Lab02

O que vamos ver neste lab?

• Raspberry Pi:
  • Conhecendo os pinos
  • Usando a biblioteca RPI.GPIO

Conhecendo os pinos da Raspberry Pi

Podemos utilizar a Raspberry Pi para conectar sensores e atuadores, de forma semelhante como foi feito utilizando o Arduino, para isso utilizamos os barramento de pinos da Raspberry Pi chamado de GPIO (General Purpose Input Output). Ao todo são 40 pinos (para RPI 2 ou superior) e de forma geral cada pino possui uma função ou caracteristica especifica.

Warning

Cuidado: Devemos ter atenção para não conectar os perifericos na placa de forma incorreta. Existe risco de queimar a Raspberry Pi.

A imagem abaixo é um guia simples para cada pino. Parece complicado na primeira vez, mas é tranquilo.

Vamos conhecer o que é cada pino:

- Pinos de Alimentação: 
    - 3.3V (ao todo 2 pinos)
    - 5V (ao todo 2 pinos)
    - GND/Ground/0V (ao todo 8 pinos)

- Pinos de interface:
    - GPIO (General purpose input and output): São os pinos de entrada/saida. A tensão de saida é de 3.3V.
    - I2C/SPI/UART: Protocolos de comunicação especificos utilizados para realizar a interface módulos epecificos com a Raspberry Pi.

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Atenção: Observe a correlação dos pinos para não ligar invertido.

Exercise

Quantos pinos GPIO estão disponiveis?

Progress

Continuar...

Configurando os GPIOs

No final do lab07 montamos um simples pisca led e programamos configurando os valores dos registradores. Existem formas mais simples de programar os GPIOs da rasbperry pi, vamos programar em Python :)

Vamos utilizara biblioteca RPI.GPIO, que permite de forma simples configurar e usar os GPIOs com script em Python, vamos preparar o nosso ambiente de desenvolvimento:

Exercise

• Inicialize a Raspberry Pi. (modo Desktop ou SSH).

  • Se tiver dúvida de como fazer, volte para o lab07.

• Abra o terminal da raspberry pi.

• Certifique-se de estar com acesso a internet.

No terminal da raspberry pi, atualize os repositórios:

sudo apt update

Em seguida, tente instalar o pacote RPi.GPIO: A documentação da biblioteca está disponivel no aqui.

sudo apt install rpi.gpio

Se ainda não estiver instalado, será instalado. Se já estiver instalado, será atualizado se uma versão mais recente estiver disponível.

Progress

Continuar...

Conhecendo a biblioteca RPi.GPIO

É uma biblioteca simples de usar e vamos ver as principais funções da RPi.GPIO através do código de exemplo abaixo:

• GPIO.setmode() = Define o modo de acesso aos pino da raspberry pi, existem 2 modos de definir a mesma coisa:

  • GPIO.BOARD = Posição física do pino na raspberry pi
  • GPIO.BCM = Numero após GPIOxx

exemplo: BOARD 11 = GPIO17

• GPIO.setup() = Define a função do pino, entrada (GPIO.IN) ou saida (GPIO.OUT)

• GPIO.output() = Define o estado do pino definido como saida em nivel logico baixo (GPIO.LOW) ou alto (GPIO.HIGH)

• GPIO.input() = Faz a leitura do estado do pino definido como entrada. Geralmente quando usamos um pino como entrada configuramos no setup o parametro pull_up_down (como exemplo: GPIO.setup(18, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP))

Exercise

Monte o circuito abaixo:

• No terminal da RPI, digite:

cd ~
mkdir src
cd src
touch blinkled.py  

• Criamos um diretorio chamado src e um arquivo python chamado blinkled.py
• Abra o arquivo blinkled.py e escreva o código abaixo.
• Para abrir o arquivo digite: nano blinkled.py
• Após digitar o código python, salve e feche o arquivo: Ctlr+X >>> Y

• Vamos rodar nosso código python, no terminal digite:

  • python blinkled.py

• Se tudo deu certo, o led está piscando. :)

  • para interromper o código aperte Ctrl+C.

Warning

Os 2 códigos realizam a mesma função, a diferença está apenas no setmode. Escolha um dos códigos para testar.

import RPi.GPIO as GPIO  ### import da biblioteca gpio
import time

# usando o a posição fisíca do pino na raspberry pi
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

# configura o pino fisico 11 como saida
GPIO.setup(11, GPIO.OUT)

whille True:  
    # escreve no pino 11 nivel logico alto
    GPIO.output(11, GPIO.HIGH)
    time.sleep(1) # delay de 1s

    # escreve no pino 11 nivel logico baixo
    GPIO.output(11, GPIO.LOW)
    time.sleep(1) # delay de 1s

GPIO.cleanup()  # Limpa configuração finaliza o programa

import RPi.GPIO as GPIO  ### import da biblioteca gpio

# usando o numero após GPIOxx da raspberry pi
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

# configura o GPIO17 como saida
GPIO.setup(17, GPIO.OUT)

whille True:  
    # escreve no GPIO17 nivel logico alto
    GPIO.output(17, GPIO.HIGH)
    time.sleep(1) # delay de 1s

    # escreve no GPIO17 nivel logico baixo
    GPIO.output(17, GPIO.LOW)
    time.sleep(1) # delay de 1s

GPIO.cleanup()  # Limpa configuração finaliza o programa

Desafios

Agora que já entendemos a estrutura básica do script python, faça os Desafios abaixo.

Exercise

Semáfaro de transito:

- Monte um circuito com 3 leds (1 verde, 1 amarelo, 1 vermelho);
- crie um novo script chamado semaforo.py;
- Escreva um código que irá acender os leds na sequência e intervalo:
    - Verde (5segundos)
    - Amarelo (3segundos)
    - Vermelho (6segundos)
    - loop (volta para o verde)

Exercise

leitura de botão e Led:

• Monte o circuito:

• Escreva um código que:
  • Enquanto nenhum botão for pressionado, os leds ficam apagados;
  • Se o botão1 for pressionado:
    • os leds acendem na sequência: Verde - Amarelo - Vermelho
  • Se o botão2 for pressionado:
    • os leds acendem na sequencia: Vermelho - Amarelo - Verde

Dica: Geralmente quando usamos algum pino como entrada configuramos no setup o parametro pull_up_down (como exemplo: GPIO.setup(18, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP) ou GPIO.setup(18, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN).

Exercise

Sensor de temperatura: Para quem tiver curiosidade pode dar uma olhada como utilizar o sensor de temperatura DTH11 neste link.

Exercise

Desenvolva um Sensor de estacionamento veicular. A idéia é simples. Vamos utilizar 1 sensor de distância ultrassônico e 3 leds de cores difenciadas. Parte do problema já está resolvido você pode acessar o tutorial adaptar o código do Sensor HC-SR04 e implementar a logica dos led.