Настройка Raspberry Pi, камеры и iRobot Создание

1. Введение
   Raspberry Pi - это небольшой одноплатный компьютер с USB, Wi-Fi, Bluetooth, Ethernet, HDMI,
   аудио и возможностью подключения по GPIO. В cs424 мы будем управлять созданием iRobot с помощью
   Raspberry Pi 3 Model B. Эта конкретная модель является наиболее функциональной по сравнению с другими
   моделями. Он имеет 4 ядра с тактовой частотой 1,2 ГГц и 1 ГБ оперативной памяти. Минимальное
   оборудование, необходимое для работы системы:(1) материнская плата Raspberry Pi, (2) карта памяти MicroSD и
   (3) блок питания. Кроме того, мы также будем использовать модуль камеры Raspberry Pi v2 в качестве
   «видения» нашего робота. В этом руководстве мы настраиваем Raspberry Pi с операционной системой, запускаем ее,
   подключаемся к ней, устанавливаем необходимые библиотеки, необходимые для выполнения задач с iRobot и
   камерой. Мы также настроим IllinoisNet WiFi и простой протокол обнаружения, чтобы мы могли
   разрабатывать наше программное обеспечение на Raspberry Pi и общаться с роботом по беспроводной сети.
   Общие меры предосторожности
   Raspberry Pi является материнской платой без покрытия и имеет открытые электрические соединения. Поэтому
   не кладите его на металлическую поверхность, так как это может привести к короткому замыканию на некоторых клеммах. Помещая его в корзину
   полезной нагрузки iRobot, обратите внимание, что там есть металлические винты, поэтому примите необходимые меры предосторожности для
   изоляции (например, положите его на бумагу или пластик). Старайтесь не прикасаться руками к контактам микросхемы,
   независимо от того, включена ли плата Pi или нет. Иногда статического заряда нашего тела достаточно,
   чтобы разрушить чипы. Держите доску за края и снимите статический заряд со своего тела
   перед тем, как положить доску. При транспортировке используйте антистатический пакет, в котором изначально находился Raspberry Pi
   .
2. Установите операционную систему Raspbian
   Прежде чем мы сможем загрузить Pi, нам нужно установить операционную систему на карту MicroSD 32 ГБ.
   Существует множество операционных систем, включая различные разновидности Linux, которые можно установить. Мы
   будем устанавливать операционную систему Raspbian, которая представляет собой дистрибутив на основе Debian, оптимизированный для оборудования
   Pi (https://www.raspbian.org). Поскольку он основан на Debian, вы можете
   унаследовать много знаний от широко используемого Ubuntu Linux.
   Убедитесь, что у вас есть карта MicroSD и ее адаптер. Большинство ноутбуков имеют только
   слот для полноразмерной SD-карты. Адаптер преобразует карту MicroSD в форм-фактор
   полноразмерной карты. Подключите карту к ноутбуку Mac, Linux или Windows. На данный момент есть
   два доступных маршрута.
   2.1 Установите Raspbian через NOOBS (новое программное обеспечение Out Of Box)
   Это самый простой способ. Однако для этого требуется, чтобы у вас был дисплей HDMI, кабель HDMI, клавиатура
   USB и мышь USB. Вы можете скачать NOOBS по следующей ссылке. Выберите вариант
   3
   «автономная и сетевая установка», поскольку он содержит все содержимое для операционной системы
   https://www.raspberrypi.org/downloads/noobs/ После загрузки NOOBS см.
   https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/noobs.md, чтобы узнать, как
   отформатировать SD-карту и установить на нее NOOBS. Процесс установки заключается в извлечении
   zip-файла и его копировании на карту. После копирования NOOBS правильно извлеките карту из вашего
   компьютера. Карта может повредиться, если вынуть ее из гнезда, не извлекая. Следующим шагом
   является загрузка Pi.
   2.1.1 Подключение устройств к Raspberry Pi
   Нам нужно подключить устройства и включить их. (1) Вставьте карту MicroSD в Raspberry
   Pi. Обратите внимание, что вам может потребоваться сначала удалить его из адаптера, поскольку Pi напрямую принимает форм-фактор
   MicroSD. Вы можете найти слот для карт MicroSD (с фрикционной нагрузкой) на противоположной
   стороне материнской платы. (2) Подключите один конец кабеля HDMI к Pi, а другой конец - к дисплею.
   Если это внешний монитор или телевизор, вам необходимо включить его отдельно. (3) Подключите
   USB-клавиатуру и USB-мышь. (4) Для простоты пока не обращайте внимания на камеру. (5)
   Подключите источник питания USB 5V. Не используйте случайные USB-зарядные устройства,
   поскольку они могут не иметь достаточного номинального тока. Используйте для этой цели блок питания CanaKit,
   предоставленный. Обратите внимание, что здесь нет переключателя / кнопки «Пуск» или «Включение». После подключения блока питания
   он будет загружаться как компьютер. Если на систему подано питание, на ней будет гореть «красный» светодиод
   . «Зеленый» индикатор рядом с ним может периодически мигать, что указывает на активность на карте
   MicroSD.
   2.1.2 Установка Raspbian после включения Raspberry Pi
   После загрузки вам необходимо следовать инструкциям, отображаемым на экране, и установить Raspbian.
   Следующая статья иллюстрирует весь процесс, описанный в этом разделе, более подробно.
   http://lifehacker.com/thealwaysuptodateguidetosettingupyourraspberr1781419054
   После установки Raspbian перейдите к разделу 3, чтобы настроить конфигураций.
   2.2 Установка образа операционной системы без загрузки Raspberry Pi
   В этом разделе описывается, как установить Raspbian прямо на карту памяти без использования NOOBS.
   Это немного сложно и может потребовать использования терминала, если вы используете компьютер Linux или Mac
   . Но для этого не требуется использование дисплея HDMI, клавиатуры и мыши.
   Загрузите образ Raspbian Jessie со страницы
   https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/
   Выберите тот, который гласит:«Полный образ рабочего стола на основе Debian Jessie» (т.е. не Lite версии).
   Перейдите по ссылке
   https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installingimages/README. md
   В нем показано, как установить Raspbian, установленный на карту MicroSD, с помощью компьютера Mac, Linux или
   Windows. Мы также воспроизводим эти ссылки в этом разделе.
   4
   Если вы хотите установить Raspbian на SD-карту с помощью Mac OS X:
   https://www.raspberrypi.org/documentation/installation /installingimages/mac.md
   Если вы хотите установить Raspbian на SD-карту с помощью Linux:
   https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installingimages/linux.md
   Если вы хотите установить Raspbian на SD-карту с помощью Windows:
   https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installingimages/windows.md
   После выполнения инструкций у вас должен быть установлен Raspbian. Джесси установила на карту MicroSD.
   Перейти к разделу 3.
3. Настройка конфигураций
   В этом разделе вы (1) измените имя хоста Raspberry Pi на имя, уникальное для вашей
   группы, (2) Настройте конфигурации Wi-Fi для корпоративной сети IllinoisNet и, возможно, вашего дома
   сеть, если у вас есть; (3) Настройте простой протокол обнаружения для устройств.
   Если вы перешли сюда из Раздела 2.1, имеет смысл сразу перейти к Разделу 3.1.
   Если вы пришел сюда из Раздела 2.2, вы можете выбрать либо 3.1, 3.2, либо 3.3
   3.1 Настройка исходных конфигураций после загрузки Raspberry Pi
   Как и следовало ожидать, этот метод требует подключения к
   Raspberry Pi дисплея, клавиатуры и мыши. Мы включим систему и отредактируем файлы конфигурации на ней. Если эти
   устройства не подключены или вы еще не загрузили Pi, следуйте инструкциям в Разделе 2.1.1.
   3.1.1 Изменение имени хоста
   В следующих разделах мы покажем команды, необходимые для внесения изменений в конфигурацию.
   Мы будем использовать редактор nano. Если вам неудобно работать с nano, вы можете использовать любой другой
   редактор, который вам больше нравится. Обратите внимание, что Ctrl + o сохраняет файл в nano, Ctrl + x закрывает nano.
   Для некоторых команд требуется sudo. Пользователь по умолчанию - pi, а пароль по умолчанию - raspberry
   В этом разделе мы хотим установить имя хоста вашего raspberry pi на robotpiN. Замените N на
   присвоенный вам номер группы (например, имя хоста будет robotpi4 для группы 4). Для этого
   нам нужно отредактировать два файла:
   sudo nano / etc / hosts
   Там должна быть строка (скорее всего, последняя строка) 127.0.1.1 raspberrypi
   Изменить термин raspberrypi для robotpiN
   Если такой строки нет или если термин после 127.0.1.1 является другим, проверьте,
   ли вы открыли правильный файл. Используйте Ctrl + o, чтобы сохранить изменения, Ctrl + x, чтобы выйти из nano.
   5
   sudo nano / etc / hostname
   Измените термин raspberrypi на robotpiN
   Используйте Ctrl + o, чтобы сохраните изменения, нажмите Ctrl + x для выхода из nano
   Обратите внимание, что если вы перешли в этот раздел, потому что были проинструктированы следовать разделам 3.1.1,
   3.1.2, 3.1.3 и 3.1.4, когда вы были в Разделе 3.3 (что происходит, если вы установили
   карту MicroSD на Linux-машину, а не прикрепили ее к Raspberry Pi), то файлы
   , которые вы должны редактировать, это ./etc/ hosts и ./etc/hostname (запомните начальную
   точку), при условии, что вы правильно выполнили cd (изменение каталога) файловой системы
   Raspbian на карте MicroSD. То же правило (т.е. должна быть начальная точка) также применяется
   к файлам, отредактированным в Разделах 3.1.2, 3.1.3 и 3.1.4.
   3.1.2 Настроить WiFi
   Выполните sudo nano / e tc / wpa_supplicant / wpa_supplicant.conf.
   Перейдите в конец файла и добавьте следующий раздел. Этот параметр будет работать для большинства
   домашних сетей Wi-Fi, если вы используете схему WPAPSK (которая в эти
   дни используется по умолчанию). Вы должны ввести соответствующие значения в поля с именами your_home_wifi_name и
   your_home_wifi_passphrase. Обратите внимание на наличие «кавычек, которые должны
   заключать эти значения.
   network ={
   ssid =” your_home_wifi_name ”
   psk =” your_home_wifi_passphrase ”
   key_mgmt =WPAPSK
   }
   Используя тот же механизм, мы теперь настраиваем сеть IllinoisNet Enterprise. Для корпоративной сети
   требуются как идентификатор (ваш NetId), так и пароль (ваш пароль NetId). Из соображений безопасности
   вместо того, чтобы напрямую вводить пароль в виде обычного текста, мы будем хранить
   хэш пароля. Выполните следующую команду, чтобы сгенерировать хэш.
   echo n ‘your_netid_password’ | iconv t utf16le | openssl md4
   Обратите внимание на одинарные кавычки вокруг пароля в виде открытого текста. Вы должны заключать пароль в одинарные кавычки
   . Поскольку пароли обычно содержат специальные символы
   , это может не работать, если вы используете двойные кавычки или не используете кавычки. Результат
   этой команды будет выглядеть так:(stdin) =6602f435f01b917388 9a8d3b9bdcfd0b
   Ваш вывод будет содержать другую шестнадцатеричную строку вместо 6602… fd0b в зависимости от
   вашего пароля NetId. Теперь мы должны выполнить history cw, чтобы удалить историю терминала, поскольку мы
   набирали пароль в терминале в виде обычного текста, и он не должен оставаться в истории.
   Когда у вас есть хэш пароля, добавьте следующий блок в файл wpa_supplicant.conf
   . Замените 6602f435f01b9173889a8d3b9bdcfd0b фактическим сгенерированным вами хешем,
   6
   и your_net_id на ваш net_id. Обратите внимание на отсутствие кавычек («) вокруг
   хеша:6602… fd0b. Убедитесь, что между ключевым словом hash:и самим hash
   нет пробелов (т.е. шестнадцатеричной строкой, созданной вами из вашего пароля NetId)
   network ={
   ssid =”IllinoisNet”
   key_mgmt =WPAEAP
   proto =WPA2
   eap =PEAP
   ca_cert ="/ etc / ssl / certs / AddTrust_External_Root.pem"
   identity ="your_net_id"
   password =hash:6602f435f01b9173889a8d3b9bdcfd0b
   phase1 =”peapver =0 ″
   phase2 =” MSCHAPV2 ″
   }
   Используйте Ctrl + o, чтобы сохранить изменения, Ctrl + x, чтобы выйти из nano
   Вы также можете скопировать текст с https://courses.engr.illinois.edu/cs424/mp/wpasupplicant.txt
   3.1.3 Настроить DHCP-клиент
   Raspbian по умолчанию. Джесси настраивает сетевые интерфейсы вручную. Мы хотим настроить интерфейсы
   на получение IP-адреса через DHCP. В этом разделе мы редактируем файл
   / etc / network / interfaces
   Откройте файл, запустив
   sudo nano / etc / network / interfaces
   Найдите слова «manual» в файл и измените их на «dhcp». Таких
   экземпляров должно быть три. В итоге файл должен выглядеть следующим образом. Мы выделили изменения: