Hologram Nova Starter Kit: Полное руководство по настройке Raspberry Pi и интеграции датчиков

История

Это руководство является частью официального Hologram Nova Starter Kit, доступного на Hologram.io.

Настройка Raspberry Pi — Headless (без монитора)

Примечание: Если у вас уже есть Raspbian на SD-карте и вы можете подключиться по SSH, переходите к следующему разделу.

Headless-настройка означает загрузку Pi без монитора, клавиатуры и мыши. Вся конфигурация происходит с вашего основного компьютера через SSH.

1. Скачивание и запись образа Raspbian на SD-карту

Ключевые моменты:

• Raspbian — производная Debian, адаптированная под ARM-архитектуру Raspberry Pi.
• Подойдут как Lite (без десктопа), так и Full версии; Lite достаточно для этого руководства.
• NOOBS не нужен и добавляет лишние шаги.
• Используйте Etcher — кроссплатформенный инструмент для прошивки образа.

Скачать Raspbian: raspbian.org/downloads/raspbian

Скачать/установить Etcher: etcher.io

Запись Raspbian на SD-карту:

• Вставьте SD-карту в компьютер.
• Откройте Etcher.
• Выберите скачанный ZIP-файл Raspbian как образ ОС.
• Выберите SD-карту как целевой диск.
• Нажмите «Flash!».
• Интерфейс Etcher будет похож на скриншот ниже.

2. Конфигурация Raspbian

После прошивки снова смонтируйте SD-карту к компьютеру. Откройте терминал и перейдите в раздел boot.

cd /Volumes/boot

Включите SSH, создав пустой файл:

touch ssh

Предварительно настройте Wi-Fi, чтобы Pi подключился к вашей сети при загрузке. Pi поддерживает только 2,4 ГГц.

sudo nano wpa_supplicant.conf

Вставьте следующее, заменив плейсхолдеры на свои данные:

country=US
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
network={
    ssid="**your-wifi**"
    psk="**your-password**"
    key_mgmt=WPA-PSK
}

Для открытых сетей:

country=US
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
network={
    ssid="**your-wifi**"
    key_mgmt=NONE
}

Сохраните и выйдите из Nano: CTRL+X, затем Y и ENTER. Извлеките SD-карту и вставьте в Pi.

3. Подключение к Pi по Wi-Fi SSH

Подайте питание на Pi с помощью поставляемого адаптера 5 В 2,4 А. Подождите минуту для подъема сети.

С вашего хост-компьютера откройте терминал и подключитесь по SSH:

ssh pi@raspberrypi.local

Пароль: raspberry.

Устранение неполадок:

• Устройство не найдено? Проверьте Wi-Fi-учетные данные и убедитесь, что Pi в сети 2,4 ГГц.
• Несколько Pi с одинаковым хостнеймом? Подключитесь по локальному IP: ssh pi@<IP>.

После входа запустите инструмент конфигурации Raspberry Pi:

sudo raspi-config

В меню выполните:

• 7 – Advanced Options → A1 Expand Filesystem
• 5 – Interfacing Options → SPI (включите I2C если нужно)
• 1 – Change User Password
• 2 – Hostname (выберите запоминающееся имя)
• Выберите Finish и разрешите перезагрузку.

После перезагрузки подключитесь по SSH с новым хостнеймом: ssh pi@<новое_имя>.

4. Установка зависимостей

Обновите список пакетов Pi:

sudo apt-get update

Установите основные пакеты:

sudo apt-get install git git-core build-essential python-dev python-openssl python-smbus python3-pip python-pip screen

Установите Python SDK Hologram:

curl -L hologram.io/python-install | bash

Проверьте версию CLI:

hologram version

Должна отобразиться версия выше 0.6.0. Поздравляем — Pi готов.

Урок 1 — Мигание LED

Будем использовать GPIO-пины Pi (нумерация BCM). Для краткого справочника см. StackOverflow GPIO guide. Ниже будет использоваться следующая распиновка.

Если вы новичок в макетных платах, посмотрите это видео ScienceBuddiesTv.

В этом уроке настроим GPIO-пин как выход для управления LED.

Схема подключения

Подключите LED через резистор 220 Ом. Питание обычно красный провод; земля — черный. Всегда отключайте питание перед монтажом.

Включите питание, подождите минуту и восстановите SSH.

Запуск кода 🏃💨

Клонируйте репозиторий starter-kit:

git clone https://github.com/benstr/nova-starter-kit.git

Проверьте наличие папки:

ls nova-starter-kit/

Запустите скрипт мигания:

sudo python nova-starter-kit/01_blink/main.py

Введите количество миганий при запросе. LED должен мигать соответственно.

Посмотрите исходные файлы:

cat nova-starter-kit/01_blink/main.py
cat nova-starter-kit/01_blink/myLED.py

Будьте амбициозны!

Изучите дополнительные функции в myLED.py, редактируя main.py и перезапуская скрипт.

sudo nano nova-starter-kit/01_blink/main.py

Урок 2 — Чтение цифрового датчика

Добавим датчик влажности/температуры DHT11. Библиотека DHT от Adafruit упрощает получение данных.

Подробнее о датчиках DHT на странице Adafruit DHT.

Схема подключения

Используйте подтягивающий резистор 10 кОм.

Снимите питание перед монтажем.

Включите питание, подождите минуту и восстановите SSH.

Запуск кода 🏃💨

Проверьте папку датчика:

ls nova-starter-kit/02_digital_sensor/

Установите библиотеку Adafruit DHT:

git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_DHT.git
sudo python Adafruit_Python_DHT/setup.py install

Протестируйте датчик:

sudo Adafruit_Python_DHT/examples/AdafruitDHT.py 11 21

Запустите скрипт урока:

sudo python nova-starter-kit/02_digital_sensor/main.py

LED мигнет три раза и покажет температуру/влажность.

cat nova-starter-kit/02_digital_sensor/main.py
cat nova-starter-kit/02_digital_sensor/myDHT.py

Урок 3 — Чтение аналогового датчика

Pi может читать только цифровые сигналы. Для аналоговых данных используем АЦП MCP3008 для преобразования выхода фоторезистора.

MCP3008 предлагает 8 каналов; используем канал 0. Библиотека MCP3008 от Adafruit обеспечит коммуникацию.

Схема подключения

Убедитесь, что выемка MCP3008 обращена влево. Тщательно проверьте все соединения.

Снимите питание перед монтажем.

Включите питание, подождите минуту и восстановите SSH.

Запуск кода 🏃💨

Проверьте папку аналогового датчика:

ls nova-starter-kit/03_analog_sensor/

Установите библиотеку MCP3008:

git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_MCP3008.git
sudo python Adafruit_Python_MCP3008/setup.py install

Запустите скрипт аналогового датчика:

sudo python nova-starter-kit/03_analog_sensor/main.py

LED мигнет четыре раза и выведет температуру, влажность и освещенность.

cat nova-starter-kit/03_analog_sensor/main.py
cat nova-starter-kit/03_analog_sensor/myMCP.py

Урок 4 — Запуск по кнопке

Чтобы избежать ручных SSH-сессий, подключим кнопку для запуска чтения датчиков и настроим автозапуск скрипта при загрузке.

Схема подключения

Подключение простое — кнопка к GPIO-пину и подтягивающий резистор.

Включите питание, подождите минуту и восстановите SSH.

Запуск кода 🏃💨

Проверьте папку кнопки:

ls nova-starter-kit/04_button/

Запустите скрипт кнопки:

sudo python nova-starter-kit/04_button/main.py

Скрипт входит в бесконечный цикл, ожидая нажатия кнопки. Нажмите CTRL+C для остановки.

cat nova-starter-kit/04_button/main.py

Запуск кода при старте 🔌🏃💨

Отредактируйте /etc/rc.local для автозапуска скрипта:

sudo nano /etc/rc.local

Добавьте строку перед exit 0:

sudo python /home/pi/nova-starter-kit/04_button/main.py &

Сохраните, перезагрузите:

sudo reboot

После перезагрузки нажатие кнопки должно вызвать четыре мигания LED.

Урок 5 — Отправка данных через Wi-Fi

Теперь скрипт запускается при загрузке, но мы хотим видеть данные локально. Передадим показания датчиков в Data Engine Hologram.

Если SIM не активирован, сделайте это на dashboard.hologram.io/activate.

На дашборде Hologram откройте ваше устройство Nova, перейдите в Configuration, нажмите «Show Router Credentials», сгенерируйте 8-значный ключ и сохраните его.

Отредактируйте файл учетных данных:

sudo nano nova-starter-kit/credentials.json

Замените плейсхолдер на сгенерированный ключ.

Обновите /etc/rc.local для запуска облачного скрипта:

sudo nano /etc/rc.local

sudo python /home/pi/nova-starter-kit/05_cloud/main.py &

Перезагрузите:

sudo reboot

Через несколько минут нажатие кнопки отправит данные в облако. Проверьте результаты на dashboard.hologram.io.

Посмотрите облачный скрипт:

cat nova-starter-kit/05_cloud/main.py

Урок 6 — Отправка данных через сотовую сеть

Развертывание в средах без Wi-Fi простое. После сборки Nova и вставки SIM, два светодиода на Nova покажут готовность сети.

Отредактируйте /etc/rc.local для использования сотового скрипта:

sudo nano /etc/rc.local

sudo python /home/pi/nova-starter-kit/06_cellular/main.py &

Перезагрузите:

sudo reboot

Проверьте передачу данных на dashboard.hologram.io.

Посмотрите сотовый скрипт:

cat nova-starter-kit/06_cellular/main.py

Теперь у вас есть робот-метеостанция, способная работать по всему миру через сотовую связь.

Источник: Hologram Nova Starter Kit