יום שבת, 23 באוגוסט 2014

Arduino Yun - Starting Guide




עד עכשיו ראינו 2 סוגים של לוחות פיתוח, הראשון היה Arduino שמבוסס על מעבד פשוט ללא מערכת הפעלה, לעומתו ראינו את BeagleBone ואת Raspberry PI שמבוססים על מעבדים יותר מתוחכמים שמריצים Linux, מפתחי Arduino לא יכלו להיות אדישים והוציאו דגם חדש שמשלב בתוכו את 2 העולמות.

הוא מכיל 2 מעבדים, הראשון והמוכר ATmega 328u4 במהירות 16MHZ ו 32KB של זיכרון ,הוא אחראי על העבודה מול החיבורים הדיגטליים והאנלוגים המקוריים שיש בגרסת ה Uno הותיקה, המעבד השני הוא Atheros AR 9331 שמבוסס על ארכיטקטורת MIPS במהירות 400Mhz עם 64MB של זיכרון, הוא אחראי על שאר ה Peripherals כמו הרשת הקווית ,האלחוטית ,כרטיס הזיכרון וה USB ,הלוח מריץ מערכת OpenWRT שכתבתי עליה בעבר.

דרישות

  • Arduino Yun
  • Led
  • 330ohm Resistor
  • Wires

בגודל של Uno

הפעלה ראשונית

הלוח מגיע מוכן, מה שנשאר לעשות הוא לחבר אליו חשמל ולהתחבר ל Access Point שהוא יוצר אוטומטית, נפתח את הדפדפן ונכניס את הכתובת של ה Default Gateway שקיבלנו (במקרה שלי 192.168.201.223), דרכה נגיע לממשק הניהול.


הסיסמא ההתחלתית היא arduino

הממשק עצמו מאוד פשוט, דרכו ניתן להגדיר את התקשורת WIFI, אבל יש בו אפשרות נוספת שכדאי להכיר שנקראת Rest API , זה המנגנון דרכו נדבר עם המעבד ATmega דרך שרת Http ששולט על הפינים כפי שנראה בהמשך.

חלק קטן מ OpenWRT


הממשק הבסיסי מאוד פשוט ועונה על הצרכים למתחילים, אבל למי שרוצה להעמיק ניתן להתחבר לממשק המקורי של OpenWRT שמזכיר מאוד נתב סטנדרטי על ידי לחיצה על הקישור Advanced Configure Panel.

טירוף...


Bridge

לפני שנתחיל לכתוב את התוכנית המגשרת בין 2 המעבדים, תחילה יש להשתמש בסביבת Arduino מעודכנת מעל 1.5 שמכילה את הספריות של Yun ו Driver חדש יותר שתומך בלוח,את התוכנית צורבים על הזיכרון של המעבד ATmega בצורה סטנדרטית כמו שעושים לשאר הלוחות של Arduino, רק חשוב לבחור את הלוח המתאים ברשימה, קיימת דוגמה מוכנה שמגיעה עם הגרסה המעודכנת ולמי שחסר ניתן להוריד אותה מכאן כך שלא צריך להתאמץ יותר מידי.

בעזרת פרטוקול Http ושרת Web, נוכל לשלוט על הפינים בעזרת מבנה Url, לדוגמה נניח שנרצה להפוך את Pin 13 ל OutPut נקרא לכתובת במבנה מסויים שברגע שתגיע לשרת הוא יחתוך אותה ויפעל בהתאם כפי שניתן לראות בדוגמאות הבאות:

הגדרת הרגל כ Input / Output:
http://arduino.local/arduino/mode/13/output
כתיבת ערך לרגל דיגיטלית:
http://arduino.local/arduino/digital/13/1
קריאת ערך מרגל דיגיטלית:
http://arduino.local/arduino/digital/13
כתיבה ערך לרגל אנלוגית:
http://arduino.local/arduino/analog/2/128
קריאת ערך מרגל אנלוגית:
http://arduino.local/arduino/analog/2


אחרי שצרבנו את התוכנית, אפשר לעבור לתוכנית השניה שנכתוב Python שתדבר עם ה Bridge ותשלוט ברגליים על פי הצורך, במקרה הזה נתחבר בצורה מקומית, זה יתרון אדיר שמאפשר לנו לשלב את המעבדים בצורה פשוטה ולהנות מכל העולמות בו זמנית, נשתמש במספר כלים שיעזרו לנו בעבודה:
  • Putty - נתחבר ל Arduino Yun בעזרת SSH.
  • WinSCP - העברת קבצים בין המחשב האישי ל Arduino Yun.
נפתח Notepad ונרשום את הקוד הבא:

#Arduino Yun blink example using Bridge with Python
#proxytype.blogspot.com
#getting Thread function from Thread class
from threading import Thread

#add Libraries
import urllib2
import time

#selected Pins
PIN = 7

#set pins output/input
response = urllib2.urlopen('http://localhost/arduino/mode/' + str(PIN) + '/output')
print response.read()

def main(n):
    #flag
    Status = False
    while True:
if Status == False:
Status = True
response = urllib2.urlopen('http://localhost/arduino/digital/' + str(PIN) + '/1')
print response.read()
else:
Status = False
response = urllib2.urlopen('http://localhost/arduino/digital/' + str(PIN) + '/0')
print response.read()
time.sleep(n)
#start in new thread, send second to sleep
t = Thread(target=main, args=(1,))
t.start()



נשמור את הקובץ ונעביר אותו ל Yun בעזרת WinSCP, ואח"כ נתחבר ל Terminal בעזרת SSH ונריץ את התוכנית:



סרט לדוגמה



סיכום

הלוח הזה לוקח את כל העסק צעד אחד קדימה במחיר יחסית שפוי של 60$, ומאפשר לנו לכתוב פרוייקטים יותר מורכבים ועדיין להישאר באותה מסגרת נוחה של Arduino, בהמשך נראה כיצד להשתמש בספריות היעודיות של ה Yun שמאפשרות לגשת למשאבי ה Linux מבלי לעזוב את ה IDE.

יותר שכל באותו מקום...


יום שבת, 16 באוגוסט 2014

Raspberry Pi - Starting Guide



אם חשבתם ש Raspberry PI יעבור לידי ואני לא אתייחס אליו אז טעיתם, הלוח הזה שינה את כללי המשחק בכל הקשור למערכות Embedded ו SOC, הוא זול ,פשוט ומגיע עם מגוון רחב של חיבורים, אין משהו שלא עשו איתו ממערכות פשוטות למחשבי על, הוא תוכנן ע"י ארגון צדקה בשם Raspberry Pi Foundation שמטרתו ללמד מדעי המחשב באופן חופשי בעולם.

הסדרה מכילה 3 דגמים עם את אותו מעבד ARM 700MHZ (בנתיים) וההבדלים העיקריים הם בציוד היקפי (Peripherals) שמשתנים מדגם לדגם ומשפיעים על המחיר.

www.sparkfun.com



דרישות

  • Raspberry PI Model B
  • SDCard 8 GB
  • TFT Monitor
  • Keyboard + Mouse
  • LED
  • 330ohm Resistor
  • Breadboard
  • Wires




שימו לב!
  • יש לחבר לספק 5V בלבד!
  • חשוב לזכור שהפינים של ה 5V מוגבלים עד 300ma וה 3.3V עד 50ma.

התקנה

יש להוריד את קבצי ההתקנה של מערכת ההפעלה מהאתר הרשמי, קיימות גרסאות שונות של Linux שניתן להתקין, יש גרסת Noobs למשתמשים חדשים שמאפשרת התקנה מהירה ונוחה.

http://www.raspberrypi.org/downloads/


לפני ההתקנה של מערכת ההפעלה יש לוודא שהכרטיס ה SD עבר פורמט, ניתן לבצע זאת בעזרת SD Formatter שבהורדה חינם מהאתר של SDCard, או באמצעות הפורמט של Windows אבל בחלק מהכרטיסים זה עלול לגרום לאיטיות ולבעיות.

https://www.sdcard.org/downloads/formatter_4/

לאחר סיום הפורמט נפתח את קובץ ה Zip ונעתיק את התוכן שלו ל SDcard, נחבר מקלדת ומסך ואפשר לומר שסיימנו, הלוח מגיע עם כניסת HDMI שניתן לחבר לכל טלויזיה או מסך וחיבור S-Video סטנדרטי למסכים קצת יותר פרימיטביים לצורך הדוגמה אני משתמש במסך בגודל 5 אינץ שמתאים בעיקר לרכב שרכשתי מ DX תמורת 40$ היתרון שלו על פני שאר המסכים שניתן גם לחבר VGA, בדר"כ המסכים האלה מגיעים ללא ספק כוח ודורשים 12V אבל הצלחתי להפעיל אותו ב 9V ואני מאמין שאפשר גם בפחות.

סיני זול שעושה את עבודה.


במהלך ה Boot של הלוח ניתן ללחוץ Shift 3 על מנת להעביר את התצוגה ל S-Video ב PAL ומשם להמשיך בהתקנה, קובץ ההתקנה מכיל מספר distributions של Linux מותאמות ל Raspberry Pi, אבל מומלץ להשתמש ב Raspbian שהיא הפופלרית ביותר.

שתו קפה יש זמן...

בסיום ההתקנה הלוח יעשה Boot ויעלה מסך הגדרות הם מספר אפשרויות, קודם כל מומלץ להחליף את סיסמאת ה Default שהיא raspberry עבור משתמש PI, ניתן להגדיר Overclock ועוד כל מיני דברים, תמיד אפשר לחזור למסך הזה ע"י הפקודה raspi-config עם Sudo.


Overclock - נחמד!

בסיום יעלה לנו הטרמינל הרגיל של Linux, בעזרת הפקודה startx נעבור לממשק חלונאי:

ואוו...

קוד

המערכת מוכנה ואפשר להתחיל לכתוב את הקוד הראשון, בעבר הדגמתי כיצד לתכנת פינים ב BeagleBone וזה לא כלכך שונה מה PI, כי נחזור על אותה קלישאה ישנה שהכל ב Linux זה קובץ וכל מה שנשאר זה לפתוח אותו ולכתוב בו ערך באיזה שפה שנרצה, במקרה של ה PI שפת ה Python מגיעה כחלק מהמערכת אבל לפני הקוד חשוב להכיר את הפינים עצמם.

26 פינים שחלקם עם שימוש נוסף

26 פינים שבחלקם ניתן לעשות יותר משימוש אחד, ניתן לעבוד עם מספר ממשקים שונים (UART,SPI,I2C), במערכת מגיעה סביבת פיתוח פשוטה של Python שנקרא IDLE שבעזרתו נכתוב את הקוד, אם לא בא לכם לעבוד ישירות על הלוח ניתן להתחבר אליו בעזרת SSH.


#add Libraries
import RPi.GPIO as GPIO

#use board pins
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
#selected pin
pin = 7
#set GPIO as output
GPIO.setup(pin, GPIO.OUT)

#set flag false
status = False

while True:
if status == False:
GPIO.output(pin,GPIO.LOW)
status = True
else:
GPIO.output(pin,GPIO.HIGH)
status = False
x = raw_input('Press Key!')





מבנה סופי



סרט הדגמה




סיכום

הלוח הזה פשוט מדהים, אפשר לעשות איתו הכל ויש סביבו קהילה ענקית של מפתחים ,כל יום נולד בעזרתו פרוייקט חדש, הוא גרם לירידת מחירים רצינית בתחום וקבע רף חדש של 40$ ללוח, בקיצור מדובר על מחשב קטן שמתאים לצרכים בסיסיים ואפילו מעבר לכך.

יש פטל?