Raspberry_Pi_cz2.pdf

(334 KB) Pobierz

Na warsztacie

W poprzednim numerze „Młodego Technika” przedstawialiśmy Raspberry Pi

– minikomputer z możliwościami mikrokontrolera. Pytanie brzmiało prosto: jak

zacząć? Tym razem zastanowimy się nad codzienną pracą z tym zaskakująco

wydajnym urządzeniem. Jakiego oprogramowania będziemy potrzebować? Jak je

wykorzystamy? Jakich problemów możemy się spodziewać i jak je rozwiążemy?

Raspberry Pi

Pierwsze kroki

Czego potrzebuję do instalacji?

Do pierwszego uruchomienia Raspberry Pi (RPi),

oprócz samego urządzenia, będziecie potrzebować

odpowiedniego zasilacza (microUSB, 5 V i 1,5 A),

karty SD, monitora z wejściem HDMI lub telewizora

z wejściem kompozytowym (plus odpowiednie kab-

le) oraz klawiatury USB (opcjonalnie myszki USB).

Do przygotowania karty SD niesygnowanej logo

Raspberry konieczny będzie dodatkowy komputer

wyposażony w czytnik kart SD. Opcjonalnie RPi po-

winien mieć też możliwość podłączenia do Internetu.

pamięci nieulotnej. Cały system operacyjny i system

plików umieszczony jest właśnie na karcie SD. Jej

obecność warunkuje start naszego minikomputera.

Wbudowany czytnik wymaga kart o rozmiarze SD.

Dla kart mini- albo microSD potrzebujemy odpo-

wiedniego adaptera.

Używajcie

kart sygnowanych logo Raspberry albo

zgodnych.

Lista przetestowanych kart znajduje się

na stronie

http://elinux.org/RPi_SD_cards.

Karty

sygnowane logo RPi mają już zainstalowany obraz

systemu i można ich używać bez dodatkowych zabie-

gów. Inne karty trzeba uprzednio zainicjować. Robi

się to poprzez skopiowanie na wyczyszczoną kartę

odpowiedniego zestawu plików (ok. 1.7 GB). Pliki

można nieodpłatnie ściągnąć ze strony

Słowo o kartach SD

Przed uruchomieniem RPi należy

odpowiednio przy-

gotować kartę SD.

RPi nie ma bowiem wewnętrznej

1. Płytka RPi – rozkład elementów

Poziom tekstu: średnio trudny

Bez obaw! To zrozumiałe dla nieelektroników

SZKOŁA

Na warsztacie

www.raspberrypi.org.

Znajdują się w dziale

Download. Na początek najlepiej wybrać opcję

Noobs. Warto obejrzeć samouczek znajdujący się pod

adresem

http://www.raspberrypi.org/help/noobs-se-

tup,

który wyjaśni wszelkie wątpliwości dotyczące

instalacji (materiał jest po angielsku).

Czytnik kart znajduje się na spodzie płytki. Kartę

wkłada się

stykami do góry.

Karta powinna siedzieć

w gnieździe głęboko i pewnie. W żadnym wypadku

nie należy wyciągać jej

podczas działania RPi. Przed

włożeniem karty

upewnijcie się, że RPi nie jest pod-

łączony do prądu

– podłączenie sygnalizuje palenie

się czerwonej diody PWR (koło gniazda USB). Przed

usunięciem karty zastopujcie Linuksa (polecenie

„sudo halt”) i wyłączcie RPi z zasilania, gdy dioda

ACT przestanie na dobre mrugać.

Niekontrolowane

wyciągnięcie karty może spowodować uszkodzenie

systemu plików lub samej karty.

W rezultacie RPi

w ogóle nie wystartuje lub uruchomi się w trybie do-

stępu lokalnego (o diagnostyce dowiecie się z dalszej

części tego tekstu).

W niektórych przypadkach można również

fizycznie zablokować zapis na karcie. Wszystkie

karty SD mają taką blokadę. Znajduje się na kra-

wędzi i jest najczęściej opisana jako

lock

(używam

takiej blokady np. przy prezentacjach, gdy jestem

pewien, że zapis na karcie nie jest wymagany).

Zablokowanie karty chroni ją przed

logicznym

uszkodzeniem systemu plików

w razie niekontrolo-

wanego wyłączenia.

Przede wszystkim zalecam jednak

regularne ro-

bienie kopii karty.

Sam używam do tego darmowego

programu Win32 Disk Imager. Program wczytuje całą

zawartość karty i zapisuje jej obraz w pliku *.img

na dysku komputera. Jeżeli chcecie odzyskać zawar-

tość takiej karty, po prostu wkładamy ją do czytnika

w komputerze i zapisujemy na niej wybrany obraz

(tracąc, niestety, dane zmienione od momentu stwo-

rzenia obrazu).

Poziom tekstu: średnio trudny

SZKOŁA

2. Czytnik kart SD znajduje się na spodzie płytki

Większość z tych opcji można ustawić póź-

niej, wywołując konfigurator poleceniem: „sudo

raspi-config”.

Gdy przejdziemy ten etap, na ekranie powinno

pokazać się

okienko logowania do interfejsu gra-

ficznego

(tylko w przypadku monitora podłączonego

przez złącze HDMI). Logujemy się jako użytkownik

„pi” z hasłem „raspberry”. Po chwili otworzy się

pulpit. Jestem pewien, że szybko poradzicie sobie

z nawigacją i zaczniecie odkrywać zasoby systemu.

Na początek proponuję

zlokalizować przeglądarkę

Midori

oraz

skrót do konsoli

(ang.

terminal).

Jeżeli

nie macie podłączonej myszki, wystarczy wcisnąć

CTRL-ALT-F1, żeby przejść to trybu terminala.

Podłączenie i pierwszy start

Podłączamy do RPi

monitor i klawiaturę,

wkłada-

my uprzednio przygotowaną

kartę SD,

a na koniec

podpinamy zasilanie.

Obserwujemy diody na RPi.

Po doprowadzeniu zasilania powinna zapalić się

czerwona dioda PWR sygnalizująca zasilanie. Po kil-

ku sekundach zielona dioda ACT będzie intensywnie

mrugać, sygnalizując

start systemu.

Aby zainstalo-

wać wybrany system operacyjny, postępujemy

zgod-

nie z instrukcjami na ekranie.

Na początek zalecam

opcję Raspbian. Gdy zakończy się instalacja systemu

(co może potrwać kilka minut), otworzy się aplikacja

konfiguratora RPi. Użyjcie tego konfiguratora, aby:

•

zagospodarować pozostałą przestrzeń karty

SD dla systemu: opcja Expand Filesystem;

•

ustawić region, strefę czasową i typ klawiatu-

ry: opcja Internationalisation Options;

•

ustawić bezpieczne taktowanie rdzenia: opcja

Overclock; ustaw None.

Podłączenie do sieci

RPi otworzy przed Wami więcej możliwości, gdy

włączycie go do domowej sieci

i dalej – do Internetu.

W praktyce ogranicza się to najczęściej do wpię-

cie kabla RJ45 z jednej strony do gniazda Ethernet

naszego RPi, a z drugiej do domowego routera. Resztę

załatwią automatyczne serwisy działające na obu

urządzeniach (np. serwer DHCP na routerze przydzie-

lający adresy). Nasz RPi będzie widziany jako kolejny

komputer w sieci. Opcjonalnie RPi można wyposa-

żyć w kartę WiFi wtykaną do gniazda USB. Wymaga

to dodatkowej konfiguracji – sposób ten pozostawiam

bardziej zaawansowanym użytkownikom.

Jeżeli wszystko jest w porządku, na płytce RPi za-

świeci się dioda FDX oraz 100, a dioda LNK zacznie

m.technik

- www.mt.com.pl

intensywnie migać, sygnalizując wymianę danych

po 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 domyślną

przeglądarkę 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 oprogramowanie

łączy się z RPi.

Fizycznie

pracujemy wtedy na laptopie, ale jest on jedynie „ter-

minalem”. Jego rola ogranicza się do wysyłania komend

na RPi i wyświetlania zwróconych przez niego rezul-

tatów. Jedną z podstawowych zalet takiej pracy jest

to, że na jednym

RPi może równocześnie pracować

wiele osób.

Często z tego korzystam – każdy z użyt-

kowników przychodzi z własnym laptopem i łączy się

zdalnie do jednego RPi. Nie potrzeba wtedy wielu RPi

– wystarczy jeden dla wszystkich. Oczywiście nic nie

stoi na przeszkodzie, żeby jeden użytkownik pracował

lokalnie przy monitorze i klawiaturze podłączonym

do RPi, a reszta łączyła się zdalnie.

Do pracy zdalnej na komputerze używa się naj-

częściej

darmowego programu Putty.

Wykorzystując

Putty, otwieramy połączenie SSH do RPi, podając jej

adres IP (mówimy wtedy, że Putty jest klientem SSH).

Standardowe konto RPi to wspomniane „pi”, a hasło

„raspberry”. Serwer SSH jest domyślnie włączony

na RPi. Jeżeli tak nie jest, aby go uruchomić, moż-

na użyć konifguratora („sudo raspi-config”, opcja

Advanced Options/SSH).

Kluczowa kwestia to znajomość

adresu IP nasze-

go RPi.

Adres IP najczęściej zapisuje się jako cztery

liczby z zakresu 0 do 255, oddzielone kropkami, np.

„192.168.1.68”. Każde urządzenie w sieci musi mieć

taki adres. Dzięki niemu (i kilku innym właściwościom)

router może identyfikować urządzenia i zarządzać

ruchem do i od nich. Problem polega na tym, że naj-

częściej router domowej sieci dynamicznie przydziela

adresy (z użyciem serwera DHCP). RPi domyślnie

oczekuje więc, że taki adres dostanie (nie „wymyśla”

sobie adresu sama). W takim układzie adres IP naszego

RPi może się za każdym startem różnić. Oczywiście

niektóre routery będą same próbować przypisać

danemu urządzeniu zawsze ten sam adres, ale nie jest

to żadną regułą.

Są dwa sposoby rozwiązania tego problemu:

•

ustawienie dla RPi stałego adresu i ograniczenie

puli adresów dostępnych dla serwera DHCP

na routerze;

•

ustawienie statycznego adresu dla RPi na ser-

werze DHCP

W pierwszym przypadku odpowiednio modyfikuje-

my na RPi plik „/etc/interfaces”, ustawiając stały adres

IP Konieczne jest również zmodyfikowanie ustawień

serwera DHCP (znajdującego się na routerze) – tak,

żeby żadnemu z urządzeń nie przydzielił on adresu

wybranego przez nas dla RPi. Można to zrobić poprzez

np. ograniczenie puli adresów dostępnych dla serwera

DHCP Dla RPi ustawiamy wtedy adres spoza tej puli.

Zabieg ten jest konieczny. Inaczej w jednej sieci mogą

pojawić się dwa urządzenia o tym samym adresie: nasz

RPi (o adresie wybranym przez nas) i drugie – o tym

samym adresie przyznanym automatycznie przez

serwer DHCP routera. Taki konflikt sprawi, że żadne

z urządzeń nie będzie działało poprawnie.

Zalecam inne podejście: modyfikację reguł serwera

DHCP tak, żeby naszemu RPi zawsze przydzielał on ten

sam adres. Sposobów na konfigurację serwera DHCP

jest tyle co routerów. Pozostaje przeczytanie odpowied-

niego rozdziału w instrukcji obsługi. Podpowiem, jak

Tabela 1. Podstawowe komendy Linuksa dla RPi

Komenda

Rezultat

sudo halt

zatrzymuje RPi poprzez kontrolowane zamknięcie

systemu

sudo reboot lub

restartuje RPi

sudo shutdown-r now

sudo raspi-config

wywołuje konfigurator systemowy

nano

otwiera edytor plików

ifconfig

konfiguracja interfejsów sieciowych

ping pl.wikipedia.org sprawdza, czy można połączyć się z danym

serwerem; tu – z polską Wikipedią. Można używać

np. do diagnostyki połączenia z Internetem

sudo apt-get update

sudo apt-get upgrade

sudo apt-get install *

sudo apt-get remove *

startx

uaktualnienie bazy danych zainstalowanych

pakietów (aplikacji, bibliotek)

aktualizacja pakietów

instalacja aplikacji (pakietów); zamiast „*” użyj

nazwy aplikacji

usuwanie aplikacji (pakietów)

wystartuj interfejs graficzny

Uwagi

„sudo” umożliwia wykonanie komendy podanej

po prawej stronie z prawami administratora

np. sudo nano /etc/network/interfaces

konfiguruj w pliku /etc/network/interfaces

uwaga: ze względów bezpieczeństwa, niektóre

serwery mają zablokowaną obsługę „ping”;

polecenie „ping” zwróci wtedy błąd, co nie oznacza

wcale niemożności nawiązania połączenia

wykonuj regularnie: najpierw Update, potem

Upgrade

Na warsztacie

można to zrobić dla dwóch popularnych urządzeń

dostarczanych przez Orange i Netię.

Dla routera LiveBox 2.0 Orange:

•

podłącz RPi do rutera i upewnij się, że dioda

LNK się świeci;

•

wejdź na stronę konfiguracyjną routera, podając

adres

http://192.168.1.1

(domyślny, może być

inny);

•

w prawym górnym rogu wpisz hasło admini-

stratora i kliknij opcję Zaloguj;

•

wybierz górną poziomą zakładkę Zaawansowane

i poniżej zakładkę DHCP;

•

na dole strony znajduje się ramka „Statyczny

adres 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 dioda

LNK się świeci;

•

wejdź na stronę routera, podając adres

http://192.168.1.254

(domyślny, może być inny);

•

zaloguj się na konto administratora, podając

jako konto „admin” i odpowiednie hasło;

•

wybierz zakładkę Usługi, a potem – Dystrybucja

adresów IP;

•

kliknij przycisk „Lista połączeń”;

•

znajdź na liście swoje RPi , a w ostatniej

kolumnie, Działanie, kliknij ikonkę z ołówkiem

(Edytuj);

•

zaznacz opcję „Typ statycznej dzierżawy”, zapa-

miętując przyporządkowany adres.

Pozostaje teraz uruchomić na komputerze program

Putty, w polu „Host name” podać zapamiętany adres

IP w polu „Connection type” zaznaczyć SSH i kliknąć

Open. Powinniśmy zobaczyć okienko linii komend,

z zachętą do wpisania loginu „Login as:”. Domyślne

konto to „pi”, a hasło „raspberry”.

SZKOŁA

Wstało...

Poziom tekstu: średnio trudny

Gdy wszystko działa, warto pamiętać o regularnym

uzupełnianiu systemu

o poprawki i najnowsze wersje

bibliotek. Komendy „sudo apt-get update” i „sudo

apt-get upgrade” powinny stać się Waszym nawykiem

– podobnie jak wspomniane wcześniej kopie obrazu

systemów. Praca zdalna będzie głównym sposobem

korzystania z RPi – ale musimy mieć możliwość

wymiany plików z innymi komputerami. W tym celu

należy zainstalować serwer FTP (np. vsftpd). Bardziej

zaawansowani 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, żeby

pomyśleć o instalacji

Xming.

Dzięki temu oprogramowaniu można zdalnie

uzyskać dostęp do interfejsu graficznego. Zobaczcie

przykład instalacji, np.

http://straightrunning.com/

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 rozwiązania

są prostota

i niska cena.

Wada to kapryśność

kart SD.

Zdarzają się błędy w zapisie, zwłaszcza w przypadku

wyjęcia czy przypadkowego rozłączenia karty podczas

działania RPi. Często kończy się to tym, że RPi nie

uruchamia się lub uruchamia bez możliwości dostępu

w trybie zdalnym. Wtedy konieczne jest serwisowanie

z 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 właśnie

karta SD. Zdarzyło mi się, że RPi przestał odpowia-

dać. Na dzień przed prezentacją! Objawy typowe dla

Fundacja Raspberry Pi

(

www.raspberrypi.org)

przedstawiła

odświeżoną wersję modelu B: model

B+. Najbardziej widoczne są dwa

dodatkowe porty USB. Nowy moduł

zasilania ma podnieść ich wydajność

prądową nawet do 1,2A. W miejsce

plastykowego, pełnowymiarowego

SD wstawiono metalowe gniazdo

microSD. Złącze GPIO urosło z 26

do 40 pinów. 9 pinów to dodatkowe

wejścia/wyjścia uniwersalne. Dwa

z dodatkowych pinów to szyna I

zarezerwowana dla pamięci EEPROM,

używanej do przechowywania

konfiguracji portów lub sterowników

linuksowych. Nowa płytka ma także

4 otwory montażowe znacznie

sensowniej rozmieszczone niż 2

w wersji B. Gniazdo analogowe

audio zintegrowano w nowe,

4-stykowe gniazdo kompozytowe.

Wpięcie do niego 3,5 mm jacka

audio umożliwi słuchanie muzyki

poprzez słuchawki czy zewnętrzne

głośniki.

Testy i dokładniejszy opis modelu

B+ wkrótce na łamach Młodego

Technika.

m.technik

RPi

3. Diody na płytce

www.mt.com.pl

Tabela 2. Podstawowe aplikacje

Narzędzie

Zastosowanie

Noobs

pakiet/instalator systemu operacyjnego dla

Raspberry Pi

Putty (Windows)

Klient SSH, telnetu

Win 32 Disk Imager

nagrywanie/wczytywanie obrazu karty SD;

kopie zapasowe

vsftpd

serwer FTP

Midnight Commander zarządzanie plikami

Xming

zdalny klient graficzny

tightVNC

zdalny pulpit

karty to: dioda PWR się świeci, a system się nie ładuje

(nie mruga dioda ACT). We wspomnianym wypadku

problemem okazał się adapter karty. Używałem karty

microSD w adapterze do rozmiaru SD. Po wymianie

adaptera RPi wystartował bez problemu.

W razie problemów diagnostykę zaczynamy od ob-

serwacji stanu diód systemowych.

RPi ma na płycie

pięć diód:

ACT:

zielona, sygnalizuje operacje na karcie, powinna

migać nieregularnie;

PWR:

czerwona, sygnalizuje stan zasilania, powinna

świecić ciągle;

FDX:

zielona, symbolizuje połączenie sieciowe typu

„pełny dupleks” (ang.

full duplex),

informacje przekazy-

wane są w obydwu kierunkach jednocześnie, powinna

świecić się ciągle;

LNK:

zielona, sygnalizuje komunikację w sieci, powin-

na mrugać nieregularnie;

100:

żółta, sygnalizuje tryb pracy sieci 100 Mb

na sekundę.

Podstawowe objawy niewłaściwego działania to:

•

czerwona dioda PWR nie świeci się lub pul-

suje:

problem związany z zasilaniem. Najpierw

spróbujcie odłączyć wszystkie dodatkowe

urządzenia podpięte do USB (również huby

USB) i wystartować RPi jeszcze raz. Upewnijcie

się, że używacie odpowiedniego zasilacza,

który działa poprawnie; ewentualnie spróbujcie

wymienić zasilacz;

•

w chwilę po włączeniu zasilania (kilka sekund)

powinna zacząć mrugać zielona dioda ACT.

Jeżeli tak się nie stanie, RPi nie mógł znaleźć

systemu na karcie;

•

regularnie mrugająca zielona dioda ACT

(np.

szybko dwa, trzy, cztery razy) oznacza inne

problemy z obrazem systemu, np. uszkodzenie

lub brak plików „loader.bin” lub „start.elf” (zob.

[1]

);

•

po podłączeniu monitora przy starcie

nie znika

kolorowy ekran:

uszkodzony plik „kernel.img”

(zob. [1]

W większości powyższych wypadków konieczne bę-

dzie odświeżenie obrazu systemu na karcie SD. Dlatego

jeszcze raz namawiam Was na robienie

regularnych

kopii karty.

URL do pobrania/instalacja

www.raspberrypi.org/downloads

http://www.putty.org/

http://sourceforge.net/projects/

win32diskimager/

sudo apt-get install vsftpd

Uwagi

RPi

terminal (PC)

terminal

RPi

sudo apt-get install mc

RPi

http://sourceforge.net/projects/xming/ terminal i RPi

http://www.tightvnc.com/

terminal i RPi

Osobną kategorią są problemy, które mogą wyniknąć

podczas doświadczeń z różnymi elementami elek-

tronicznymi podłączanymi do wyjść GPIO. RPi jest

wrażliwy na wszelkie zwarcia (podobnie zresztą jak

większość kontrolerów). W ekstremalnym wypadku

mogą one doprowadzić do spalenia płytki. Należy

zwrócić tu szczególną uwagę na:

•

zwarcie pinów zasilania 3,3 V (fizyczne piny

1 i 17) i 5 V (fizyczne piny 2 i 4) lub do pinów

masy (GND, piny: 6, 14, 20 i 9, 25);

•

podanie napięcia na piny skonfigurowane jako

wyjściowe;

•

użycie układów o logice 5V.

Ostatni przypadek jest stosunkowo częsty, zwłaszcza

gdy do doświadczeń z RPi wykorzystujemy materia-

ły szkoleniowe opracowane dla Arduino. Arduino

posługuje się logiką 5 V a RPi logiką 3,3 V. Moduły

o 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 również

na poziomie 5 V. Wprowadzenie takiego wyjścia na pin

RPi (oczekujący maksymalnie 3,3 V)

może skończyć

się spaleniem RPi.

Za przykład niech posłuży moduł

czujnika odległości HC-SR04. Nie wyklucza to wcale

RPi z używania takich modułów. Po prostu nie można

podłączyć ich wyjścia logicznego bezpośrednio do RPi.

Trzeba zastosować specjalne układy konwertujące

poziomy napięcia. Z reguły wystarczy jednak zwykły

dzielnik napięcia (zwróćcie tu uwagę na możliwość

wystąpienia wewnętrznych rezystorów).

Podsumowanie

Przedstawiłem podstawowe wyzwania, z którymi

zetkniecie się w codziennej pracy z Raspberry Pi.

Niektóre z opisanych zagadnień wymagają dodatkowej

wiedzy z zakresu sieci komputerowych. W Internecie

znajdziecie jednak wiele poradników, które krok

po kroku wyjaśnią, jak rozwiązać każdy problem.

A już za miesiąc – kolejny stopień wtajemniczenia

w Raspberry Pi.



Arkadiusz Merta

Źródła

[1]

http://goo.gl/2Igp0C

[2]

http://rembiejewski.pl/blog/

Więcej o Raspberry Pi dowiesz się z miesięcznika

Elektronika Praktyczna.

na stronie

http://goo.gl/WSU4H6ľ

Wydanie bieżące i numery archiwalne można przejrzeć i kupić na www.ulubionykiosk.pl

Plik z chomika:

sterownik1

Raspberry_Pi_cz2.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: