Internet inteligentnih uređaja Karakteristike Gen. 1 (B) Gen. 2 Gen. 3+ Zero Izdat April 2012. Februar 2015. Mart 2018. Novembar 2015. Ciljna cena 35$ 35$ 35$ 5$ Arhitektura ARM v6

Internet inteligentnih uređaja

Predavanje 6

Pametni uređaji

2

Pametni uređaji

– Oprema, instrumenti ili mašine koji poseduju računarske sposobnosti.

– Komponente pametnih uređaja su:

1. napajanje,

2. memorija,

3. procesor i

4. sredstva za komunikaciju.

– Pri izradi ili izboru pametnih uređaja, komponente se biraju prilagođeno nameni kojoj

će uređaj služiti.

3

Pametni uređaji

– Primeri:

1. Uređaj koji obavlja jedan strogo definisan zadatak ne zahteva procesor opšte

namene već se može implementirati pomoću mikrokontrolera.

2. Uređaj koji se napaja preko solarnih panela će koristiti minimum procesorske snage

radi uštede.

3. Uređaj kojem je dostupna brza i stabilna Internet veza može da ima slabiji procesor,

a sve procesiranje da šalje na neki udaljen server.

4. Uređaj koji vrši interakciju sa korisnikom i prezentuje nekakav korisnički interfejs.

4

Pametni uređaji

– Napajanje je neophodno radi funkcionisanja uređaja, a može se obezbediti:

1. Iz električne mreže;

2. Iz baterije;

3. Pomoću solarnih panela i sl.

– Memorijske komponente:

1. Procesorska memorija;

2. Keš memorija;

3. Privremena memorija;

4. Stalna memorija. 5

Pametni uređaji

– Procesor:

• bira se tako da bude prilagođen ulozi pametnog uređaja.

– Komunikacija:

• razni kanali kao što su:

– USB,

– serijski i paralelni kablovi,

– Ethernet,

– bežične konekcije (WiFi, Bluetooth, IrDA, LTE, i dr.).

6

Pametni uređaji - Senzori

7


– Toplotni:

• termometar, termostat

– Elektromagnetni:

• ommetar, galvanometar,

• ampermetar, voltmetar,

• magnetometar,

• kompas,

• detektori metala,

• radari, itd. 8


– Mehanički:

• barometar, manometar,

• senzor protoka,

• presostat, viskozimetar,

• hidrometar, senzor rastojanja,

• senzor brzine, senzor ubrzanja,

• senzor naprezanja, senzor prekida,

• higrostat, nivostat i dr.

– Hemijski:

• senzori kiseonika, pH, ugljen monoksida i dr. 9


– Optički:

• fotodetektori, infracrveni senzori,

• detekcija rastojanja pomoću diode,

• interferometar i dr.

– Senzori zračenja:

• gajgerov brojač, dozimetar, detektor neutrona i dr.

– Akustički:

• mikrofon, hidrofon, seizmometar i dr.

– Ostali: senzori pokreta, žiroskop i dr. 10


11


12


13https://www.linkedin.com/pulse/sensors-actuators-iot-mike-vladimer/

https://www.linkedin.com/pulse/sensors-actuators-iot-mike-vladimer/

Mikroračunari i mikrokontroleri

16

Mikroračunari

– Mikroračunar je svaki računar koji se sastoji od mikroprocesora, memorije, ulaznog i

izlaznog interfejsa. Zastareli sinonim za lični računar (personal computer).

17Mainframe računar Mini računar Mikro računar

Mikroračunari

• Pojam mikroračunara se danas često koristi u IoT kao sinonim za relativno standardne

računarske sisteme smeštene na jednu ploču (tzv. SBC – Single Board Computer).

• Slični klasičnim ličnim računarima i, pogotovo, pametnim mobilnim telefonima.

• Zahtevaju instalaciju nekog operativnog sistema - neka modifikovana verzija Linux-a.

18

Mobilni Raspbery Pi

mikro računar

Mikrokontroleri

– Mikrokontroler je mikroprocesor sa:

1. ugrađenom memorijom,

2. generatorom takta,

3. časovnikom i

4. hardverom za povezivanje sa spoljnim uređajima, kao što su:

a. senzori,

b. aktuatori i

c. prenosnici podataka.

– Mikrokontroler u sebi, u okviru jednog čipa, sadrži sve neophodne komponente za

samostalan rad. Namenjeni ugrađivanju u objekte u okruženju. 19

Mikroračunari i mikrokontroleri - Razlike

– Mikroračunari se za rad oslanjaju na komponente izvan samog čipa kao što je radna

memorija.

– Mikroračunari su skuplji, kompleksniji, ali i daleko moćniji od mikrokontrolera.

– Procesori mikroračunara su optimizovani za brzinu i performanse pri izvršenju

računarskih programa.

– Mikrokontroleri su optimizovani za povezivanje sa više spoljnih uređaja i rad u

realnom vremenu, masovnu proizvodnju i malu potrošnju.20

Mikroračunari i mikrokontroleri - Razlike

– Mikroračunari poseduju operativni sistem i na njih se mogu instalirati klasični

računarski programi, npr.:

• browser,

• tekst editor,

• web server,

• video player.

– Mikrokontroleri nemaju operativni sistem i tipično samo nekoliko kilobajta memorije

za jedan program koji će se kontinualno izvršavati na njima.

– Programi na mikrokontrolerima kontrolišu napone na pinovima i tako komuniciraju sa

senzorima i aktuatorima.

21

Mikrokontroleri i razvojne ploče

– Programiranje mikrokontrolera može biti komplikovano.

– Zato su razvijene tzv. razvojne ploče (development boards).

– Razvojne ploče su elektronske ploče koje na sebi sadrže mikrokontroler i neke

dodatne elemente:

• koji proširuju njegove mogućnosti i

• olakšavaju programiranje i testiranje.

22Development board Programiranje mikrokontrolera

Wearable uređaji

• Wearable computing, wearable uređaji ili wearables su elektronske tehnologije ili

računari koji su ugrađeni u odevne predmete ili postavljeni uz telo.

1. Mobilnost – mogu se nositi sa sobom u vidu odevnog aksesoara.

2. Komunikativnost – komunikacija uređaja sa korisnikom u svakom trenutku.

3. Automatizacija – prikupljanje podataka iz okruženja i personalizacija u cilju

povećanja mentalnih i fizičkih sposobnosti korisnika.

4. Multitasking – mogućnost izvođenja više aktivnosti istovremeno.

23

Wearable uređaji

• Od velikog značaja u medicini, za nadziranje obolelih od:

– dijabetesa,

– kardiovaskularnih bolesti,

– umanjene moždane funkcije,

– osobe oslabelog vida i sluha i sl.

• U sportu i fitnesu se mogu koristiti za poboljšanje sposobnosti i zdravlja

sportista praćenjem:

– svakodnevnog unosa,

– potrošnje kalorija, pređenih distanci, itd.

• U vojnoj industriji se mogu koristiti:

– za komunikaciju i navigaciju;

– za pristup taktičkim informacijama, razmenu video snimaka sa terena, itd.24

Mikroračunari

25

Mikroračunari

26

Mikroračunari

– Veliki broj uređaja i proizvođača.

– Pristupačnost cena – mogućnost nabavke širom sveta – i u Srbiji.

– Cene: od 20$ za najjeftinije uređaje.

– Mogućnost nabavke dodatne opreme.

27

Raspberry Pi

– Raspberry Pi je mali i jeftin mikroračunar sposoban da izvršava nekoliko različitih

distribucija Linux operativnog sistema.

28

Raspberry Pi

– Razvoj pokrenut 2006, a u masovnu proizvodnju ulazi 2011.

– Nastao zahvaljujući pristupačnosti i dostupnosti procesora koji su prvenstveno

dizajnirani za mobilne uređaje (ARM).

– Namenjen za edukaciju o računarima, programiranju i radu sa hardverskim

komponentama. Pogodan za entuzijaste i za projektovanje prototipova IoT rešenja.

– Poseduje sve karakteristike standardnih računara:

• procesor,

• RAM,

• OS,

• Ethernet port, USB. 29

Raspberry Pi

– Postoji više specijalnih OS za ovaj uređaj.

30

Raspberry Pi – karakteristike

31

Karakteristike Gen. 1 (B) Gen. 2 Gen. 3+ Zero

Izdat April 2012. Februar 2015. Mart 2018. Novembar 2015.

Ciljna cena 35$ 35$ 35$ 5$

Arhitektura ARM v6 (32-bit) ARM v7 (32-bit) ARM v8 (32-bit) ARM v6 (32-bit)

CPU 700Mhz, single-core

GPU Broadcom VideoCore IV @ 250 MHz

RAM 256MB 1GB 1GB 512MB

USB priključaka 2 4 4 1 (micro)

Video izlazi HDMI, RCA, DSI HDMI, TRRS, DSI HDMI, TRRS, DSI Mini-HDMI,

composite(pins)

Audio izlazi 3.5mm, HDMI, I2S Mini-HDMI, PWM

Mreža LAN LAN LAN, WiFi, Bluetooth /

Napajanje 700mA,5V 220mA-820mA, 5V 460mA-1100mA, 5V 100mA-350mA, 5V

Raspberry Pi – šema generacija 1. (B)

32

Raspberry Pi – šema generacija 1. (B)

33

R.broj Komponenta Opis akcije

1 SD kartica Ubacivanje SD kartice sa pripremljenim operativnim sistemom.

2a HDMI-HDMI ili HDMI-DVI kabl Za spajanje sa uređajem koji ima digitalni HDMI ulaz i prikaz slike.

2b RCA video kablZa spajanje sa uređajem koji ima analogni video ulaz (u slučaju da

se ne koristi HDMI za prikaz slike).

3 Tastatura i miš Ulaz za USB tastaturu i miš.

4 Ethernet (mrežni) kabl [opciono] Za priključivanje Raspberry Pi-ja na Ethernet mrežu.

5 Adapter za napajanjeZa adapter sa micro USB konektorom koji može da obezbedi jačinu

struje od barem 700mAi napon od 5V.

6 Audio kabl [opciono]

Ako se koristi HDMI izlaz, tada on prenosi i digitalni audio signal,

dok se kod upotrebe analognog RCA izlaza za prikaz slike, stereo

audio signal prenosi preko 3.5mm džeka (na gornjoj slici označeno

sa AUDIO JACK)

Raspberry Pi – komponente generacije 1. (B)

34

Raspberry Pi – mikro SD kartica

– Operativni sistem, aplikacije i podaci se snimaju na mikro SD karticu.

– Minimalni kapacitet zavisi od operativnog sistema koji će se koristiti; preporučuje se

bar 8 GB.

– Neke starije kartice ili kartice manje poznatih proizvođača mogu da prave probleme,

pa se na oficijelnom sajtu može naći spisak proverenih modela.

– Ukoliko je potrebno više prostora, na Raspberry Pi se preko USB portova mogu

zakačiti USB drajv ili hard disk sa posebnim napajanjem.

35

Raspberry Pi – operativni sistemi

– Raspberry Pi podržava nekoliko operativnih sistema.

– Instalacija se obavlja smeštanjem slike operativnog sistema na SD karticu.

– Za laku instalaciju i isprobavanje sistema može da se skine tzv. NOOBS paket koji u

sebi sadrži nekoliko najpopularnijih distribucija za Raspberry Pi.

– Pri startovanju Pi-ja, treba samo izabrati željenu distribuciju i ona će automatski biti

instalirana.

– Raspbian je zvanično preporučen operativni sistem za Raspberry Pi.

36

Raspberry Pi – NOOBS

37

Raspberry Pi – operativni sistemi

38

Operativni

sistemLogo Opis

RaspbianDistribucija Debian Wheezy operativnog sistema, kreirana od strane

korisničke zajednice i optimizovana za rad sa Raspberry Pi-jem.

Pidora Fedora Remix operativni sistem optimizovan za rad sa Raspberry Pi-jem.

LibreELECLagani operativni sistem izgrađen sa idejom da obezbediminimum dovoljan

za izvršavanje Kodi multimedijalnog plejera.

OSMCOSMC (Open Source Media Center) je open sors media plejer zasnovan na

Linuksui projektu Kodi.

RISC OSBrz, kompaktan i efikasan operativni sistem projektovanza ARM procesore.

Arch LinuxDistribucija zasnovana na KISS principu("keep it simple, stupid"),fokusirana

na elegantnost, tačnost koda, minimalizam i jednostavnost.

Operativni sistemi – Raspbian

39

Operativni sistemi – Pidora

40

Operativni sistemi – Pidora

41

Operativni sistemi – OSMC

42

Operativni sistemi – RISC OS

43

Operativni sistemi – Arch Linux

44

GPIO – General Purpose Input/Output

– Predstavlja skup upravljivih pinova na Raspberry Pi uređaju.

– Pomoću njih se može softverski upravljati i kontrolisati:

• bilo koji izlazni uređaj (Output) koji je na njih priključen,

• a takođe i prihvatati signali od priključenog ulaznog uređaja (Input).

– GPIO pin se može postaviti na vrednost HIGH (logičku 1-cu) tako što se na njega:

• dovede napon (za Raspberry Pi najčešće 3,3V i 5V), ili

• postaviti na vrednost LOW (logičku 0) tako što se priključi na uzemljenje.

– Prosto rečeno, kada GPIO pin ima vrednost HIGH kroz njega protiče električna struja,

dok kada je postavljen na vrednost LOW to nije slučaj.

45

GPIO – General Purpose Input/Output

46

Kreiranje programa

– Programi za Raspberry Pi mikroračunar pišu

se u Python programskom jeziku.

– On je već instaliran na Raspbian operativnom

sistemu, u okviru programa IDLE.

– Kada ga pokrenemo, otvara nam se prozor

Python Shell-a koji prvenstveno ima funkciju

standardnog izlaza (output-a):

• prilikom izvršavanja programa napisanog u

Python programskom jeziku.

47

Primeri korišćenja

48


49


50


51


– Super računar sastavljen iz 64 Raspberry Pi računara i lego kockica.

– Treba da omogući studentima lak ulaz u računarstvo visokih performansi i omogući

im da rade na rešavanju kompleksnih inženjerskih i naučnih problema.

52


53

Literatura

– Cirani, S., Ferrari, G., Picone, M., & Veltri, L. (2018). Internet of Things: Architectures,

Protocols and Standards. John Wiley & Sons.

– Božidar Radenković, Marijana Despotović-Zrakić, Zorica Bogdanović, Dušan Barać,

Aleksandra Labus, Živko Bojović, (2017). Internet inteligentnih uređaja, Fakultet

organizacionih nauka. Univerzitet u Beogradu.

– Doc. dr Miloš Milutinović, (2017). Internet inteligentnih uređaja, Visoka škola

akademskih studija „Dositej“, Beograd.

54

Documents

Internet inteligentnih uređaja Karakteristike Gen. 1 (B) Gen. 2 Gen. 3+ Zero Izdat April 2012. Februar 2015. Mart 2018. Novembar 2015. Ciljna cena 35$ 35$ 35$ 5$ Arhitektura ARM v6