Raspberry Pi 2, Roboty
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->Na warsztacieW poprzednim numerze „Młodego Technika” przedstawialiśmy Raspberry Pi– minikomputer z możliwościami mikrokontrolera. Pytanie brzmiało prosto: jakzacząć? Tym razem zastanowimy się nad codzienną pracą z tym zaskakującowydajnym urządzeniem. Jakiego oprogramowania będziemy potrzebować? Jak jewykorzystamy? Jakich problemów możemy się spodziewać i jak je rozwiążemy?Raspberry PiPierwsze krokiCzego potrzebuję do instalacji?Do pierwszego uruchomienia Raspberry Pi (RPi),oprócz samego urządzenia, będziecie potrzebowaćodpowiedniego zasilacza (microUSB, 5 V i 1,5 A),karty SD, monitora z wejściem HDMI lub telewizoraz wejściem kompozytowym (plus odpowiednie kab-le) oraz klawiatury USB (opcjonalnie myszki USB).Do przygotowania karty SD niesygnowanej logoRaspberry konieczny będzie dodatkowy komputerwyposażony w czytnik kart SD. Opcjonalnie RPi po-winien mieć też możliwość podłączenia do Internetu.pamięci nieulotnej. Cały system operacyjny i systemplików umieszczony jest właśnie na karcie SD. Jejobecność warunkuje start naszego minikomputera.Wbudowany czytnik wymaga kart o rozmiarze SD.Dla kart mini- albo microSD potrzebujemy odpo-wiedniego adaptera.Używajciekart sygnowanych logo Raspberry albozgodnych.Lista przetestowanych kart znajduje sięna stronieKartysygnowane logo RPi mają już zainstalowany obrazsystemu i można ich używać bez dodatkowych zabie-gów. Inne karty trzeba uprzednio zainicjować. Robisię to poprzez skopiowanie na wyczyszczoną kartęodpowiedniego zestawu plików (ok. 1.7 GB). Plikimożna nieodpłatnie ściągnąć ze stronySłowo o kartach SDPrzed uruchomieniem RPi należyodpowiednio przy-gotować kartę SD.RPi nie ma bowiem wewnętrznej1. Płytka RPi – rozkład elementówPoziom tekstu: średnio trudny83Bez obaw! To zrozumiałe dla nieelektronikówSZKOŁANa warsztaciewww.raspberrypi.org.Znajdują się w dzialeDownload. Na początek najlepiej wybrać opcjęNoobs. Warto obejrzeć samouczek znajdujący się podadresemtup,który wyjaśni wszelkie wątpliwości dotycząceinstalacji (materiał jest po angielsku).Czytnik kart znajduje się na spodzie płytki. Kartęwkłada sięstykami do góry.Karta powinna siedziećw gnieździe głęboko i pewnie. W żadnym wypadkunie należy wyciągać jejpodczas działania RPi. Przedwłożeniem kartyupewnijcie się, że RPi nie jest pod-łączony do prądu– podłączenie sygnalizuje paleniesię czerwonej diody PWR (koło gniazda USB). Przedusunięciem karty zastopujcie Linuksa (polecenie„sudo halt”) i wyłączcie RPi z zasilania, gdy diodaACT przestanie na dobre mrugać.Niekontrolowanewyciągnięcie karty może spowodować uszkodzeniesystemu plików lub samej karty.W rezultacie RPiw ogóle nie wystartuje lub uruchomi się w trybie do-stępu lokalnego (o diagnostyce dowiecie się z dalszejczęści tego tekstu).W niektórych przypadkach można równieżfizycznie zablokować zapis na karcie. Wszystkiekarty SD mają taką blokadę. Znajduje się na kra-wędzi i jest najczęściej opisana jakolock(używamtakiej blokady np. przy prezentacjach, gdy jestempewien, że zapis na karcie nie jest wymagany).Zablokowanie karty chroni ją przedlogicznymuszkodzeniem systemu plikóww razie niekontrolo-wanego wyłączenia.Przede wszystkim zalecam jednakregularne ro-bienie kopii karty.Sam używam do tego darmowegoprogramu Win32 Disk Imager. Program wczytuje całązawartość karty i zapisuje jej obraz w pliku *.imgna dysku komputera. Jeżeli chcecie odzyskać zawar-tość takiej karty, po prostu wkładamy ją do czytnikaw komputerze i zapisujemy na niej wybrany obraz(tracąc, niestety, dane zmienione od momentu stwo-rzenia obrazu).Poziom tekstu: średnio trudnySZKOŁA2. Czytnik kart SD znajduje się na spodzie płytkiWiększość z tych opcji można ustawić póź-niej, wywołując konfigurator poleceniem: „sudoraspi-config”.Gdy przejdziemy ten etap, na ekranie powinnopokazać sięokienko logowania do interfejsu gra-ficznego(tylko w przypadku monitora podłączonegoprzez złącze HDMI). Logujemy się jako użytkownik„pi” z hasłem „raspberry”. Po chwili otworzy siępulpit. Jestem pewien, że szybko poradzicie sobiez nawigacją i zaczniecie odkrywać zasoby systemu.Na początek proponujęzlokalizować przeglądarkęMidoriorazskrót do konsoli(ang.terminal).Jeżelinie macie podłączonej myszki, wystarczy wcisnąćCTRL-ALT-F1, żeby przejść to trybu terminala.Podłączenie i pierwszy startPodłączamy do RPimonitor i klawiaturę,wkłada-my uprzednio przygotowanąkartę SD,a na koniecpodpinamy zasilanie.Obserwujemy diody na RPi.Po doprowadzeniu zasilania powinna zapalić sięczerwona dioda PWR sygnalizująca zasilanie. Po kil-ku sekundach zielona dioda ACT będzie intensywniemrugać, sygnalizującstart systemu.Aby zainstalo-wać wybrany system operacyjny, postępujemyzgod-nie z instrukcjami na ekranie.Na początek zalecamopcję Raspbian. Gdy zakończy się instalacja systemu(co może potrwać kilka minut), otworzy się aplikacjakonfiguratora RPi. Użyjcie tego konfiguratora, aby:•zagospodarować pozostałą przestrzeń kartySD dla systemu: opcja Expand Filesystem;•ustawić region, strefę czasową i typ klawiatu-ry: opcja Internationalisation Options;•ustawić bezpieczne taktowanie rdzenia: opcjaOverclock; ustaw None.Podłączenie do sieciRPi otworzy przed Wami więcej możliwości, gdywłączycie go do domowej siecii dalej – do Internetu.W praktyce ogranicza się to najczęściej do wpię-cie kabla RJ45 z jednej strony do gniazda Ethernetnaszego RPi, a z drugiej do domowego routera. Resztęzałatwią automatyczne serwisy działające na obuurządzeniach (np. serwer DHCP na routerze przydzie-lający adresy). Nasz RPi będzie widziany jako kolejnykomputer w sieci. Opcjonalnie RPi można wyposa-żyć w kartę WiFi wtykaną do gniazda USB. Wymagato dodatkowej konfiguracji – sposób ten pozostawiambardziej zaawansowanym użytkownikom.Jeżeli wszystko jest w porządku, na płytce RPi za-świeci się dioda FDX oraz 100, a dioda LNK zacznie84m.technik- www.mt.com.plintensywnie migać, sygnalizując wymianę danychpo sieci. Podłączenie do Internetu możemy spraw-dzić z poziomu konsoli RPi, np. wydając polecenie„ping” (z odpowiednimi parametrami), albo z pozio-mu interfejsu graficznego uruchamiając domyślnąprzeglądarkę internetową Midori.Praca zdalna?Dostęp zdalny to podstawowy tryb pracy wykorzysty-wany np. w wypadku nauki Linuksa czy programowa-nia. Zamiast podłączać klawiaturę i monitor do RPi,wykorzystujemy ulubionego laptopa, który poprzez od-powiednie oprogramowaniełączy się z RPi.Fizyczniepracujemy wtedy na laptopie, ale jest on jedynie „ter-minalem”. Jego rola ogranicza się do wysyłania komendna RPi i wyświetlania zwróconych przez niego rezul-tatów. Jedną z podstawowych zalet takiej pracy jestto, że na jednymRPi może równocześnie pracowaćwiele osób.Często z tego korzystam – każdy z użyt-kowników przychodzi z własnym laptopem i łączy sięzdalnie do jednego RPi. Nie potrzeba wtedy wielu RPi– wystarczy jeden dla wszystkich. Oczywiście nic niestoi na przeszkodzie, żeby jeden użytkownik pracowałlokalnie przy monitorze i klawiaturze podłączonymdo RPi, a reszta łączyła się zdalnie.Do pracy zdalnej na komputerze używa się naj-częściejdarmowego programu Putty.WykorzystującPutty, otwieramy połączenie SSH do RPi, podając jejadres IP (mówimy wtedy, że Putty jest klientem SSH).Standardowe konto RPi to wspomniane „pi”, a hasło„raspberry”. Serwer SSH jest domyślnie włączonyna RPi. Jeżeli tak nie jest, aby go uruchomić, moż-na użyć konifguratora („sudo raspi-config”, opcjaAdvanced Options/SSH).Kluczowa kwestia to znajomośćadresu IP nasze-go RPi.Adres IP najczęściej zapisuje się jako czteryliczby z zakresu 0 do 255, oddzielone kropkami, np.„192.168.1.68”. Każde urządzenie w sieci musi miećtaki adres. Dzięki niemu (i kilku innym właściwościom)router może identyfikować urządzenia i zarządzaćruchem do i od nich. Problem polega na tym, że naj-częściej router domowej sieci dynamicznie przydzielaadresy (z użyciem serwera DHCP). RPi domyślnieoczekuje więc, że taki adres dostanie (nie „wymyśla”sobie adresu sama). W takim układzie adres IP naszegoRPi może się za każdym startem różnić. Oczywiścieniektóre routery będą same próbować przypisaćdanemu urządzeniu zawsze ten sam adres, ale nie jestto żadną regułą.Są dwa sposoby rozwiązania tego problemu:•ustawienie dla RPi stałego adresu i ograniczeniepuli adresów dostępnych dla serwera DHCPna routerze;•ustawienie statycznego adresu dla RPi na ser-werze DHCP.W pierwszym przypadku odpowiednio modyfikuje-my na RPi plik „/etc/interfaces”, ustawiając stały adresIP Konieczne jest również zmodyfikowanie ustawień.serwera DHCP (znajdującego się na routerze) – tak,żeby żadnemu z urządzeń nie przydzielił on adresuwybranego przez nas dla RPi. Można to zrobić poprzeznp. ograniczenie puli adresów dostępnych dla serweraDHCP Dla RPi ustawiamy wtedy adres spoza tej puli..Zabieg ten jest konieczny. Inaczej w jednej sieci mogąpojawić się dwa urządzenia o tym samym adresie: naszRPi (o adresie wybranym przez nas) i drugie – o tymsamym adresie przyznanym automatycznie przezserwer DHCP routera. Taki konflikt sprawi, że żadnez urządzeń nie będzie działało poprawnie.Zalecam inne podejście: modyfikację reguł serweraDHCP tak, żeby naszemu RPi zawsze przydzielał on tensam adres. Sposobów na konfigurację serwera DHCPjest tyle co routerów. Pozostaje przeczytanie odpowied-niego rozdziału w instrukcji obsługi. Podpowiem, jakTabela 1. Podstawowe komendy Linuksa dla RPiKomendaRezultatsudo haltzatrzymuje RPi poprzez kontrolowane zamknięciesystemusudo reboot lubrestartuje RPisudo shutdown-r nowsudo raspi-configwywołuje konfigurator systemowynanootwiera edytor plikówifconfigkonfiguracja interfejsów sieciowychping pl.wikipedia.org sprawdza, czy można połączyć się z danymserwerem; tu – z polską Wikipedią. Można używaćnp. do diagnostyki połączenia z Internetemsudo apt-get updatesudo apt-get upgradesudo apt-get install *sudo apt-get remove *startxuaktualnienie bazy danych zainstalowanychpakietów (aplikacji, bibliotek)aktualizacja pakietówinstalacja aplikacji (pakietów); zamiast „*” użyjnazwy aplikacjiusuwanie aplikacji (pakietów)wystartuj interfejs graficznyUwagi„sudo” umożliwia wykonanie komendy podanejpo prawej stronie z prawami administratoranp. sudo nano /etc/network/interfaceskonfiguruj w pliku /etc/network/interfacesuwaga: ze względów bezpieczeństwa, niektóreserwery mają zablokowaną obsługę „ping”;polecenie „ping” zwróci wtedy błąd, co nie oznaczawcale niemożności nawiązania połączeniawykonuj regularnie: najpierw Update, potemUpgrade85Na warsztaciemożna to zrobić dla dwóch popularnych urządzeńdostarczanych przez Orange i Netię.Dla routera LiveBox 2.0 Orange:•podłącz RPi do rutera i upewnij się, że diodaLNK się świeci;•wejdź na stronę konfiguracyjną routera, podającadres(domyślny, może byćinny);•w prawym górnym rogu wpisz hasło admini-stratora i kliknij opcję Zaloguj;•wybierz górną poziomą zakładkę Zaawansowanei poniżej zakładkę DHCP;•na dole strony znajduje się ramka „Statycznyadres IP”;•w pierwszym wierszu, w kolumnie Nazwa, wy-bierz swoje urządzenie i kliknij przycisk Dodaj,znajdujący się w kolumnie ostatniej.Dla routera Netia Spot:•podłącz RPi do routera i upewnij się, że diodaLNK się świeci;•wejdź na stronę routera, podając adres(domyślny, może być inny);•zaloguj się na konto administratora, podającjako konto „admin” i odpowiednie hasło;•wybierz zakładkę Usługi, a potem – Dystrybucjaadresów IP;•kliknij przycisk „Lista połączeń”;•znajdź na liście swoje RPi , a w ostatniejkolumnie, Działanie, kliknij ikonkę z ołówkiem(Edytuj);•zaznacz opcję „Typ statycznej dzierżawy”, zapa-miętując przyporządkowany adres.Pozostaje teraz uruchomić na komputerze programPutty, w polu „Host name” podać zapamiętany adresIP w polu „Connection type” zaznaczyć SSH i kliknąć,Open. Powinniśmy zobaczyć okienko linii komend,z zachętą do wpisania loginu „Login as:”. Domyślnekonto to „pi”, a hasło „raspberry”.SZKOŁAWstało...Poziom tekstu: średnio trudnyGdy wszystko działa, warto pamiętać o regularnymuzupełnianiu systemuo poprawki i najnowsze wersjebibliotek. Komendy „sudo apt-get update” i „sudoapt-get upgrade” powinny stać się Waszym nawykiem– podobnie jak wspomniane wcześniej kopie obrazusystemów. Praca zdalna będzie głównym sposobemkorzystania z RPi – ale musimy mieć możliwośćwymiany plików z innymi komputerami. W tym celunależy zainstalować serwer FTP (np. vsftpd). Bardziejzaawansowani użytkownicy mogą pomyśleć o serwe-rze Samba. Jednym z przydatnych programów do za-rządzania plikami jest Midnight Comander (instalacja:„sudo apt-get install mc”).Wreszcie przyszedł czas, żebypomyśleć o instalacjiXming.Dzięki temu oprogramowaniu można zdalnieuzyskać dostęp do interfejsu graficznego. Zobaczcieprzykład instalacji, np.XmingNotes/pixming.php.Inna możliwość to instala-cja zdalnego pulpitu typu VNC (zob. tightVNC, [2]*)....i padło!Jak wspominaliśmy, RPi nie ma pamięci nieulotnej.System operacyjny i wszystkie pliki zapisywa-ne są na karcie SD. Zaletami takiego rozwiązaniasą prostotai niska cena.Wada to kapryśnośćkart SD.Zdarzają się błędy w zapisie, zwłaszcza w przypadkuwyjęcia czy przypadkowego rozłączenia karty podczasdziałania RPi. Często kończy się to tym, że RPi nieuruchamia się lub uruchamia bez możliwości dostępuw trybie zdalnym. Wtedy konieczne jest serwisowaniez użyciem monitora i klawiatury podłączonych bezpo-średnio do RPi (stąd wcześniejsze uwagi o konieczno-ści zapewnienia sobie takiej możliwości).Moje dotychczasowe doświadczenia pokazują,że stosunkowo najwięcej kłopotów sprawia właśniekarta SD. Zdarzyło mi się, że RPi przestał odpowia-dać. Na dzień przed prezentacją! Objawy typowe dlaFundacja Raspberry Pi(www.raspberrypi.org)przedstawiłaodświeżoną wersję modelu B: modelB+. Najbardziej widoczne są dwadodatkowe porty USB. Nowy modułzasilania ma podnieść ich wydajnośćprądową nawet do 1,2A. W miejsceplastykowego, pełnowymiarowegoSD wstawiono metalowe gniazdomicroSD. Złącze GPIO urosło z 26do 40 pinów. 9 pinów to dodatkowewejścia/wyjścia uniwersalne. Dwaz dodatkowych pinów to szyna I2Czarezerwowana dla pamięci EEPROM,używanej do przechowywaniakonfiguracji portów lub sterownikówlinuksowych. Nowa płytka ma także4 otwory montażowe znaczniesensowniej rozmieszczone niż 2w wersji B. Gniazdo analogoweaudio zintegrowano w nowe,4-stykowe gniazdo kompozytowe.Wpięcie do niego 3,5 mm jackaaudio umożliwi słuchanie muzykipoprzez słuchawki czy zewnętrznegłośniki.Testy i dokładniejszy opis modeluB+ wkrótce na łamach MłodegoTechnika.86m.technik-RPi3. Diody na płytcewww.mt.com.plTabela 2. Podstawowe aplikacjeNarzędzieZastosowanieNoobspakiet/instalator systemu operacyjnego dlaRaspberry PiPutty (Windows)Klient SSH, telnetuWin 32 Disk Imagernagrywanie/wczytywanie obrazu karty SD;kopie zapasowevsftpdserwer FTPMidnight Commander zarządzanie plikamiXmingzdalny klient graficznytightVNCzdalny pulpitkarty to: dioda PWR się świeci, a system się nie ładuje(nie mruga dioda ACT). We wspomnianym wypadkuproblemem okazał się adapter karty. Używałem kartymicroSD w adapterze do rozmiaru SD. Po wymianieadaptera RPi wystartował bez problemu.W razie problemów diagnostykę zaczynamy od ob-serwacji stanu diód systemowych.RPi ma na płyciepięć diód:ACT:zielona, sygnalizuje operacje na karcie, powinnamigać nieregularnie;PWR:czerwona, sygnalizuje stan zasilania, powinnaświecić ciągle;FDX:zielona, symbolizuje połączenie sieciowe typu„pełny dupleks” (ang.full duplex),informacje przekazy-wane są w obydwu kierunkach jednocześnie, powinnaświecić się ciągle;LNK:zielona, sygnalizuje komunikację w sieci, powin-na mrugać nieregularnie;100:żółta, sygnalizuje tryb pracy sieci 100 Mbna sekundę.Podstawowe objawy niewłaściwego działania to:•czerwona dioda PWR nie świeci się lub pul-suje:problem związany z zasilaniem. Najpierwspróbujcie odłączyć wszystkie dodatkoweurządzenia podpięte do USB (również hubyUSB) i wystartować RPi jeszcze raz. Upewnijciesię, że używacie odpowiedniego zasilacza,który działa poprawnie; ewentualnie spróbujciewymienić zasilacz;•w chwilę po włączeniu zasilania (kilka sekund)powinna zacząć mrugać zielona dioda ACT.Jeżeli tak się nie stanie, RPi nie mógł znaleźćsystemu na karcie;•regularnie mrugająca zielona dioda ACT(np.szybko dwa, trzy, cztery razy) oznacza inneproblemy z obrazem systemu, np. uszkodzenielub brak plików „loader.bin” lub „start.elf” (zob.[1]*);•po podłączeniu monitora przy starcienie znikakolorowy ekran:uszkodzony plik „kernel.img”(zob. [1]*).W większości powyższych wypadków konieczne bę-dzie odświeżenie obrazu systemu na karcie SD. Dlategojeszcze raz namawiam Was na robienieregularnychkopii karty.URL do pobrania/instalacjawww.raspberrypi.org/downloadswin32diskimager/sudo apt-get install vsftpdUwagiRPiterminal (PC)terminalRPisudo apt-get install mcRPiterminal i RPiOsobną kategorią są problemy, które mogą wyniknąćpodczas doświadczeń z różnymi elementami elek-tronicznymi podłączanymi do wyjść GPIO. RPi jestwrażliwy na wszelkie zwarcia (podobnie zresztą jakwiększość kontrolerów). W ekstremalnym wypadkumogą one doprowadzić do spalenia płytki. Należyzwrócić tu szczególną uwagę na:•zwarcie pinów zasilania 3,3 V (fizyczne piny1 i 17) i 5 V (fizyczne piny 2 i 4) lub do pinówmasy (GND, piny: 6, 14, 20 i 9, 25);•podanie napięcia na piny skonfigurowane jakowyjściowe;•użycie układów o logice 5V.Ostatni przypadek jest stosunkowo częsty, zwłaszczagdy do doświadczeń z RPi wykorzystujemy materia-ły szkoleniowe opracowane dla Arduino. Arduinoposługuje się logiką 5 V a RPi logiką 3,3 V. Modułyo logice 5 V wymagają zasilania 5 V. RPi ma wyprowa-dzenia 5 V (fizyczne piny 2 i 4). Problem polega na tym,że odpowiedź takich modułów najczęściej jest równieżna poziomie 5 V. Wprowadzenie takiego wyjścia na pinRPi (oczekujący maksymalnie 3,3 V)może skończyćsię spaleniem RPi.Za przykład niech posłuży modułczujnika odległości HC-SR04. Nie wyklucza to wcaleRPi z używania takich modułów. Po prostu nie możnapodłączyć ich wyjścia logicznego bezpośrednio do RPi.Trzeba zastosować specjalne układy konwertującepoziomy napięcia. Z reguły wystarczy jednak zwykłydzielnik napięcia (zwróćcie tu uwagę na możliwośćwystąpienia wewnętrznych rezystorów).PodsumowaniePrzedstawiłem podstawowe wyzwania, z którymizetkniecie się w codziennej pracy z Raspberry Pi.Niektóre z opisanych zagadnień wymagają dodatkowejwiedzy z zakresu sieci komputerowych. W Internecieznajdziecie jednak wiele poradników, które krokpo kroku wyjaśnią, jak rozwiązać każdy problem.A już za miesiąc – kolejny stopień wtajemniczeniaw Raspberry Pi.Arkadiusz Merta*Źródła[1][2]Więcej o Raspberry Pi dowiesz się z miesięcznikaElektronika Praktyczna.na stronieWydanie bieżące i numery archiwalne można przejrzeć i kupić na www.ulubionykiosk.pl87
[ Pobierz całość w formacie PDF ]