Jak przejąć kontrolę nad Raspberry Pi

Zawartość

• etapy
• Część 1 Zainstaluj system operacyjny
• Część 2 Pobierz NOOBS
• Część 3 Sformatuj kartę SD
• Część 4 Skopiuj NOOBS na kartę SD
• Część 5 Przejmij kontrolę nad Raspberry pi
• Część 6 Skonfiguruj sieć
• Skonfiguruj sieć przewodową
• Skonfiguruj sieć bezprzewodową (SSH / Wi-Fi)
• Część 7 Zainstaluj Geany IDE
• Część 8 Napęd silnika prądu stałego w Pythonie (część okablowania)
• Część 9 Uzupełnij połączenia
• Część 10 Sterowanie silnikiem prądu stałego w Pythonie (część programistyczna)
• Część 11 1. wyzwanie
• Użyj czujnika ultradźwiękowego HC-SR04 (okablowanie)
• Użyj czujnika ultradźwiękowego HC-SR04 (część programująca)
• Część 12 2. wyzwanie

W tym artykule: Zainstaluj OSTownload NOOBSFormater SDCopier Karta NOOBS na karcie SD Weź Raspberry piSkonfiguruj sieć Zainstaluj Geany ID Włącz silnik prądu stałego w Pythonie (okablowanie części) Zakończ połączeniaPilotuj silnik prądu stałego w Pythonie (część programowania) 1. wyzwanie2e challenge5 Referencje

Raspberry Pi to komputer wielkości karty kredytowej. Został zaprojektowany i wyprodukowany przez Raspberry Foundation, która jest organizacją non-profit zajmującą się zapewnianiem dostępności komputerów i programów. Pierwotną misją projektu Raspberry było zaprojektowanie komputera tak tanio, jak to możliwe, z dobrymi możliwościami programowania. Więc włóż to w ręce studentów. Ten przewodnik ma na celu położyć podwaliny pod korzystanie z Raspberry Pi, a tym samym ułatwić jego obsługę.

Ostrzeżenie. Ten artykuł jest dla osób z dobrym doświadczeniem komputerowym.

etapy

Część 1 Zainstaluj system operacyjny

1. Dowiedz się, co to jest NOOBS (nowe oprogramowanie Out Of Box). Jest to menedżer instalacji dla różnych systemów operacyjnych, które mogą być używane z Raspberry Pi. Jego celem jest ułatwienie instalacji wybranego systemu operacyjnego (OS). Jest to pierwszy kontakt z częścią programową naszego mikrokomputera. Następujące systemy operacyjne są zawarte w NOOBS:
   • Raspbian
   • Pidora
   • OpenELELC
   • RaspBMC
   • RISC OS
   • Arch Linus
   • Sprzęt wymagany w tym samouczku to:
   • PC
   • Karta SD klasy 4 o pojemności co najmniej 8 GB
     • Oryginalne pudełko zawierające Raspberry Pi zawiera już preinstalowaną kartę pamięci SD z NOOBS. Poniższe kroki są zatem przydatne tylko podczas instalacji na nowej karcie SD.

Część 2 Pobierz NOOBS

1. 
   

   
   
   
   Możesz pobrać „NOOBS” na następujący adres: NOOBS

Część 3 Sformatuj kartę SD

1. Konieczne jest posiadanie karty SD o pojemności co najmniej 4 GB. Zalecany rozmiar to jednak 8 GB.

Część 4 Skopiuj NOOBS na kartę SD

1. Wyodrębnij pliki. Wyodrębnij dokumenty z pliku zip o nazwie NOOBS pobranego w pierwszym kroku. Skopiuj wyodrębnione pliki na nowo sformatowaną kartę SD. Należy jednak pamiętać, że w niektórych przypadkach wyodrębnione pliki mogą przejść do nowego folderu, w takim przypadku lepiej jest skopiować same pliki niż folder.
   • Po pierwszym uruchomieniu zostanie wyświetlona lista dostępnych systemów operacyjnych.

Część 5 Przejmij kontrolę nad Raspberry pi

1. Aby użyć Raspberry Pi, wykonaj poniższe czynności.
   • Włóż kartę SD do Raspberry, aż usłyszysz „kliknięcie”.
   • Podłącz kabel HDMI i podłącz go do ekranu. Pamiętaj, aby podłączyć i włączyć
   • ekran. Zasilaj Raspberry za pomocą ładowarki Micro USB
   • Podłącz klawiaturę i mysz do dowolnego portu USB.

     
     

     
     
     
     
   • Po wykonaniu tych kroków zobaczysz na monitorze, że ładuje się oprogramowanie NOOBS. Po załadowaniu pojawi się lista systemów operacyjnych, które można zainstalować. Raspbian to zalecany system operacyjny do instalacji. Wybierz Raspbian i kliknij przycisk „zainstaluj” znajdujący się w górnej części okna.

     
     

     
     

2. 
   

   
   Instalacja zajmuje około 20 minut. Po zakończeniu instalacji pojawi się czarny ekran poleceń. Konieczne będzie wtedy wprowadzenie, na żądanie programu, nazwy użytkownika: „pi” i hasła: „malina”. Następnie wpisz następujące polecenie w wierszu polecenia i naciśnij klawisz „Enter”:

   startx

3. Gratulacje! Udało Ci się zainstalować środowisko niezbędne do korzystania z Raspberry pi :)! Przejdziemy teraz do konfiguracji sieci.

Część 6 Skonfiguruj sieć

Połącz się z Internetem. Gdy Raspberry Pi zacznie działać, należy następnie skonfigurować połączenie z Internetem dla Raspberry Pi. Po wykonaniu tej czynności będzie można surfować po Internecie, tak jak w przypadku zupełnie inny komputer. Istnieją dwa sposoby skonfigurowania połączenia: przewodowe (za pomocą kabla Ethernet) lub bezprzewodowe przez Wi-Fi. Wykonaj poniższe czynności, aby skonfigurować sieć.

Skonfiguruj sieć przewodową

1. Niezbędnym wyposażeniem jest:
   • funkcjonalny Raspberry Pi (patrz Pierwsze kroki z Raspberry Pi)
   • kabel Ethernet
2. Wystarczy podłączyć jedną z głowic kabla Ethernet do odpowiedniego portu w Raspberry Pi, a drugą do modemu lub routera z dostępem do Internetu. W rezultacie Raspberry Pi zostanie automatycznie podłączony do Internetu.

Skonfiguruj sieć bezprzewodową (SSH / Wi-Fi)

1. Niezbędnym wyposażeniem jest:
   • funkcjonalny Raspberry Pi (patrz Wprowadzenie do Raspberry Pi 3)
   • klucz USB Wi-Fi
2. Podłącz pamięć USB WiFi do jednego z dostępnych portów Raspberry Pi.

3. 
   

   
   Otwórz usługę konfiguracji Wi-Fi, dotykając ikony w menu.
   • Po otwarciu usługi pojawi się następujący interfejs.

     
     

     
     

4. 
   

   
   Kliknij przycisk skanowania. Pojawi się nowe okno. W związku z tym podwoi sieć, z której chcemy korzystać.

5. 
   

   
   Wpisz hasło Wprowadź hasło dostępu do sieci w polu Klucz wstępny (PSK), jak pokazano poniżej.
   • Teraz kliknij „Zapisz” i dodaj sieć. Po wykonaniu tej czynności nastąpi połączenie z siecią internetową.

     
     

     
     

Część 7 Zainstaluj Geany IDE

1. Geany to lekki e-wydawca korzystający z GTK + i Scintilla, zawierający podstawowe funkcje zintegrowanego środowiska programistycznego. Zaprojektowany z myślą o kilku zależnościach i szybkim uruchomieniu, obsługuje języki C / C ++, Java, JavaScript, PHP, HTML, CSS, Python, Perl, Ruby, Pascal i Haskell.

2. 
   

   
   Otwórz wiersz polecenia w menu.
3. Wpisz wiersz polecenia „sudo root”, aby znaleźć się w folderze głównym Raspberry. Następnie wprowadź nazwę użytkownika „pi” i hasło „malina”.
4. Wpisz następujący wiersz polecenia.

   apt-get install python geany xterm
   

5. Instalacja zajmuje kilka sekund.
6. Otwórz Geany IDE w menu.







7. Możesz teraz napisać swój pierwszy program, tworząc swój pierwszy plik w zakładce „plik”.






8. Po napisaniu kodu wszystko, co musisz zrobić, to zarejestrować się i skompilować kod.

Część 8 Napęd silnika prądu stałego w Pythonie (część okablowania)

W tej części pokażemy, jak podłączyć silnik prądu stałego do Raspberry Pi i jak utworzyć mały program w pythonie, który może zmieniać prędkość obrotową i kierunek silnika prądu stałego.

1. 
   

   
   Ten mały samouczek prawdopodobnie pomoże ci później w realizacji projektu robota.
2. Zrozum zasadę. Po pierwsze musisz to wiedzieć silnik prądu stałego nie łączy się bezpośrednio ze stykami GPIO Raspberry Pi, Rzeczywiście, prąd, który będzie używany do obracania silnika (-ów), będzie dość wysoki dla naszego małego Raspberry Pi i może zostać uszkodzony.
   • Dlatego zastosujemy układ zaprojektowany do sterowania maksymalnie dwoma silnikami prądu stałego. Układ L293D.

     
     

     
     
   • Ważną cechą Raspberry Pi jest rząd pinów GPIO w rogu płytki. Dowolny z pinów GPIO można wyznaczyć w programowaniu jako pin wejściowy lub wyjściowy.

     
     

     
     
3. Podłącz L293D.
   • Piny 4, 5, 12 i 13 L293D muszą być podłączone do GND, jak widać na zdjęciu. Pin 16 L293D pozwala na zasilanie. Zasilimy go napięciem 5 V. Napięcie to nie jest przekazywane do silnika, ale tylko do układu L293D.

     
     

     
     
   • Aby zasilić silnik, użyj styku 8 L293D (zacisk dodatni) podłączonego do akumulatorów lub akumulatora. Zacisk ujemny musi być podłączony do uziemienia (GND). Uważaj, aby nie przekroczyć limitu napięcia dla silnika.

     
     

     
     

4. 
   

   
   Podłącz silnik. Aby podłączyć pierwszy silnik, wystarczy podłączyć go do pinów 3 i 6 (Wyjście 1A i 1B) układu L293D.

Część 9 Uzupełnij połączenia

1. Pin 1 układu L293D jest pinem „włączania” pierwszego silnika. Kiedy ten kołek jest logicznie „wysoki”, silnik pracuje z maksymalną prędkością, a gdy ten kołek jest logicznie „niski”, silnik jest zatrzymany. Aby umożliwić zmniejszenie prędkości silnika, wystarczy grać w tych dwóch stanach, zmieniając je bardzo szybko. Nazywa się to „PWM” (modulacja szerokości impulsu). Podłączymy styk 1 układu L293D do styku 22 Raspberry Pi, aby kontrolować prędkość.
   • Aby kontrolować kierunek obrotów silnika, musisz dobrze się bawić z pinami 2 i 7 układu L293D. Gdy pin 2 jest „wysoki”, a pin 7 jest „niski”, silnik będzie się obracał w jednym kierunku. Jeśli dwa stany logiczne zostaną odwrócone między tymi dwoma kołkami, silnik obróci się w innym kierunku. Zamierzamy podłączyć 2-stykowy układ L293D do styku 18 Raspberry, a 7-stykowy układ L293D do styku Raspberry 16.

     
     

     
     

Część 10 Sterowanie silnikiem prądu stałego w Pythonie (część programistyczna)

1. Ten niewielki kod umożliwia kontrolowanie kierunku i prędkości obrotowej silnika. Obraca się najpierw w jednym kierunku z dużą prędkością przez 3 sekundy. Następnie ze zmniejszoną prędkością. Następnie kierunek obrotów jest odwrócony, a silnik pracuje ze zmniejszoną prędkością, a następnie z dużą prędkością. Pozwalamy Ci teraz odkryć ten kod:

   importuj GPIO.setmode (GPIO.BOARD) GPIO z czasu importu uśpienia RPi.GPIO

2. Możemy teraz skonfigurować porty GPIO.

   Motor1A = 16 ## Wyjście A pierwszego silnika, styk 16 Motor1B = 18 ## Wyjście B pierwszego silnika, styk 18 Motor1E = 22 ## Włączenie pierwszego silnika, styk 22 GPIO.setup (Motor1A, GPIO.OUT) ## 3 piny są wyjściowe (OUT) GPIO.setup (Engine1B, GPIO.OUT) GPIO.setup (Engine1E, GPIO.OUT)

3. Tutaj konfigurujemy PWM.

   pwm = GPIO.PWM (Motor1E, 50) ## Pin 22 w PWM przy częstotliwości 50 Hz pwm.start (100) ## wykonujemy z cyklem roboczym 100%

4. Stany portów GPIO są aktywne.

   „Bezpośredni obrót w kierunku, maksymalna prędkość z cyklem roboczym 100%” GPIO.output (Motor1A, GPIO.HIGH) GPIO.output (Motor1B, GPIO.LOW) GPIO.output (Motor1E, GPIO.HIGH)

5. Teraz pozwól, aby silnik pracował przez 3 sekundy.

   sen (3)

6. Cykl pracy zostaje zmieniony na 20% w celu zmniejszenia prędkości.

   pwm.ChangeDutyCycle (20)

„Bezpośredni obrót w kierunku, z cyklem roboczym 20%” uśpienie (3) „Obroty w tył, z cyklem roboczym 20%” GPIO.output (Motor1A, GPIO.LOW) GPIO.output (Motor1B, GPIO.HIGH) sleep (3) pwm.ChangeDutyCycle (100) „Rotacja wsteczna, maksymalna prędkość (cykl roboczy 100%)” sleep (3) „Zatrzymanie silnika” GPIO.output (Engine1E, GPIO.LOW) pwm.stop () ## zatrzymaj PWM GPIO.cleanup ()

Część 11 1. wyzwanie

Tym razem stwórz mały kod z dwoma silnikami. To zależy od Ciebie!

Użyj czujnika ultradźwiękowego HC-SR04 (okablowanie)

1. Sprzęt wymagany na tym etapie to:
   • moduł ultradźwiękowy HC-SR04,
   • rezystancja 1 kΩ,
   • rezystancja 2 kΩ,
   • kable połączeniowe,
   • Chlebak
   • Czujnik ultradźwiękowy HC-SR04 mierzy odległość od 2 do 400 cm, wysyłając sygnały dźwiękowe z częstotliwością 40 kHz. W zależności od czasu, który oddziela emisję od odbioru sygnału ultradźwiękowego, odległość oblicza się.

     
     

     
     
2. HC-SR04 ma 4 piny:
   • pin (Gnd), służący do uziemienia modułu (0 V),
   • kołek wyjściowy (Echo), używany do informowania o zakończeniu emisji pociągu dultrasonowego i jego powrocie po odbiciu się na przeszkodzie,
   • pin wejściowy (Trig for Trigger), używany do wyzwalania emisji pociągu dultrason,
   • pin (Vcc), używany do zasilania czujnika w 5 V.
     • Napięcie wyjściowe dostarczane przez pin Echo wynosi 5 V. Jednak pin wejściowy (GPIO) Rapsberry Pi jest zaprojektowany na napięcie do 3,3 V.
   • Dlatego, aby uniknąć uszkodzenia Rapsberry Pi, zastosujemy mostek dzielnika napięcia składający się z dwóch rezystorów w celu obniżenia napięcia wyjściowego czujnika.

     
     

     
     
3. Właśnie wtedy, jak widać powyżej, podłącz:
   • sosna „Vcc” przy 5 V Raspberry Pi (czerwona nić)
   • pin „Trig” na pin GPIO 23 (pin 16) Raspberry (żółty wątek)
   • pin „Echo” na pin GPIO 24 (pin 18) Raspberry (niebieski drut)
   • Sosna GND z malinowym GND (czarny drut)
4. Nie zapomnij o dwóch małych oporach!
   • Czujnik jest teraz podłączony do Raspberry Pi. Nie ma już programowania w języku Python!

Użyj czujnika ultradźwiękowego HC-SR04 (część programująca)

1. Pierwszym krokiem jest zaimportowanie różnych bibliotek do:
   • Zarządzanie portami GPIO.
   • zarządzanie zegarem

     import RPi.GPIO jako czas importu GPIO GPIO.setmode (GPIO.BCM)

2. Następnie musimy zidentyfikować różne szpilki, których będziemy używać. W naszym przypadku pin wyjściowy „GPIO 23” (TRIG: sygnał wyzwalający czujnik ultradźwiękowy) i pin wejściowy „GPIO 24” (ECHO: odbieranie sygnału z powrotem).

   TRIG = 23 ECHO = 24

3. Możemy teraz skonfigurować porty GPIO.

   GPIO.setup (TRIG, GPIO.OUT) GPIO.setup (ECHO, GPIO.IN)

4. Aby upewnić się, że pin „Trig” jest początkowo niski, ustawimy go na „False” i damy czas oczekiwania, aby czujnik mógł się zresetować.

   GPIO.output (TRIG, False) „Oczekiwanie na ustabilizowanie się czujnika” time.sleep (2)

5. Czujnik ultradźwiękowy potrzebuje impulsu 10 μs, aby aktywować moduł. Aby utworzyć wyzwalacz, należy wyzwolić pin Trig przez 10 μs, a następnie ustawić go na niski:

   GPIO.output (TRIG, True) time.sleep (0.00001) GPIO.output (TRIG, False)

6. Aby znacznik czasu różnych zdarzeń, które pochodzą ze zmiany stanu pin, użyjemy pętli while i funkcji time.time (). Wykryj zmianę stanu sygnału. Pierwszym krokiem jest wykrycie i znacznik czasu natychmiast przed zmianą stanu ze stanu niskiego na stan wysoki. Ten moment (impuls_start) będzie końcem emisji pociągu dultrasonowego przez czujnik.

   podczas gdy GPIO.input (ECHO) == 0: pulse_start = time.time ()

7. Po wyemitowaniu pociągu ultradźwiękowego kołek echa pozostanie wysoki, dopóki ultradźwięk odbity przez przeszkodę nie powróci. Następnie próbujemy ponownie wykryć przełączenie sygnału Echo na stan niski. Ten znacznik czasu (puls_end) będzie oznaczał wykrycie powrotu ultradźwięków.

   podczas gdy GPIO.input (ECHO) == 1: puls_end = time.time ()

8. Możemy poznać czas trwania impulsu (czas trwania impulsu), obliczając różnicę między dwoma impulsami:

   puls_duration = pulse_end - pulse_start

9. Aby poznać odległość, stosujemy formułę:

   odległość = czas trwania impulsu * 17150

10. Zaokrąglimy nasz dystans do dwóch miejsc po przecinku:

    odległość = okrągła (odległość 2)

11. Aby wyświetlić odległość w „cm”:

    „Odległość:”, odległość „cm”

12. W celu zresetowania pinów GPIO dodajemy:

    GPIO.cleanup ()

13. Wszystko, co musisz teraz zrobić, to zapisać kod, nadając mu na przykład nazwę „sensor_distance” i uruchomić go w wierszu poleceń:

    sudo python remote_capteur.py

14. Gratulacje! jesteś w stanie kontrolować silnik, a także wykrywać odległość za pomocą czujnika ultradźwiękowego!

Część 12 2. wyzwanie

1. Jeśli masz ten pojazd trójkołowy. Dzięki temu, czego się nauczyłeś, musisz być w stanie prowadzić ten pojazd, aby mógł on tworzyć „E” podczas ruchu. Będzie również mógł się zatrzymać, jeśli napotka przeszkodę za pomocą czujników ultradźwiękowych.

   
   

   
   
2. To zależy od Ciebie!