Aula1
Raspberry PI¶
Neste laboratório vamos começar nossa jornada de computação embarcada com aplicações simples com uso de sensores e voltadas paara a Internet das Coisas com o hardware Raspberry PI.
Nesta etapa vamos ver dentre outras coisas: o que é a Respberry Pi, Sistema Operacional Linux, como dar boot na placa Raspberry PI, como configurar e utilizar os GPIO - Pinos de Entrada/Saida, como realizar integrações e muito mais...
O que vamos ver neste lab?¶
- Raspberry PI: o que é? Qual a diferença para o Arduino?
- Raspberry Pi: Getting Started
- Overview - Conhecendo o hardware
- Flash SD Card - Como dar boot do Sistema Operacional na Raspberry PI
- Modos de uso - GUI x Headless
- Headless - Configurando acesso SSH e rede Wifi.
- Headless - VNC Viewer
- GUI - Modo Desktop
- Controlando os GPIO - Blink LED.
- Controle por CLI
- Shell Script
- ...
Raspberry PI x Arduino¶
Antes de falar da Raspberry PI, vamos lembrar que o Arduino UNO, que usamos nos primeiros semestres, possui um microcontrolador de 8-bit link do datasheet. Possui uma arquitetura RISC, e cobre bem os requisitos mínimos de um sistema embarcado. Contudo, não é possivel rodar um sistema operacional completo, o que pode limitar algumas possibiildades de sistemas mais complexos.
Para rodar um Sistema Operacional completo precissamos de um processador por exemplo o processador Intel 386, I5, I7, Celeron e muitos outros (link do datasheet de um Intel I7) que usamos em nossos notebooks e desktops por exemplo. Em apicações de computação embarcada geralmente usamos um computador otimizado para atender requisitos tecnicos de custo, consumo de energia, peso, tamanho dentre outros... nesses casos podemos utilizar SBC (Single Board Computer).
Os computadores de placa única (SBC) são computadores completos (combinação de um processador, memória, suporte de rede, video, audio, entrada e saída e outros...) em uma placa só, com a vantagem de ser de baixo custo e possuir pequenas dimensões comparado ao computador convensional.
É neste ponto que vamos começar a falar da Raspberry PI que é a mais famosa e mais conhecida SBC e que suporta um Sistema Operacional Embarcado (Linux) ou seja, com ela é possivel desenvolver e implementar uma infinidade de projetos.
A placa Raspberry Pi foi lançada em 2012 pela Raspberry Pi Fundation, sendo uma classe de pequenos computadores portáteis de baixíssimo custo, baseado nos processadores multimídia de arquitetura ARM da Broadcom, o mesmo que utilizados em celulares. O projeto foi um sucesso, vem crescendo e se atualizando, hoje temos diversos modelos para diversas aplicações diferentes como a Raspberry PI 3, 4, Zero e outros.
Agora que já entendemos um pouco o que é Raspberry PI, vamos aprender a usar....
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Raspbeery PI - Getting Started¶
Overview¶
Existem varios modelos de Raspberry PI, em nossas aulas vamos utilizar a Raspberry PI 3 Model B+.
Para complementar:
Fonte de Alimentação: 5V @ >2A
Cartão SD Card: micro SD Card >8GB Classe 10 ou superior
Sistema Operacional¶
Podemos utilizar diversas distribuções na RPI, dentre elas as mais comuns são:
- Raspbian - SO de uso geral
- Ubuntu - SO de uso geral
- RetroPie - Emulador de video game
- OSMC - Media Center
- Home Assistent - Automação Residêncial
- E muitos outross...
Fim da teoria, vamos pra parte prática!! Leia com atenção este guia e siga todos os passos.
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Flash SD Card¶
O SO (Sistema Operacional) da RPI fica armazenado no micro SD Card que deve ter pelo menos 8GB de capacidade e ser Classe 10 ou superior, existem diversas formas de realizar a gravação do SO (Sistema Operacional), para isso se prepare pois chegou a hora de por a mão na massa.
As diversas versões de SO, podem ser encontradas no link https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/.
Em nosso curso vamos utlizar o Raspberry Pi OS (legacy) baseado na Distribuição Debian 10 (Buster).
Info
Pra facilitar, o link para downlod já está aqui
Podemos gravar o SD Card de algumas formas, a opção mais simples é utilizar o Balena Etcher que roda em diversas plataformas.
Para facilitar, o link para download do balena Etcher https://www.balena.io/etcher/
Exercise
Agora você deve:
- Faça o Download do RPI OS
- Faça o Download do Balena Etcher
- No seu notebook:
- Remova o SD Card da RPI e conecte o cartão em seu notebook
- Abra o Balena Etcher e siga os passos para gravar o cartão micro SD Card
- Após a gravação, remova o cartão micro SD Card da USB e conecte no computador novamente.
- Se tudo der certo:
- Irão aparecer duas particições referentes ao cartão micro SD Card, sendo uma delas chamada "boot"
- Caso contrário, alguma coisa deu errada, formate o SD Card em FAT32 e grave novamente.
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Modo de uso - Interface Gráfica¶
Apenas para conhecimento extra, pois não é desta forma que vamos usar a Raspberry PI em nosso curso
Para utilizar a RPI como um computador "normal", é muito simples! Basta conectar na Raspberry PI: O SD Card gravado, um monitor HDMI, um teclado e um mouse. Com tudo conectado, conecte a fonte de alimentação 5V e o sistema operacional irá inicializar :) .
Modo de uso - Headless¶
Agora sim! Atenção nos próximos passos...
Vamos utilizar o Rasbperry PI no modo Headless, ou seja, sem conectar monitor, teclado e mouse. Desta forma o acesso a RPI será via SSH com o uso do terminal. Para abilitar este modo, é necessário realizar algumas configurações no micro SD Card antes de dar o boot na Raspberry PI.
Habilitar SSH¶
Para habilitar o SSH é necessário criar um arquivo vazio (sem extensão) chamado ssh dentro da pasta boot.
Exercise
Agora você deve:
- Conecte o micro SD Card no notebook
- Acesse a partição chamada 'boot'
- crie um arquivo chamado 'ssh' na raiz da partição boot
- este arquivo "não possui extensão"
O resultado esperado deve ser semelhante ao da imagem abaixo: Note que o arquivo não possui extensão.
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Configuração de Rede Wi-fi¶
A configuração de rede do Wi-fi é feita através da configuração do arquivo 'wpa_supplicant.conf'. Este arquivo deve ser criado dentro da pasta 'boot'.
Exercise
Agora você deve:
- crie um arquivo chamado 'wpa_supplicant.conf' na raiz da partição boot
- abra o arquivo criado com algum editor de texto (bloco de notas ou vscode)
- configure o arquivo da mesma forma que o texto abaixo
Neste ponto é importe ter uma rede wifi para se conecetar. Temos 2 opções de redes: Personal e Enterprise (Recomendado) - Para uma rede personal use a configuração abaixo.
Esta configuração é a mais indicada e segura para ser usada em aula, para isso rotei a internet de seu celular.
Info
Dica para facilitar a conexão, utilize o seu notebook como Hotspot móvel desta forma fica tudo mais simples para se conectar.
Para isso, faça a seguinte configuração:
- Selecione o botão ``Iniciar`` e ``Configurações > Rede e Internet > Hotspot móvel``.
- Em ``Compartilhar minha conexão de Internet`` de, escolha a conexão de Internet que você deseja compartilhar.
- Selecione ``Editar`` > insira o nome e a senha de uma rede nova > ``Salvar``.
- Ative ``Compartilhar minha conexão de Internet com outros dispositivos``.
- Para se conectar no outro dispositivo, vá para as configurações de Wi-Fi no dispositivo, localize o nome da rede, selecione-o, insira a senha e conecte-se.
fonte: microsoft
-
Personal: (RECOMENDADO) - Use o roteador da sua casa ou habilite seu Celular como Roteador
* Enterprise: Redes WPA2country=BR ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev update_config=1 network={ scan_ssid=1 ssid="COLOQUE_O_NOME_DA_REDE" psk="COLOQUE_A_SENHA_DA_REDE" }
A rede do INSPER requer autenticação enterprise. Você vai utilizar seu usuário e senha.
```shell
# Connect to a WPA2 Enterprise network with wpa_supplicant with this .conf file.
# I used this to connect to my university's wireless network on Arch linux.
# Here's the command I used:
#
# wpa_supplicant -i wlan0 -c ./wpa_supplicant.conf
#
network={
ssid="YOUR_SSID"
scan_ssid=1
key_mgmt=WPA-EAP
identity="YOUR_USERNAME"
password="YOUR_PASSWORD"
eap=PEAP
phase1="peaplabel=0"
phase2="auth=MSCHAPV2"
}
```
Configuração finalizada! Agora vamos ligar! Mas antess......
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Boot Raspberry PI¶
Para ter acesso SSH ao raspberry PI vou mostras 2 modos:
- vamos utilizar o software
PuTTy, ou qualquer outro que abre conexão SSH.
Para facilitar, o link para download do PuTY https://www.putty.org/
Agora com tudo configurado e instalado chegou a hora de ligar e testar.
O
notebook e Raspberry PI devem estar na mesma rede Wifido seu Smartphone/Roteador como indica a imagem abaixo.
- Vamos utilizar o o software
VScode.
É bem tranquilo realizar essa conexão, existem muitos sites que ensinam a fazer. Para facilitar, da uma olhada nos links:
- [https://code.visualstudio.com/docs/remote/ssh](https://code.visualstudio.com/docs/remote/ssh)
- [https://www.raspberrypi.com/news/coding-on-raspberry-pi-remotely-with-visual-studio-code/](https://www.raspberrypi.com/news/coding-on-raspberry-pi-remotely-with-visual-studio-code/)
- [https://cloudbytes.dev/snippets/develop-remotely-on-raspberry-pi-using-vscode-remote-ssh](https://cloudbytes.dev/snippets/develop-remotely-on-raspberry-pi-using-vscode-remote-ssh)
Exercise
Agora você deve:
- Conecte o micro SD Card na Raspberry PI
- Mantenha sua rede wifi ligada (Smartphone ou roteador)
- Conecte seu computador(notebook) na mesma rede Wifi configurada na Raspbeery Pi
- Ligue a fonte de alimentação na raspberry pi
- Aguarde alguns segundos e vefifique o ip que foi atribuido ao Raspberry PI
- No seu computador, escolha o motodo de acesso SSH (putty ou vscode), digite o ip da Raspberry PI e senha.
- Se tudo estiver correto, um terminal irá abrir e vai solicitar login e senha
Por padrão, o login e senha da raspberry pi será:
login: pi
senha: raspberry
Finalizado! Agora estamos com nossa RPI conectada e pronta pra uso.
hello world :)¶
No terminal da raspberry pi, atualize os repositórios:
sudo apt update
A parte divertida está no próximo lab...
Não esqueça de dar uma olhada na aba DICAS para conhecer alguns projetos com a RPI.