Les 1
Een introductie van de “Raspberry Pi”
In deze les komen aan bod:
- De Raspberry Pi 3
- Het aansluiten van randapparatuur
- SD-kaart voorbereiden
- Het installeren van het besturingssysteem, Rasbian
11
Benodigdheden
Voor deze les heb je de volgende spullen nodig:
|
 |
|
 |
|
|
|
|
|
|
|
 |
|
 |
|
 |
|
 |
|
12
Wat is een Raspberry Pi?
De “Raspberry Pi” (RPi) is een kleine computer waarvan de onderdelen allemaal op 1 printplaat zijn ondergebracht. Het wordt ook wel een micro PC genoemd. Je kunt er allerlei leuke dingen mee doen, zoals jullie in deze cursus gaan leren. Je kunt het als een gewone PC gebruiken, maar je kunt er ook thuis lichten mee aansturen, je verwarming aan of uit zetten of een mediaspeler van maken. Deze computer is niet alleen handig qua formaat, maar is ook zeer betaalbaar. Het energieverbruik van de RPi is daarnaast erg laag, veel lager dan van een gewone PC.
13
Wat zit er allemaal op een Raspberry Pi bordje?
In deze cursus gebruiken we de “Raspberry Pi 3 B”. Deze heeft de volgende aansluitingen:
- Micro USB poort voor stroomtoevoer
- USB host poorten 4x (bijvoorbeeld voor toetsenbord, muis en wifi-adapter)
- Ethernet aansluitingvoor netwerkverbinding (internet)
- HDMI uitgangvoor beeld en geluid
- 3,5 inch Jack uitgang voor geluid (bijvoorbeeld hoofdtelefoon)
- micro SD-kaart aansluiting voor het besturingssysteem
- interne video uitgang voor monitor of touchscreen display
- interne camera aansluiting
- GPIO (General Purpose In Out) pinnen voor communicatie met andere onderdelen. Je kunt deze pinnen bijvoorbeeld verbinden met LED lampjes of met een sensor om licht te meten of bijvoorbeeld een sensor om temperatuur te meten.
- WiFi
- Blue-Tooth
14
Wat kun je allemaal aansluiten op de Rapberry Pi?
Op de RPi kun je allerlei apparaten en onderdelen aansluiten, die je ook zelf makkelijk
kunt aansturen en programmeren. Bijvoorbeeld:
-
- Een camera
-
- Klok en temperatuurmeter
-
- LED lampjes
-
- Een robot auto
- Een camera:
- LED lampjes:
- Robot auto:
- Klok en temperatuur meter:
- Digitale1 elektronische schakelingen met weerstanden, drukschakelaar en
podmeters. - Relais2, een servo, een arduino, display’s en uitbreidingskaarten.
15
Wat zijn de mogelijkheden van de Raspberry Pi?
Met de RPi kun je allerlei dingen doen. Om te beginnen kun je het gebruiken als een gewone PC. Allerlei programma’s die je daarvoor nodig hebt zijn gratis te vinden op het internet, zoals we straks zullen zien. Daarnaast is het makkelijk om de RPi zelf te programmeren, zodat je bijvoorbeeld een spelletje kan ontwerpen. Je kan er ook een webserver van maken of zelfs een mediaplayer. Het is ook gemakkelijk om de RPi aan te sluiten aan andere apparaten, bijvoorbeeld een sensor om temperatuur of licht te meten, of een robot-auto. Voorbeelden zijn:
- Je kunt op afstand lampjes aan en uit zetten.
- Je kunt spelletjes programmeren
- Een sensor aansturen die waarschuwt of iemand je kamer binnenkomt
- Een temperatuursensor gebruiken om de verwarming aan of uit te zetten
(thermostaat) - Een robot-auto programmeren.
- Een camera er op aansluiten (bv. voor beveiliging)
- Gebruiken als webserver.
- Gebruiken als mediaserver.
- Een smartphone met touchscreen.
- Muziek maken
Voorbeelden van aansprekende projecten zijn te vinden op het internet, b.v.:
https://www.raspberrypi.org/resources/
16
Installeren en configureren van Raspbian.
Om de Raspberry Pi te kunnen gebruiken heb je een besturingssysteem nodig. Om met een computer te kunnen werken heb je altijd een besturingssysteem nodig. Zo gebruiken de meeste PC’s Windows als besturingssysteem, Apple computers gebruiken OSX.
Tijdens CyberPi werken we met het besturingssysteem “Raspbian”. Raspbian is speciaal gemaakt voor de Raspberry Pi en is gebaseerd op Linux. Linux is een standaard besturingssysteem dat veel gebruikt wordt door mensen die zelf hun computer willen programmeren. Doe-het-zelvers, zou je kunnen zeggen.
Raspbian is gratis en makkelijk zelf aan te passen en uit te breiden.
Stap 1.
Download het besturingssysteem van de website op het volgende internetadres:
1 Digitaal betekent dat de elektrische signalen alleen maar gehele waardes hebben. In ons geval: aan of uit
(1 of 0).
2 Zie achterin het hoofdstuk voor uitleg: Lijst van begrippen.
3 In een cursus zal de begeleider dit al voor je hebben gedaan. Ga dan naar 1.8
Neem de laatste versie van het besturingssysteem. Kijk hiervoor naar het
versienummer van de Kernel.
Stap 2.
Pak nu het zip bestand uit. Hiervoor kun je het programma WinRAR of 7-Zip gebruiken. Je ziet dan een Image bestand, herkenbaar aan de laatse 3 letters na de punt: .img. Een Image bestand bevat een exacte kopie van alle benodigde software, die je in één keer kunt kopiëren naar de RPI.
17
Voorbereiding van de SD-kaart
Het Image bestand met het besturingssysteem Rasbian gaan we nu kopiëren naar de SDkaart.
De SD-kaart stoppen we vervolgens in de RPi.
Stap 1.
Als je een nieuwe SD-kaart gebruikt is formatteren niet nodig. Als je de SD-kaart al
eerder hebt gebruikt voor je RPI is het aan te raden om de gehele SD-kaart wèl te
formatteren met een Fat32 bestandssysteem.
Om de kaart te formatteren gebruik je SD Card formatter:
https://www.sdcard.org/downloads/formatter_4/eula_windows/index.html
Als deze link niet werkt, zoek dan met Google naar “SD card formatter Windows”
Om het Image bestand op de SD-kaart te schrijven, hebben we een speciaal
programma nodig; je kunt het niet zomaar kopiëren. Hiervoor gebruiken we het
programma Win32 Disk Imager.
Stap 2.
Download het programma Win32 Disk Imager van de volgende website:
http://sourceforge.net/projects/win32diskimager
Stap 3.
Sluit de SD-kaart met een USB-adapter aan op je PC. (Dit moet een Windows PC
zijn, maar bij CyberPi is dat altijd het geval.)
Stap 4.
Om het Image-bestand te kopiëren heb je je “Administrator rechten” nodig op je
PC. Heb je die rechten niet, vraag het dan aan je begeleider.
4 In een cursus zal de begeleider dit al voor je hebben gedaan.
USB-adapter voor een SD-kaart 6 Versie 1.7
Stap 5.
Start het programma Win32 Disk Imager. Selecteer de juiste letter van het station
van de SD-kaart (dit is belangrijk!) en blader vervolgens naar het Image bestand
van het besturingssysteem Raspbian.
Stap 6.
Klik dan op Write.
Op de SD-kaart staat nu het Raspbian besturingssysteem.
Gefeliciteerd!
18
Aansluiten van de Raspberry Pi
De voeding van de RPi sluit je als laatste aan, omdat hij anders meteen gaat opstarten en dat wil je niet. Er zit namelijk geen aan/uit knop op het apparaat. Eerst sluiten we dus de andere onderdelen aan.
Eerst gebruiken we de SD-kaart.
Stap 1. Micro SD-kaart
De Micro SD-kaart steek je nu in de cardreader van de Rpi.
We gaan nu een monitor aansluiten aan de RPi.
Let op!
De SD kaart is heel kwetsbaar en gaat makkelijk stuk…
Stap 2. Monitor
Sluit een monitor aan met een HDMI aansluiting. Als de monitor geen HDMI aansluiting heeft gebruik dan de HDMI-naar-VGA converter (vraag dit aan je begeleider).
Stap 3. Toetsenbord/muis
Je kunt nu een toetsenbord en muis aansluiten aan de RPi. Hiervoor gebruik je de USB-poorten.
Stap 4. Netwerkkabel
Als er je geen WiFi verbinding is, maar wel een netwerkkabel, doe dan het volgende:
Sluit de UTP-kabel (zie plaatje hieronder) van het netwerk aan op de RPi.
19
Opstarten van de Raspberry Pi
Het opstarten van de RPi doe je door de voeding aan te sluiten; er is geen aan/uit knop zoals op een gewone PC. Het opstarten kun je volgen op je scherm.
- Voeding aansluiten
Sluit de voeding aan en kijk op je scherm wat er gebeurt.
110
Rondleiding door Raspbian Desk
Nu de RPi is opgestart, zie je de Raspbian Desktop. Raspbian is de naam van het besturingssysteem. Dit lijkt op wat je waarschijnlijk gewend bent bij Windows, het werkt ook allemaal met de muis.
De taakbalk bovenin het scherm bevat deze onderdelen:
Mathematica – Een programma om Wiskundige berekeningen uit te voeren.
Wolfram – Een geavanceerd zoekprogramma
Verder zie je helemaal rechts op de taakbalk een klok, een luidspreker en een icoon met schermpjes.
Dit zijn de onderdelen van het Hoofdmenu:
111
Internetverbinding
Bij CyberPi willen we ook gebruik maken van een internetverbinding, daarvoor gebruiken we de WiFi verbinding. Als er geen WiFi is, dan gebruik je de netwerkkabel (zie ansluiten van de Raspberry Pi, stap 12).
Stap1 Ga naar het netwerk symbool, rechtsboven in het scherm.
Je krijgt een lijstje met alle mogelijke WiFi verbindingen. Kies de juiste 5
Geef dan het juiste wachtwoord op voor dit netwerk:
Klik vervolgens op OK.
Het Wifi teken moet dan zichtbaar zijn:
De keuze van dit netwerk geldt alleen op de locatie van Cybersoek.
112
Uitbreiden van het bestandssysteem op de SD kaart
We gebruiken nu nog niet alle ruimte van de SD kaart. Om te zorgen dat dit wel kan, moeten we het bestandssysteem op de SD kaart uitbreiden.
Stap 1 Ga naar Menu en dan naar Preferences
Stap 2 Selecteer nu Raspberry Pi Configuration
Stap 3 Klik op Expand Filesystem.
Het bestandssysteem op de SD-kaart 6 is nu uitgebreid en geschikt voor verder gebruik.
Stap 4 Je moet de RPi wel even opnieuw opstarten.
In sommige gevallen wordt er een gebruikersnaam en wachtwoord gevraagd. Gebruik hiervoor de standaard:
Username: pi Password: raspberry
113
Zie je zwarte balken om het beeld?
Soms zie je zwarte balken rondom het beeld. Het beeld is dan kleiner dan het scherm, ongeveer zo:
Als dat het geval is, dan kan je het volgende doen om het beeld volledig te maken:
Stap 1 Ga naar Menu en dan naar
Stap 2 Selecteer nu Raspberry Pi Configuration
Je ziet nu het configuratiescherm, waarmee je allerlei instellingen kunt wijzigen.
Klik op Disabled bij Underscan
Underscan betekent dat het scherm is bijgesneden, zodat het altijd past.
114
Het toetsenbord op de juiste wijze instellen
Een toetsenbord wordt standaard meestal ingesteld op “United States”. Dit gaan wij nu ook doen voor de RPi.
Stap 1 Ga naar het menu en selecteer Preferences.
Stap 2 Kies weer Raspberry Pi Configuration. Je ziet weer het Configuration venster.
Stap 3 Klik dan op het tabblad Localisation.
Stap 4 Klik dan op Set Keyboard
Stap 5 Kies dan bij:
Country: United States
Variant: English (US, with euro on 5)
En klik op OK.
115
Een map maken op de server
Als je bestanden gaat maken op de Raspberry Pi, is het handig om deze te kopiëren naar de Raspberry Pi van de begeleiders. Zo raak je je bestanden nooit kwijt en kunnen je begeleiders meekijken met wat je tijdens de cursus hebt gemaakt.
Allereerst moet je een verbinding maken met de server, daarna maak je een eigen map:
Stap 1. Open de file manager:
Stap 2. De file manager:
Stap 3. We maken nu een verbinding met de Raspberry Pi van de begeleiders. Typ de volgende regel in de adresbalk:
smb://cyberpi
Deze paragraaf is alleen bedoeld voor gebruik bij Cybersoek.
We maken hier gebruik van een Samba server, dat is software waarmee computers met elkaar kunnen communiceren.
Je ziet nu 4 mapjes.
Stap 4 Ga naar het mapje Deelnemers.
Maak hier een eigen map, waar je later je bestanden kunt bewaren.
Dit doe je zo:
Klik in het venster met je rechter muisknop.
Klik dan op Create New > Folder (zie plaatje hieronder)
Stap 5 Geef de folder je eigen naam.
Stap 6 Je kunt nu makkelijk bestanden verslepen van jouw Raspberry Pi naar je map op de Raspberry Pi van de begeleiders. Dit gaan we later in de cursus gebruiken.
116
De Raspberry Pi afsluiten
Aan het eind van iedere les mag je de Raspberry Pi weer afsluiten. Dit doe je zo:
Stap 1 Ga naar het hoofdmenu en klik op Shutdown.
Stap 2 Wacht tot het beeldscherm zwart is.
Stap 3 Haal de voedingskabel los
Stap 4 Verwijder nu alle andere kabels.
117
Het systeem up to date brengen
Als je zelf je Raspberry Pi installeert is het belangrijk dat het systeem de allerlaatste versies van de applicaties heeft. (In het geval van een cursus heeft je docent dit al voor je gedaan.) Het bijhouden van het systeem moet je zèlf doen 10. Dit bijhouden van het systeem gaat in 3 stappen.
Stap 1 Ga naar de Raspbian taakbalk en klik op het Terminal icoontje:
Dan krijg je een terminal venster te zien:
Stap 2 Nu willen we informatie van het internet ophalen over de laatste versie van de applicaties. Daarvoor typ je bij het grijze blokje het volgende commando:
pi@raspberrypi:~ $ sudo apt-get update
(Update spreek je uit als: updeet)
Druk vervolgens op de Enter toets.
Het volgende commando gebruik je om vervolgens de upgrades (spreek uit: upgreeds, met de g van Günther) daadwerkelijk op je computer te zetten en te installeren.
pi@raspberrypi:~ $ sudo apt-get upgrade
Druk vervolgens op de Enter toets.
Na een tijdje wordt de vraag gesteld:
Do you want to continue? [Y/n]
Dan typ je “y”.
De upgrade kan een aantal minuten duren (soms zelfs 25 minuten), dus je moet wel geduld hebben…
Nu ben je echt helemaal klaar om de Raspberry Pi te gebruiken!
Voorbeelden van leuke projecten
Hier nog een overzicht van leuke projecten met de Raspberry Pi:
• https://learn.adafruit.com/piezo-ring-tones-with-raspberry-pi/overview
• https://learn.adafruit.com/monitor-your-home-with-the-raspberry-pi-b-plus/introduction
• https://learn.adafruit.com/mcp4725-12-bit-dac-with-raspberry-pi
• https://learn.adafruit.com/adding-a-real-time-clock-to-raspberry-pi
• https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-11-ds18b20-temperature-sensing/overview
• https://www.raspberrypi.org/learning/laser-tripwire/worksheet/
118
Begrippenlijst
Arduino
Dit is een Open Source micro computer voor hobbyisten om apparaten mee aan te sturen, zoals lichtschakelaars, bewegingssensoren en temperatuursensoren. Hij is geschikt voor analoge elektronica.
Besturingssysteem
Software die je nodig hebt om een computer aan te sturen, zoals Windows. Zonder besturingssysteem kun je niet met een computer werken.
Ethernet aansluiting
Het ethernet is een netwerk waarmee je computers kunt verbinden. We gebruiken het om een connectie met het internet te maken.
Fat32 bestandssysteem
Fat32 is een bestandssysteem om bestanden op te slaan op een harde schijf, USB-sticks en andere media. Dit systeem wordt meestal gebruikt voor SD-kaarten.
GPIO
General Purpose Input/Output: hiermee kun je verbinding maken met externe apparaten, zoals LED-lampjes of temperatuursensoren.
Grafische schil
Als je een computer kunt besturen met je muis, dan noem je dit de grafische schil van het besturingssysteem.
HDMI aansluiting
HDMI is een aansluiting voor audio- en videosignalen.
Image
Een Image bestand bevat een exacte kopie van alle benodigde software, die je in één keer kunt kopiëren naar de RPi.
Jack
Een Jack is een stekker speciaal voor audio (geluid).
LED- lamp
Een speciaal soort lamp.
Linux
Besturingssysteem gebaseerd op Open Source software. Deze software is gratis en voor iedereen toegankelijk.
NOOBS installatiesysteem
NOOBS staat voor: New Out Of the Box Software. Het is een installatie programma die helpt met het installeren van een besturingssysteem op de RPi.
Raspbian
Besturingssysteem voor de Raspberry Pi.
Relais
Een relais is een schakelaar, die werkt met een elektromagneet. Met deze schakelaar kun je bijvoorbeeld een gewoon apparaat aanzetten: een gloeilamp, een tv, de verwarming.
RJ-45 aansluiting
Een stekker die veel gebruikt wordt bij ethernetverbinding en telefonie.
SD kaart
Een SD kaart is een geheugenkaart. Je kunt er data op bewaren, bestanden, maar ook een besturingssysteem.
Servo
Een servo is een afkorting voor servomotor, een apparaat waarmee je automatisch een mechanisch systeem regelt, bijvoorbeeld in een robot.
Terminal emulator
Een terminal emulator is software waarmee je opdrachten kunt geven aan de computer. Het lijkt op een ouderwets beeldscherm.
CyberPi is een project van Cybersoek
in samenwerking met XS4ALL en de Universiteit van Amsterdam
