Mini Curso IoT - Sieng 2016 - Dia 2

IoT – Primeiros passos utilizandoPython com embarcados

Vinicius J. Leódido Correia | Engº Voluntário

Engenheiros Sem Fronteiras – Núcleo Rio de Janeiro

Agenda

Dia 1: Introdução, usos mais comuns, estrutura de dados em Python, leitura e

escrita de arquivos

Dia 2: Iniciando os passos básicos nas placas, GPIOs, as bibliotecas MRAA /

UPM, ligações seriais USB/TTL.

Dia 3: Lendo os dados dos sensores, encaminhando os dados para a nuvem,

entendendo e adaptando os dados no script Python para gravação via REST, realizando comunicações via MQTT.

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Dia 2 – Python e Sistema Embarcado

Sistemas Embarcados Unidade de Processamento (Microcontrolador ou Microprocessador)

Software Interno (Software Embarcado) para processamento de informações – Firmware



Sistemas Linux Embarcados

O que é o Linux? É um Sistema Operacional, o qual teve seu Kernel desenvolvido por

Linus Torvald na década de 90 e anos mais tarde, foi integrado pelaGNU GPL, e mantém atualizações e novas distribuições pelascomunidades Open Source




Kernel do Linux




Então o que é um Linux Embarcado? Se refere ao Sistema Operacional completo, ou uma distribuição

voltada para dispositivos embarcados (Sistema Embarcado executandoSO Linux)

Como isso é possível? Código fonte do Kernel foi feito para integrar uma vasta gama de

dispositivos, estações de trabalho, servidores e outros periféricos quese possa imaginar, assim como uma placa eletrônica cuja arquiteturade Hardware corresponde a um Sistema embarcado, cujo principal element é um Soc (System-On-a-Chip).




SoC (System-On-a-Chip) Geralmente é um circuito integrado, que reúne todos os elementos

básicos de um Sistema computacional, além de outros barramentos e periféricos, tais como I2C, UART, SPI, etc.




Arquitetura de um SoC




O Kernel Linux é escrito na memória Flash ou outra mídia de armazenamento presente na placa, como os cartões microSD.

Com o forte crescimento e cada vez mais surgindo adaptaçõesvoltadas para a tendência à IoT, os fabricantes de SoC têmreestruturado suas arquiteturas para que possam dar suporte aoKernel do Linux e dar abrangência aos diversos tipos de Hardwares e sensores que estão sendo desenvolvidos.



Principais Placas que dão Suporte ao Linux Embarcado Raspberry Pi 2B+


• SoC – BroadcomBCM2836 quad core Cortex A7 processor 900MHz;

• Memória do Sistema –1GB SDRAM.


Principais Placas que dão Suporte ao Linux Embarcado Raspberry Pi 2B+



Principais Placas que dão Suporte ao Linux Embarcado Raspberry Pi 3B (WiFi e BLE 4.0 Embutidos)


RaspPi 2B+ vs RaspPi 3B BLE 4.0 Módulo

WiFi Antenna• SoC – Broadcom BCM2837 quad core X64 Cortex A53 processor 1.2GHz;

• Memória do Sistema – 1GB SDRAM.


Principais Placas que dão Suporte ao Linux Embarcado Intel Galileo Gen1


• Intel® Quark™ SoC X1000 (16K Cache, 400 MHz)

• 256MB RAM DDR3



Suporta Pci-e para conecões WiFi (Placas Wireless Notebook)






Principais Placas que dão Suporte ao Linux Embarcado Intel Edison


Intel Edison• Dimensões: 35.5 × 25.0 × 3.9 mm• Intel Atom Dual Core 500MHz - MPU• Intel Quark 100 MHz 32 bits - MCU• WiFi dual band• BLE 4.0• 1GB RAM DDR3• 4GB eMMC• 40 GPIO’s


Principais Placas que dão Suporte ao Linux Embarcado Intel Edison



Principais Placas que dão Suporte ao Linux Embarcado LinkIt Smart 7688





Processador MIPS24KEc 580 MHz





Principais Placas que dão Suporte ao Linux Embarcado LinkIt Smart 7688 Duo









Ligações Seriais USB/TTL ou USB/Paralelo A Intel Edison é a única que dispõe de acesso por uma porta

USB client. As demais placas, necessitam de um conversorUSB/TTL ou USB/Paralelo como no caso da Intel Galileo Gen1.


A LinkIt Smart 7688 trabalhacom tensão de 5v em seussinais lógicos digitais.Basta utilizarmos os pinosde TX(P8), RX (P9) e GND.


Ligações Seriais USB/TTL ou USB/Paralelo


Atenção, a RaspberryPitrabalha com tensão em 3.3v!As I/O de TX/RX estãointerligadas direto no SoCda placa.O pino de 3.3vcc Power não énecessário nas versões 2B+ e 3B


Ligações Seriais USB/TTL ou USB/Paralelo


Também pode ser utilizado um CaboTTL / RS232 que tenha tensão adaptadapara 3.3v, utilizando os seguintes pinos:

Nº Pino Nome Cor Descrição

1 GND Preto Terra

2 CTS# Marrom

3 VCC Vermelho

4 TXD Laranja Transmissão Dado

5 RXD Amarelo Recepção Dado

6 RTS# Verde


Exemplo BlinkLed em Python Intel Edison e/ou Galileo:


Pode-se utilizar o shieldda Grove e o conectorpara o Led, conforme abaixo:


Exemplo BlinkLed em Python Intel Edison e/ou Galileo:


import mraa #para acesso as GPIOimport time #para fazermos função de sleep na execução do processo

LED_GPIO = 5 #Vamos usar o pino 5blinkLed = mraa.Gpio(LED_GPIO) # Obtém a variável com o valor do pinoblinkLed.dir(mraa.DIR_OUT) # Seta o direcionamento como saídaledState = False # LED se inicia como desligado (False)blinkLed.write(0)

while True:if ledState == False:

blinkLed.write(1) # LED está desligado, ligue colocando a saída em nivel altoledState = True # LED está ligado

else:blinkLed.write(0)ledState = False

print "LED está ligado? \nResposta: %s" %(ledState)# Espera um tempotime.sleep(1)


Exemplo BlinkLed em Python Raspberry Pi (2B+ ou 3B):



Exemplo BlinkLed em Python Raspberry Pi (2B+ ou 3B):


import RPi.GPIO as GPIO #para acesso as GPIOimport time #para fazermos função de sleep na execução do processo

LED_GPIO = 7 #Vamos usar o pino 7GPIO.setmode(GPIO.BOARD) #Configura os pinos no modo BOARDGPIO.setwarnings(False) #Desativa os avisosGPIO.setup(LED_GPIO, GPIO.OUT) #Configura o pino do LED como saída

while True:print("LED ACESO\n") #Escreve na Saída e realiza quebra de linhaGPIO.output(LED_GPIO, 1) #Coloca o pino em nível alto, e acende Ledtime.sleep(1) #Delay de 1 segundoprint("LED APAGADO\n") #Escreve na Saída e realiza quebra de linhaGPIO.output(LED_GPIO, 0) #Coloca o pino em nível alto, e apaga Ledtime.sleep(1)


Exemplo BlinkLed em Python LinkIt Smart7688 e Smart7688 Duo:


import mraa #para acesso as GPIOimport time #para fazermos função de sleep na execução do processo

## Neste exemplo o pino 44 está mapeado para o LED do Wi-Fi na placapin = mraa.Gpio(44)pin.dir(mraa.DIR_OUT) # Seta o direcionamento como saída

while True:pin.write(1)time.sleep(1)pin.write(0)time.sleep(1)

OBRIGADO


Vinícius J. L. CorreiaE-mail: [email protected]/in/vinileodido


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