.

إذا احتوت الشاشة الموصولة مع راسبيري باي على مكبرات صوت مدمجة، يمكن تشغيل الصوت من خلالها.

كبل إثرنت

تحتوي النماذج كبيرة الحجم من راسبيري باي (عدا عن الإصدارين Zero و Zero W من راسبيري باي) على منفذ إثرنت Ethernet قياسي للوصول للانترنت؛ لكن ستحتاج إلى محوّلة من منفذ USB إلى منفذ إثرنت لتتمكن من الاتصال بالإنترنت، كما يمكن الإتصال بالإنترنت لاسلكيًا في كل من الجيل الرابع والثالث من راسبيري باي والإصدار Zero .

إعداد بطاقة SD

إذا كان لديك بطاقة SD لا تحتوي على نظام التشغيل Raspberry Pi OS ، أو إذا رغبت في إعادة ضبط راسبيري باي، فيمكنك بسهولة تثبيت نظام تشغيل راسبيري باي OS بنفسك.

ستحتاج إلى حاسوب يحتوي على منفذ بطاقة SD وهذا المنفذ موجود في معظم الحواسيب المحمولة وحواسيب سطح المكتب.

تثبيت نظام التشغيل Raspbian باستخدام برنامج Raspberry Pi Imager

يُعَد استخدام برنامج Raspberry Pi Imager أسهل طريقة لتثبيت نظام التشغيل راسبين Raspbian على بطاقة SD.

اقتباس

ملاحظة: يجب على المستخدمين المحترفين الذين يرغبون بتثبيت نظام تشغيل معين استخدام هذا الدليل.

استخدام برنامج Raspberry Pi Imager

تفضل بزيارة صفحة التنزيلات Raspberry Pi downloads.

انقر على الرابط الخاص بـتنزيل برنامج Raspberry Pi Imager الموافق لنظام التشغيل لديك.

وعند انتهاء التحميل، انقر على الملف المُحَمل لتشغيل الملف المُثبِّت.

ستُستبدال البيانات المخزنة على بطاقة SD أثناء عملية التهيئة، لذلك إذا احتوت بطاقة SD على ملفات، على سبيل المثال ملفات من إصدار قديم لنظام التشغيل راسبيان، يُنصح بنسخ هذه الملفات أولًا لضمان عدم فقدانها نهائيًا. قد يمنع نظام التشغيل من فتح المُثبِّت، فمثلًا قد تظهر الرسالة التالية في ويندوز عند محاولة تشغيل المُثبِّت:

عندها يجب النقر على مزيد من المعلومات More info ثم شَغل على أي حال Run anyway

اتبع التعليمات لتثبيت وتشغيل برنامج Raspberry Pi Imager، ثم أدخل بطاقة الذاكرة SD في جهاز الحاسوب أو في فتحة SD للحاسوب المحمول. اختر نظام التشغيل الذي تريد تثبيته في برنامج Raspberry Pi Imager، وبطاقة SD التي تريد تثبيته عليها.

اقتباس

ملاحظة: ستحتاج الاتصال بالإنترنت في المرة الأولى ليتمكن Raspberry Pi Imager من تنزيل نظام التشغيل الذي اخترته. يُخَزن نظام التشغيل بعد ذلك لاستخدامه في المرات القادمة دون الحاجة للاتصال بالانترنت. يضمن لك الاتصال بالإنترنت أن برنامج Raspberry Pi Imager سيوفر أحدث إصدار دائمًا.

انقر على الزر WRITE وانتظر حتى ينتهي Raspberry Pi Imager من التثبيت، وبمجرد الحصول على الرسالة التالية يمكنك إخراج بطاقة SD.

توصيل راسبيري باي

احرص على توصيل كل شيء بـراسبيري باي ومن الضروري الانتباه لترتيب التوصيل، لضمان سلامة الأجهزة.

ثم أدخل بطاقة التخزين SD التي أعددتها للعمل مع نظام تشغيل راسبيان في فتحة بطاقة microSD على الجانب السفلي من راسبيري باي.

اقتباس

ملاحظة: تُوضع العديد من بطاقات microSD داخل محول adapter كبير، حيث يمكنك سحب البطاقة للخارج باستخدام الحافة البارزة الموجودة في الأسفل.

صِل فأرةً ذات كبل USB بمنفذ USB على راسبيري باي (لا يهم أي منفذ ستستخدم)

صِل لوحة المفاتيح بنفس الطريقة.

بعد ذلك تأكد من أن الشاشة موصولة بمأخذ الطاقة وأنها تعمل. لاحظ أن منفذ HDMI في راسبيري باي يحتوي على جانب مسطح في الأعلى، لهذا استخدم كبلًا لربط الشاشة بمنفذ HDMI الخاص بـراسبيري باي، كما يمكنك استخدام محول إذا لزم الأمر.

الجيل الرابع من راسبيري باي

صِل الشاشة بأول منفذ HDMI، المسمى HDMI0. تأكد من استخدام المنفذ HDMI0 (الأقرب إلى مدخل الطاقة) وليس HDMI.

يمكنك توصيل شاشة ثانية اختيارية بنفس الطريقة.

الجيل الأول والثاني والثالث من راسبيري باي

صِل الشاشة بمنفذ HDMI الوحيد.

اقتباس

ملاحظة: لن يتم عرض أي شيء على الشاشة ما لم تُشغّل راسبيري باي. لتوصيل راسبيري باي بالإنترنت بواسطة تقنية الإثرنت، استخدم كبل إثرنت لربط منفذ إثرنت الخاص براسبيري باي بمقبس إثرنت جداري أو بموجه الإنترنت Router. لا داعي لهذا الإجراء عند استخدام الاتصال اللاسلكي، أو إذا لم ترغب في الاتصال بالإنترنت.

إذا احتوت الشاشة على مكبرات صوت، فسوف يُشَغل الصوت من خلالها. يُمكنك أيضًا توصيل سماعات الرأس أو مكبرات صوت بمنفذ الصوت.

إعداد راسبيري باي للعمل

لا يحتوي راسبيري باي على مفتاح طاقة، فهو سيعمل فور توصيله إلى منفذ الطاقة. صِل مصدر الطاقة مع منفذ الطاقة الخاص براسبيري باي.

يجب أن يُضيء ضوء LED أحمر على راسبيري باي، وهو ما يشير إلى أن راسبيري باي متصل بمصدر طاقة. عندما يبدأ راسبيري باي بالعمل (أو الإقلاع)، ستظهر صور تُوت عُليق في الجزء العلوي الأيسر من الشاشة.

ستظهر واجهة سطح مكتب نظام راسبيان بعد ثوانٍ قليلة.

الانتهاء من الإعداد

عند تشغيل راسبيري باي لأول مرة، سيظهر تطبيق Welcome to Raspberry Pi ليُرشدك إلى خطوات الإعداد الأولي.

انقر على Next لبدء الإعداد. ثم اختر البلد Country واللغة Language والمنطقة الزمنية Timezone الخاصة بك، ثم انقر على التالي Next مرةً أخرى.

يمكنك الآن إدخال كلمة مرور جديدة لـراسبيري باي ثم النقر علىNext .

اتصل بالشبكة اللاسلكية عن طريق تحديد اسمها وإدخال كلمة المرور ثم النقر على Next.

إذا لم يحتوي إصدار راسبيري باي على ميزة الاتصال اللاسلكي ، فلن تظهر لك هذه الشاشة. يجب عليك انتظار ظهور رمز الاتصال اللاسلكي والوقت الصحيح قبل تحديث البرنامج.

انقر على Next، ثم انتظر ريثما يبحث معالج تثبيت التطبيقات عن تحديثات نظام التشغيل راسبيان، ثم يُثبتها (قد يستغرق الأمر بعض الوقت).

الآن، انقر على إعادة التشغيل Restart لإنهاء الإعداد. لن تحتاج إلى إعادة التشغيل إلا إذا كان ذلك ضروريًا لإكمال التحديث.

أين تحصل على المساعدة

إذا واجهت مشاكلًا مع راسبيري باي، فهناك عدة أماكن يمكنك الحصول على المساعدة والدعم منها:

• يمكنك إضافة سؤالك في قسم الأسئلة والأجوبة في أكاديمية حسوب.
• كما يمكنك طلب المساعدة باللغة الإنجليزية عن طريق:
  • التحقق من قسم المساعدة ودليل استكشاف الأخطاء وإصلاحها على موقع Raspberry Pi.
  • منتدى الراسبيري باي، بما في ذلك قسم المبتدئين، مكانًا رائعًا لطرح الأسئلة والحصول على الدعم.
  • طلب المساعدة على Twitter باستخدام الوسم #rpilearn ، أو أرسل سؤالًا في Raspberry Pi Stack Exchange.

ختاما

بهذا تكون قد انتهيت من المقال الأول من سلسلة مقالات تمهيدية تساعدك على البدء بسهولة مع راسبيري باي.

ترجمة -وبتصرف- للمقال Setting up your Raspberry Pi من موقع راسبيري باي.

اقرأ أيضًا

• تعرف على جهاز راسبيري باي Raspberry Pi
• تجميع راسبيري باي والتحضير لاستعماله
• جولة في راسبيان: نظام تشغيل راسبيري باي

الآن وبعد أن تعرّفت على سكراتش Scratch في المقال السابق، البرمجة باستخدام سكراتش Scratch في راسبيري، ستكتشف في هذا المقال كيفية كتابة شيفرة نصية باستخدام لغة البرمجة بايثون Python.

سُميت اللغة بايثون Python تيمنًا بالفرقة الكوميدية مونتي بايثون Monty Python، وتطورت هذه اللغة التي أنشأها غويدو فان روسوم Guido van Rossum من مشروع هواة أُطلق للمرة الأولى عام 1991 إلى لغة البرمجة المحبوبة التي تقف خلف الكثير من البرمجيات والمشاريع حاليًا. بايثون هي لغة برمجةٍ نصية على عكس اللغة البصرية سكراتش؛ حيث تُكتب التعليمات باستخدام لغةٍ مبسطةٍ وبتنسيقٍ محددٍ ينفذها الحاسوب لاحقًا.

تُعد بايثون خطوةً ثانيةً رائعةً في طريق احتراف البرمجة بالنسبة للذين اكتسبوا خبرةً في استخدام سكراتش، حيث تمُدّهم بمرونةٍ أكبر وبيئة عملٍ برمجية تقليدية. وليس الغرض من هذا الكلام إيصال فكرةٍ أن اللغة صعبة التعلم، حيث يمكن لأي مهتم وبقليلٍ من التدريب كتابة برامج بايثون لأغراضٍ مختلفة انطلاقًا من آلة حاسبة بسيطة، وصولًا إلى ألعاب على درجة من التعقيد.

بُني هذا المقال على المفاهيم والمصطلحات التي قدمناها في مقال البرمجة باستخدام لغة سكراتش، لذلك ستجد هذا المقال أسهل إدراكًا إذا نفذت التمارين التي شُرحت في المقال السابق، وننصح بالعودة والعمل عليها إذا لم تفعل ذلك بعد.

اقتباس

هذا الفصل جزء من سلسلة "مدخل إلى راسبيري باي".

ثوني Thonny: بيئة تطوير بايثون المتكاملة

تتألف الواجهة الرئيسية للبيئة من الأجزاء التالية:

• A- شريط الأدوات: يقدم لك "النمط البسيط simple mode" للبيئة شريط أدواتٍ بأيقوناتٍ مريحةٍ للمستخدم، تساعدك في إنشاء وحفظ وتحميل وتشغيل برامج بايثون، كما تساعدك على اختبار برامجك بطرقٍ عدة.
• B- منطقة كتابة الشيفرة: وهي المنطقة التي تكتب فيها تعليمات بايثون، وتقسم إلى منطقةٍ رئيسية لكتابة الشيفرة، ومنطقةٍ جانبية طولانية تشكل هامشًا لإظهار أرقام الأسطر.
• C- منطقة مفسّر أوامر بايثون Python shell: ويسمح لك المُفسِّر في كتابة تعليماتٍ مستقلةٍ، ثم تنفيذها بضغط المفتاح Enter، كما تزوّدك بمعلوماتٍ عن البرامج الجاري تنفيذها.
• D- منطقة المتغيرات: ويظهر فيها أي متغيرٍ تنشئه في برنامجك، بالإضافة إلى قيمته الحالية، لسهولة المراجعة.

اقتباس

إصدارات ثوني: يوجد نسختان للبيئة تختلفان بالواجهة، هما "النمط الطبيعي Normal Mode" و"النمط البسيط Simple Mode" المخصص عادةً للمبتدئين. سنستعمل في هذا المقال النمط البسيط الذي سيُحمَّل افتراضيًا عند فتح ثوني من قائمة راسبيري باي/ فئة البرمجيات.

انطلق مع بايثون

ستجد ثوني مثل غيره من البرامج المثبتة مسبقًا على راسبيان ضمن قائمة راسبيري باي. انقر على الأيقونة ثم انقل مؤشر الفأرة إلى قسم البرمجة Programming، ثم انقر على Thonny Python IDE. ستظهر بعد ثوانٍ واجهة النمط البسيط لثوني والتي تُحمَّل افتراضيًا.

يُعَد ثوني Thonny حزمة برمجياتٍ تُعرف باسم بيئة التطوير المتكاملة Integrated Development Environment -أو اختصارًا IDE-. إن التسمية معقدةً في الواقع لكنها سهلة الشرح؛ فهي تجمع أو تُكامل جميع الأدوات المختلفة التي تحتاجها لكتابة وتطوير برمجيات ضمن واجهة عمل أو بيئةٍ واحدة.

هناك الكثير من بيئات التطوير التي يدعم بعضها عدة لغات برمجةٍ مختلفة، بينما يدعم البعض الآخر لغةً واحدةً مثل ثوني. وعلى خلاف سكراتش التي تقدم لك كتلًا برمجيةً بصريةً تبني من خلالها برنامجك، ستكتب تعليماتك مثل أي لغة برمجةٍ تقليدية عند استخدام بايثون.

ابدأ برنامجك الأول بالنقر ضمن نافذة Python shell أسفل ويسار نافذة ثوني، واكتب التعليمات التالية، ثم اضغط المفتاح Enter.

print("Hello, World!")

سيعمل البرنامج مباشرةً ويُظهر لك العبارة "!Hello, World" ضمن نفس النافذة، كما هو موضحٌ في الشكل التالي، وهذا ما طلبته تمامًا. فما يفعله مفسر سطر الأوامر shell هو قراءة تعليماتك وتفسير معناها. يًدعى هذه الأسلوب الأسلوب التفاعلي والذي يشابه إلى درجةٍ ما الحوار وجهًا إلى وجه مع أحدهم؛ فعندما تنهي ما تقوله سيرد عليك الشخص الآخر وينتظر حتى تقول شيئًا ما من جديد.

شكل 1-5 يطبع بايثون الرسالة Hello, World في نافذة مفسر الأوامر

اقتباس

خطأ في الصيغة: إذا لم يعمل برنامجك، بل طبع لك رسالةً في نافذة المفسِّر تبدأ بالعبارة "خطأ في الصيغة Syntax Error"، فهذا يعني أن هناك خطأٌ ما فيما كتبت، حيث لا بُدّ من كتابة تعليمات بايثون بطريقةٍ محددةٍ تمامًا؛ فلن يعمل إذا أغفلت قوسًا، أو إشارة تنصيص، أو أخطأت بكتابة الكلمة "print" مثلًا إذا بدأتها بحرفٍ كبير "P"، أو أضفت رمزًا لا حاجة له ضمن التعليمات. حاول إذا صادفتك هذه الرسالة، إعادة تدقيق ما كتبت ليطابق تمامًا ما نورده في الكتاب ثم اضغط المفتاح Enter.

يمكنك كتابة التعليمات في منطقة الشيفرة إلى يسار نافذة ثوني أيضًا. انقر على النافذة واكتب الشيفرة السابقة تمامًا، ثم اضغط المفتاح Enter. لن يحدث شيء هذه المرة، بل سينتقل المؤشر إلى سطرٍ جديد في نافذة الشيفرة، ولا بدّ أن تنقر أيقونة التشغيل Run الموجودة في شريط أدوات ثوني من أجل تنفيذ تعليماتك، حيث سيُطلب منك حفظ برنامجك، لهذا اختر اسمًا مناسبًا، مثل "Hello World"، ثم انقر زر الحفظ Save. ستُطبع الآن هذه العبارة في نافذة المفسِّر بمجرد حفظ برنامجك.

>>>> %Run 'Hello World.py'
      Hello, World!

يمثّل السطر الأول توجيهًا للمفسر بتشغيل البرنامج الذي حفظته لتوّك، بينما يمثل الثاني نتيجة التنفيذ. تهانينا، لقد كتبت ونفذت أول برامج بايثون بالاسلوبين التفاعلي والتقليدي (الكتابة في نافذة الشيفرة).

شكل2-5 تشغيل برنامجك البسيط

اقتباس

تحدي "رسالة جديدة": هل تستطيع تغيير الرسالة التي يطبعها برنامج بايثون السابق عند تنفيذه؟ إذا أردت طباعة رسائلٍ أخرى فهل ستستعمل النمط التفاعلي أم التقليدي؟ ما الذي قد يحدث إذا أزلت الأقواس أو إشارة التنصيص ثم نفّذت البرنامج؟

الحلقات وإزاحة التعليمات

تستخدم سكراتش كما رأينا كتلًا تمثّل شيفراتٍ محضرةً مسبقًا، ثم تربط بين هذه الكتل مثل قطع لعبة الأحجية؛ بينما تمتلك بايثون طريقتها الخاصة في التحكم بتسلسل التعليمات التي يُبنى عليها البرنامج وهي الإزاحة indentation.

أنشئ برنامجًا جديدًا بالنقر على الأيقونة جديد New في شريط أدوات ثوني، حيث لن يغلق ثوني برنامجك القديم بل سيفتح إلى جواره نافذةً فرعيةً جديدة. اكتب في النافذة الجديدة التعليمات التالية:

print("Loop starting!")
for i in range (10):

تطبع التعليمة في السطر الأول رسالةً بسيطةً ضمن المفسِّر تمامًا كما فعل البرنامج السابق، بينما يبدأ السطر الثاني تشكيل حلقةٍ محدودةٍ تعمل بنفس الطريقة التي عرفناها في سكراتش؛ حيث يُسنَد العداد i إلى الحلقة ويُعطى سلسلةً من الأعداد عبر التعليمة range والتي تحدد رقم البداية 0 صعودًا حتى 9 دون بلوغ العدد 10.

يُخبر رمز النقطتين المتعامدتين ":" بايثون أن التعليمات التالية ستكون جزءًا من الحلقة؛ حيث نلاحظ وجود التعليمات التي ينبغي أن تكون ضمن الحلقة فعلًا داخل الكتلة التي تشبه شكل الحرف "C" في سكراتش؛ بينما يكون الأمر مختلف في بايثون، حيث يجب أن تُزاح بداية أسطر التعليمات الموجودة داخل الحلقة بمقدار أربع مسافاتٍ فارغة بالموازنة مع سطر تعريف الحلقة، وهذا ما يفعله ثوني تلقائيًا عند الضغط على مفتاح Enter بعد السطر الثاني وكتابة التعليمة التالية:

    print("Loop number", i)

ستدفع المسافات الفارغة هذا السطر إلى اليمين موازنةً بالأسطر السابقة، وهذا هو الأسلوب الذي تعتمده بايثون للتمييز بين التعليمات داخل وخارج الحلقة، ونقول عندها أن التعليمات متداخلة Nested. لاحظ أنه بمجرد ضغط المفتاح Enter للانتقال إلى السطر التالي، سيستمر ثوني بإزاحة السطر آخذًا بالحسبان أن السطر الجديد لا يزال ضمن الحلقة، وللتراجع عن ذلك ضع المؤشر في بداية السطر واضغط الزر BACKSPACE مرةً واحدة.

print("Loop finished!")

وهكذا يكتمل برنامجك ذو الأسطر الأربعة، حيث سيُنفَّذ السطر الأول مرةً واحدةً كونه خارج الحلقة وكذلك السطر الرابع، بينما سيُنفّذ السطر الثالث عشرة مرات لوقوعه ضمن الحلقة التي يُعرّفها السطر الثاني:

print("Loop starting!")
for i in range (10):
    print("Loop number", i)
print("Loop finished!")

انقر على أيقونة التشغيل Run، احفظ البرنامج، وانظر إلى نافذة المفسّر لترى نتيجة التنفيذ:

Loop starting!
Loop number 0
Loop number 1
Loop number 2
Loop number 3
Loop number 4
Loop number 5
Loop number 6
Loop number 7
Loop number 8
Loop number 9
Loop finished!

شكل 3-5 تنفيذ الحلقة

اقتباس

العد من الصفر: يبدأ العد في بايثون من الصفر Zero Indexed وليس من الواحد؛ لذلك طبع برنامجك الأعداد من 0 إلى 9 بدلًا من 1 إلى 10. يمكنك تغيير ذلك بتبديل التعليمة (rang(10 لتصبح (rang(1,11، أو كما تشاء.

إزاحة التعليمات أحد مصادر قوة بايثون، وفي نفس الوقت السبب الأكثر شيوعًا لكي لا يعمل البرنامج كما هو متوقع؛ فعندما تبحث عن أخطاء برنامج بالعملية التي تُدعى تنقيح الأخطاء Debugging، تحقق دومًا من الإزاحة وخاصةً عند ترتيب حلقاتٍ ضمن حلقات. يدعم بايثون أيضًا الحلقات اللامتناهية التي تُنفّذ ما بداخلها من تعليمات دون توقف. لتشاهد ذلك بدّل السطر الثاني من البرنامج ليصبح:

while True

نفِّذ البرنامج الآن وستحصل على رسالة خطأ: name 'i' is not defined لأنك حذفت السطر الذي أنشأ المتغير i وأسند قيمةً إليه. لإصلاح المشكلة اجعل السطر الثالث على النحو التالي:

    print("Loop running!")

انقر على أيقونة التشغيل Run، وقد ترى العبارة "!Loop starting" إذا كنت سريعًا بما يكفي، لأن ما ستشاهده تاليًا تكرارُ لا ينتهي للعبارة "!Loop running"، ولن ترى بالطبع العبارة "!Loop finished" لعدم وجود نهاية للحلقة، ولدى الانتهاء من طباعة رسالة "!Loop running" يعود مجددّا إلى البداية من جديد، وبالتالي الحلقة لا متناهية.

شكل 4-5 حلقة لا متناهية ستستمر حتى توقف البرنامج بنفسك

انقر على أيقونة إيقاف Stop في شريط أدوات ثوني لإيقاف عمل برنامجك (مقاطعة عمل البرنامج)، فستظهر لك رسالةً في نافذة المفسِّر وسيتوقف البرنامج دون أن يصل حتى إلى السطر 4.

العبارات الشرطية والمتغيرات

المتغيرات أدواتٌ برمجيةٌ هامةٌ جدًا في جميع اللغات ولا تقتصر مهمتها على التحكم بالحلقات فقط.

ابدأ برنامجًا جديدًا بالنقر على الأيقونة جديد New في شريط أدوات ثوني، ثم اكتب الشيفرة التالية في نافذة الشيفرة:

userName = input ("what is your name? ")

انقر على الأيقونة Run واحفظ برنامجك بالاسم "Name Test"، ثم راقب ما يحدث في نافذة المفسِّر. ستُسأل عن اسمك، لذلك اكتبه في نافذة المفسِّر واضغط المفتاح Enter. وبما أن برنامجك مكوّنٌ من تعليمةٍ واحدة، فلن يحدث أكثر من ذلك، لكن ستلاحظ ظهور المتغير وقيمته تلقائيًا في نافذة المتغيرات إلى يمين نافذة ثوني كما هو موضحٌ في الشكل التالي، وستبقى المتغيرات في نافذتها حتى عند توقف البرنامج، ليسهل عليك إدراك ما فعله البرنامج.

شكل 5-5 تساعدك نافذة المتغيرات على تتبع المتغيرات وقيمها

اقتباس

تحدٍ- حلقات وحلقات: هل يمكنك إعادة الحلقة السابقة إلى حلقةٍ محدودة؟ هل تستطيع إضافة حلقةٍ محدودةٍ أخرى إلى البرنامج؟ كيف ستضع حلقةً ضمن حلقة، وكيف تتوقع أن يُنفَّذ ذلك؟

وحتى يقدّم البرنامج شيئًا مفيدًا، ضع عبارة شرطية ضمنه بكتابة التعليمات التالية:

if userName == "Clark Kent":
    print("You are Superman!") 
else:    
    print("You are not Superman!")

لاحظ أن ثوني سيزيح الشيفرة تلقائيًا إذا وجد ذلك ضروريًا، لكنه لا يعرف متى يتوقف عن إزاحة الشيفرة؛ لذلك عليك حذف المسافات الفارغة بنفسك.

انقر على الأيقونة "Run" واكتب اسمك في نافذة المفسِّر؛ فإذا صدف وكان اسمك Clark Kent، سترى الرسالة "You are Superman". شغل البرنامج من جديد واحرص أن يكون اسمك Clark Kent بحرفي C وK كبيرين كما هو في الشيفرة تمامًا، سيميّز البرنامج عندها أنك Superman فعلًا، كما هو موضحٌ في الشكل التالي.

شكل 6-5 ألا يحب أن تكون في الخارج تحمي العالم

يُستخدم الرمز "==" في بايثون للموازنة المباشرة؛ أي سيرى إذا كانت قيمة المتغير userName مطابقة للنص الموجود في برنامجك. يمكنك استخدام عوامل موازنة comparison operators أخرى إذا كنت تتعامل مع الأعداد، مثل العامل "<"، الذي يعني أكبر من، و">"، الذي يعني أصغر من، و"<=" الذي يعني أكبر من أو يساوي، و">="، الذي يعني أصغر من أو يساوي، كما يوجد العامل "=!" ويعني لا يساوي وهو المعاكس المباشر للعامل "==".

اقتباس

استخدام العامل "=" والعامل "==": يرتبط مفتاح التمكّن من استخدام المتغيرات بمعرفة الفرق بين العاملين "=" و"=="؛ حيث يعني العامل "=" جعل المتغير يساوي قيمةً ما، أي يسند قيمةً إلى متغير؛ بينما يتحقق العامل "==" من أن المتغير يساوي قيمةً ما أو لا. لا تخلط بين الاستخدامين فتكون النتيجة برنامجًا لا يعمل.

يمكن استخدام عوامل الموازنة ضمن الحلقات أيضًا. احذف الأسطر من 2 إلى 5 واكتب الشيفرة التالية:

while userName != "Clark Kent":
    print("You are not Superman - try again!")
    userName = input ("What is your name? ") 
print("You are Superman!")

انقر على الأيقونة Run مرةً أخرى، ستلاحظ سؤال البرنامج عن اسمك مرارًا وتكرارًا حتى تؤكد له أنك "Superman"، كما هو موضحٌ في الشكل التالي، أي حتى تكتب الاسم "Clark Kent" كما لو أنه كلمة سر من نوعٍ ما. إذًا، عليك كتابة الاسم "Clark Kent" حتى تخرج من الحلقة، أو تنقر الأيقونة Stop في شريط أدوات ثوني.

تهانينا، لقد تعلمت الآن استخدام العبارات الشرطية وعوامل الموازنة.

اقتباس

تحدٍ- أضف أسئلةً أكثر: هل يمكنك تعديل البرنامج لتسأل أسئلةً أكثر، وتخزن أجوبتها في متغيراتٍ مختلفة؟ هل يمكنك تصميم برنامجٍ يستخدم العبارات الشرطية وعوامل الموازنة لتقرر إذا كان الرقم الذي يدخله المستخدم أكبر أو أصغر من 5 كما فعلنا في المقال السابق "البرمجة باستخدام سكراتش"؟

شكل 7-5 سيستمر البرنامج بسؤالك عن اسمك حتى تكتب Clark Kent

المشروع الأول: السلحفاة والثلج

طالما أنك تعرّفت على الطريقة التي تعمل بها بايثون فقد حان الوقت للعمل مع الرسوميات وتصميم بلورات الثلج باستخدام أداة تُدعى turtle "سلحفاة".

اقتباس

هذا المشروع متاح أيضًا على موقع راسبيري باي.

تُصنَّع الأشكال الفيزيائية للروبوتات وفقًا لأسماء الحيوانات التي تحاكيها، لهذا تُصنّع السلاحف على شكل قلمٍ يتحرك وفق خطٍ مستقيم ويلتف ويرتفع أو ينخفض؛ وهذا يعني برمجيًا أن تتحرك وتقف وترسم خطًا عندما تتحرك. لا تمتلك بايثون أداة سلحفاةٍ مدمجة مثل غيرها من اللغات، مثل لغة Logo وتوزيعاتها، لكنها تأتي ضمن مكتبةٍ ذات إضافاتٍ برمجية لتزيد قدرة بايثون. وتُعرف المكتبات Libraries بأنها تجميعاتٌ Bundles لشيفراتٍ تضيف تعليماتٍ جديدة لتوسيع إمكانيات بايثون، ويمكن أن تضمها إلى برامجك من خلال الأمر import.

أنشئ برنامجًا جديدًا بالنقر على الأيقونة New، ثم اكتب الشيفرة التالية:

import turtle

عند استخدام التعليمات التي تتيحها مكتبةٌ ما، لا بُدّ من كتابة اسم المكتبة تليها نقطةٌ، ثم اسم التعليمة. قد يغدو هذا الأمر مزعجًا مع الوقت، لذلك يمكن إسناد هذا الأمر إلى متغيرٍ باسمٍ مختصر قد يكون حرفًا واحدًا مثلًا، لكننا سنختار اسم حيوانٍ أليفٍ لهذه السلحفاة على النحو التالي:

pat = turtle.Turtle()

ولاختبار السلحفاة لا بدّ أن نعطيها عملًا لتنفّذه، لذلك اكتب الشيفرة التالية:

pat.forward(100)

انقر الآن على أيقونة التشغيل Run، ثم احفظ برنامجك باسم "Turtle Snowflakes". ستظهر نافذةٌ رسوميةٌ جديدةٌ باسم Turtle Graphics، عندما يعمل البرنامج لتعرض نتيجة التنفيذ، وسترى تحرٌّك السلحفاة "pat" للأمام مقدار 100 وحدةٍ راسمةً خطًا مستقيمًا، كما هو وضحٌ في الشكل التالي.

شكل 8-5 تتحرك السلحفاة إلى الأمام وترسم خطًا مستقيمًا

عُد إلى نافذة ثوني الرئيسية إذا حجبتها النافذة الرسومية، وذلك بالنقر على نافذة ثوني أو تصغير النافذة الرسومية. انقر على أيقونة الإيقاف Stop لإغلاق النافذة الرسومية. نظرًا لمشقة كتابة كل تعليمة من تعليمات حركة السلحفاة، سنستعمل حلقةً Loop، لذلك احذف السطر الثالث واكتب الشيفرة التالية مكانه:

for i in range(2):
    pat.forward(100)    
    pat.right(60)    
    pat.forward(100)    
    pat.right(120)

شغل البرنامج لتشاهد متوازي الأضلاع الذي ترسمه السلحفاة والموضح بالشكل التالي.

شكل 9-5 بدمج الانعطافات والحركات يمكن رسم الأشكال

ولتحويل الشكل إلى بلورة ثلج، أوقف البرنامج، ثم ضع الحلقة السابقة ضمن حلقةٍ جديدة بتعديل السطر 3 ليصبح على النحو التالي:

for i in range(10):

ووضع سطر الأوامر التالي في نهاية البرنامج:

    pat.right(36)

لن يعمل البرنامج حاليًا لعدم إزاحة الحلقة الداخلية بصورةٍ صحيحة، لذلك أزح الأسطر من 4 إلى 8 إلى الأمام بإضافة أربع مسافاتٍ فارغة قبل كلٍ منها. إليك الشيفرة الصحيحة:

import turtle
pat = turtle.Turtle()
for i in range(10):
    for i in range(2):        
        pat.forward(100)        
        pat.right(60)        
        pat.forward(100) 
        pat.right(120)    
    pat.right(36)

انقر على أيقونة التشغيل Run وشاهد كيف ترسم السلحفاة متوازي الأضلاع كما فعلت سابقًا، ثم تستدير بزاوية 36 درجة وترسم متوازي أضلاعٍ آخر وتستدير بنفس المقدار وترسم آخرًا وهكذا حتى ترسم 10 أشكالٍ متداخلة، كما هو موضحٌ في الشكل التالي.

شكل 10-5 تداخل متوازيات الأضلاع على الشاشة تعطي شكلًا مشابهًا لبلورة الثلج

يمكن رسم السلحفاة في بايثون بعدة ألوان. أضف الأسطر التالية قبل السطر الثالث لتدفع الأسطر إلى الأسفل:

turtle.Screen().bgcolor("blue") 
pat.color("cyan")

شغَّل برنامجك من جديد لترى تأثير الشيفرة، حيث سيتغير لون خلفية النافذة الرسومية إلى الأزرق ولون بلورة الثلج لتصبح رمادية، كما هو مبينٌ في الشكل التالي.

تغيير لون الخلفية ولون شذرة الثلج

يمكن اختيار الألوان عشوائيًا من قائمةٍ أيضًا وذلك باستخدام المكتبة random. عُد إلى بداية برنامجك واكتب الشيفرة التالية لتصبح في السطر الثاني:

import random

غيَّر لون الخلفية في السطر الرابع من اللون الأزرق "blue" إلى اللون الرمادي "grey"، ثم أنشئ متغيرًا جديدًا يُدعى "colours" بكتابة الشيفرة التالية لتحل مكان السطر الخامس:

colours = ["cyan", "purple", "white", "blue"]

اقتباس

التهجئة الأمريكية: تستخدم معظم لغات البرمجة التهجئة الإنجليزية الأمريكية للكلمات بما في ذلك بايثون، حيث يُكتب أمر تغيير لون قلم السلحفاة بالتهجئة الأمريكية color، وإذا كتبته وفق التهجئة البريطانية colour فلن يفلح الأمر؛ بينما يمكن تسمية المتغيرات بالتهجئة التي تريد، مثل المتغير colours المُستخدم أعلاه، وستفهم بايثون ذلك.

يُعرف النوع السابق من المتغيرات بالقائمة list ويُحدَّد بقوسين مربعين. وضعنا في القائمة بعض الألوان المحتملة لبلورة الثلج وعليك الآن أن تخبر بايثون باختيار لونٍ منها في كل مرةٍ تُكرر فيها الحلقة. أضف في آخر البرنامج الشيفرة التالية وانتبه أن تبتعد عن بداية السطر أربع مسافاتٍ فارغة لتكون ضمن الحلقة الخارجية:

        pat.color(random.choice(colours))

انقر الآن على أيقونة التشغيل Run وسيرسم البرنامج بلورة الثلج التي تشبه نجمة النينجا من جديد، ولكن ستختار بايثون هذه المرة لونًا مختلفًا لكل متوازي أضلاعٍ من قائمة الألوان السابقة، وهذا يعطي البلورة ألوانًا مبهجة، كما هو موضحٌ في الشكل التالي.

شكل12-5 استخدام ألوان عشوائية لرسم بتلات شذرة الثلج

ولتظهر البلورة أقرب إلى بلورة الثلج الحقيقية وليس إلى نجمة النينجا، أضف الشيفرة التالية ابتداءً من السطر السادس وتحت قائمة الألوان:

pat.penup() 
pat.forward(90)
pat.left(45)
pat.pendown()

ستدفع التعليمتان penup وpendown بالقلم نحو الورقة وخارجها في روبوت سلحفاة واقعي، لكنهما تخبران السلحفاة في بايثون بالبدء برسم الخط أو التوقف. سنستخدم الآن دالةً بدلًا من الحلقة؛ والدالة function هي مجموعةٌ من التعليمات الممكن استدعائها سويةً في أي وقت كما لو أنك تصمم تعليمة بايثون خاصةٍ بك.

ابدأ بحذف شيفرة رسم بلورات الثلج المبنية على متوازي الأضلاع وهي الشيفرة الموجودة بين الأمر:

 pat.color("cyan")

في السطر 10 ضمنًا وحتى الأمر:

pat.right(36)

في السطر 17. اترك الأمر:

pat.color(random.choice(colours))

بعد أن تضع الرمز "#" في بداية السطر، ويُعرف ذلك بتعليق السطر؛ أي أن بايثون سيتجاهل تنفيذه. يمكن أيضًا استخدام "#" لإضافة ملاحظاتٍ عن شيفرتك، لجعلها سهلة الفهم وخاصةً عندما تعود لقرائتها بعد عدة أشهرٍ، أو إذا أردت إرسالها إلى شخصٍ آخر.

أنشئ دالتك التي سنسميها ()branch، وذلك بكتابة الشيفرة التالية في السطر العاشر تحت تعليمة ()pat.pendown مباشرةً:

def branch():

ستعرف التعليمة السابقة الدالة ()branch، وسيضيف ثوني تلقائيًا إنزياحًا للتعليمات التي ستأتي ضمن الدالة. اكتب الشيفرة التالية وانتبه جيدًا إلى الإزاحة، لأنك سترتّب شيفراتٍ متداخلة وفق ثلاث سوياتٍ من الإزاحة:

for i in range(3):        
        for i in range(3):            
            pat.forward(30)            
            pat.backward(30)            
            pat.right(45)        
        pat.left(90)        
        pat.backward(30)        
        pat.left(45)    
    pat.right(90)    
    pat.forward(90)

أخيرًا، أضف حلقةً إلى نهاية برنامجك لكن قبل سطر الاختيار العشوائي للون، والذي وضعت الرمز "#" قبله، وذلك لاستدعاء الدالة التي أنشأتها:

for i in range(8):    
    branch()    
    pat.left(45)
ستبدو الشيفرة الكاملة للمشروع على النحو التالي:

import turtle
import random
pat = turtle.Turtle()
turtle.Screen().bgcolor("grey") 
colours = ["cyan", "purple", "white", "blue"] 
pat.penup() 
pat.forward(90) 
pat.left(45) 
pat.pendown() 
def branch():    
    for i in range(3):        
        for i in range(3):            
            pat.forward(30)            
            pat.backward(30)            
            pat.right(45)
        pat.left(90)        
        pat.backward(30)        
        pat.left(45)    
    pat.right(90)    
    pat.forward(90) 
for i in range(8):    
    branch()    
    pat.left(45) 
#   pat.color(random.choice(colours))

انقر على أيقونة التشغيل Run وراقب السلحفاة وهي ترسم بلورة الثلج وفقًا لتعليماتك. تهانينا، تبدو بلورة الثلج الآن أكثر واقعية، وهذا موضحٌ في الشكل التالي.

شكل 13-5 تمنح التفرعات الإضافية شذرة الثلج شكلًا أكثر واقعية

اقتباس

تحدٍ: ماهو التالي؟ هل يمكن استخدام التعليمة المعطلة لرسم تفرعاتٍ ملونة لبلورة الثلج؟ هل يمكن أن تكتب دالةً اسمها "snowflake" وتستخدمها لرسم المزيد من بلورات الثلج في أماكنٍ مختلفة من الشاشة؟ هل يمكن لبرنامجك تغيير حجم ولون البلورات عشوائيًا؟

المشروع الثاني: إيجاد الاختلافات المخيفة

يمكن لبايثون التعامل أيضًا مع الصور والأصوات، وسنستخدم ذلك في تصميم لعبة إيجاد الاختلاف بين صورتين لكن مع نكهةٍ مرعبةٍ لتفاجئ اللاعب.

اقتباس

هذا المشروع متاح على موقع راسبيري باي أيضًا.

يحتاج المشروع إلى صورتين، الأولى هي الصورة الرئيسية وتتكون من قسمين متناظرين مع اختلافاتٍ محدودةٍ جدًا، والثانية هي الصورة المرعبة التي ستظهر فجأة. كما نحتاج أيضًا إلى ملفٍ صوتي لتعزيز التأثير المرعب.

انقر على أيقونة راسبيري باي وانتقل إلى المتصفح كروميوم، ثم اكتب في شريط الأدوات العنوان rpf.io/spot-pic وبعدها اضغط المفتاح Enter. بعد ان يحمل المتصفح الصور، انقر عليها بالزر اليميني للفأرة واختر "حفظ الصورة باسم Save image as"، ثم خزنها في المجلد home/pi/، وكرّر نفس الأمر لتنزيل الصورة الأخرى من العنوان rpf.io/scary-pic.

يختلف الأمر بالنسبة للملف الصوتي الموجود على العنوان rpf.io/scream، حيث سيبدأ المتصفح كروميوم بتنزيل الملف تلقائيًا إلى مجلد "التنزيلات Downloads"، لذلك لا بُدّ من نقله إلى المجلد home/pi/.

لنقل الملف، انقر على أيقونة راسبيري باي مرورًا بفئة البرامج الملحقة Accessories، ثم انقر على برنامج مدير الملفات File Manager، وافتح مجلد التنزيلات Downloads وابحث عن ملفٍ باسم "scream.wav". انقر على الملف بالزر اليميني، ثم اختر قص Cut، ثم انتقل إلى المجلد home/pi/ وانقر على أيّ مكانٍ فارغٍ من نافذته بالزر اليميني، ثم اختر لصق Paste. يمكنك الآن إغلاق كروميوم ومدير الملفات.

انقر على الأيقونة جديد New في شريط أدوات ثوني لإنشاء مشروعٍ جديد، حيث سنستخدم هنا أيضًا مكتبةً جديدةً تدعى "Pygame" لتوسيع إمكانيات بايثون، ويُلمِّح اسم هذه المكتبة كما نرى إلى علاقتها بالألعاب. اكتب الشيفرة التالية:

import pygame

سنحتاج في هذا المشروع إلى إدراج أجزاءٍ محددةٍ من المكتبة Pygame بالإضافة إلى أجزاءٍ من مكتباتٍ أخرى، ولتنفيذ ذلك اكتب الشيفرة التالية:

from pygame.locals import *
from time import sleep
from random import randrange

تختلف التعليمة from عن التعليمة import بأنها تدرج جزءًا محددًا من المكتبة بدلًا من إدراجها بالكامل. أما الآن فعلينا إعداد المكتبة Pygame، وتدعى هذه العملية التهيئة initialisation، حيث تحتاج Pygame معرفة ارتفاع وعرض جهاز العرض الذي تستخدمه أو ما يُسمى دقة جهاز العرض، لذلك اكتب الشيفرة التالية:

pygame.init()
width = pygame.display.Info().current_w 
height = pygame.display.Info().current_h

أما الخطوة النهائية في تهيئة Pygame فهي إنشاء نافذة العرض التي تُدعى شاشة وفق مصطلحات المكتبة. اكتب الشيفرة التالية لإنجاز ذلك:

screen = pygame.display.set_mode((width, height))

pygame.quit()

يشير الفراغ بين السطرين السابقين إلى أن شيفرة برنامجك ستكون بينهما.

انقر على أيقونة التشغيل Run واحفظ برنامجك باسم"Spot the difference" ثم راقب التنفيذ. ستُنشئ المكتبة نافذةً بخلفيةٍ سوداء لا تلبث أن تختفي مباشرةً نظرًا لتنفيذ تعليمة الخروج **()quit**، كما ستلاحظ امتلاء نافذة المتغيرات بعددٍ كبيرٍ من المتغيرات الجديدة التي ولّدتها Pygame تلقائيًا، كما هو موضحٌ في الشكل التالي. لا تلقِ بالًا لهذا الآن.

شكل 14-5 لا تلق بالًا للمتغيرات الجديدة التي ستظهر في نافذة المتغيرات

لعرض الصورة الأولى من أجل إيجاد الاختلاف بين قسميها، اكتب في الفراغ بين سطري الشيفرة السابقين السطر الجديد التالي:

difference = pygame.image.load('spot_the_diff.png')

ولتملأ الصورة شاشة العرض، لا بدّ من تغيير أبعاد الصورة لتتناسب مع دقة جهاز العرض الذي تستخدمه، لهذا اكتب الشيفرة التالية:

difference = pygame.transform.scale(difference, (width, height))

أصبحت الصورة جاهزةً الآن في الذاكرة وعليك عرضها على الشاشة بعملية تُعرف باسم نقل البتات blitting، لذلك اكتب الشيفرة التالية:

screen.blit(difference, (0, 0)) 
pygame.display.update()

ينقل السطر الأول الصورة إلى الشاشة، بينما يطلب السطر الثاني من Pygame تحديث الشاشة، وستبقى الصورة دون السطر الثاني في مكانها الصحيح، لكنها في الذاكرة ولن تتمكن من رؤيتها. انقر على أيقونة Run، ستظهر الصورة على الشاشة لبرهة وتختفي، كما هو موضحٌ في الصورة التالية.

الشكل 15-5 الصورة الأساسية للعبة "جد الاختلافات"

لعرض الصورة مدةً أطول، اكتب الشيفرة التالية:

sleep(3)

في السطر الذي يسبق التعليمة:

pygame.quit()

انقر على أيقونة التشغيل Run وسترى أن الصورة ستُعرض لفترةٍ أطول على الشاشة. أضف الآن الصورة المفاجِئة إلى برنامجك بكتابة الشيفرة التالية:

zombie = pygame.image.load('scary_face.png') 
zombie = pygame.transform.scale(zombie, (width, height))

تمامًا قبل السطر:

pygame.display.update()

أضف تأخيرًا زمنيًا لتبقى صورة الزومبي المخيفة فترةً أطول بكتابة الشيفرة التالية:

sleep(3)

وانقل أخيرًا بتات صورتك إلى الشاشة وحدّثها ليرى اللاعب الصورة المخيفة. لتنفيذ ذلك، اكتب الشيفرة التالية:

screen.blit(zombie, (0,0)) 
pygame.display.update()

انقر على أيقونة التشغيل Run وراقب ما يحدث. ستظهر الصورة الأساسية للعبة لكن ستحل محلها صورة الزومبي المخيفة بعد ثلاث ثوان، كما هو موضحٌ في الشكل التالي.

شكل 16-5 سترعب أحدهم بالتأكيد

لكن ظهور الصورة المرعبة بعد ثلاث ثوانٍ سيجعل الأمر متوقعًا، ولتفادي ذلك بدّل السطر:

 sleep(3)

الذي يقع قبل تعليمة نقل بتات الصورة المخيفة بالسطر التالي:

sleep(randrange(5, 15))

تختار التعليمة السابقة عددًا عشوائيًا بين 5 و 15 وتؤخر البرنامج هذه المدة. سنحمّل الآن الملف الصوتي وذلك بإضافة السطر التالي:

scream = pygame.mixer.Sound('scream.wav')

فوق تعليمة التأخير الزمني الأخيرة مباشرةً.

سنشغل الملف الصوتي بعد عرض الصورة المخيفة فورًا بكتابة التعليمة:

scream.play()

ثم ضع تعليمة إيقاف الصوت:

scream.stop()

قبل التعليمة الأخيرة في البرنامج:

pygame.quit()

انقر على أيقونة التشغيل Run واستمتع بإنجازك؛ فبعد عرض الصورة البريئة التي سيجد اللاعب الاختلافات بين قسميها، ستظهر فجأة صورة الزومبي المخيفة مع صوتٍ دمويٍ مخيف. إذا ظهرت صورة الزومبي قبل أن يبدأ الصوت، يمكنك تعديل ذلك بإضافة تأخيرٍ زمني بسيط وفق التعليمة:

sleep(0.4)

قبل السطر:

screen.blit(zombie, (0,0))

ستبدو الشيفرة الكاملة للمشروع على النحو التالي:

import pygame
from pygame.locals import *
from time import sleep
from random import randrange
pygame.init()
width = pygame.display.Info().current_w 
height = pygame.display.Info().current_h 
screen = pygame.display.set_mode((width, height)) 
difference = pygame.image.load('spot_the_diff.png') 
difference = pygame.transform.scale(difference, (width, height)) 
screen.blit(difference, (0, 0)) 
pygame.display.update() 
zombie = pygame.image.load('scary_face.png') 
zombie = pygame.transform.scale (zombie, (width, height)) 
scream = pygame.mixer.Sound('scream.wav') 
sleep(randrange(5, 15)) 
scream.play() 
screen.blit(zombie, (0,0)) 
pygame.display.update() 
sleep(3) 
scream.stop() 
pygame.quit()

كل ما عليك فعله الآن هو دعوة أصدقائك للعب، وتأكد من توصيل مكبرات الصوت.

اقتباس

تحدٍ- بدّل المظهر: هل تستطيع تغيير الصورتين لتصبحان أكثر ملائمةً لمناسباتٍ أخرى؟ هل تستطيع تصميم صورة "إيجاد الاختلاف" الخاصة بك والصورة المخيفة بنفسك باستخدام محررٍ، مثل GIMP؟ هل يمكنك تعقب نقرات اللاعب على الفروقات لتبدو اللعبة أكثر واقعية؟

المشروع الثالث: المتاهة

بعد أن تعرّفت أكثر على بايثون، حان الوقت لاستخدام مكتبة Pygame في إنجاز مشروعٍ أكثر تعقيدًا، وهو لعبة متاهة ووحشٌ يلاحق اللاعب، مبنيةٌ على تعليماتٍ نصية، حيث تُعرف هذه الألعاب بالمغامرات ذات الأوامر الكتابية أو الخيال التفاعلي، وتعود إلى الزمن الذي لم تتمكن فيه الحواسب من التعامل مع الرسوميات وأصرَّ حينها معجبوا هذه الأجهزة بأن الرسوميات الأكثر وضوحًا هي تلك التي نرسمها في مخيلتنا.

اقتباس

هذا المشروع متاح على موقع راسبيري باي أيضًا.

يُعدُّ هذا البرنامج أكثر تعقيدًا من البرامج السابقة في هذا المقال، لذلك كُتبت شيفرته جزئيًا لتسهيل الأمر. نزّل شيفرة المشروع بفتح متصفح كروميوم وكتابة العنوان التالي rpf.io/rpg-code في شريط العناوين ثم الضغط على المفتاح Enter، حيث ستجد الشيفرة عند اكتمال التنزيل التلقائي في مجلد التنزيلات Downloads.

عُد الآن إلى ثوني وانقر أيقونة التحميل Load، ثم ابحث عن الملف rpg-rpg.py في مجلد التنزيلات Downloads وانقر على زر التحميل Load. انقر الآن على أيقونة التشغيل Run لتتعرف على الطريقة التي تُنفَّذ فيها المغامرات الكتابية، وسيظهر الخرج في نافذة المُفسِّر أسفل نافذة ثوني. كبِّر نافذة ثوني لتسهل عليك القراءة.

اللعبة بسيطةٌ جدًا كما تبدو الآن. هناك غرفتان دون أغراض، ويبدأ اللاعب في الصالة، وهي أولى الغرفتين. اكتب 'go south' للذهاب نحو المطبخ، ثم اضغط المفتاح Enter، كما هو موضحٌ في الشكل التالي؛ واكتب 'go north' للعودة من المطبخ إلى الصالة. يمكنك أيضًا كتابة أوامر، مثل 'go west' أو 'go east'، ولكن ستظهر لك رسالة خطأ لعدم وجود غرفٍ في هذه الاتجاهات.

شكل17-5 هنالك غرفتان فقط حتى الآن

انقر على أيقونة الإيقاف Stop لإيقاف البرنامج، وانظر إلى المتغير rooms ضمن نافذة المتغيرات، ويُدعى هذا النوع من المتغيرات القاموس، واسُتخدِم من أجل إخبار اللعبة بالغرف المتوفرة وإلى أيِّ غرفةٍ يقود طريقٌ معين. يمكنك الانتقال إلى السطر 29 من الشيفرة لرؤية النقطة التي أُنشئ فيها هذا المتغير وكيف استُعمل.

لجعل اللعبة أكثر متعةً، أضِف غرفةً جديدةً هي غرفة الطعام شرق الصالة. لتنفيذ ذلك، ابحث عن المتغير rooms في الشيفرة ووسِّعه بوضع فاصلة "," بعد القوس "{" في السطر 38، وأضِف الشيفرة التالية، دون التدقيق كثيرًا على الإزاحة في القاموس:

 'Dining Room' : {                  
                       'west' : 'Hall'                
                     }

ستحتاج أيضًا إلى مخرج للغرفة فلن تولّده الشيفرة تلقائيًا؛ لذلك انتقل إلى بداية السطر 33 وأضِف فاصلة "," ثم أضِف السطر التالي:

                       'east' : 'Dining Room'

انقر الآن على أيقونة التشغيل Run، واختبر الغرفة الجديدة من خلال كتابة الأمر 'go east' لتنتقل من الصالة إلى غرفة الطعام، واكتب الأمر 'go west' للعودة من غرفة الطعام إلى الصالة.

تهانينا، صنعت غرفةً بنفسك.

شكل 18-5 لقد صنعت غرفة بنفسك

لن يكون الأمر ممتعًا إذا لم يكن في الغرفة أغراض؛ لذلك سنضيف شيئًا إلى الغرفة بتعديل قاموس الغرفة. أوقف البرنامج وابحث عن القاموس Hall في نافذة الشيفرة، ثم أضف فاصلةً "," في نهاية السطر:

                       'east' : 'Dining Room'

ثم اضغط المفتاح ENTER واكتب مايلي:

                       'item' : 'key'

انقر على أيقونة التشغيل Run مجددًا، حيث ستخبرك اللعبة بوجود غرضٍ جديدٍ، وهو المفتاح 'key'. يمكنك كتابة الأمر 'get key' لتتمكن من التقاطه وإضافته إلى قائمة الأغراض التي تحملها، ويُطلق على هذه القائمة اسم المقتنيات inventory، وهي تبقى معك أثناء تنقلك بين الغرف.

شكل 19-5 سيضاف المفتاح إلى مقتنياتك

انقر على أيقونة Stop لإيقاف اللعبة. علينا الآن جعل اللعبة أكثر تشويقًا من خلال إضافة وحشٍ إليها ينبغي تفاديه؛ ولهذا ابحث عن القاموس 'Kitchen'، وأضف إليه الغرض 'monster' الذي سيمثل الوحش كما أضفت الغرض السابق 'key'، وتأكد من وضع فاصلةٍ "," في نهاية السطر الذي يسبق السطر الجديد الذي ستضيفه:

                        'item' : 'monster'

حتى يكون الوحش قادرًا على مهاجمة اللاعب، لا بدّ من إضافة منطقٍ لهذه العملية؛ لذلك انتقل إلى آخر سطرٍ في البرنامج، وأضِف الأسطر التالية بما فيها السطر الذي يبدأ بالرمز "#". ستساعدك أسطر التعليقات على فهم برنامجك عندما تعود إليه بعد فترةٍ من الزمن، ولا تنسى إزاحة الأسطر بصورةٍ مناسبة:

# player loses if they enter a room with a monster    
if 'item' in rooms[currentRoom] and 'monster' in rooms[currentRoom]['item']:
    print('A monster has got you... GAME OVER!')        
    break

انقر على أيقونة Run مجددًا، ثم حاول الدخول إلى المطبخ، ستكون نهايتك.

شكل 20-5 وحش في المطبخ

لجعل اللعبة ذات معنىً، سنضيف أغراضًا جديدةً وغرفةً أخرى ووسيلةً للفوز تقتضي بمغادرة المنزل بسلام وبحوزتك كل الأغراض.

ابدأ بإضافة غرفةٍ أخرى إلى المتغير rooms كما أضفت غرفة الطعام 'Dining Room' وسمِّها هذه المرة 'Garden'، وأضف مخرجًا إليها من غرفة الطعام 'Dining Room'؛ لهذا عليك أولًا وضع فاصلةٍ "," في نهاية السطر الأخير من القاموس 'Dining Room' ثم إضافة السطر التالي:

                      'south' : 'Garden'

قبل القوس "{" في نهاية 'Dining Room' وأضف فاصلةً "," بعده.

بعد أن وضعت مخرجًا إلى الغرفة 'Garden'، أضف هذه الغرفة بعد 'Dining Room' بكتابة الشيفرة التالية:

   'Garden' : {                  
                       'north' : 'Dining Room' 
                      }

أضف الغرض 'potion' إلى القاموس 'Dining Room' ولا تنسى الفاصلة "," في نهاية السطر الذي يسبقه:

                       'item' : 'potion'

انتقل أخيرًا إلى نهاية البرنامج وأضف الشيفرة التي تتحقق من امتلاك اللاعب كل الأغراض لإبلاغه بالفوز.

# player wins if they get to the garden with a key and a potion    
if currentRoom == 'Garden' and 'key' in inventory and 'potion' in inventory:
    print('You escaped the house... YOU WIN!')

انقر أيقونة Run وحاول إنهاء اللعبة بالتقاط الغرضين 'key' و'potion' قبل التوجه إلى الحديقة. لا تدخل إلى المطبخ فالوحش موجودٌ هناك. ولإضفاء نكهةٍ إلى اللعبة، يمكنك إضافة إرشاداتٍ تساعد اللاعب على إنهاء اللعبة؛ ولتنفيذ الأمر انتقل إلى بداية البرنامج، وابحث عن الدالة ()showInstructions وأضف النص التالي ضمنها:

Get to the Garden with a key and a potion 
Avoid the monsters!

ستظهر الإرشادات السابقة في بداية برنامجك بمجرد تشغيل اللعبة.

تهانينا، لقد أنجزت لعبة متاهةٍ مبنيةٍ على أوامر نصية.

شكل 21-5 يعرف اللاعب الآن ما عليه فعله

اقتباس

تحدٍ- توسيع اللعبة: هل تستطيع إضافة غرفٍ أخرى لتطول مدة اللعبة؟ هل يمكنك إضافة غرضٍ يحميك من الوحش؟ كيف ستضيف سلاحًا للقضاء على الوحش؟ هل يمكنك إضافة غرفٍ أعلى وأسفل الغرف الموجودة تصل إليها عبر درج؟

ترجمة -وبتصرف- للفصل الخامس Programming with python من كتاب THE OFFICIAL Raspberry Pi Beginner’s Guide.

اقرأ أيضًا

• جولة في راسبيان: نظام تشغيل راسبيري باي
• تجميع راسبيري باي والتحضير لاستعماله
• تعرف على جهاز راسبيري باي Raspberry Pi

لا يقتصر استخدام راسبيري باي على التعامل مع البرامج التي صممها آخرون، بل بناء برمجياتٍ خاصةٍ بك لتلبية أية احتياجات. سواءٌ امتلكت خبرةً في إنشاء البرامج بكتابة الأوامر والتعليمات أم لا، فستجد منصة راسبيري باي ممتازةً لبناء البرامج واختبارها.

تعد لغة سكراتش مفتاحًا إلى كتابة البرامج على باي بأسلوبٍ سهل، وهي لغةٌ برمجةٌ بصرية طوّرها معهد ماساشوسيتس للتكنولوجيا MIT. تعتمد لغات البرمجة التقليدية على كتابة تعليماتٍ نصية ينفّذها الحاسوب كما لو أنك تكتب وصفةً لتحضير كعكة، بينما تساعدك سكراتش scratch على كتابة برنامجك خطوةً بخطوة باستخدام الكتل البرمجية؛ وهي قطعٌ برمجية مكتوبة مسبقًا تُعرَض على شكل قطعٍ مشابهةٍ لقطع الأحجية الملوّنة، كما أن سكراتش scratch لغةٌ ممتازةٌ في بداية مسيرتك في البرمجة سواء كنت صغيرًا أو متقدمًا في السن، ولكن لا تنخدع بمظهرها الودود والملوّن؛ فهي بيئةٌ برمجيةٌ قويةٌ ومتكاملةٌ وظيفيًا وقادرةٌ على كتابة كل ما تتخيله من برمجيات، ابتداءً بالألعاب البسيطة والرسوميات المتحركة وانتهاءً بالبرمجيات التفاعلية المعقدة لمشاريع الروبوتات.

ستتعلم في هذا المقال خطواتك الأولى في تعلم البرمجة باستخدام لغة سكراتش التي تعتمد على الكتل البرمجية.

اقتباس

هذا المقال جزء من سلسلة "مدخل إلى راسبيري باي".

تعرف على سكراتش

تمثّل المناطق التالية الواجهة الرئيسية للبرنامج بإصداره الثاني:

• A- المسرح: تتحرك شخصية البرنامج Sprite فيه وفقًا للبرنامج الذي تكتبه.
• B- الشخصية التفاعلية Sprite: وهي الشخصيات أو الكائنات التي تتحكم بها من خلال برنامج سكراتش وتظهر على المسرح.
• C- منطقة التحكم بالمسرح: وتُستخدم لتغيير المسرح مثل إضافة الصور والخلفيات.
• D- قائمة الشخصيات: وتظهر فيها كل الشخصيات التي أنشأتها أو حمّلتها في سكراتش.
• E- لوحة الكتل البرمجية: وتضم كل القطع البرمجية المتاحة لبرامجك، وتُرتب على شكل فئاتٍ ملونة وفقًا لوظائفها.
• F- الكتل البرمجية: تضم أسطرًا برمجيةً مكتوبةً مسبقًا ولها وظيفةُ محددة تسمح لك ببناء برنامجك خطوةً بخطوة.
• G- منطقة بناء البرنامج: حيث تسحب وتفلت الكتل البرمجية ضمنها لتكوين برنامجك.

إصدارات سكراتش

يأتي راسبيان حتى لحظة إعداد السلسلة بنسختي سكراتش، هما النسخة الأصلية والنسخة المحدّثة 2 وكلاهما ضمن قسم البرامج في قائمة راسبيان. كُتب هذا المقال باستخدام سكراتش 2، فلا تخطئ وتفتح نسخة سكراتش الأصلية، حيث من الممكن أن تختلط عليك الأمور جديًا، ولسوء الحظ لن يعمل سكراتش 2 على Pi Zero نموذج A أو +A أو B أو +B. وتجدر الإشارة أن أحدث الإصدارات هي سكراتش 3.

اكتب برنامجك الأول باستخدام سكراتش

لفتح سكراتش 2، انقر على أيقونة القائمة، ثم انقل المؤشر إلى فئة البرمجة وانقر على Scratch 2 وستظهر واجهة البرنامج خلال ثوانٍ. يختلف سكراتش عن غيره من لغات البرمجة بأنك لن تصيغ أوامرك للحاسوب على هيئة تعليماتٍ نصية تكتبها بنفسك، بل عن طريق اختيار كتلةٍ برمجيةٍ مناسبة من لوحة الكتل البرمجية.

ابدأ رحلتك بالنقر على فئة المظهر Looks ضمن لوحة الكتل البرمجية وسط نافذة البرنامج، حيث ستُظهر لك هذه الفئة كتلًا باللون الأرجواني. ابحث عن الكتلة ، ثم اسحبها إلى منطقة بناء البرنامج إلى يمين النافذة، كما هو موضح في الشكل التالي.

شكل 1-4 جر وإفلات كتلة برمجية

ألقِ نظرةً على شكل الكتلة التي نقلتها، ستجد فتحةً في أعلاها، وجزءًا بارزًا لوصل الكتلة مع غيرها في الأسفل تمامًا مثل قطعةٍ من لعبة تركيب الأحجيات، وهذا ما يدفعك للتفكير بوجود كتلةٍ قد ترتبط بها من الأعلى وكتلةٍ من الأسفل. ويوجد أعلى الكتلة التي نقلتها للتو في برنامجنا بادئ البرنامج Trigger.

انقر على فئة الأحداث Events ضمن لوحة الكتل البرمجية والتي تضم كتلًا ملونةً باللون البني الفاتح، ثم اسحب الكتلة المُسماة بكتلة القبعة إلى منطقة البناء بحيث يلتصق تقريبًا الجزء البارز منها بالفتحة أعلى كتلة ، حيث ستلاحظ ظهور إطارٍ أبيض عند تقريب كتلة القبعة، أفلتها عندئذ. ليس ضروريًا أن تكون دقيقًا في وضع كتلة فوق أخرى، فعندما تقترب كفاية من بعضها ستنزلق في مكانها تمامًا مثل قطعةٍ من قطع أحجية. كرر العملية إذا لم تنجح في المحاولة الأولى.

لقد اكتمل برنامجك الآن، انقر على أيقونة الراية الخضراء لتشغيله. إذا سار كل شيءٍ على ما يرام، ستحييك شخصية القط من على المسرح بالعبارة '!Hello'، كما هو موضحٌ في الشكل التالي، وسينتهي برنامجك بنجاح.

شكل 2-4 نجاح برنامجك الأول

قبل المضي للأمام، اختر اسمًا لبرنامجك واحفظه من خلال النقر على قائمة ملف File، ثم حفظ Save. لدى ظهور نافذة الحفظ، اكتب اسم البرنامج ثم انقر زر حفظ Save، كما هو موضح في الشكل التالي.

شكل 3-4 احفظ البرنامج باسم يمكنك تذكره.

اقتباس

ماذا يمكن أن تقول الشخصيات؟ يمكن تغيير بعض الكتل البرمجية في سكراتش. حاول أن تنقر على الكلمة '!Hello' واكتب شيئًا ما ثم انقر الراية الخضراء، ما الذي سيظهر على الشاشة عندئذٍ؟

الخطوة التالية: تتابع الكتل البرمجية

يمتلك برنامجك كتلتين فقط وتعليمةً واحدةً تجعل القط يقول '!Hello' في كل مرةٍ يعمل فيها البرنامج بنقر الراية الخضراء. لتطوير برنامجك أكثر، لا بدّ أن تتعلم المزيد عن سَلسَلة الكتل البرمجية Sequencing. تُعد برامج الحاسوب بأبسط وصف لها سلسلةً من التعليمات مثل وصفةٍ لتحضير طبقٍ ما، حيث تُنفَّذ كل تعليمةٍ بعد الأخرى بطريقةٍ منطقية تُدعى السلسلة الخطية.

احذف الكتلة بالنقر عليها في منطقة بناء البرنامج، ثم اسحبها إلى لوحة الكتل البرمجية، وبذلك ستبقى فقط كتلة بادئ البرنامج ، كما هو موضحٌ في الشكل التالي.

شكل 4-4 لحذف كتلة جرها خارج منطقة البناء ببساطة

انقر على فئة الحركة Motion، التي تضم كتلًا باللون الكحلي، ثم اسحب الكتلة وضعها تحت كتلة القبعة (بادئ البرنامج) في منطقة بناء البرنامج، وكما يدل اسمها، فإنها ستُعطي أمرًا لشخصية القط بالتحرك عددًا من الخطوات بالاتجاه الذي يأخذه.

سنضيف مزيدًا من التعليمات لتشكل سلسلة. انقر على فئة الصوت Sound، والتي تضم كتلًا باللون الزهري الغامق، ثم انقر على الكتلة واسحبها لتستقر تحت الكتلة ، وأعد النقر مجددًا على فئة الحركة Motion واسحب الكتلة وضعها أسفل كتلة الصوت، ثم انقر على العدد '10' واستبدله بالعدد '-10' لتصبح الكتلة على النحو التالي .

انقر الآن على أيقونة الراية الخضراء لتنفيذ البرنامج. سيتحرك القط 10 خطواتٍ إلى اليمين ويصدر الصوت "مياو Meow" (تأكد من وجود مكبر صوت أو سماعة رأس)، ثم يعود إلى نقطة البداية، وسيكرّر القط ما فعله تمامًا عند النقر مجددًا على الراية.

تهانينا! لقد أنجزت سلسلةً من التعليمات المتتابعة التي ينفذها سكراتش واحدةً تلو الأخرى من الأعلى إلى الأسفل.

نظرًا لتنفيذ سكراتش تعليمةً واحدةً في كل مرة من السلسلة، سيكون التنفيذ سريع جدًا، لذلك حاول أن تحذف الكتلة بإبعاد الكتلة لتنفصل عنها، ثم انقلها خارج منطقة البناء واستبدلها بالكتلة الصوتية الأبسط ، ثم أعد الكتلة لتتصل بها من الأسفل.

انقر الراية الخضراء لتشغيل البرنامج من جديد ولن تلاحظ حركة القط. في واقع الأمر، تحرك القط وعاد إلى مكانه دون أن تلاحظ ذلك لأن العملية حدثت بسرعةٍ كبيرة؛ والسبب في ذلك الكتلة التي لا تنتظر الصوت حتى ينتهي قبل أن ينتقل التنفيذ إلى الكتلة التالية، ونظرًا لسرعة راسبيري باي، ستُنفَّذ التعليمة التالية قبل أن تدرك ذلك.

سنستخدم طريقةً أخرى للالتفاف على الموضوع دون الحاجة إلى الكتلة ، لذلك سننفِّذ التالي: انقر على فئة التحكم Control، التي تضم كتلًا باللون الذهبي، ثم اسحب الكتلة وضعها بين الكتلة والكتلة .

انقر على الراية الخضراء مجددًا وسترى أن القط سينتظر بعد أن يتحرك إلى اليمين ثانيةً واحدةً ثم يعود للخلف، وتُعرف هذه التعليمة بتعليمة التأخير الزمني Delay، وهي الأساس في التحكم بالمدة الزمنية التي سيستغرقها تنفيذ سلسلة التعليمات.

اقتباس

تحدي لإضافة المزيد من الخطوات: أضف خطواتٍ أخرى إلى سلسلتك، ثم غيّر القيم في هذه الخطوات. ما الذي سيحدث إذا لم يتطابق عدد الخطوات في كتلة الحركة للأمام مع عدد الخطوات في الحركة المعاكسة؟ وما الذي سيحدث إذا حاولت تشغيل صوتٍ، وكان هناك صوتٌ آخر يعمل؟

تنفيذ حلقة من التعليمات

من المؤكد أنك لاحظت تنفيذ سلسلة التعليمات السابقة مرةً واحدةً فقط، حيث يتحرك القط بعد نقر الراية الخضراء، ثم يصدر صوتًا ويعود إلى مكانه، ثم يتوقف البرنامج حتى تنقر الراية مرةً أخرى، ولكن ليس بالضرورة أن تجري الأمور هكذا؛ حيث يقدم سكراتش نوعًا من الكتل البرمجية تُدعى الحلقة Loop. انقر على فئة التحكم Control وابحث عن الكتلة البرمجية ، ثم اسحبها إلى منطقة بناء البرنامج واحشر عارضتها العليا بين الكتلة والكتلة  لتضم ضمن عارضتيها بقية الكتل.

تتوسع الكتلة التي تأخذ شكل حرف C لتُحيط بمجموعة الكتل البرمجية التي ينبغي تنفيذها بصورةٍ متسلسلةٍ وباستمرار. انقر على الراية الخضراء وستدرك ما تفعله الكتلة ؛ فبدلًا من تنفيذ برنامجك مرةً واحدةً، سيعمل مرةً تلو المرة دون نهاية. تُعرف هذه الفكرة في عالم البرمجة باسم الحلقة اللامتناهية infinite loop؛ أي الحلقة التي لا تنتهي. إذا شعرت بالإزعاج من صوت القط المتكرر، انقر على المثمّن الأحمر بجانب الراية الخضراء لإيقاف البرنامج.

اسحب الكتلة والكتل الواقعة أسفلها خارج الكتلة وضعهم جميعًا تحت كتلة القبعة ، ثم اسحب الكتلة خارج منطقة بناء البرنامج لحذفها. انقر واسحب الكتلة وضعها تحت الكتلة لتحيط ببقية الكتل تمامًا كما فعلت سابقتها.

انقر على الراية الخضراء لتنفيذ البرنامج. ستعتقد للوهلة الأولى أنه يعيد تنفيذ البرنامج السابق بتكرير التعليمات مرارًا، لكن ما سيحدث أنه سيتوقف عن التنفيذ بعد تكرار التعليمات عشر مرات، وتُعرف هذه الفكرة باسم الحلقة المنتهية definite loop والتي يمكنك فيها تحديد نهاية الحلقة. تُعدّ الحلقات أدواتٍ قويةً برمجيًا، حيث تُستخدم بكثرة خاصةً عند برمجة الألعاب وبرامج تحسس المحيط.

اقتباس

ما الذي سيحدث الآن؟ ما الذي قد يحدث لو غّيرت العدد في كتلة الحلقة ليصبح أكبر؟ أو عندما يصبح أصغر؟ وما الذي سيحدث لو جعلته صفرًا؟

استخدام المتغيرات والعبارات الشرطية

لا بدّ من المرور أخيرًا على مفهومين هامين قبل البدء بكتابة برامج سكراتش، هما المتغيرات والعبارات الشرطية؛ حيث تُعرّف المتغيرات Variables كما يوحي اسمها، بأنها قيمٌ قابلةٌ للتغيير مع الوقت وبتوجيهٍ من البرنامج. وللمتغيّر خاصيتين رئيسيتين، هما الاسم Name والقيمة Value التي يُخزّنها، وليس بالضرورة أن تكون قيمة المتغير أعدادًا، بل قد تكون كلماتٍ أو نصوصًا أو قيمًا منطقية (صحيح أو خاطئ)، أو أن تكون فارغةً تمامًا وتدعى عندها لا شيء null.

المتغيرات أدواتٌ برمجيةٌ فعّالةٌ جدًا، فكّر مثلًا بطريقة تتبع بعض مؤشرات لعبة، مثل سلامة الشخصيات، أو سرعة حركة الأشياء، أو المستوى الحالي للعبة، أو النتيجة فجميعها قيمٌ نتعقبها من خلال متغيرات.

انقر على قائمة ملف File واحفظ برنامجك الحالي بالنقر على حفظ المشروع Save Project، ثم ابدأ مشروعًا جديدًا فارغًا بالنقر على جديد New. انقر على فئة البيانات Data التي تضم كتلًا باللون البرتقالي، ثم انقر على الزر 'أنشئ متغيرًا Make a Variable' وسمِّ المتغير بالاسم'loops' كما هو موضحٌ في الشكل التالي، ثم انقر زر OK. ستكون النتيجة سلسلةً من الكتل ضمن لوحة الكتل البرمجية.

شكل 5-4 تسمية المتغير

انقر ثم اسحب الكتلة إلى منطقة بناء البرنامج، حيث تخبر هذه التعليمة برنامجك أن يجعل قيمة المتغّير صفرًا. انقر بعد ذلك على فئة المظهر Looks واسحب الكتلة إلى أسفل .

سيقول القط ما هو مكتوب في الكتلة كما رأينا سابقًا، لكن وبدلًا من ذلك يمكنك استخدام متغيّر. انقر مجددًا على فئة البيانات Data ضمن لوحة الكتل البرمجية، ثم اختر الكتلة التي تُدعى كتلة المُخبر Reporter block، حيث ستجدها في أعلى القائمة وبجوارها مربع تحقق. ضع هذه الكتلة فوق الكلمة '!Hello' ضمن الكتلة . ستكون النتيجة كتلةً برمجيةً مركبةً هي .

انقر على فئة أحداث Events ضمن لوحة الكتل البرمجية واسحب الكتلة إلى قمة سلسلة الكتل في منطقة بناء البرنامج. انقر الراية الخضراء وسترى القط يقول '0'، وهي القيمة التي أسندتها للمتغير 'loops'، كما هو موضحٌ في الشكل التالي.

شكل 6-4 سيقول القط هذه المرة قيمة المتغيّر

يمكن أن تتغير قيم المتغيرات. انقر على فئة البيانات Data في لوحة الكتل البرمجية، ثم انقر واسحب الكتلة إلى أسفل سلسلة الكتل، ثم انقر بعد ذلك على فئة التحكم Control، بعدها انقر واسحب الكتلة وضعها مباشرةً تحت الكتلة بحيث تحيط بقية الكتل في السلسلة.

انقر على الراية الخضراء مجددًا، وسترى القط يعد من '0' إلى '9'؛ ويحدث هذا لأن برنامجك يغيّر أو يعدّل قيمة المتغير نفسه، وفي كل مرةٍ تُنفَّذ فيها الحلقة، يضيف البرنامج '1' إلى قيمة المتغيّر 'loops'، كما هو موضحٌ في الشكل التالي.

الشكل 7-4 بتعديل قيمة المتغير، يعد القط تصاعديًا الآن

اقتباس

العد من الصفر: على الرغم من تكرار الحلقة التي بنيتها 10 مرات، فسيَعُد القط حتى 9 فقط؛ والسبب في ذلك أننا بدأنا المتغيّر بالقيمة 0 وبالتالي من الصفر ضمنًا حتى 9 هنالك 10 أرقام، وسيتوقف البرنامج قبل أن يقول القط العدد '10'، ويمكنك تعديل ذلك بالطبع من خلال ضبط القيمة الأولية للمتغير على '1' بدلًا من '0'.

يمكن الاستفادة من المتغيرات بما هو أكثر من مجرد تعديل قيمتها. انقر واسحب الكتلة خارج إطار الكتلة وضعها أسفلها، انقر بعد ذلك على الكتلة واسحبها نحو لوحة الكتل البرمجية لحذفها، ثم استبدلها بالكتلة وتأكد بأنها متصلةٌ بأسفل الكتلة وتحيط بالكتلتين الباقيتين. انقر على فئة العوامل Operators التي تضم كتلًا باللون الأخضر، ثم انقر واسحب الكتلة وافلتها في الفتحة المماثلة لها في كتلة .

تمكّنك هذه الكتلة من موازنة قيمتين بما في ذلك المتغيّرات. انقر على فئة البيانات Data واسحب كتلة المُخبِر إلى الفراغ الأول للكتلة ثم انقر الفراغ الثاني واكتب العدد '10'.

انقر على الراية الخضراء فوق منطقة المسرح وستلاحظ أن البرنامج يعمل مثل السابق، حيث يعد القط من '0' إلى '9' ثم يتوقف البرنامج. يعود السبب في ذلك إلى عمل الكتلة بنفس طريقة عمل الكتلة تمامًا، لكنها توازن قيمة المتغير 'loops' بالقيمة المقابلة في الكتلة  وهي '10'، وسيتوقف البرنامج عندما تصل قيمة المتغير إلى '10'، كما هو موضح في الشكل التالي.

الشكل 8-4 استخدام الكتلة 'repeat until' مع كتلة عامل الموازنة

تُعرف هذه التعليمة باسم عامل الموازنة comparative operator، فهي توازن حرفيًا بين قيمتين. انقر على فئة العوامل Operators ضمن لوحة الكتل البرمجية واطلّع على الكتلتين الباقيتين أعلى وأسفل الكتلة التي تحتوي الرمز '=. لاحظ أنهما كتلتي موازنة أيضًا، حيث يوازن العامل '>' بين قيمتين ويعطي القيمة 'صحيح True' عندما تكون قيمة الطرف الأيسر أصغر تمامًا من قيمة الطرف الأيمن، بينما يحدث العكس عند استخدام العامل '<'.

انقر على فئة التحكم Control ضمن لوحة الكتل البرمجية وابحث عن الكتلة ، ثم اسحبها إلى منطقة بناء البرنامج وضعها مباشرةً أسفل الكتلة . ستغلّف تلقائيًا الكتلة لذلك انقر واسحب هذه الأخيرة وضعها لتستقر أسفل الكتلة وليس ضمنها. انقر على فئة المظهر Looks، ثم انقر واسحب الكتلة إلى داخل الكتلة ، وانقر بعد ذلك على فئة العوامل Operators، ثم انقر واسحب الكتلة إلى الفتحة التي تطابقها في الكتلة .

الكتلة هي كتلةٌ شرطية، أي أنّ تنفيذ الكتل التي تقع بداخلها مرتبطٌ بتحقق شرطٍ معين. انقر على فئة البيانات Data ثم اسحب الكتلة إلى المربع الفارغ الأول للكتلة ، وانقر بعدها على المربع الفارغ الثاني واكتب '5'، ثم انقر أخيرًا على الكلمة '!Hello' في الكتلة واكتب العبارة 'That’s high' مكانها.

شغّل البرنامج بالنقر على الراية الخضراء وسيعمل البرنامج بدايةً كما سبق، حيث سيعُد القط تصاعديًا من الصفر، لكن عند وصول العد إلى الرقم '6' وهو الرقم الأكبر مباشرةً من '5'، ستُفعَّل الكتلة وسيعلّق comment القط على الرقم الأعلى الذي سيظهر، كما هو مبينٌ في الشكل التالي.

تهانينا! ستكون قادرًا من الآن فصاعدًا على العمل مع المتغيرات والكتل الشرطية.

شكل 9-4 سيُعلِّق القط عندما يصل العد إلى 6

تحدّي الأعلى والأدنى: كيف ستغيّر البرنامج حتى يعلّق القط على الأرقام الأصغر من '5' بدلًا من الأكبر؟ هل يمكنك تغيير البرنامج حتى يعلّق على القيم الأعلى والأدنى من '5'؟ لتبسيط العملية جرّب الكتلة .

المشروع الأول: رائد الفضاء الخارق

بعد فهم الطريقة التي يعمل بها سكراتش، حان الوقت لإنجاز مشروع تفاعلي أكثر؛ وهو مؤقتٌ يتحكم بأفعال رائد فضاء، حيث صُمم هذا المشروع لتكريم رائد وكالة الفضاء الأوروبية البريطاني "تيم بيك Tim Peake" وللوقت الذي قضاه في محطة الفضاء الدولية.

احفظ مشروعك السابق إذا أردت ذلك، ثم افتح مشروعًا جديدًا بالنقر على قائمة ملف File، ثم جديد New، وسمِّ مشروعك قبل أن تبدأ العمل بالنقر على ملف File، ثم حفظ المشروع Save Project، وليكن اسمه 'Astronaut Reaction Timer'.

اقتباس

هذا المشروع متاح على موقع راسبيري باي أيضًا.

يعتمد المشروع على صورتين، الأولى هي خلفية المسرح، والثانية هي الشخصية ولن تجدهما بالطبع ضمن موارد سكراتش المدمجة وعليك تنزيلها. انقر على أيقونة راسبيري باي، ثم انقل مؤشر الفأرة إلى إنترنت Internet وبعدها إلى متصفح الويب كروميوم Chromium Web Browser وانقر عليه، ثم اكتب العنوان 'rpf.io/astronaut-backdrop' ضمن شريط العنوان عندما يكتمل تحميل البرنامج واضغط على الزر Enter، انقر بعد ذلك بالزر اليميني للفأرة على صورة الفضاء لتظهر لك قائمةٌ اختر منها الأمر حفظ الصورة باسم 'Save image as'، ثم اختر مجلدًا لحفظها وانقر الزر حفظ Save، كما هو مبينٌ في الشكل التالي.

الشكل 10-4 حفظ صورة الخلفية

انقر على زر التراجع بجوار شريط العنوان ثم اكتب عنوان الصورة الأخرى 'rpf.io/astronaut-sprite' واضغط على الزر Enter. احفظ الصورة الموجودة بنفس الطريقة، وأغلق كروميوم إذا أردت أو استخدم شريط المهام للعودة إلى سكراتش 2.

إذا كنت تتابع معنا هذا المقال منذ بدايته فمن المفترض أن تكون واجهة سكراتش 2 مألوفةً بالنسبة إليك. ستعتمد الشروحات في المشاريع القادمة على معرفتك بالأشياء ومواقعها ضمن الواجهة؛ فإذا نسيت أين تجد شيئًا ما، عُد إلى الخلف وانظر إلى الصورة التفصيلية للواجهة التي شرحناها بداية هذا الفصل.

انقر بالزر الأيمن للفأرة على شخصية القط الموجودة على المسرح واحذفه، ثم ابحث عن أدوات التحكم بالمسرح الموجودة أسفل ويسار نافذة سكراتش 2 وانقر على أيقونة رفع الخلفيات، والتي ستكون على شكل مجلد مفتوح يخرج منه سهمٌ للأعلى. ابحث عن صورة باسم Space-background.png ضمن مجلد التنزيلات Downloads وانقر عليها، ثم اضغط الزر OK. ستتحول الآن خلفية المسرح البيضاء إلى صورةٍ للفضاء كما هو موضح في الشكل التالي، وستُستبدل منطقة بناء البرنامج بمنطقة الخلفيات التي يمكنك الرسم على الخلفية ضمنها. لإعادة منطقة بناء البرنامج، انقر على النافذة الفرعية Scripts أعلى نافذة سكراتش 2.

شكل 11-4 تظهر خلفية الفضاء على المسرح

حمّل الشخصية الجديدة بالنقر على أيقونة الشخصيات بجوار عبارة شخصية جديدة 'New sprite' أعلى منطقة الشخصيات. ابحث عن الصورة Astronaut-Tim.png ضمن مجلد تنزيلات Downloads، ثم انقر عليها واضغط الزر OK. ستظهر الشخصية الجديدة تلقائيًا على المسرح وقد لا تكون في المنتصف، انقر عليها واسحبها حتى تصبح أسفل منتصف المسرح بقليل ثم أفلتها، كما هو موضح في الشكل التالي.

شكل 12-4 اسحب شخصية رائد الفضاء إلى أسفل منتصف المسرح

ستتمكن الآن من إكمال مشروعك بعد أن وضعت الخلفية الجديدة والشخصية المطلوبة في المكان الصحيح. ابدأ الآن بإنشاء متغيرٍ جديد باسم 'time' وتأكد من تفعيل الخيار "جميع الشخصيات For all sprites" ثم اضغط الزر OK.

انقر على الشخصية لاختيارها ثم أضف الكتلة إلى منطقة بناء البرنامج، وأضف بعد ذلك الكتلة ، ثم انقر على الكلمة '!Hello' واستبدلها بالعبارة '?Hello! British ESA Astronaut Tim Peake here. Are you ready'.

أضِف الكتلة ثم الكتلة وغيّر هذه الأخيرة لتقول 'انقر على الفضاء !Hit Space'. اختر فئة الاستشعار Sensing والتي تضم كتلًا باللون الأزرق الفاتح، ثم أضف الكتلة التي تتحكم بمتغيرٍ خاصٍ مدمجٍ مع سكراتش لأغراض التوقيت وسنستخدمه لتقدير سرعة تفاعلك مع اللعبة.

أضِف كتلة التحكم ، ثم ضع كتلة الاستشعار في الفراغ الأبيض ضمنها. سيوقف هذا الأمر البرنامج مؤقتًا حتى تضغط المفتاح SPACE في لوحة المفاتيح. إذًا، سيقيس المؤقت الآن الفترة الزمنية التي تبدأ بظهور الرسالة '!Hit Space' وحتى تضغط المفتاح SPACE.

سنجعل رائد الفضاء تيم Tim يخبرك كم الزمن الذي استغرقته حتى ضغطت المفتاح SPACE وبطريقةٍ سهلة القراءة، حيث ستحتاج لتنفيذ الأمر إلى كتلة العوامل . تأخذ الكتلة قيمتين بما في ذلك المتغيرات، ثم تضمهما سويّةً الأول ثم الثاني وهذا ما يُعرف برمجيًا باسم الدمج Concatenation.

ابدأ بالكتلة، ثم اسحب الكتلة وضعها فوق الكلمة '!Hello'، واكتب في الفراغ الأول لكتلة الضم العبارة ' Your reaction time was' وتأكد من ترك محرف مسافةٍ فارغةٍ في نهاية الجملة. اسحب كتلة ضمٍ أخرى وضعها في الصندوق الثاني لكتلة الضم السابقة. وأخيرًا اسحب الكتلة من فئة استشعار Sensing، وضعها في الصندوق الفارغ الأول لكتلة الضم الثانية، ثم اكتب كلمة 'seconds ' في الصندوق الفارغ الثاني لكتلة الضم الثانية، وتأكد من وجود مسافةٍ فارغةٍ قبلها.

اسحب أخيرًا كتلة البيانات إلى نهاية سلسلة التعليمات، ثم استبدل الرقم '0' بكتلة الإخبار . أصبحت اللعبة الآن جاهزةً للاختبار، لذلك انقر على الراية الخضراء واستعد. اضغط المفتاح SPACE فور رؤيتك للرسالة '!Hit Space' وحاول أن تحطّم زمن اللعبة القياسي.

شكل 13-4 حان وقت اللعب

يمكنك توسيع المشروع أكثر بحسابك المسافة التقديرية التي ستقطعها محطة الفضاء الدولية وهي تدور حول الأرض خلال الفترة التي استغرقتها حتى تضغط المفتاح SPACE، وذلك بعد الأخذ بالحسبان أن سرعتها تصل إلى 7 كيلومترات في الثانية.

أنشئ أولًا متغيرًا باسم 'distance'، ولاحظ كيف تتغير الكتل تلقائيًا في فئة البيانات Data لإظهار المتغير الجديد، وستبقى كتل المتغير السابق في البرنامج كما هي. أضف الكتلة ، ثم اسحب كتلة عامل الجداء وضعها فوق القيمة '0' للكتلة السابقة، ثم اسحب الكتلة وضعها فوق الفراغ الأول لكتلة عامل الجداء واكتب الرقم '7' في الفراغ الثاني لها.

ستقرأ الكتلة المركبة التي أنشأتها أخيرًا قيمة المقدار الذي يمثِّل الزمن الذي استغرقته حتى ضغطت المفتاح SPACE مضروبًا بالرقم '7'، وهي المسافة التي ستقطعها محطة الفضاء الدولية خلال هذه الفترة.

أضف الكتلة وغيّر الزمن من '1' إلى '4 ثوان'، ثم اسحب كتلةً أخرى وضعها في نهاية السلسلة، وضع ضمنها كتلتي ضم كما فعلت سابقًا. اكتب في الفراغ الأول للكتلة الأولى الجملة ' In that time the ISS travels around' واترك مسافةً فارغةً في نهايتها. ستملأ كتلة الضم الثانية الفراغ الثاني من كتلة الضم الأولى، اكتب في الفراغ الثاني لكتلة الضم الثانية الكلمة 'kilometres ' واترك مسافةً فارغةً قبلها.

اسحب كتلة العوامل وضعها في الفراغ الأول لكتلة الضم الثانية، ثم اسحب الكتلة وضعها داخل الفراغ الوحيد للكتلة السابقة. تُدوِّر الكتلة العدد إلى أقرب عددٍ صحيح أكبر أو أصغر منه، وبالتالي ستظهر النتيجة عددًا صحيحًا سهل القراءة بدلًا من عددٍ فائق الدقة صعب القراءة بسبب وجود عددٍ كبيرٍ من الأرقام بعد الفاصلة.

انقر على الراية الخضراء لتنفيذ البرنامج لتلاحظ المسافة التي ستقطعها محطة الفضاء الدولية خلال الوقت الذي تستغرقه في ضغط المفتاح SPACE، كما هو موضحٌ في الشكل التالي. تذكر أن تحفظ البرنامج عند الانتهاء لتتمكن من تشغيله مجددًا دون عناء كتابته من جديد.

الشكل 14-4 سيخبرك تيم كم المسافة التي قطعتها محطة الفضاء الدولية

اقتباس

تحدي السرعة: ماهي المهن التي تتطلب ردود أفعالٍ سريعة بالإضافة إلى رواد الفضاء؟ هل يمكنك رسم شخصيةٍ جديدة وخلفيٍة جديدة تمثّل مهنةً أخرى تتطلب ردود أفعالٍ سريعة؟

المشروع الثاني: سباحة فنية متزامنة

تستخدم معظم الألعاب أكثر من زر للتحكم بمجرياتها، وسنوضح هذه الفكرة في مشروعنا الحالي باستخدام زري لوحة المفاتيح ← و→.

اقتباس

هذا المشروع متاح على موقع راسبيري باي أيضًا.

أنشئ مشروعًا جديدًا واحفظه باسم 'Synchronised Swimming'، ثم انقر على المسرح وبعدها على نافذة الخلفيات. انقر على اللون الأزرق المائي ضمن لوحة الألوان، ثم انقر على أيقونة الدلو التي تملأ الخلفية بلونٍ محدد، وانقر بعدها على الخلفية البيضاء للمسرح لتصبح باللون المطلوب، كما يبين الشكل التالي.

شكل 15-4 املأ الخلفية باللون الأزرق

انقر بالزر الأيمن على شخصية القط، ثم اختر الأمر "حذف delete". انقر على الأيقونة "اختر شخصية من المكتبة choose sprite from library" لتعرض لك مجموعة الشخصيات المدمجة مع سكراتش 2، وانقر على فئة الحيوانات Animals ثم اختر الشخصية 'Cat1 Flying'، وبعدها انقر الزر OK. ستفيدنا هذه الشخصية جيدًا في السباحة أيضًا!

شكل 16-4 اختر شخصية من المكتبة

انقر على الشخصية الجديدة، ثم اسحب كتلتي أحداث من النوع إلى منطقة بناء البرنامج. انقر في الكتلة الأولى على السهم الصغير المتجه للأسفل بجانب الكلمة 'space' واختر 'left arrow' من قائمة الخيارات، ثم اسحب كتلة الحركة وضعها أسفل كتلة الحدث when left arrow pressed (عند الضغط على السهم الأيسر)، وكرّر نفس العملية على كتلة الحدث الثانية لتغيّر زر 'space' بالزر 'right arrow'، وضع تحتها الكتلة . لاحظ أن مجموعتي الكتل السابقتين ستبقيان منفصلتين ولا تمثلان سلسلةً واحدة.

اضغط الزرين ← و→ لاختبار برنامجك، حيث ستلاحظ أن القط سيدور بالجهة التي تريد وفقًا للزر الذي تضغط عليه. انتبه أنك لست بحاجةٍ إلى النقر على الراية الخضراء لتنفيذ البرنامج، لأن كتلة بادئ البرنامج التي استخدمتها سابقًا ستبقى فعّالة دومًا حتى لو لم يكن البرنامج في وضع 'التشغيل running' بالمعنى العام.

كرّر الخطوات السابقة مرتين لكن اختر الزرين 'up arrow' و'down arrow' في كتلتي الأحداث وضع الكتلتين و بدلًا من كتلتي الدوران.

اضغط الآن على الأسهم في لوحة المفاتيح لترى القط يدور ويسبح إلى الأمام والخلف.

لجعل حركة القط أكثر واقعية، يمكنك تغيير مظهره، ويُعرف هذا الأمر في سكراتش بتغيير الزي costume. انقر على شخصية القط ثم على النافذة الفرعية المُسماة أزياء Costumes فوق لوحة الكتل البرمجية، وانقر على الزي 'cat1 flying-a'، ثم انقر على أيقونة 'X' الدائرية التي ستظهر على زاوية الزي اليسارية العليا لحذفه. اختر الزي 'cat1 flying-b' واستخدم الصندوق أعلاه لتغيير الاسم إلى 'right'، كما هو موضحٌ في الشكل التالي.

شكل 17-4 إعادة تسمية الزي

انقر بزر الفأرة الأيمن على الزي الجديد 'right' في النافذة الفرعية أزياء Costume، ثم انقر 'نسخة أخرى duplicate' لإنشاء نسخةٍ جديدةٍ، ثم انقر على هذه النسخة لاختيارها وسمِّها 'left'. انقر بعد ذلك على أيقونة عكس الاتجاه يمين- يسار وستجدها في شريط الأيقونات بجوار صندوق تغيير اسم الزي في النافذة الفرعية أزياء Costumes، وهكذا ستحصل على زيين، أحدهما 'right' ووجه القط فيه نحو اليمين، والآخر 'left' ووجه القط فيه نحو اليسار، كما هو موضحٌ في الشكل التالي.

شكل 18-4 نسخ الزي ثم قلبه وتسميته 'left'

انقر على النافذة الفرعية المُسماة منطقة بناء البرنامج Scripts، ثم اسحب إليها كتلتي مظهر من النوع و، وضَعهما أسفل كتلتي الحدث left arrow (عند الضغط على السهم الأيسر) و right arrow (عند الضغط على السهم الأيمن) بحيث يتوافق السهم اليميني مع الزي اليميني واليساري مع اليسار. جرب السهمين اليميني واليساري الآن في لوحة المفاتيح وستلاحظ أن القط يدير وجهه باتجاه الحركة.

وللحصول على الطابع الأولمبي للسباحة المتزامنة، سنحتاج إلى المزيد من السباحين، كما سنحتاج إلى طريقةٍ لإعادة ضبط موقع الشخصية. أضِف الكتلة وضع تحتها كتلة الحركة ، وغيّر القيم الصفرية إذا كان ذلك ضروريًا، أضف بعد ذلك الكتلة . عند النقر على الراية الخضراء سيُوجّه القط إلى منتصف المسرح (النقطة (0,0)) وسيشير إلى اليمين.

لإنشاء عددٍ أكبر من السباحين، أضف كتلة التحكم بعد تغيير قيمتها الافتراضية '10' إلى '6'، ثم ضع كتلة التحكم داخلها. ولجعل السباحين يتحركون بحيث لا يتوجهون جميعهم إلى نفس الوجهة، أضف الكتلة فوق الكتلة ضمن الكتلة .

انقر على الراية الخضراء لترى أن السباحين قد ظهروا!

ستحتاج إلى بعض الموسيقى لإكمال اللمسة الأولمبية، لذلك انقر على النافذة الفرعية المُسماة أصوات Sounds والموجودة فوق لوحة الكتل البرمجية، ثم انقر الأيقونة 'اختر صوتًا جديدًا من المكتبة choose new sound from library'. انقر على فئة أصوات موسيقية Music Loops واختار الصوت الذي يعجبك بعد تجريب الأصوات بالنقر على أيقونات التشغيل. اخترنا في برنامجنا الصوت 'dance around'، انقر OK لانتقاء الصوت، ثم انقر على واجهة بناء البرنامج Scripts لفتح منطقة البرنامج مجددًا.

شكل 19-4 اختر الموسيقى من مكتبة الأصوات

أضف كتلة أخرى إلى منطقة بناء البرنامج، ثم أضف كتلة التحكم . أضف داخل كتلة التحكم الكتلة ، وتذكر أن تضع اسم المقطوعة الموسيقية التي تختارها وليس بالضرورة 'dance around'. انقر على الراية الخضراء لاختبار البرنامج، وانقر على المثمَّن الأحمر لإيقاف البرنامج وإسكات الموسيقى إذا أردت.

يمكنك محاكاة رقصةٍ كاملةٍ من خلال إضافة محرّض حدث جديد event trigger إلى برنامجك، ولهذا أضِف كتلة الأحداث ثم الكتلة وتحتها الكتلة ، وضع داخل كتلة التكرار الأخيرة الكتلتين و.

انقر على الراية الخضراء، ثم انقر على المفتاح SPACE وشاهد الرقصة. لا تنس حفظ البرنامج عندما تنتهي.

اقتباس

تحدي فقرة السباحة الخاصة: هل يمكنك تصميم فقرة سباحة متزامنةٍ خاصةٍ بك؟ ما الذي عليك تعديله للحصول على سباحين أكثر أو أقل؟ هل يمكنك إضافة عدة فقرات سباحةٍ متزامنة بحيث يمكن أن تُشغّل أيًا منها بالضغط على زرٍ مختلف من أزرار لوحة المفاتيح؟

شكل 20-4 البرنامج الكامل للسباحة المتزامنة

المشروع الثالث: لعبة القوس والسهم

لقد بدأت بخط طريقك نحو احتراف سكراتش، لهذا لا بُدّ أن ترفع مستوى التحدي قليلًا بتصميم لعبة قوسٍ وسهم، والتي يُطلب فيها من اللاعب إصابة هدفٍ بقوسٍ مُتأرجحٍ وسهم.

لنبدأ بتنزيل موارد اللعبة من ملف  ArcheryResources.sb2 مستعينين بمتصفح كروم، حيث تستغرق العملية عدة ثوانٍ فقط. افتح بعدها برنامج سكراتش 2، ثم انقر على قائمة الملف File، ثم اختر تحميل مشروع Load Project. انقر على 'pi' في الجزء اليساري من النافذة وابحث عن المجلد 'تنزيلات Downloads'، وانقر على الملف ArcheryResources.sb2 ثم انقر الزر فتح Open.

سيسألك البرنامج إذا كنت تريد استبدال محتوى البرنامج الذي تعمل عليه حاليًا، لذلك انقر إلغاء Cancel ثم احفظ برنامجك أولًا إذا أردت الاحتفاظ به، وإلا انقر الزر OK.

شكل 21-4 موارد مشروع القوس والسهم

يحتوي المشروع على خلفية وشخصية، ولكن دون أية شيفرات لتشغيل اللعبة، لذا عليك إضافتها بنفسك.

ابدأ بإضافة الكتلة ثم الكتلة وانقر فيها على السهم المتجه للأسفل واختر 'رسالة جديدة New Message'، ثم اكتب فيها 'new arrow' قبل النقر على الزر OK. ستظهر الكتلة الآن على الشكل .

رسالة البث broadcast هي رسالةٌ يصدرها جزءٌ من البرنامج ويتلقاها جزءٌ آخر؛ ولتستفيد حقيقةً من هذه الرسالة، أضف الكتلة ثم حوّلها لتصبحمن خلال النقر على السهم المتجه للأسفل واختيار 'new arrow'.

أضف الكتلتين ثم أسفل الكتلة ، وغيّر القيمة الافتراضية في الكتلتين السابقتين كما يناسبك بعد سحبهما إلى منطقة بناء البرنامج. انقر على الراية الخضراء وراقب ما فعلته حتى اللحظة، حيث ستقفز شخصية السهم التي يستخدمها اللاعب للتصويب على الهدف إلى الزاوية اليمينية السفلى من المسرح ويتضاعف حجمها 4 مرات.

لزيادة التحدي في اللعبة، أضف محاكاةً لحركة التأرجح عندما يُشدُّ القوس ويصوّب اللاعب. لفعل ذلك اسحب الكتلة وضع تحتها الكتلة، وغيّر القيمة '1' إلى '0.5'، ثم ضع كتلة العوامل مكان الفراغين اللذان يحملان الرقمين '150' و '-150' في الكتلة السابقة؛ وهذا يعني أنّ السهم سيغيّر اتجاهه على المسرح عشوائيًا وسيبتعد عن الهدف مسافةً عشوائيةً أيضًا، مما سيزيد صعوبة إصابة الهدف.

انقر على الراية الخضراء وراقب ما يحدث؛ حيث سيتحرك السهم ضمن المسرح مغطيًا أجزاءًا مختلفةً من الهدف، لكن حتى هذه اللحظة لا توجد وسيلةٌ لإطلاق السهم؛ لذلك اسحب الكتلة  وضع بعدها كتلة التحكم ، ثم انقر على السهم المتجه للأسفل في هذه الكتلة وغيّرها إلى كتلة .

انقر الراية الخضراء إذا أوقفت برنامجك، ثم اضغط المفتاح SPACE وستلاحظ أن السهم سيتوقف عن الحركة. بداية جيدة، لكنك بحاجةٍ إلى تمثيل السهم متجهًا إلى الهدف؛ لذلك أضف الكتلة واتبعها بالكتلة ، ثم انقر زر الراية الخضراء لتشغيل البرنامج مجددًا، وسيبدو السهم الآن متحركًا نحو الهدف.

لجعل اللعبة أكثر متعةً، لا بدّ من وسيلةٍ لإظهار النتيجة؛ لذلك أضف الكتلة وتأكد أنها تحت الكتلة وليس داخلها، ثم ضع داخل الفراغ المخصص في الكتلة كتلة الاستشعار . ولاختيار اللون الصحيح، انقر على المربع الملون داخل الكتلة، ثم انقر على البقعة الصفراء داخل الهدف الموجود على المسرح، وهكذا سيعرف اللاعب أنه حقق نتيجةً برميته.

أضِف الكتلتين و داخل الكتلة ، ثم أضف أخيرًا الكتلة بعد الكتلة ، وذلك لتمنح اللاعب سهمًا جديدًا في كل مرةٍ يطلق فيها السهم. انقر على الراية الخضراء لتبدأ اللعبة، وحاول أن تصيب العين الصفراء منتصف الهدف، وإذا فعلتها ستسمع هتافًا تشجيعيًا وستُكافأ بمئتي نقطة.

ستعمل اللعبة الآن، لكن حاول استخدام ما تعلمته في هذا الفصل في إضافة نقاطٍ لإصابة الأجزاء الأخرى من الهدف، كأن يحصل اللاعب على 100 نقطةٍ عند إصابة الدائرة الحمراء و50 عند إصابة اللون الأزرق.

اطلع على الملحق D، الذي يحمل العنوان "اطلع أكثر" للمزيد من مشاريع سكراتش.

اقتباس

تحدٍ لتحسين اللعبة: كيف يمكن أن تجعل اللعبة أسهل أو أن تجعلها أصعب؟ هل يمكنك استخدام المتغيرات لزيادة نتيجة اللاعب عند إصابته الهدف بعدة أسهم؟ هل يمكن إضافة عدادٍ تنازلي ليشعر اللاعب بضغطٍ أكبر عند التصويب؟

ترجمة -وبتصرف- للفصل الرابع "Programming with scratch" من كتاب THE OFFICIAL Raspberry Pi Beginner’s Guide.

اقرأ أيضًا

• المقال التالي: البرمجة باستخدام لغة بايثون في تطبيقات راسبيري باي
• المقال السابق: جولة في راسبيان: نظام تشغيل راسبيري باي
• إنشاء لعبة أضواء باستخدام برنامج سكراتش وحاسوب راسبيري باي
• لعبة تخفيف التوتر باستخدام سكراتش وحاسوب راسبيري باي

ستتعلم في هذا المقل كيفية استثمار نظام التشغيل راسبيان Raspbian، حيث يمتلك راسبيري باي القدرة على تشغيل مجالٍ واسعٍ من البرمجيات متضمنةً عددًا من أنظمة التشغيل المختلفة، التي يعتمد عليه الجهاز أساسًا ليعمل. يُعدّ راسبيان نظام التشغيل الرسمي لمؤسسة راسبيري باي، وأكثر أنظمة التشغيل المستخدمة مع باي شعبية، حيث بُني راسبيان اعتمادًا على نظام التشغيل ديبيان لينكس Debian Linux، وقد صُمم خصيصًا ليناسب جهاز راسبيري باي، ويأتي مع حزمةٍ من البرمجيات والإضافات المثبتة مسبقًا والجاهزة للعمل.

إذا استخدمت سابقًا أنظمة تشغيل مثل مايكروسوفت ويندوز، أو آبل ماك، أو إس؛ فالأمر مشابهٌ على راسبيان، حيث يعتمد على مبادئ النافذة والأيقونة والقائمة ومؤشر الفأرة نفسها، وستألف بيئة العمل بسرعة. سيحضِّرك هذا المقال للانطلاق في العمل ويعرّفك على بعض البرمجيات المجمّعة خصيصًا.

معالج الإعداد الترحيبي Welcome Wizard

سترى هذا المعالج عند ظهور سطح مكتب راسبيان للمرة الأولى، وهو أداةٌ مفيدةٌ تساعدك على تغيير بعض إعدادات النظام من أجل تهيئته بما يناسب طبيعة ومكان استخدامك الراسبيري باي.

شكل 1-3 معالج الإعداد الترحيبي

اقتباس

لإغلاق معالج الإعداد الترحيبي: انقر على زر الإغلاق Cancel، ولكن لن تعمل بعض ميزات باي، مثل ميزة الاتصال اللاسلكي حتى تُكمل مجموعة الأسئلة الأولى على الأقل.

انقر على زر التالي Next، ثم اختر بلدك ولغتك ونطاقك الزمني Time zone بالنقر على القائمة المنسدلة الموافقة لكل خيار، كما هو موضحٌ في الشكل التالي. إذا كنت تستخدم لوحة مفاتيح عربية، فانقر على صندوق التحقق المجاور حتى تتأكد من أن راسبيان سيستخدم مخطط لوحة المفاتيح العربية الصحيح؛ وإذا أردت استخدام اللغة الإنكليزية أيًا كانت لغتك الأم، فانقر على صندوق التحقق Use English language لتفعيله، ثم انقر زر التالي Next عندما تنتهي.

شكل 2-3 اختيار اللغة

ستطلب منك الشاشة الثانية للمعالج تغيير كلمة السر الخاصة بالمستخدم الافتراضي pi، حيث تكون الكلمة الافتراضية raspberry، ومن المهم جدًا أن تختار كلمة سر جديدة لأسبابٍ أمنية. أدخل الكلمة في كلا الصندوقين (كلمة السر وتأكيدها) كما هو موضحٌ في الشكل التالي، وبالنقر على مربع التحقق بجوار إخفاء المحارف Hide characters ستكون قادرًا على رؤية الكلمة التي تكتبها، كما يجب أن تكون كلمة المرور متطابقةً في الصندوقين.

شكل 3-3 إعداد كلمة سر جديدة

تسمح لك الشاشة التالية المُوضحة بالشكل التالي باختيار الشبكة اللاسلكية التي ستتصل بها من خلال قائمةٍ من الشبكات المتوفرة، حيث يمكنك التَنقُّل عبر عناصر القائمة باستخدام الفأرة أو لوحة المفاتيح حتى تجد اسم شبكتك، بعد ذلك انقر عليها وانقر على زر التالي Next. سيُطلب منك كتابة كلمة مرور الشبكة اللاسلكية إذا كانت محميّة Secure، حيث من الأفضل أن تكون محمية، وتُعرف هذه الكلمة أيضًا بـ pre-shared key، وستجد هذا المفتاح عادةً على علبة الموجّه أو أسفل الموجِّه نفسه. انقر على زر التالي Next للاتصال بالشبكة، وإذا كنت لا تريد الاتصال بشبكة لاسلكية، فانقر زر تخطي Skip.

شكل 4-3 اختيار الشبكة اللاسلكية

اقتباس

الاتصال بالشبكات اللاسلكية: تأتي وحدة الاتصال اللاسلكي مدمجةً مع راسبيري 3 و4، ومع عائلات Pi Zero W فقط، لذلك لا بَُّد من شراء وحدة اتصالٍ لاسلكي WiFi بواجهة USB إذا أردت استخدام الاتصال اللاسلكي مع بقية نماذج باي.

تتحقق الشاشة التالية المُوضحة بالشكل التالي من وجود تحديثات updates لراسبيان وبقية البرمجيات على باي، وتتيح لك تثبيتها، حيث يُحدّث راسبيان بانتظامٍ لإصلاح الثغرات وإضافة ميزاتٍ جديدة وتحسين الأداء. انقر زر التالي Next لتثبيت التحديثات المتوفرة أو تخطي Skip لتجاوز العملية. قد يستغرق تنزيل التحديثات بعض الوقت، وستظهر نافذةٌ تخبرك أن النظام مُحدّث عند انتهاء عملية التثبيت، انقر بعدها على الزر OK.

شكل 5-3 التحقق من وجود تحديثات

ستسألك الشاشة الأخيرة من المعالج والموضحة في الشكل التالي عما إذا كنت تريد إعادة إقلاع النظام rebooting، حيث لن تُفعّل بعض التغييرات دون إعادة تشغيل راسبيري باي. وإذا طُلب منك ذلك، فانقر على زر إعادة الإقلاع Reboot، وسيعيد باي تشغيل نفسه، لكن معالج الإعداد الترحيبي سيختفي هذه المرة ويصبح باي جاهزًا للعمل.

شكل 6-3 إعادة إقلاع راسبيان

التعرف على سطح المكتب

تُعرف نسخة راسبيان المُثبَّتة على معظم أجهزة راسبيري باي على أنها راسبيان مع سطح مكتب راسبيري باي، وذلك للدلالة على واجهة المستخدم الرسومية الرئيسية. تحتل مساحة سطح المكتب صورةً تُدعى خلفية سطح المكتب Wallpaper؛ حيث تدل العلامة A في الشكل التالي عليها، وستظهر فوقها البرامج التي تشغلها. ستشاهد في أعلى سطح المكتب شريط المهام Taskbar عند العلامة B، والذي يمكِّنك من تحميل أي برنامجٍ من البرامج التي وضعتها ضمنه، ويُشار إلى البرامج التي جرى تشغيلها بالمهمَّات tasks من مكان العلامة C في هذا الشريط.

سطح مكتب راسبيان

سنوضّح الآن أقسام سطح المكتب التي تشير إليها العلامات في الشكل السابق، وهي:

• A: خلفية سطح المكتب.
• B: شريط المهام.
• C: مهمّة.
• D: لوحة النظام system tray.
• E: إزالة الوسائط.
• F: أيقونة بلوتوث.
• G: أيقونة شبكة الاتصال.
• H: أيقونة حجم الصوت.
• I: الساعة.
• J: شريط تشغيل البرامج Launcher.
• K: أيقونة القائمة أو أيقونة راسبيري.
• L: أيقونة سلة المحذوفات.
• M: أيقونة السوّاقات Drivers القابلة للإزالة.
• N: شريط عنوان النافذة.
• O: تصغير النافذة.
• P: تكبير النافذة.
• Q: إغلاق النافذة.

تقع لوحة النظام D على يسار شريط القائمة menu bar ويظهر فيها رمزٌ لإزالة أي وسيط تخزينٍ قابلٍ للإزالة، مثل سواقة تخزين USB إذا وصلتها بالجهاز. سيسمح لك النقر على هذا الرمز بإزالة وإخراج الوسيط بأمان، وستجد في أقصى يسار الشريط الساعة I، وستشاهد بالنقر عليها تقويمًا رقميًا موضحًا في الشكل التالي.

شكل 8-3 تقويم رقمي

تجد إلى جانب الساعة أيقونةً على شكل مكبر صوت H، يمكنك النقر عليها بزر الفأرة الأيسر لضبط حجم الصوت، وبالزر الأيمن لاختيار المخرج الصوتي الذي يستخدمه باي. كما ستجد أيقونة شبكة الاتصال G إلى جانب مكبر الصوت، حيث ستظهر قوة الإشارة على شكل أشرطةٍ متتابعةٍ إذا كنت متصلًا بشبكةٍ لاسلكية، وسترى فقط سهمين عموديين متعاكسين إذا كنت متصلًا بشبكةٍ سلكيةٍ محلية. انقر على أيقونة شبكة الاتصال لعرض قائمة الشبكات اللاسلكية المتاحة في الجوار، وعلى أيقونة البلوتوث F للاتصال بأجهزة البلوتوث المجاورة لراسبيري، كما هو موضح في الشكل التالي.

شكل 9-3 قائمة الشبكات اللاسلكية المتاحة

يتوضع شريط تشغيل البرامج J على يمين شريط القائمة، ويضم أيقونات البرامج التي ثبتَّها عند تثبيت راسبيان، وقد لا ترى جميع أيقونات البرامج على شريط التشغيل، حيث يتوضع بعضها ضمن قائمة راسبيري الموجودة أقصى يسار شريط القائمة، ويمكنك فتح القائمة بمجرد النقر على أيقونتها.

شكل 10-3 قائمة راسبيان

تُقسم البرامج الموجودة في قائمة راسبيري إلى فئاتٍ تدل أسماؤها على طبيعة البرامج ضمنها، حيث تضم فئة البرمجة Programming مثلًا البرامج المصممة لمساعدتك في كتابة برامجك الخاصة كما سترى في مقال لاحق حول البرمجة باستخدام سكراتش Scratch وما يليه؛ بينما ستسلّيك الألعاب Games لبعض الوقت. لن نستعرض بالطبع جميع البرامج في هذا الدليل، لذلك جرّب أن تتعلم بنفسك ما تريده منها.

متصفح الويب كروميوم Chromium

سنتمرن الآن على استخدام باي بتشغيل متصفح كروميوم على النحو التالي: انقر على أيقونة راسبيري في الزاوية اليسارية العليا لسطح المكتب لتظهر لك قائمة البرامج، ثم انتقل بعدها إلى فئة الإنترنت وانقر على أيقونة متصفح كروميوم، كما هو مبين في الشكل التالي.

شكل 11-3 متصفح كروميوم

سيبدو لك كروميوم مألوفًا إذا استخدمت سابقًا متصفح الويب جوجل كروم Google Chrome على حاسوبٍ آخر، حيث يتيح لك كروميوم مثل أي متصفح ويب زيارة المواقع المختلفة ومشاهدة مقاطع الفيديو والتمتع بالألعاب والتواصل مع أشخاص آخرين حول العالم من خلال المنتديات المختلفة أو مواقع المحادثة المباشرة.

ابدأ باستخدام كروميوم من خلال تكبير نافذته إلى الحد الأقصى لتملأ نافذة سطح المكتب؛ حيث ستجد ثلاث أيقوناتٍ متجاورةٍ في أقصى يسار شريط عنوان نافذة كروميوم N. انقر على الأيقونة الموجودة في الوسط والتي تحمل رمز سهمٍ متّجِهٍ للأعلى P، وهي أيقونة تكبير النافذة لتشغل مساحة سطح المكتب؛ أما الأيقونة التي تأتي على يسارها فهي تصغير النافذة O، والتي تُخفي النافذة حتى تنقر عليها في شريط المهام أعلى سطح المكتب. وتحمل بالطبع أيقونة الإغلاق Q رمز الضرب إلى يمين أيقونة التكبير.

اقتباس

الإغلاق والحفظ: لا تغلق النافذة دون أن تحفظ عملك، فقد تنبهك بعض البرامج للأمر عند نقر زر الإغلاق، لكن بعضها الآخر لن يفعل.

إذا أردت تصفح الإنترنت فما عليك سوى النقر على شريط العناوين Address bar أعلى المتصفح؛ وهو الشريط الأبيض الطويل الذي ينتهي برمز عدسة البحث، ومن ثم كتابة العنوان الذي تريد التوجه إليه، مثل www.raspberrypi.org، ثم اضغط على زر Enter وسيحمّل كروميوم الموقع المطلوب كما هو موضح في الشكل التالي. تستطيع البحث عما تريده أيضًا بدلًا من كتابة عنوان محدد، كأن تكتب راسبيري باي،  أو راسبيان، أو أية عباراتٍ أخرى، وسيبحث كروميوم عن محتوىً يضم هذه العبارات.

شكل 12-3 تحميل موقع ويب راسبيري باي عبر كروميوم

قد تظهر لك عدة نوافذٍ فرعية tabs ضمن نافذة كروميوم عند تشغيله للمرة الأولى، حيث يمكنك التنقل بينها بمجرد النقر على النافذة، كما يمكنك إغلاق نافذة فرعية محددة بالنقر على رمز الضرب الموجود على الطرف الأيمن للنافذة. لفتح نافذة فرعية جديدة، انقر على زر النافذة الفرعية الموجود إلى يمين آخر نافذة فرعية مفتوحة، أو اضغط معًا زري لوحة المفاتيح CTRL وT. تُعَد النوافذ الفرعية وسيلةً جيدةً لتصفح عدة مواقع ويب معًا دون ازدحام نوافذ كروميوم على الشاشة. انقر على زر الإغلاق عند الإنتهاء من العمل على كروميوم.

مدير الملفات File Manager

تُخزّن جميع الملفات في المجلد الرئيسي Home، سواءٌ كانت قصيدةً كتبتها، أو برنامجًا أو مقطع فيديو أعددته، أو صورةً نزّلتها من موقع ويب. وللوصول إلى هذا المجلد، انقر على زر القائمة، ثم انتقل إلى الملحقات Accessories، وبعدها انقر على مدير الملفات File Manager.

شكل 13-3 برنامج مدير الملفات

يتيح لك مدير الملفات إمكانية تصفّح الملفات والمجلدات الموجودة على بطاقة الذاكرة الأساسية microSD، أو أية وسائط تخزينٍ قابلةٍ للإزالة، مثل سواقات التخزين المحمولة بواجهة USB، حيث ينقلك البرنامج عند تشغيله إلى المجلد الرئيسي مباشرةً، ويضم هذا المجلد بدوره مجلداتٍ فرعيةٍ subdirectories أخرى مرتبةٍ في فئات كما هو حال برامج قائمة راسبيري، وأهمها:

• سطح المكتب Desktop الذي يضم ما تراه من ملفات على سطح المكتب، فإذا خزّنت ملفًا ضمن هذا المجلد سيظهر على سطح المكتب، وبالتالي يسهّل عليك إيجاده وفتحه.
• المستندات Documents: وهو المجلد الرئيسي لمعظم الملفات التي تُنشئها.
• التنزيلات Downloads: تُخزَّن ضمنه الملفات التي نزّلتها من الإنترنت عبر المتصفح كروميوم تلقائيًا.
• MagPi: يحتوي على نسخةٍ إلكترونية من مجلة MagPi؛ وهي المجلة الرسمية لمؤسسة راسبيري باي.
• الموسيقى Music: يضم ملفات موسيقى كنت قد أنشأتها أو خزنتها على راسبيري باي.
• الصور Pictures: وهو مجلدٌ فرعيٌ مخصصٌ لتخزين الصور.
• عام Public: طالما أن معظم الملفات والمجلدات خاصة، فما تضعه في هذا المجلد يصبح عامًا؛ أي يمكن لأي مستخدمٍ الوصول إليه حتى لو كان له معلومات استيثاق خاصة، مثل اسم المستخدم وكلمة المرور.
• الفيديوهات Videos: وهو مجلدٌ فرعيٌ مخصصٌ لتخزين مقاطع الفيديو، ويمثّل وجهة البحث الأولى لبرامج تشغيل الفيديو.

تُقسم نافذة مدير الملفات إلى قسمين: القسم الأيسر الذي يعرض المجلدات الموجودة على راسبيري باي، والقسم الأيمن الذي يعرض الملفات والمجلدات الفرعية الموجودة ضمن المجلد الذي اخترته من مجلدات القسم الأيسر. إذا وصلت أحد وسائط التخزين القابلة للإزالة بأحد منافذ USB، فستظهر لك نافذةً تسألك عما إذا كنت تريد تصفح محتويات وسيط التخزين باستخدام مدير الملفات File Manager، كما هو مبين في الشكل التالي، انقر زر OK لتتمكن من ذلك.

شكل 14-3 توصيل وسيط تخزين قابل للإزالة

بإمكانك نسخ الملفات من الأجهزة القابلة للإزالة إلى بطاقة الذاكرة microSD أو العكس، وذلك بفتح مجلد بطاقة الذاكرة الخاصة براسبيري باي ومجلد الجهاز القابل للإزالة في نافذتين مختلفتين لمدير الملفات، ثم الضغط المستمر على الملف الذي تريد نسخه بزر الفأرة اليساري وسحبه إلى النافذة الأخرى، ثم إفلاته ضمنها، وتُعرف هذه العملية باسم السحب والإفلات Drag and Drop.

هناك طريقةٌ أخرى لنسخ الملفات من خلال النقر مرةً واحدةً على الملف، ثم النقر على قائمة التحرير Edit واختيار نسخ Copy، والانتقال بعد ذلك إلى النافذة الأخرى والنقر على قائمة التحرير Edit، ثم اختيار لصق Paste. يمكنك أيضًا اختيار أمر النقل Move من قائمة التحرير Edit بدلًا من النسخ Copy، لكن الفرق بينهما أن عملية النقل ستحذف الملف من المجلد الأصلي بعد نقله إلى المجلد الجديد.

يتيح راسبيان إمكانية تنفيذ العمليتين السابقتين عبر اختصارات لوحة المفاتيح، حيث يمكنك تنفيذ عملية النسخ بالضغط على زري CTRL وC معًا ؛ وتنفيذ النقل أو القص بالضغط على زري CTRL وX معًا؛ أما النسخ، فمن خلال الضغط على زري CTRL وV معًا.

الشكل 15-3 سحب وإفلات ملف

اقتباس

اختصارات لوحة المفاتيح: عندما ترى اختصارًا مكتوبًا مثل CTRL+C، فهذا يعني أن تضغط أولًا الزر CTRL على لوحة المفاتيح، ثم تضغط على الزر الآخر C، ثم تفلت كلا الزرين.

أغلق نافذة مدير الملفات حين تنتهي من تجربته، وأغلق أية نوافذٍ أخرى قد فتحتها بالنقر على زر الإغلاق في أعلى يمين النافذة، بعد ذلك أخرج وسائط التخزين القابلة للإزالة إذا وصلت أحدها براسبيري باي من خلال النقر على زر الإخراج Eject أعلى يمين الشاشة، ثم سحب الجهاز من منفذ USB.

اقتباس

إخراج الأجهزة القابلة للإزالة: استخدم دائمًا زر إخراج وسائط التخزين القابلة للإزالة قبل فصلها عن اللوحة؛ فقد يتسبب إخراجها مباشرةً تلفًا في محتوياتها.

مجموعة البرامج المكتبية ليبر أوفيس LibreOffice

وهي وسيلةٌ أخرى لاختبار إمكانيات راسبيري باي. انقر على أيقونة راسبيري، ثم انقل الفأرة إلى أدوات المكتب Office وانقر على محرر النصوص ليبر أوفيس رايتر LibreOffice Writer؛ وهو البرنامج الذي يعالج النصوص ضمن مجموعة ليبر أوفيس المكتبية ذات الشعبية الواسعة والمماثلة لغيرها من المجموعات المكتبية، مثل مايكروسوفت أوفيس Microsoft Office، وجوجل دوكس Google Docs. من الممكن ألا تجد ليبر أوفيس مُثبّتًا افتراضيًا مع بعض نسخ راسبيان، لذلك استخدم أداة برمجيات مفيدة Recommended Software لتثبيته، والتي سنتحدث عنها لاحقًا في هذا المقال.

شكل 16-3 محرر نصوص ليبر أوفيس

يتيح لك محرر نصوص ليبر أوفيس رايتر إمكانية كتابة المستندات وتنسيقها بطرقٍ مُلفتة، حيث يمكنك تغيير نمط الخط ولونه وقياسه، وإضافة التأثيرات والصور والمخططات البيانية والرسومية والجداول وغيرها من المحتويات، كما يساعدك المحرر على تتبع الأخطاء، حيث يّظلل مباشرةً أخطاء الكتابة باللون الأحمر وأخطاء القواعد بالأخضر أثناء الكتابة.

ابدأ تجربتك بكتابة مقطعٍ عما تعلّمته حتى الآن عن راسبيري باي وبرمجياته، واختبر مختلف الأيقونات الموجودة أعلى نافذة المحرر لتكتشف عملها، وحاول أن تزيد حجم الكلمات وأن تغيّر لون النص. إذا لم تكن واثقًا من عمل أية أيقونة، فمرّر مؤشر الفأرة فوقها وسيظهر لك مربع ملاحظات tooltip يخبرك عن عمل الأيقونة. احفظ عملك إذا كنت مقتنعًا به بالنقر على قائمة ملف File، ثم خيار الحفظ Save، واختر اسمًا مناسبًا لملفك، ثم انقر زر حفظ Save.

شكل 17-3 حفظ ملف

اقتباس

احفظ عملك دائمًا: تعوّد على حفظ عملك حتى لو لم يكتمل بعد، حيث سيجنّبك ذلك العديد من المشكلات إذا حدث خللٌ في التغذية الكهربائية أثناء العمل.

يُعدُّ محرر النصوص ليبر أوفيس رايتر جزءًا من مجموعة ليبر أوفيس المكتبية المتكاملة، وستجد بقية برامج المجموعة في فئة أدوات المكتب Office ضمن قائمة راسبيري إلى جانب ليبر أوفيس رايتر. هذه البرامج هي:

• ليبر أوفيس بيس LibreOffice Base: قاعدة بياناتٍ لتخزين المعلومات والبحث عنها بسرعة وتحليلها.
• ليبر أوفيس كالك LibreOffice Calc: جداول Spreadsheet لمعالجة الأرقام وإنشاء المخططات والرسومات.
• ليبر أوفيس درو LibreOffice Draw: برنامج رسوميات لإنشاء الصور والمخططات.
• ليبر أوفيس إمبرس LibreOffice Impress: برنامج عروض تقديمية لتصميم شرائح عرض وتقديمها.
• ليبر أوفيس ماث LibreOffice Math: محرّر صيغٍ رياضية لكتابة معادلات وعبارات رياضية بالشكل المناسب، ثم استخدامها في برامجٍ أخرى.

إذا أعجبك العمل على ليبر أوفيس، فيمكنك استخدامه على أجهزة حاسوبٍ أخرى. نزّل البرنامج من موقع ليبر أوفيس libreoffice.org بما يتناسب مع نظام التشغيل لديك سواءٌ كان مايكروسوفت ويندوز، أو توزيعات لينوكس، أو آبل ماك، أو إس وثبته بعد ذلك؛ وإذا أردت التعرف أكثر على ما يقدمه لك ليبر أوفيس، فانظر قسم ليبر أوفيس في أكاديمية حسوب.

اقتباس

الحصول على مساعدة: تحتوي معظم البرامج على قائمة مساعدة Help، حيث تنظم هذه القائمة جميع المعلومات التي ترشد المستخدم إلى طريقة عمل البرنامج. ابحث دومًا عن هذه القائمة إذا شعرت بصعوبة التعامل مع برنامجٍ ما لتساعدك في توجيه نفسك إلى الطريق الصحيح.

أداة البرمجيات المفيدة Recommended Software

على الرغم من تنوع حزمة البرامج التي تأتي مع راسبيان، فهو قادرٌ على تشغيل الكثير غيرها، حيث ستجد مجموعةً من أفضل البرامج ضمن الأداة Recommended Software، ولا بدّ أن يتصل جهازك بالإنترنت لاستخدامها. انقر على أيقونة راسبيري وانتقل بمؤشر الفأرة إلى تفضيلات Preferences، ومن ثم إلى أداة البرمجيات مفيدة Recommended Software، حيث ستبدأ الأداة بمجرد تشغيلها بالبحث عبر الإنترنت عن البرمجيات المتوفرة، وستعرض بعد ثوانٍ معدودة قائمةً بحزم البرمجيات المتوافقة مع راسبيان كما هو موضحٌ في الشكل التالي، وتكون مرتبةً ضمن فئات تمامًا مثل البرامج في قائمة راسبيري. انقر على أي فئةٍ في القسم اليساري من النافذة لاستعراض البرامج التي تنتمي إليها، أو انقر على كل البرامج All Programs لعرض كل شيء.

شكل 18-3 أداة Recommended Software

إذا وجدت مربع التحقق بجانب البرنامج مُعلّمًا، فالبرنامج مثبتٌ بالفعل على جهازك؛ وإذا لم يكن كذلك، فيمكنك تعليمه بالنقر عليه حتى يُثبَّت، حيث يمكنك اختيار القدر الذي تشاء من البرمجيات لتثبيتها سويةً، لكن قد لا تتسع بطاقة الذاكرة لها إذا كان حجم البطاقة أقل من المطلوب. وبنفس الطريقة، يمكنك إلغاء تثبيت البرامج من خلال البحث عن البرنامج المثبت مسبقًا، حيث سترى مربع التحقق إلى جواره معلّمًا. انقر عليه لإزالة العلامة، وبالطبع يمكنك عكس العملية إن أخطأت لسبب ما. عندما ترى أنك اخترت ما تريد تثبيته أو إزالته، فانقر على زر OK لتبدأ العملية، كما هو موضحٌ في الشكل التالي، وبعد انتهاء تنزيل البرامج المطلوبة وتثبيتها سيظهر لك صندوق حوار، انقر الزر OK لإغلاق الأداة Recommended Software.

شكل 19-3 إلغاء تثبيت برنامج

يمكنك استخدام أداة إضافة وإزالة البرامج Add/Remove Software لتثبيت أو إزالة برنامج، وستجدها أيضًا ضمن نفس فئة التفضيلات Preferences في قائمة راسبيان؛ حيث تعرض هذه الأداة مجالًا أوسع من البرامج، لكن معظمها لم يُختبر من قبل مؤسسة راسبيري باي.

أداة ضبط راسبيري باي Configuration Tool

آخر ما سنتعرف عليه في هذا المقال هي أداة الضبط Raspberry Pi configuration tool التي تشابه معالج الإعداد الترحيبي، حيث تساعدك الأداة في تغيير مجموعةٍ متنوعةٍ من إعدادات راسبيان. انقر على أيقونة راسبيري، وانتقل بمؤشر الفأرة إلى تفضيلات Preferences، ومن ثم إلى أداة ضبط راسبيري باي Raspberry Pi Configuration المُبينة في الشكل الآتي.

تنقسم نافذة الأداة إلى أربع نوافذٍ فرعية تتحكم كلٌ منها بمزايا محددة لراسبيان؛ أولى هذه النوافذ هي النظام System، وتظهر عند فتح البرنامج مباشرةً، حيث تمكّنك هذه النافذة من تغيير كلمة سر حسابك على راسبيان وتعيين اسمٍ لجهازك، وهو الاسم الذي يميِّز جهاز راسبيري باي عند الاتصال بشبكاتٍ محلية سلكيةٍ أو لاسلكية، وغيرها من الإعدادات. مع ذلك، لا تحتاج معظم هذه الإعدادات لأي تغيير.

اقتباس

تفاصيل أكثر: تجعلك هذه المقدمة الموجزة معتادًا على العمل مع الأداة. ولمزيدٍ من المعلومات حول كل إعداد، راجع الملحق E الذي يتناول أداة ضبط راسبيري باي Raspberry Pi Configuration Tool بصورةٍ مُفصّلة.

تضم النافذة الفرعية الثانية المُسماة واجهات Interfaces فئةً أخرى من الإعدادات التي يظهر معظمها غير مفعّلٍ disabled، حيث لا ينبغي تغيير هذه الإعدادات إلا عند إضافة طرفيةٍ جديدة لراسبيري، مثل تجهيزة الكاميرا وبالطريقة التي يطلبها صانعوا الطرفية فقط، ويُستنثنى من هذه القاعدة الخيارات التالية:

• الخيار SSH: الذي يفعّل ميزة Secure Shell، حيث تسمح هذه الميزة بالولوج إلى راسبيري باي من حاسوبٍ آخر على الشبكة باستخدام عميل SSH.
• الخيار VCN: الذي يفعّل ميزة Virtual Network Computer، حيث تسمح هذه الميزة بالتحكم في جهاز راسبيري باي عبر جهاز حاسوبٍ آخر باستخدام عميل VCN.
• الخيار Remote GPIO: الذي يسمح لك باستخدام أرجل المنصة GPIO لجهاز راسبيري باي من خلال حاسوبٍ آخر على الشبكة، وسنتعرف على ذلك لاحقًا عند تطرقنا للحوسبة الفيزيائية باستخدام بايثون وسكراتش في مقال لاحق.

شكل 20-3 أداة ضبط راسبيري باي

تساعدك النافذة الفرعية الثالثة "الأداء Performance" على ضبط حجم الذاكرة المخصصة لوحدة معالجة الرسوميات GPU، بالإضافة إلى زيادة أداء بعض نماذج راسبيري باي من خلال العملية المعروفة باسم رفع تردد العمل Overclocking. وكما أشرنا سابقًا، يُفضَّل عدم تغيير شيءٍ من إعدادات هذه الفئة.

أما النافذة الأخيرة "إعدادت محلية Localization"؛ فهي مخصصةٌ لإعداداتٍ مثل تغيير الموقع، والذي يتحكم بدوره باللغة التي يستخدمها راسبيان وكيفية عرض الأرقام، بالإضافة إلى تغيير المنطقة الزمنية وتنسيق لوحة المفاتيح وتغيير اسم الدولة لأغراضٍ تتعلق بالشبكات اللاسلكية WiFi. يفضل حاليًا نقر زر Cancel لإغلاق الأداة دون تغيير أي شيء.

اقتباس

تحذير: تختلف القوانين الناظمة لترددات الشبكة اللاسلكية WiFi من دولةٍ لأخرى، لذلك تجنب تغيير الدولة التي ينبغي تشغيل الشبكة اللاسلكية ضمنها من خلال أداة الضبط في راسبيري باي عن الدولة التي تقيم فيها بالفعل؛ فقد تعاني عند الاتصال بشبكتك، وقد يكون الأمر غير قانوني وفق تشريعات استخدام الأمواج الراديوية.

إيقاف التشغيل

بعد أن استُكشف سطح مكتب راسبيان، فقد حان الوقت لتعلّم إيقاف تشغيل راسبيري باي بأمان، حيث يُبقي راسبيري باي مثل غيره من الحواسيب جميع الملفات التي تعمل عليها في الذاكرة المتطايرة من النوع RAM، التي تفقد محتواها عند انقطاع التغذية الكهربائية. وبطبيعة الحال، تنتقل المستندات التي أنشأتها عند حفظها من الذاكرة المتطايرة إلى الذاكرة الدائمة المتمثلة ببطاقة الذاكرة microSD، وهذا كافٍ لتطمئن أنّ كل شيء على ما يرام.

لكن ما يحدث أن راسبيان يفتح مجموعةً من الملفات التي يستخدمها أثناء العمل، وإذا فُصلت التغذية الكهربائية لسببٍ أو لآخر، فستبقى هذه الملفات مفتوحةً وقد ينتج عن ذلك خللٌ في نظام التشغيل، كما قد تضطر أيضًا إلى إعادة تثبيته. لهذا لابدّ من وسيلةٍ لإبلاغ راسبيان بإغلاق كل هذه الملفات استعدادًا لفصل التغذية الكهربائية، وهذا ما يُعرف بإيقاف التشغيل.

اقتباس

تحذير: لا تفصل كابل التغذية الكهربائية عن راسبيري باي قبل إيقاف تشغيل الجهاز؛ فقد يسبب ذلك ضررًا لنظام التشغيل، كما قد تخسر أية ملفات أنشأتها أو نزلتها من الإنترنت.

انقر على أيقونة راسبيري في الزاوية اليسارية العليا لسطح المكتب، وانقر على إيقاف التشغيل Shut Down. ستظهر لك شاشةٌ تضم ثلاثة خيارات، هي إيقاف تشغيل Shut Down وإعادة إقلاع Reboot وتسجيل خروج Logout، كما هو موضحٌ بالشكل التالي. لدى اختيارك أمر إيقاف التشغيل Shut Down (وهو الأكثر استخدامًا)، فإنك تخبر راسبيان أن يغلق كافة البرمجيات والملفات المفتوحة ومن ثم يطفئ راسبيري باي. بعد أن تصبح شاشة العرض سوداء، انتظر عدة ثوانٍ حتى يختفي الضوء الأخضر على باي ومن ثم يمكنك فصل التغذية الكهربائية؛ ولإعادة تشغيل باي صل كابل الطاقة الكهربائية مجددًا.

شكل 21-3 إيقاف تشغيل راسبيري باي

تمر عملية إعادة الإقلاع Reboot بمراحل إيقاف التشغيل نفسها وذلك بإغلاق كل شيء، لكنها ستعيد تشغيل باي بدلًا من قطع التغذية الكهربائية عنه، أي كأنك أوقفت تشغيل الجهاز ثم فصلت كابل الطاقة الكهربائية وأعدت وصله. ستضطر إلى إعادة إقلاع باي عندما تجري تعديلات معينة على نظام التشغيل مثل تثبيت تحديثاتٍ محددة لبرمجياته البنيوية، أو أن يعمل أحد البرامج بصورةٍ خاطئة وتُعرف هذه الحالة بالانهيار crashing، فيؤثر على أداء راسبيان.

أخيرًا، ستلمس فائدة تسجيل الخروج Logout إذا كان هناك أكثر من مستخدمٍ لجهاز راسبيري باي، حيث تغلق هذه العملية كل البرامج المفتوحة، وتنتقل بك إلى شاشة تسجيل الدخول Login التي تطلب منك إدخال اسم المستخدم وكلمة المرور؛ وإذا نقرت عن طريق الخطأ على تسجيل الخروج، فيمكنك العودة بسهولةٍ إلى العمل بكتابة pi اسمًا للمستخدم وأية كلمة سر كنت قد اخترتها في معالج الإعداد الترحيبي الذي شرحناه بداية هذا المقال.

ترجمة -وبتصرف- للفصل الثالث Using your Raspberry Pi من كتاب The official Raspberry Pi Beginners Guide

اقرأ أيضًا

• المقال السابق: تجميع راسبيري باي والتحضير لاستعماله
• تعرف على جهاز راسبيري باي Raspberry Pi
• المدخل الشامل لتعلم علوم الحاسوب
• أنظمة التشغيل للمبرمجين

يتضمن هذا المقال تعريفًا بالتجهيزات الأساسية التي تحتاجها للعمل على راسبيري باي وكيفية توصيلها وإعدادها للعمل، حيث صُمم جهاز راسبيري باي ليكون سهل الإعداد وسريعًا قدر الإمكان، لكنه سيتأثر بالمكونّات الخارجية المُتصلة به، والتي تُدعى طرفيات peripherals مثل بقية الحواسيب. قد يبدو لك الأمر مربكًا للوهلة الأولى عندما تتأمل اللوحة المجردة لجهاز راسبيري باي، والتي تبدو مختلفةً تمامًا عن الحواسب الموضوعة في حواضن مغلقة، وستظن أنّ الوضع سيصبح أكثر تعقيدًا. في الواقع لن يحدث ذلك، حيث ستتعامل جيدًا مع راسبيري باي خلال عشر دقائق إن اتبعت ببساطةٍ خطوات هذا المقال.

إذا كنت تمتلك عدة مبتدئي راسبيري باي Starter Kit والتي تباع عادةً مثل مجموعة متكاملة، فسيكون لديك كل ما يلزم لتبدأ العمل، وما عليك سوى تأمين شاشة حاسوب أو تلفازٍ قادرٍ على الاتصال بمنفذ HDMI لترى ما ينفّذه جهاز راسبيري باي؛ أما إذا لم تقتنِ بعد عدة مبتدئي راسبيري باي، فستحتاج إلى الأتي:

• جهاز راسبيري باي 4 نموذج B.
• مصدر تغذية كهربائي بمخرج USB-C: جهده 5 فولت وتياره 3 أمبير. ويُفضّل شراء مصدر التغذية الرسمي الخاص براسبيري باي كونه يتلاءم مع التبدلات السريعة لكمية الطاقة الكهربائية التي يتطلبها الجهاز.

• بطاقة ذاكرة من نوع microSD ثُبِّت عليها برنامج NOOBS، حيث تعمل بطاقة الذاكرة مثل مخزنٍ دائمٍ لراسبيري باي، وتحتوي على كل الملفات التي تخزنها والبرامج التي تثبتها بما في ذلك نظام التشغيل. قد تكفي ذاكرة بحجم 8GB لتبدأ العمل، لكن ستساعدك ذاكرة بحجم 16GB على توسيع عملك لاحقًا، ومن الأفضل والأوفر من ناحية الوقت أن يأتي برنامج NOOBS مثبتًا مسبقًا على بطاقة الذاكرة.

برنامج NOOBS هو اختصارٌ لبرنامج لجهاز جديد New Out-Of Box Software، حيث تُوضع نسخةٌ منه على بطاقة ذاكرة مهيأة حديثًا ليتولى شؤون تنصيب نظام التشغيل المناسب بمجرد وضعها في راسبيري باي وتشغيله. راجع الملحق A للحصول على إرشادات حول تنصيب NOOBS على بطاقة ذاكرة فارغة إن لم يكن مثبتًا مسبقًا.

• فأرة ولوحة مفاتيح بمنفذ USB يتيحان لك التحكم بجهاز راسبيري باي، حيث ستعمل أية تجهيزاتٍ تأتي بمنفذ USB مع راسبيري باي بصورةٍ جيدة، سواءً السلكية منها أو اللاسلكية، لكن قد تستجر بعض لوحات المفاتيح المخصصة للألعاب، والتي تأتي مع أضواءٍ ملونة كميةً كبيرةً من الطاقة الكهربائية، وبالتالي لن يكون العمل معها موثوقًا.

• كابل من نوع Micro-HDMI لنقل الصوت والصورة من راسبيري باي إلى شاشة الحاسوب أو التلفاز، حيث يحمل أحد طرفيه وصلةً صغيرة الحجم من نوع micro-HDMI، بينما يحمل الطرف الآخر وصلة HDMI ذات حجمٍ قياسي لتوصيل الكابل مع جهاز العرض الذي تستخدمه.

  يمكنك كذلك استخدام كابل HDMI ذو طرفين قياسيين ومحوّل موائمة من HDMI إلى micro-HDMI، من أجل وصل الكابل مع راسبيري باي؛ وإذا كانت الشاشة التي تستخدمها لا تدعم HDMI، فاستخدم محوّل موائمة من micro-HDMI إلى منفذ العرض الرقمي DVI-D أو منفذ العرض الكلاسيكي VGA؛ ومن أجل توصيل راسبيري باي إلى جهاز تلفاز قديم يستخدم إشارة الفيديو المركبة composite video أو يمتلك مقبس SCART، استخدم كابل TRRS صوت وصورة، بقطر 3.5 ميليمتر مشابه لمقبس سماعات الرأس التي تتصل مع الهواتف المحمولة.

تستطيع استخدام راسبيري باي بأمان دون حاضنة، لكن تجنب وضعه على سطحٍ معدني ناقلٍ للتيار الكهربائي، لما قد يسبب قصرًا في إحدى داراته، حيث يُجنّبك استخدام حاضنةٍ هذه المشكلة، لكنه يبقى أمرًا اختياريًا. تحتوي مجموعة أدوات المبتدئين على أية حال حاضنة راسبيري باي الرسمية، كما ستجد العديد من الحاضنات التي تنتجها أطرافٌ أخرى في نقاط البيع المختصة.

ستحتاج أيضًا إلى كبل شبكة network cable إن كنت تنوي وصل راسبيري باي إلى شبكة سلكية محلية بدلًا من الاتصال اللاسلكي WiFi، وبالطبع لا بدّ من وصل الطرف الآخر للكابل بمحوّل شبكة network switch أو موجِّه router. لن تحتاج إلى الكابل إن قررت استخدام الاتصال اللاسلكي WiFi، لكنك ستحتاج إلى اسم الشبكة اللاسلكية التي ستنضم إليها مع مفتاحها أو عبارة المرور الصحيحة.

إعداد العتاد الصلب Hardware

أخرج راسبيري باي من صندوقه، وحاول إمساكه من حوافه بدلًا من المساحات الفارغة التي قد تجدها ضمن اللوحة؛ والمقصود هنا المساحات التي لا تحتوي على عناصر إلكترونية أو رقاقات، فمن الأفضل اتباع هذا الأسلوب من الآن وصاعدًا. انتبه جيدًا عندما تقترب من أرجل المنصات Header pins؛ فأي التواءٍ في أحدها قد يوقعك بمشاكلٍ أبسطها صعوبة التعامل مع أية طرفياتٍ قد تضيفها إلى راسبيري باي عبر هذه المنصات، وأسوؤها هو حدوث قِصَر في أحد الدارات وتضرر الجهاز بالكامل. فعلى الرغم من متانة راسبيري باي، لا يعني ذلك إطلاقًا أنه لا يتضرر.

تجميع الحاضنة

إذا قررت وضع جهازك في حاضنة لمزيدٍ من الحماية، فستكون خطوتك الأولى هي تثبيت لوحة راسبيري باي ضمنها؛ وفي حال استخدمت حاضنة راسبيري باي الرسمية، فابدأ بفصلها إلى قطعتين، القاعدة الحمراء والغطاء الأبيض. ومن أجل تجميع الحاضنة، اتبّع الخطوات التالية:

1- احمل القاعدة بحيث تصبح النهاية المرتفعة على يسارك والمنخفضة إلى يمينك.

2- أمسك اللوحة (دون وجود بطاقة الذاكرة) من غلافي منفذي USB ومحوّل الشبكة المحلية، ثم أَمِل اللوحة قليلًا، وادفع بمنافذ USB-C وmicro-HDMI وAV إلى الفتحات المقابلة ضمن القاعدة الحمراء. أنزل الناحية الأخرى التي تمسكها رويدًا رويدًا لتأخذ مكانها.

3- ثبّت مشابك الغطاء الأبيض في فتحتهما على يسار القاعدة فوق مدخل بطاقة الذاكرة، ثم اضغط الطرف الآخر للغطاء بلطفٍ نحو الأسفل حتى تسمع صوت الإطباق.

إدخال وتوصيل بطاقة الذاكرة microSD

اقلب حاضنة راسبيري باي إذا كنت تستخدم واحدة، ثم ازلق بطاقة الذاكرة ضمن حاضنتها، بحيث تكون لصاقة عنوان البطاقة بالاتجاه المعاكس للوحة راسبيري باي، ولن تدخل البطاقة على أية حال إلا باتجاهٍ واحدٍ وينبغي أن تدخل بسلاسةٍ دون ضغط زائد.

ستنزلق بطاقة الذاكرة داخل الحاضنة وتتوقف دون صوت إقفال.

إذا أردت إزالة البطاقة لاحقًا، فماعليك سوى إمساك نهايتها الظاهرة وسحبها بلطفٍ نحو الخارج، كما يجب الانتباه إلى ضرورة دفع البطاقة للداخل بلطفٍ أولًا لتحريرها إذا كنت تستخدم نماذجًا قديمة من راسبيري باي، لكن هذا غير ضروري أبدًا في النموذجين باي 3 و4.

وصل لوحة المفاتيح والفأرة

صِل كابل لوحة المفاتيح من نوع USB إلى أي منفذٍ من منافذ USB الأربعة، سواءً من النوع 2.0، أو 3.0 الموجودة على لوحة باي. إذا استخدمت الحاضنة الرسمية لباي، فستجد إشارةً في مؤخرتها إلى منفذ USB المخصص للفأرة، وإذا لم تستخدم الحاضنة فصِل الفأرة بأيٍ من منافذ USB الشاغرة.

سيدخل مقبس USB للفأرة أو لوحة المفاتيح في المنفذ الموجود على باي بكل سهولة ودون ضغطٍ زائد، لكن إذا واجهتك صعوبةٌ في إدخاله، فلا بد من وجود مشكلةٍ ما، لذلك تأكد قبل كل شيء من جهة مقبس USB إذا كان اتجاه دخوله صحيحًا، وإلا فغيّر الاتجاه.

اقتباس

تعمل لوحة المفاتيح والفأرة بمثابة أداتين لإخبار راسبيري باي بما تريد فعله، وتُعرف هذه الأدوات في عالم الحوسبة بأدوات الإدخال input devices، بينما تُعدّ شاشات الإظهار أدوات خرج Output devices.

وصل شاشة العرض

صِل نهاية كابل micro-HDMI صغيرة الحجم بمنفذ micro-HDMI على راسبيري باي بجوار مدخل التغذية USB-C، وصِل الطرف الآخر ذو القياس المعياري بشاشة العرض.

إذا اشتملت شاشتك على أكثر من منفذ HDMI، فتذكر رقم المنفذ الذي وصلت به راسبيري باي، لأنك ستُضطر إلى تغيير دخل الشاشة إلى هذا المنفذ وإلا لن ترى شيئًا. إذا لم ترى رقمًا بجانب المنفذ، فبدِّل منافذ دخل الشاشة عن طريق جهاز التحكم الخاص بها واحدًا تلو الآخر حتى ترى راسبيري باي.

اقتباس

الاتصال مع أجهزة التلفاز: ستبقى قادرًا على استخدام راسبيري باي حتى لو لم تدعم شاشتك أو تلفازك منفذ HDMI، حيث تسمح لك محوّلات المواءمة adapters الموجودة في المتاجر المتخصصة بتحويل منفذ microSD إلى منافذ عرض أقدم مثل DVI-D وVGA المُستخدمة في شاشات الحواسيب القديمة. ستجد أنّ أحد طرفي المحوّل هو منفذ microSD، في حين يتصل الطرف الآخر بكابل نهايته قابلة للاتصال مع منافذ العرض القديمة. وإذا لم يدعم تلفازك سوى إشارة الفيديو المركبة أو مدخل SCART، فاشترِ كابل TRRS بقطر 3.5 مم ومحوّل مواءمة بين الفيديو المركب ومدخل SCART، بحيث تصل مخرج الصوت والصورة المركب AV على راسبيري باي مع مدخل SCART على تلفازك.

التوصيل الاختياري لراسبيري باي بكابل الشبكة المحلية Ethernet

استخدم كابل شبكة محلية (كابل إيثرنت Ethernet) مزوّد بمقبس RJ45 في كلا الطرفين، ثم ادفع أحد النهايتين ضمن منفذ الشبكة السلكية في راسبيري باي، بحيث يكون الظفر البلاستيكي للمقبس نحو الأسفل حتى تسمع صوت القفل. ولنزع الكابل، اضغط الظفر البلاستيكي نحو الأعلى، ثم اسحب الكابل نحو الخارج بلطف. صِل الطرف الآخر للكابل إلى أي منفذٍ حر في موزع الشبكة السلكية network hub أو في الموجّه router بنفس الطريقة.

وصل التغذية الكهربائية إلى راسبيري باي

هي الخطوة الأخيرة في عملية التركيب. لا تُوصل التغذية الكهربائية حتى تكون مستعدًا لإعداد برمجيات الجهاز، حيث لا يملك راسبيري باي مفتاحًا لفصل ووصل الطاقة، وسيعمل بمجرد تغذيته بالكهرباء. صِل بداية مقبس USB-C لعلبة التغذية بالمنفذ المقابل له على راسبيري باي، حيث ينبغي أن يدخل المقبس بسهولة ضمن المنفذ بكلا الوضعين.

إذا جاءت علبة التغذية مع كابلٍ قابل للنزع، فتأكد أنّ طرفه الآخر متصلٌ بجسم مصدر التغذية. صِل علبة التغذية إلى مأخذ الطاقة الكهربائية ثم شغّله. عندها سيبدأ راسبيري باي العمل مباشرةً.

إعداد نظام تشغيل راسبيري باي

عليك إعداد برمجيات الجهاز وعلى رأسها نظام التشغيل الذي يتحكم بوظائف باي حتى يعمل جهازك جديًا، لهذا صُمم برنامج NOOBS، وهو اختصارٌ إلى برمجيات الجهاز الجديد New Out-Of-Box Software، ويُستخدم لجعل العملية سهلةً قدر الإمكان؛ حيث يعطيك البرنامج حرية الاختيار بين عدة أنظمة تشغيل لتثبيتها تلقائيًا بالنيابة عنك. وأفضل ما في الأمر أنك ستنجز ذلك بنقر الفأرة عدة مرات فقط.

عند تشغيل الجهاز للمرة الأولى، أو عند إقلاعه تمهيديًا Boot بوجود نسخة حديثة التثبيت من برنامج NOOBS على بطاقة الذاكرة microSD، سترى شاشةً تحمل شعار راسبيري باي ونافذةً صغيرةً في الزاوية اليسارية العليا تشير إلى تقدم العملية، وبعد فترةٍ وجيزة قد تستمر دقيقة سترى للمرة الأولى بطاقة الذاكرة التي تحمل برنامج NOOBS كما تبدو في الصورة التالية:

برنامج NOOBS دون تثبيت أي نظام تشغيل

اقتباس

في حال لم يظهر أي شيء على الشاشة، تحقق من استخدامك المدخل الصحيح للشاشة؛ فإذا اشتمل تلفازك أو شاشتك على أكثر من منفذ HDMI، بدِّل عبر جهاز التحكم بين أقنية الدخل بالضغط على زر "Source" أو "Input" باستمرار حتى ترى قائمة NOOBS.

ستعرض عليك تلك القائمة أنظمة التشغيل الممكن تثبيتها على جهازك، حيث تضم هذه القائمة نظامي تشغيل معياريين، هما:

• راسبيان Raspbian: وهو إصدارٌ من نظام تشغيل ديبيان لينوكس Debian Linux مصُممٌ خصيصًا لراسبيري باي.
• ليبريليك LibreELEC: وهو نسخةٌ من برنامج Kodi Entertainment Centre.

تستطيع كذلك تحميل أنظمة تشغيل أخرى إن كنت متصلًا بالشبكة السلكية أو عن طريق تفعيل الاتصال اللاسلكي WiFi إذا كان متوفرًا من خلال النقر على الأيقونة (Wifi networks (w ضمن شريط الأيقونات العلوي لقائمة NOOBS. و لتثبيت نظام التشغيل، انقر بزر الفأرة اليساري فوق الخيار Raspbian Full، سترى بعد ذلك أنّ لون الأيقونة (Install (i لم يعد رماديًا وهذا دليلٌ على أن نظام التشغيل الذي اخترته أصبح جاهزًا للتثبيت.

انقر على الأيقونة (Install (i بزر الفأرة اليساري وسترى عندها رسالة تحذير تخبرك بأن تثبيت نظام التشغيل سيمحو أية بياناتٍ قد خزنتها سابقًا على بطاقة microSD، وتستثني بالطبع الرسالة برنامج NOOBS الذي يبقى على حاله. انقر "Yes" لتبدأ عملية التثبيت.

قد يستغرق تثبيت النظام من 10 إلى 30 دقيقة بناءً على سرعة بطاقة الذاكرة microSD، حيث يسمح لك شريط التقدم أسفل النافذة بمتابعة حالة تثبيت النظام. سترى أيضًا شريط عرض يُظلِّل بعض ميزاته الأساسية (سنتعرف أكثر على هذا الشريط وعلى نظام التشغيل في المقال التالي المتمحور حول استثمار نظام تشغيل راسبيري باي)، وحالما ينتهي تثبيت النظام ستظهر لك نافذة تحمل الزر "OK"، عندها انقر على هذا الزر لتعيد إقلاع باي على نظام التشغيل الذي ثبتّه توًّا. قد تلاحظ أثناء الإقلاع الكثير من الأسطر النصية المعروفة باسم رسائل الإقلاع تمر على الشاشة.

قد يستغرق الأمر دقيقةً أو دقيقتان عند إقلاع نظام التشغيل راسبيان للمرة الأولى، حيث يكيّف النظام نفسه ليستغل المساحة الفارغة من بطاقة الذاكرة microSD أفضل استغلال، وستلاحظ أنّ العملية ستكون أسرع بكثير خلال الإقلاعات اللاحقة.

اقتباس

تحذير: من المهم عدم مُقاطعة عملية التثبيت، إذ سيزيد ذلك من احتمال تضرر البرمجيات، أو ما يُعرف بتلف البيانات. لا تنزع أيضًا بطاقة الذاكرة microSD أو تفصل التغذية الكهربائية عن الجهاز عند تثبيت نظام التشغيل، وإذا حدث أمرٌ طارئ قاطَع عملية التثبيت، فافصِل التغذية الكهربائية عن باي، ثم اضغط الزر SHIFT على لوحة المفاتيح واستمر في الضغط عليه أثناء إعادة وصل التغذية الكهربائية حتى تظهر قائمة NOOBS من جديد. سيعمل جهازك الآن بنمط الاستعادة Recovery Mode الذي يُعدّ فعالًا جدًا في إعادة ضبط وتشغيل راسبيري باي عند تعرّض برمجياته للتلف، ويسمح لك هذا النمط أيضًا بالوصول إلى قائمة NOOBS بعد اكتمال التثبيت بنجاح، وذلك لإعادة تثبيت نظام التشغيل أو تثبيت نظامٍ آخر.

أخيرًا، سترى لبرهة نافذةً تحمل شعار راسبيري باي قبل أن يظهر لك سطح مكتب راسبيان Raspbian ومعالج إعداد النظام setup wizard. وهكذا يكون تثبيت نظام التشغيل على راسبيري باي قد اكتمل تمامًا وأصبح جاهزًا للإعداد؛ وهذا ما ستتعلمه في المقال التالي.

ترجمة -وبتصرف- للفصل الثاني Getting started with your Raspberry Pi من كتاب The official Raspberry Pi Beginners Guide.

اقرأ أيضًا

• المقال السابق: تعرف على جهاز راسبيري باي Raspberry Pi
• المدخل الشامل لتعلم علوم الحاسوب
• أنظمة التشغيل للمبرمجين

ستتعرف من خلال سلسلة المقالات هذه على تفاصيل جهاز راسبيري باي؛ الحاسوب الجديد الذي لا يتعدى حجمه حجم بطاقتك الإئتمانية، وستكتشف الكمّ الكبير من المكونات التي يدعمها، وما الذي ستقدمه لك هذه المكونات.

يُعَد راسبيري باي Raspberry Pi جهازًا مميزًا، فهو حاسوبٌ متكامل وظيفيًا ضمن علبةٍ صغيرة رخيصة الثمن، فلو كانت غايتك هي جهازٌ تستخدمه لتصفح الإنترنت أو للألعاب، أو كنت مهتمًا بتطوير برامجك الخاصة أو تصميم دوائرك الإلكترونية أو تجهيزاتٍ خاصة بك، فجهاز راسبيري باي ومجتمع هواته ومحترفيه الرائعين سيشكلان السند الحقيقي لك في كل خطوةٍ تخطوها.

تُعرف أجهزة راسبيري باي بأنها حواسيبٌ مجمّعةٌ على لوحة إلكترونية مفردة single board؛ فهي عبارة عن حاسوب مثل الحواسيب المكتبية أو المحمولة أو الهواتف الذكية، لكنه جُمِّع على لوحةٍ واحدةٍ طُبعت عليها جميع الدوائر الإكترونية المُكوِّنة له. يتمتع راسبيري باي مثل غيره من الحواسيب وحيدة اللوحة بميزةٍ مهمة، وهي أنه صغير الحجم، حيث لا يتعدى حجمه حجم البطاقة الائتمانية، ولا يعني ذلك إطلاقًا أنّ قدرته أضعف بل يستطيع تنفيذ ما يستطيع تنفيذه أي حاسوبٍ أكبر وأكثر استهلاكًا للطاقة، لكن ليس بالسرعة نفسها بالضرورة.

ظهرت عائلات راسبيري باي نتيجةً للرغبة في تشجيع طرقٍ أكثر تقدّمًا في تعليم الحوسبة حول العالم، وقد انطلقت من فكرةٍ بسيطةٍ تبناها مخترعي راسبيري، الذين أنشؤوا لاحقًا مؤسسة راسبيري باي غير الربحية والتي أثبتت شعبيتها الكبيرة، فقد بيعت بضعة آلافٍ من القطع التي جُمِّعت عام 2012 لاختبار أنواع المياه، وتبعها مباشرةً شحنٌ لملايين الأجهزة إلى كل أصقاع الأرض في السنوات التالية. وجدت هذ التجهيزات طريقها إلى المنازل وصفوف التعليم والمكاتب ومراكز البيانات والمعامل، وحتى إلى الزوارق المقادة ذاتيًا والبالونات التي تُطلق إلى الفضاء.

أُصدرت نماذجٌ متعددة من راسبيري باي تباعًا بعد إصدار النموذج الأصلي B، وحمل كلٌ منها مواصفاتٍ محسنة أو ميزاتٍ مخصصة لاستخداماتٍ محددة، حيث تتميز العائلة راسبيري باي زيرو Raspberry Pi Zero مثلًا، بأنها نسخةٌ مصغرةٌ عن أجهزة راسبيري باي ذات الأبعاد الكاملة، لكنها تفتقر إلى ميزاتٍ عدة وخصوصًا منافذ USB المتعددة ومنفذ الاتصال مع الشبكات السلكية حتى يكون مخططها أصغر وأقل استهلاكًا للطاقة الكهربائية.

تشترك جميع نماذج راسبيري باي بميزةٍ هامةٍ، وهي التوافق Compatibility؛ فالبرنامج الذي تكتبه لنموذجٍ ما، سيعمل على كل النماذج الأخرى، كما أنك قادرٌ على نقل أحدث نسخةٍ من نظام تشغيل راسبيري باي وتشغيله على النموذج الأولي الأصلي (نموذج B)، حيث سيعمل ببطء بالتأكيد، لكنه سيعمل. سنتعرف خلال سلسلة المقالات هذه على راسبيري باي 4 نموذج B، وهو النموذج الأحدث والأقوى من أجهزة راسبيري باي، ومع ذلك من السهل تطبيق ما تعلمته على أية نماذجٍ أخرى من عائلة راسبيري باي، حيث لا داعي للقلق مما إذا كان نموذجك مختلفًا.

تُظهر أجهزة راسبيري باي جميع مكوّناتها ومنافذ اتصالها وجميع ميزاتها، على خلاف الحواسيب التقليدية التي تخفي تفاصيلها في حاويتها cases، ويمكنك طبعًا شراء حاويةٍ مستقلةٍ لراسبيري باي لحماية الجهاز إن أردت. سيتيح لك ذلك فرصةً رائعةً لتعلم كيفية عمل الأجزاء المختلفة للحاسب، وسيسهل عليك معرفة ماذا يحدث وأين، وذلك عندما نصل إلى المرحلة التي نتعلم فيها طريقة توصيل أجهزة إضافيةٍ إلى لوحتك، أو ما يُعرف بالطرفيات peripherals.

شكل 1-1 راسبيري باي 4 نموذج B

يُظهر الشكل السابق جهاز راسبيري باي 4 نموذج B كما يبدو من الأعلى. حاول أن تُبقي لوحة الجهاز في الوضعية التي نعرضها في الصورة عندما تستخدم هذا الكتاب لتعلم راسبير باي، فقد تختلط عليك الأمور في بعض مراحل العمل، مثل ترتيب الأرجل في واجهة الدخل والخرج العمومية GPIO، والذي سنتحدث عنه بالتفصيل في الفصل السادس. وعلى الرغم من وجود الكثير من الأشياء المُدمجة في لوحة راسبيري باي الصغيرة، لكن فهم هذا الجهاز يُعَد أمرًا يسيرًا. وسنبدأ بمكوّناته، وهي الدوائر التي تجعل كل شيءٍ يعمل.

مكونات راسبيري باي

يتألف الجهاز مثل بقية الحواسيب التقليدية من مكوّناتٍ مختلفة لكلٍ دورها في المنظومة، حيث ستجد المكوّن الأكثر أهميةً قريبًا من مركز اللوحة على الوجه العلوي مغطّىً بغطاءٍ معدني، وهو رقاقة النظام المدمجة System-On-Chip -أو اختصارًا SoC-، كما هو موضحٌ في الشكل التالي.

شكل 2-1 رقاقة النظام المدمجة

يوحي اسم هذا المكوّن بما ستجده إذا نزعت الغطاء المعدني، وهو رقاقةٌ سيليكونيةٌ معروفةٌ باسم الدارة المتكاملة integrated circuit، وتضم كامل منظومة راسبيري باي بما فيها وحدة المعالج المركزية Central Processing Unit -أو اختصارًا CPU-، التي تمثل من الناحية الوظيفية دماغ الحاسب، ووحدة معالجة الرسوميات Graphics Processing Unit -أو اختصارًا GPU-، التي تتعامل مع نواحي الإظهار البصري.

وطالما أن الدماغ سيغدو بلا فائدةٍ دون ذاكرة، فستجد إلى جانب رقاقة النظام رقاقةً أخرى تبدو مثل مربع بلاستيكي أسود كما هو موضحٌ في الشكل الآتي، وهي ذاكرة الوصول العشوائي Random Access Memory -أواختصارًا RAM-. ستكون ذواكر الوصول العشوائي مسرحًا لتنفيذ كل أعمالك التي لن تنتقل إلى الذاكرة الدائمة المتمثّلة ببطاقة ذاكرة من النوع microSD إلا عندما تخزِّن عملك.

يُعرف نوعا الذاكرة السابقين بالذواكر المتطايرة والذواكر الدائمة غير المتطايرة؛ حيث تفقد ذواكر الوصول العشوائي المتطايرة RAM محتواها عند انقطاع التغذية الكهربائية، بينما تحتفظ الذاكرة غير المتطايرة الموجودة على بطاقة microSD بمحتواها.

شكل 3-1 ذاكرة الوصول العشوائي لجهاز راسبيري باي

ستجد على الزاوية اليمينية العليا من اللوحة غطاءً معدنيًا آخر يغطي منظومة الراديو التي تمنح جهاز راسبيري باي القدرة على الاتصال اللاسلكي كما هو موضحٌ في الشكل التالي، وتضم المنظومة وظيفيًا مكوّنين، أحدهما مكوّن الاتصال اللاسلكي بتقنية WiFi للاتصال مع شبكات الحاسب، والآخر مكوّن الاتصال اللاسلكي بتقنية بلوتوث Bluetooth للاتصال مع الطرفيات مثل الفأرة، أو نقل البيانات من وإلى الأجهزة الذكية المجاورة مثل الهواتف والحساسات.

شكل 4-1 وحدة الاتصال الراديوي

تُشاهد على الحافة السفلية للوحة رقاقةً سوداء أخرى مغلفةً بالبلاستيك خلف مجموعة منافذ الناقل التسلسلي العالمي Universal serial Bus -أو اختصارًا USB-؛ وهي رقاقةٌ التحكم بمنافذ USB والمسؤولة عن تشغيلها، كما ستجد إلى جانبها رقاقةً التحكم بالشبكة السلكية؛ وهي رقاقةٌ سوداء أصغر حجمًا تدير منفذ الاتصال السلكي المحلي Ethernet.

ستجد في الناحية اليسارية العليا وإلى الأعلى قليلًا من مأخذ التغذية الكهربائية للّوحة عبر منفذ USB-C، رقاقةً سوداء أصغر حجمًا من بقية الرقاقات تُعرف باسم الدارة المتكاملة لإدارة الطاقة Power Management integrated circuit -أو اختصارًا PMIC-، كما هو موضحٌ في الشكل التالي؛ حيث تدير هذه الدارة الطاقة الكهربائية التي تصل عبر منفذ USB-C لتغطي حاجة جهاز راسبيري باي.

شكل 5-1 الدارة المتكاملة لإدارة الطاقة PMIC

لا تقلق إن بدا لك الأمر صعبًا، فلست مضطرًا إلى معرفة موضع كل مكوّن أو دوره لتستخدم راسبيري باي.

منافذ الاتصال في راسبيري باي

يضم جهاز راسبيري باي مجموعةً من المنافذ التي سنستعرضها خلال السطور القليلة التالية.

منافذ الناقل التسلسلي العالمي USB

ستجد هذه المنافذ في وسط الحافة السفلية للوحة وإلى يمينها، وتمنحك القدرة على الاتصال مع الطرفيات المتوافقة مع الناقل USB، مثل الفأرة ولوحة المفاتيح وآلات التصوير الرقمية والذواكر المتنقلة flash drives. يوجد نوعين لمنافذ USB من الناحية التقنية هما على النحو الأتي:

• USB 2.0: صُمم وفقًا للنسخة الثانية من معيار الناقل التسلسلي العالمي، وبالإمكان تمييزه من خلال القطعة البلاستيكية السوداء داخله.
• USB 3.0: وهو المنفذ الأسرع بينهما، وصُمم وفقًا للنسخة الثالثة الأحدث من المعيار السابق، وتستطيع تمييزه من خلال القطعة البلاستيكية الزرقاء داخله.

الشكل 6-1 منافذ USB لجهاز راسبيري باي

منفذ الاتصال السلكي المحلي Ethernet

يتواجد على يمين منافذ USB -كما هو موضحٌ في الشكل التالي-، ويُعرف أيضًا بمنفذ الشبكة network port، ويُستخدم للاتصال مع شبكات الحاسوب سلكيًا عبر كابلٍ ينتهي بمقبسٍ من النوع RJ45 شبيهٍ بمقبس سلك الهاتف لكنه أوسع. ستجد مؤشرين ضوئيين LEDs أسفل المنفذ يمثلان مؤشري الحالة؛ يعطيانك فكرةً عن نجاح الاتصال من عدمه.

شكل 7-1 منفذ الاتصال السلكي لجهاز راسبيري باي

مخرج صوتي-بصري AV

يتواجد على الحافة اليسارية للوحة راسبيري باي فوق منفذ الاتصال السلكي، ويُعرف أيضًا باسم مخرج سماعات الرأس، وهو بقطر 3.5 ميليمتر، كما هو موضحٌ بالشكل التالي. يُستخدم هذا المخرج لوصل الجهاز مع سماعات الرأس، كما يمكن وصله مع مكبر صوت Speaker للحصول على جودةٍ صوتيةٍ أعلى. لهذا المخرج ميزةٌ خفية، إذ بإمكانه نقل إشارة الفيديو، وبالتالي وصله إلى الشاشات أو أجهزة الإسقاط وغيرها من أجهزة العرض التي تدعم إشارة الفيديو المركبة التي تنتقل عبر كابلٍ ينتهي بطرفية الغلاف مدبب الرأس ثنائي الحلقة tip-ring-ring-sleeve -أواختصارًا TRRS-، وذلك تمامًا مثل المقبس التقليدي لسماعات الرأس التي تتصل بالهواتف المحمولة.

شكل 8-1 مخرج صوتي-بصري بقطر 3.5 ميليمتر

مدخل كاميرا التصوير

يتوضع فوق مخرج AV مباشرةً، ويأتي على شكل وصلةٍ غريبة المظهر مزودةٍ بغطاء بلاستيكي قابلٍ للسحب، ويُعرف أيضًا باسم واجهة الكاميرا التسلسلية Camera Serial Interface -أواختصارًا CSI-. يوضح الشكل التالي هذا المنفذ الذي يسمح بالاتصال مع الكاميرا المُصممة خصيصًا لجهاز راسبيري باي، والتي سنتعلم التعامل معها في الفصل الثامن.

شكل 9-1 وصلة كاميرا راسبيري باي

منفذ واجهة الوسائط المتعددة عالية الدقة micro-HDMI

يتوضع على الحافة اليسارية للوحة الجهاز وفوق وصلة الكاميرا مباشرةً، وهو منفذٌ من النموذج micro الذي يأتي أصغر حجمًا من منافذ HDMI المعيارية التي تراها في وحدات الألعاب أو أجهزة التلفاز، كما هو موضحٌ في الشكل التالي. تنقل هذه المنافذ إشارات الصوت والفيديو بجودةٍ عالية، ويمكنك استخدامها لوصل راسبيري باي بجهازٍ أو جهازي عرض، مثل شاشات الحاسوب أو أجهزة التلفاز أو أجهزة الإسقاط.

شكل 10-1 منفذ HDMI

منفذ USB-C للتغذية بالطاقة الكهربائية

يأتي مباشرةً فوق منفذ HDMI، ويُستخدم لإيصال التغذية الكهربائية إلى لوحة راسبيري باي كما هو موضحٌ في الشكل التالي. من المؤكد أنك رأيت منفذ USB-C في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وغيرها من الأجهزة المحمولة. ولا يُنصح بالطبع استخدام شواحن الهواتف المحمولة في تغذية راسبيري باي على الرغم من إمكانية ذلك، كما يفضّل استخدام مصدر التغذية المعتمد من قبل راسبيري باي.

شكل 11-1 منفذ USB-C كمدخل تغذية بالطاقة الكهربائية

واجهة شاشة الإظهار

وهي وصلةٌ شبيهةٌ بوصلة الكاميرا، حيث يوضح الشكل التالي موصل الشاشة display connector، أو واجهة شاشة الإظهار Display Serial Interface -أو اختصارًا DSI-، والتي تقع على الحافة العليا للوحة الجهاز، حيث تُستخدم لتوصيل شاشة اللمس الخاصة براسبيري باي الموضحة بالشكل الثاني.

شكل 12-1 وصلة DSI الخاصة براسبيري باي

شكل 13-1 شاشة لمس راسبيري باي

منصة GPIO

تكون منصة أرجل الدخل والخرج للأغراض العامة general-purpose input/output أو اختصارًا GPIO، متواجدةً على الحافة اليمينية للوحة راسبيري باي، وتتكون من 40 رِجلًا معدنيةً pins منتظمةً في صفين يضم كلٌ منهما 20 رجلًا كما هو موضحٌ في الشكل التالي. تستخدم راسبيري باي هذه الأرجل للتخاطب مع عناصر الوسط الخارجي، مثل المؤشرات الضوئية LEDs والأزرار وغيرها، بما في ذلك الحساسات الإلكترونية، مثل حسّاسات درجة الحرارة ومقابض الألعاب joysticks، وشاشات مراقبة معدلات النبض. سنتعرف على عمل هذه الأرجل في الفصل السادس المتمحور حول الحوسبة الفيزيائية وبرمجة المكوّنات باستخدام بايثون Python وسكراتش Scratch.

شكل 14-1 منصة GPIO

منصة أرجل التغذية عبر شبكة الاتصال المحلية PoE

منصة PoE هي اختصارٌ للمصطلح Power Over Ethernet، وهي تقنيةٌ لنقل الطاقة الكهربائية عبر سلكين ضمن كابل الاتصال، وتُستخدم هذه المنصة التي تقع أسفل ويسار منصة GPIO، والمؤلفة من أربعة أرجل أصغر حجمًا، مثل إضافةٍ لتغذية جهاز راسبيري باي عبر شبكة الاتصال السلكية المحلية بدلًا من منفذ USB-C.

موصل بطاقة الذاكرة من نوع microSD

وهو المنفذ الأخير الذي نستعرضه، ويقع على الوجه السفلي للّوحة مقابل مأخذ شاشة الإظهار DSI، كما هو موضحٌ في الشكل التالي. تمثل بطاقة الذاكرة microSD أداة التخزين الدائمة لنظام راسبيري باي، حيث توضع هذه البطاقة داخل الحاضنة المخصصة لها لتخزِّن كل الملفات التي تحتاجها، وكل البرامج التي تثبتها بالإضافة إلى نظام التشغيل الذي يقود الجهاز.

شكل 15-1 حاضنة بطاقة الذاكرة من نوع microSD

طرفيات راسبيري باي

لن يقدم لك جهاز راسبيري باي الكثير بمفرده، فحاله حال حاضنة الحاسوب المكتبي بمفردها، ومن أجل استغلال إمكانيات الجهاز لا بدّ من تأمين الطرفيات المناسبة، حيث ستحتاج بالحد الأدنى إلى بطاقة ذاكرة من نوع microSD لتخزين البيانات، وشاشة أو تلفاز لترى ما تفعل، إلى جانب لوحة مفاتيح وفأرة لإيصال تعليماتك، كما ستحتاج إلى مصدر تغذية بالطاقة الكهربائية يعطي الجهاز جهدًا ثابتًا مقداره 5 فولت وتيار شدته 3 أمبير أو أفضل. وهكذا ستحصل على حاسوبٍ قادرٍ على العمل تمامًا، وسنتعلم كيفية ربط هذه الطرفيات مع جهاز راسبيري باي في الفصل الثاني.

لا تمثل الطرفيات التي أشرنا إليها كل ما يمكنك استخدامه مع راسبيري باي، حيث تضم قائمة الطرفيات الرسمية التي تنتجها راسبيري باي مايلي:

• حاضنة للوحة الجهاز Raspberry case، والتي تؤمن حمايةً للّوحة دون أن تعيق وصولك إلى المنافذ المختلفة للجهاز.
• تجهيزة الكاميرا Camera Module: ستجد تفاصيلها في الفصل الثامن.
• شاشة لمس راسبيري باي متصلة مع منفذ شاشة الإظهار وتؤمن عرضًا بصريًا وواجهة لمس على هيئة جدول.
• الطرفية Sense HAT متعددة الوظائف والموضحة في الشكل التالي، وهي طرفيةٌ ذكيةٌ ترتبط بالجهاز Hardware Attached Top، وتنفذ العديد من الوظائف التي سنتعرف عليها في الفصل السابع المتمحور حول الحوسبة الفيزيائية باستخدام Sense HAT.
• تجهيزات متنوعة من أطراف أخرى، حيث ستجد في الأسواق الكثير من الأدوات والتجهيزات تبدأ بتلك التي تحول راسبيري باي إلى حاسوبٍ محمول أو إضافاتٍ تمنح جهازك القدرة على فهم الكلام، وحتى الرد عليك.

شكل 16-1 الطرفية Sense HAT

تذكر أنك بحاجةٍ إلى تعلم الكثير عن راسبيري باي قبل شراء تلك الطرفيات.

ترجمة -وبتصرف- للفصل الأول Get to Know your Raspberry Pi من كتاب The Official Raspberry Pi] Beginner's Guide.

اقرأ أيضًا

• المدخل الشامل لتعلم علوم الحاسوب
• أنظمة التشغيل للمبرمجين