Ứng dụng xử lý Ảnh trong hệ thống an ninh xe hơi

Bến cạnh đó, việc thu thập , xử lý thông tin qua ảnh để nhận biết đối tượng đang được quan tâm ứng dụng rộng rãi.Với phương pháp này, ta có thu thập nhiều thông tin quả không, cần tác đ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG DAI HOC SU’ PHAM KY THUAT

THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

HGMUIIE

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH TRONG HỆ THÓNG

AN NINH XE HƠI

GVHD: ĐỖ DUY TẤN SVTH: LÊ MINH NHÂN

TP Hồ Chí Minh, thang 07/2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - CÔNG NGHIỆP

THU ViEN TRUONG PHSPKT

Tp Hé Chi Minh, Tháng 07 năm 2014

PHAN I

GIOI THIEU

Họ tên sinh viên: _ Nguyễn Trọng Đức MSSV : 10101029

Chuyên ngành: — KỹthuậtĐiện- Điện từ Mãngành: 01

IIL NGAY GIAO NHIEM VU: 20/03/2014

IV NGAY HOAN THANH NHIEM VU: 10/07/2014

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Ths Đỗ Duy Tân

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM DIEN TU CONG NGHIỆP

ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP

a

TRUONG DAI HQC SPKT TPHCM CONG HOA XA HOI CHU NGHIA VIET NAM

Khoa Điện - Điện Tử Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

GV HƯỚNG DẪN

(Ký và ghỉ rõ họ và tên) Ths D6 Duy Tan

ĐÔ AN TOT NGHIỆP

“——ễễễễễễễễễễễễ

LỜI MỞ ĐẦU

Thế giới ngày nay với khoa học kĩ thuật phát triển mạnh mẽ cuộc sống con người

ngày càng được phát triển tốt hơn Khoa học kỹ thuật đem lại nhiều tiện ích thiết thực

hơn cho cuộc sống con người Cùng với sự phát triển của xã hội vấn đẻ an ninh bảo mật đang được yêu cầu khắt khe tại mọi quốc gia trên thế giới.Các hệ thống an ninh, chống trộm được ra đời với độ tỉn cậy cao.Một trong những bài toán an ninh được quan tâm

nhất hiện nay là đó là phát hiện chuyển động trong khu vực cần sự bảo vệ,bảo mật

Bến cạnh đó, việc thu thập , xử lý thông tin qua ảnh để nhận biết đối tượng đang

được quan tâm ứng dụng rộng rãi.Với phương pháp này, ta có thu thập nhiều thông tin

quả không, cần tác động trực tiếp đến đối tượng nghiên cứu.Với triển khoa học kỹ

thuật, bài toán an nịnh từ xử lý ảnh có được môi trường phát + sức thuận lợi Các

hệ thống báo vệ , an nính đã ra đời và có độ tin cậy phù hợp

Dựa trên lý thuyết và xử lý ảnh va kit Raspberry , đồ án đã tìm hiểu và xây dựng một hệ thông an nịnh ưong xe bơi báng phát triển ứng dụng xử lý ảnh

Những kiến thức, năng ?ze đạt được trong quá trình học tập ở trường sẽ được đánh giá qua đợt bảo vệ đỗ án cuối khó ậy người thực hiệ é

những kiến thức đã học ở trưở ng vi su tim tòi, nghiên cứu cùng với sự hướng dẫn

tận tình của Giáo viên hướng đứn cung Tháy/Cô thuộc Khoa Điện-Điện Tử để có thể

hoàn thành tốt đồ án nảy

Mặc dù người thực hiện đé tôi 42 cá gắng hoàn thành nhiệm vụ đề tài đặt ra và đúng thời hạn nhưng chắc chắn sẽ không ránh khỏi những thiếu sót, mong quý Thây/Cô và các

bạn sinh viên thông cảm Ngưới thực hiền để tài mong nhận được những ý kiến đóng góp

của quý Thây/Cô và các bạn sinh viển

Xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện đề tài

ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP

LOI CAM ON

Trên thực tế không có sự thành công nào mà không sắn liền với sự hỗ trợ, giúp đỡ

da it hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác Trong suốt thời gian thực hiện

đồ án , em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và

bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất , em xin gửi lời cảm ơn đến Thây Đỗ Duy

Tân_ Giảng viên bộ môn Máy tính-Viên thông cùng với trí thức và tâm huyết của mình, thay đã trực tiếp hướng dẫn , chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình làm đồ án

Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật

Tp HCM nói chung,, các thầy cô trong Bộ môn Điện Tử Công nghiệp nói riêng đã dạy dễ

cho em những kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành , giúp

em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điêu kiện giúp đỡ em trong suôt quá trình

PHAN I: NOI DUNG

CHUONG I: DAN NHAP

3.1 Téng quan vé Raspberry Pi

3.2 Cấu hình của Raspberry Pi

3.3 Cấu tạo phần cứng của Raspberry Pi

3.4 Hệ điều hành của Raspberry Pi

3.5 Cai dat hệ điều hành và OpenCV trên Raspberry Pi

3.5.1 Cai dat hệ điều hành

3.5.2 Cai dt OpenCV lén Raspberry Pi

3.6 Thiết lập kết nối 3G với Raspberry Pi

4.1 Bài toán phát hiện đói tượng chuyên động,

4.2 Phát hiện đối tượng c

5.1 Cai dit Web-server wen Raspberry

5.2 Upload hinh anh lén Web-server

CHUONG VI: MODULE SIM 908

6.1 Tinh nang sim 908

6.2 Giao tiếp nối

6.3 Giao tiếp thẻ sim

6.4 Thiết lập thông báo bằng cuộc gọi

CHUONG VII: THIET KE HE THONG

ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP

CHƯƠNG VII: KÉT QUÃ-KÉT LUẬN-HƯỚNG PHÁT TRIỄN 70

8.1 Kết quả nghiên cứu

8.1.1 Kết quả đạt được

8.1 Đánh giá kết quả

8.2 Kết luận

8.3 Hướng phát triển đề tài

PHAN III: PHY LUC

ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP

LIỆT KÊ HÌNH VẼ/BẢNG

Hình 3.1 Mô hình Raspberry Pi

Hình 3.2 : Cầu hình Raspberry Pi Model A va Model B v1

Hình 3.3 : Cầu hình Raspberry Pi Model B v2

Hình 4.1 : Lưu đồ giải thuật Motion đetection

Hình 4.2 : Chuyển đổi ảnh màu sang ảnh trắng đen

Hình 5.2 : Giao diện weBb<seTVeT

Hình 6.2 : Giao tiếp nói tiếp

Hình 6.3 : Giao tiếp thế sim

Hình 6.4 : Kết nối led báo NET LIGHT

Hình 6.5 :Thông báo cuộc gọi từ siz:29%

Hình 8.2 : Thông báo cuộc gọi khi có xâm nhập

Hình 8.3 : Web-server và hình ảnh khi có xâm nhập

Bảng

Bang 6.1: Tinh nang module sim908

Bảng 6.2: Trạng thái đèn báo hiệu

Bang 8.1: Thực nghiệm với 100 lần có sự xâm nhập

Bảng 8.2: Thực nghiệm với 100 lần không có sự xâm nhập

ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP

“=—=—————ễễ

PHAN II

NOI DUNG

pO AN TOT NGHIEP

—_———————ễỄễỄễỄễỄễ

11 ĐẶT VẤN ĐỀ

Xử lý ảnh là một ngành khoa học mới mẻ so với nhiều ngành khoa học khác

nhưng tốc độ phát triển của nó rất nhanh, kích thích các trung tâm nghiên cứu, ứng dụng,

đặc biệt là phát triển các ứng dụng chuyên dụng cho nó

Ở Việt Nam xử lý ảnh được đưa vào giảng dạy ở bậc đại học khoảng chục năm

nay Việc nghiên cứu, xây dựng và phát triển các ứng dụng về lĩnh vực xử lý ảnh là một

vấn đề mới và đang ngày càng nhận đư: sự quan tâm Việc tìm hiểu và phát triển

một ứng dụng của xử lý ảnh vào thực tế đời sống luôn là thách thức mong muôn của

các bạn sinh viên Đề thực hiện điều đó, người học phải cần rất yếu tô như ngôn

ngữ lập trình , các kiến thức liên quan đến xử lý ảnh , cầu hình phần cứng và diều quan

trọng lả phải có phương tiện, thiết bị phục vụ học tập, nghiên cứu và ứng dụng, kiến thức,

Việc thiết kế phát triển một ứng dụng của xử lý ảnh sẽ làm tăng hiệu quả của việc

nắm bát khoa học kỹ thuật , tiết kiệm thời gian và chỉ phí cho việc nghiên cứu

lý ảnh

Xử lý ảnh là một ngềrễ:

học mới và đã có nhiều ứng dụng thành công trong

các lĩnh vực y học , quân sự b2 trang an nính và giám sát Đây là một hướng phát triển

mới , hấp dẫn và nhận được

Với ý tưởng trên ng

DUNG XU LY ANH TRONG Hi

quan tâm của khoa học kỹ thụ

để tài cũng đã cố gắng hoàn thiện được hệ thống an ninh trên xe hơi

Trong việc xây dựng hệ thống , có những đối tượng chính người thực hiện cần

Ngoài ra có một số vấn để cần nghiên cứu để phát triển hệ thống hoàn thiện hơn:

xây dựng web-server , ứng dụng android theo dõi hệ thong

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

1.4

1.5

GIOI HAN DE TAI

® Nghiên cứu chỉ tiết ứng dụng xử lý ảnh liên quan đến vẫn đề an ninh

e Thiết kế ứng dụng an ninh xe hơi chạy trên Kịt Raspberry

DÀN Ý NGHIÊN CỨU

1.5.1 Tìm hiểu về OpenCV

« Sơ lược Open

© Cac tính năng OpenCv

«©_ Chức năng các hàm thông dụng OpenCV

1.52 Kit Raspberry Pl

© So luge vé Raspberry Pi

hanh va OpenCV trén Kit

1.5.3 Thiét ké hé thong an nin

© Tong quat hogt dang cia hé thong

© Xay dung giai thoát

© Bién dich chương trình và chạy trén Kit

« _ Tổng hợp các module thành hệ thống hoàn chỉnh

1.6 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

Trong những nam gan đây, trên thế giới nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý ảnh đang là hướng nghiên cứu tập trung của rất nhiều nhà khoa học trong các lĩnh vực Đặc biệt hơn với sự phát triển vượt bậc của chiếc máy tính siêu rẻ Raspberry Pi , thì các

nghiên cứu ứng dụng của xử lý ảnh đã đạt được những thành công không hề nhỏ

Về mặt thiết kệ một hệ thống an ninh trong xe hơi , thì an ninh là một lĩnh vực

nhận được rất nhiều sự quan tâm của thế giới Hệ thống sử dụng Kit Raspberry Pi va

ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP

chương trình xử lý ảnh rất mới mẻ , khác lạ so với các phương pháp an ninh bảo mật trước đây từng sử dụng

1.7 Ý NGHĨA THUC TIEN

Tìm hiểu và phát triển các ứng dụng xử lý ảnh vào các yêu cầu thực tiễn nhằm làm chủ được công nghệ , đáp ứng nhu cầu đời sống là một yêu cầu cấp thiết cần được thực

hiện

Hệ thống sử dụng Kit Raspberry Pi để chạy một chương trình một ứng dụng xử lý ảnh , quá đó giúp người nghiên cứu có cái nhìn trực quan về những kiến thức đã được

tiếp nhận , từ đó nắng ao giái pháp , cai thiện chất lượng hệ thống

Với một hệ thống bơzn chính sẽ giúp người nghiên cứu nhận ra được những ưu

ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP

_—_ CHƯƠNGH GIỚI THIỆU VỀ OPENCV

OpenCV có rất nhiều chức năng Bạn có thể sẽ bất ngờ khi lần đầu tiên tiếp xúc với

nó Tuy nhiên, bạn sẽ chỉ cần một vài lân dé làm quen với nó

Sau đây là những tóm tắt cơ bản về hệ thống về chức năng các hàm trong OpenCV :

«- Image and Video Ư/O

Những hàm này sẽ giúp bạn đọc được dữ liệu ảnh từ file hoặc trực tiếp từ video

Hạn oing có thể tạo các file ảnh hoặc video với các hàm này

® Jhị giác máy và các thuật toán xử lý ảnh ( General computer-vision and image-

processing algorithms (mid and low level APIs ))

Str dung cde har nay ber 4 thé thye hanh voi rat nhiéu chudn thi giác mày mà

không cần phải c6 mé ngudin cua ching,

* Modul thj giác máy ở cáp 4ó can

zz ở cấp độ cao : nhận dạng mặt, dò tìm , theo dõi

Nó bao gôm luỗng thị dụng camera di động để xác định cấu trúc 3D ), kích cỡ camera và âm than? nói,

© Aland machine-learning

OpenCV gồm một v

Các ứng dụng của thị giác wimg yéu cầu máy móc phải học ( machine leaming ) hoặc các hình thức trí toệ nhân tạo khác Một vài trong số chúng là có sẵn trong gói OpenCV

© Lay mau anh va ghép biến đôi

Nó thường rất tốt cho quá trình xử lý một nhóm phần từ ảnh như là một đơn vị

OpenCV bao gồm láy tách ra, lầy mẫu ngẫu nhiên, phục chế, xoay ảnh, làm cong

ảnh (warping ), thay đổi hiệu ứng của ảnh

© _ Cách thức tạo và phân tích ảnh nhị phân

Ảnh nhị phân thường xuyên được dùng trong các hệ thống kiểm tra có khuyết

điểm hình dang hoặc các bộ phận quan trọng Sự biêu diễn ảnh cũng rất thuận tiện khi chúng ta biết rõ vật thể cần năm bắt

© _ Cách thức cho tính toán thông tin 3D ( methods for coputing 3D information )

Những hàm nảy rất có ích khi cần sắp xếp và xác định với một vật khối lập thể

_hoặc với một không øian nhìn phức tạp từ một camera riêng,

16

CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU VỀ OPENCV

ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

Các phép toán cho xử lý ảnh, thị giác máy và biểu diễn anh ( image interpretation)

OpenCV sử dụng các phép toán phổ biến như: đại số học, thống kê và tính toán

hình học

Đô họa

Những hàm nay giúp bạn viết chữ và vẽ trên hình ảnh Thêm vào đó chức năng

này được sử dụng nhiều trong ghi nhãn và đánh dầu

Phương thức GUI

OpenCV bao gồm cửa số giao điện của chính bản thân nó Trong khi đó những

giao điện này được so sánh với khả năng có thé thực hiện trong mỗi môi trường,

Chúng cung cấp nhưng môi trường API đa phương tiện và đơn giản để hiện thị

bình ánh, cho phép người dùng nhập thông tin chuột, bàn phím và điều khiển quá

trình

Câu trúc dữ liệu và giải thuật

Với nhưng ham nay bạn e4 thê giữ lại , tìm kiếm, lưu vào các danh mục điều

khiên, các tập bợp lérh , đó hoa sơ đồ nhánh một cách hiệu quả

Kha nang ton 2 i ( Data persistence )

điện một cách thuận lợi để lưu trữ các dạng

Nhưng hàm này cung cấp < n lợi để

#a có thẻ khôi phục khi cần thiết

khác nhau của dữ liệu +42 Z

iệu cơ bản rõ ràng Ví dụ cấu trúc dự liệu về

xác định trong file cxtypes.h CXCORE chứa các phép toán đại số tuyến tinh , th xế các hảm lưu trữ lâu dài và các lỗi thao tác

Có điều lạ lùng thay là các bàm đỗ họa của ảnh cũng được lưu trữ tại đây

CV : chứa đựng quá trình xử lý ảnh và các phương pháp đánh giá sơ bộ kích thước hình ảnh Những hảm tính toán hình học cũng được lưu trữ tại đây

CVAUX : được mô tá trong văn bản OpenCV như là modul cũ và chỉ dùng để thí

nghiệm Tuy nhiên, giao điện đơn giản nhất cho nhận dạng mặt nằm trong modul

này Những mã nguồn nằm trong modul này rất phủ hợp cho việc nhận dạng mặt

và chúng được sử dụng rộng rãi cho mục đích này

HighGUI và CVCAM : chứa những hàm còn lại Cả hai đều nằm trong thư mục có

tên “otherlibs”, sử dụng chúng rất dễ gặp lỗi Vì rằng HighGUI chứa các thư viện vào ra cơ bản , bạn sẽ muốn chắc chắn hơn, đừng bỏ sót nó.Nó cũng chứa đựng

nhiều cửa số đa chức năng CVCAM là thư viện chứa các hàm truy nhập video

thông qua DirectX trên môi trường Window 32 bit

ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP

=————=—=——ễễễễ 2.2 Khởi tạo OpenCV

2.2.1 Khởi tạo cơ bản

OpenCV cho Linux và MacOSX được đóng gói như một mã nguồn lưu trữ.Bạn sẽ xây

dựng cả thư viện tĩnh và những đối tượng chia sẻ ( shared- -object) Bạn cần xây dựng

RPM dau tién va cai dat từ nó hoặc biên dịch và cài đặt nó ngay Cấu trúc cả hai nằm trong INSTALL

Với Window ta khi cài đặt OpenCV, nó sẽ copy file OpenCv vào thư mục mà bạn đã

chọn.Cách thức lựa chọn trong đường dẫn hệ thống của bạn chứa mã nhị phân OpenCV,

đăng ký một vài bộ lọc DirectX Mặc định nó cài đến C:/Progaram

Files/OpenCV/<version>

2.2.2 Những yêu cầu khi khởi tạo trong Window

Với người sử dụng Window thật dễ dàng dé cài đặt OpenCV, những cài đặt mặc định luôn làm việc.Những có một chút cải tiền khiến bạn không vui về kết quả Và đây là lưu

ý

®— Nếu bạn muốn lưu OpenCV ở một thử mục khác thì khi chạy file cài đặt phải điền

tên thư mục nơi cần lưu khi được hỏi

s— Bạn cũng sẽ quyết đựớ trước khi khởi tạo , bạn muốn Window tìm kiếm những file dlls của OpeniCV nứu thế nào? Bạn có thể chỉnh sửa đường dẫn hệ thống của

bạn thay cho đường dẫn cua hy hode ban thay ddi thu myc “bin” cia OpenCV

bang thư mục gốc của bạn

Nếu bạn chỉnh sửa đườn: hơn lá thay đôi file dls bạn có thể khởi cài đặt và

Iya chon hOp thoai “Ade bin directory to PATH”

=Ễễễ

18

CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU VỀ OPENCV

ĐÔ AN TÓT NGHIỆP

“—“————ễễễễ

CHƯƠNG III KIT RASPBERRY PI

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

————ễễ_ễ

3.1 Tổng quan về Raspberry Pi:

Raspberry Pi là một máy tính tí hon giá chỉ 25$ chạy hệ điều hành Linux ra mat vao

thang 2 nam 2012 Ban dau Raspberry Pi được phát triển dựa trên ý tưởng của tiền sĩ

Eben Upton tại đại học Cambrige muốn tạo ra một chiếc máy tính giá rẻ để học sinh dễ

dàng tiếp cân và khám phá thể giới tin học Dự đỉnh khiêm tôn của ông là đến cuối đời

bán được 1000 bo mạch cho các trường hoc,

Bạn chỉ cần I ban phim, 1 tivi hoặc màn hình có cổng HDMI/DVI, mét nguén USB SV

và một dây miero USB là đã có thé sit dung Raspberry Pi nhu 1 máy tính thông thường Với Ras Pi bạn có thê sử dụng các ứng dụng văn phòng , nghe nhạc , xem phim với độ

nét cao ( tới 1024p )

3.2 Cấu hình của Raspberry Pi

Raspberry Pi được sản xuất bởi 3 OEM : Sony, Qsida, Egoman Và được phân phối chính

bởi Element 14, RS Component va Egoman

DO AN TOT NGHIỆP

“—ễ

© Mle : Model 8

Target prices” - US$2$ uss 3307

SoC37i _Bioaicom BCM235 CPU GPU, DSP SDRAM and single USB poy! a CPU; TOD NHừ ARMI1ITBIF-S cụe (ARMI1 arly, ARK instruction set! a

Broadcom VideoCore IV @ 250 MH2!"3P'S Pu: OpenGL ES 20 24 GFLOPS)

\MPEG:2 and VC-1 (nth icensel”*), 1080990 h 264.MPEG-4 AVC high-pofle decoder and encoded! _ a

Memory (SORAM: 255 MB (shared vith GPU) 512 MB (shared wih GPU) as of 15 October 2012

SB 2.0 ports:"* 1 (dvact fom BCM2835 chip) 2 (ia the butt m mlegrated 3-port USB hub”!

Video input: ACS» input connector allows forthe connection of a RPF designed camera module:

sta RCA (PAL and HITSC) HEM ter 138 1 4)" raw LCD Panels a DSIECIEN

14 HOA rasoksoms hom 6407380 to 1920+1200 olus vanous PAL and IITSC standards I

wy

Video output

loa GUApufs: Low get AM ăn, ăt dÍ (essen 2 9x '*Š aud”” (lso poleall lo audio (ng)

ho Motegé2'5.- 9 (144 SEAL eas wa A and gona supe ony

Onbowid nerwort™ ye ° 0/Ms romet(8P3C) USB adapke on the tid pot ofthe USB hud

Low-level peripherals: & » 271)3V 46V gaundf9FS

Wh mkt

Bok na

85 60 me Weight: để g1 sp)”

Operating systems: Athn:e¿£/^ ï

21 CHUONG II: KIT RASPBERRY PI

pO AN TÓT NGHIỆP

Model B

Giá dự kiến, USS35 Về VN giá 800K với board China và 1000K với board UK

‘System-on-chip (SoC) Broadcom BCM2535 (CPU + GPU SDRAM Ia con chịp riêng xếp chồng lên SoC)

CPU: 7 T00 MHz ARM11 Nền làng ARMv6

GPU Broadcom VideoCore IV,OpanGL ES 2.0,OpenVG 1080p30 H 264 high-profile encode/decode

Bồ nhớ (SDRAM): S12 MB

‘USB 20 ports 2 (qua hub USB tích hợp) _ La net d

‘Video outputs ‘Composite RCA hac HDMI

‘Audio inputs Không có, nhưng cả thế thêm vio

Onboard Storage ‘Secure DigitalSD MMC / SDIO card slot

Onboard 4eteork 10/100 wired Ethernet RJ4S

n , pH Universal asynchronous receiveritanemiter (UART)

Đồng hỗ thới gian thục None

Nguồn đền 5.06) qua céing Micro USB hoặc GPIO

Hình 3 3: Céu hinh Raspberry Pi Model B v2

Bộ xử lý trung tam cia Raspberry Pi la chip SoC ( System On Chip ) cia Broadcom

Ram va chip cla Raspberry Pi được sử dung chủ yếu là của Samsung và Hynix

Chip SoC tích hợp các thành phán cán: thiét bao gom : CPU, GPU, RAM trên duy nhất

một đề chip tạo điều kiên cho các th:& ké hé thống chay ôn định nhưng lại yêu cầu kích

SoC này khác với CPU trong PC thông thường ở chỗ nó được chế tạo dựa trên kiến trúc

tập lệnh (Instruction Set Architech ) ia ARM chứ không phải kiến trúc x86 như của Intel

ARM co ISA dang rit gon RISC vá tiêu thụ rất ít điện năng rất phù hợp trên thiết bị di

động, Ngược lại x86 có ISA dạng CISC và hoạt động với công suất cao nên hợp với các

tác vụ phức tạp trên PC

Tay theo module ma Raspberry sử dụng chip khác nhau :

Raspberry Pi Model B v1 : Broadcom BCM2835 voi 256MB RAM

Raspberry Pi Model B v2 : Broadcom BCM2835 véi 512MB RAM

Raspberry Pi Model A: Broadcom BCM2835 vai 256MB RAM

Bởi vì RAM được tích hợp sẵn trên để chip nên bạn không thẻ nâng cấp RAM cho Pi

CPU BCM2835 sử dụng nhân ARMI1761ZFS (ARMI]) cho hiệu quả nâng cao và giá

thành thấp CPU BCM2835 của Ras Pï chạy ở mức nhịp xung 700MHZ ( có thể ép xung

lên đến IGHz ) Để CPU hoạt : động ô ổn định và lâu dài chúng tôi khuyên bạn nên đề hoạt

động ở xung nhịp 800MHz Để tăng xung nhịp bạn chạy câu lệnh “sudo raspi-config”

chon muc Overclock

——ễễễễễễ

2 CHƯƠNG II : KIT RASPBERRY PI

Goneral Purpose InpulOutput (GPIO) pins, Serial Peripheral interface Bus (SPI), PC PSH

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

ee

GPU tích hợp trong BCM2835 có thể play video ở định dạng H.264 với tốc độ 40Mbps

tăng tộc phân cứng, tương thích với thư viện OpenGL ES2.0 va OpenVG.Broadcom

VideoCore IV

Như vậy Ras Pi model B v2 có thể thay thế khá tốt đầu phát HD cho tivi rồi Hỗ trợ

codec H.264 và decode , encode từ phân cứng nên các bạn có thể yên tâm

3.3 Cấu tạo phần cứng của Raspberry Pi

Gôm 10 phân chính :

1 Trái tìm của Pi là chip SOC ( System-On-Chip) Broadcom BCM2835 : chay ở tốc

độ 700MHz Chip này tương đương nhiều loại được sử dụng trong các smartphone

phủ thông hiện nay , và có thể chạy được hệ điều hành Linux Tích hợp trên chip

này là nhân đồ họa (GPU) Broadcom VideoCore IV GPU này đủ mạnh để có thé chơi một số game phổ thông và phát video chuẩn full HD

2-8 ngõ GPJO ( General Purpose Input Output ): đúng như tên của nó , từ đây bạn có

thể kết nối vá điều khiển thiết bị cơ khí , điện tử khác

3 Ngõ HDMI : đúng 4ê kết nối P{ với màn hình máy tính hay tivi có hỗ trợ cổng,

ñi thiết kế Pï người ta cũng tính đến trường hợp

ø phát triển không có điều kiện sắm một chiếc tivi

đời mới có công HDMI Vi xáy công video analog này được thêm vào giúp bạn có

thể kết nối với chiếc tiv i ma không phải lo lắng

5 Ngõ audio 3.5mm : kết số 42 dang véi loa ngoài hay headphone Đối với tivi có công HDMI ngõ ám thanb được tích hợp theo đường tín hiệu HDMI nên không

cần sử dụng ng6 audio nay

6 Công USB : một điểm mạnh zữz của Pi là tích hợp 2 cổng USB 2.0 Bạn có thể

kết nối với bàn phím, chuột, hzy webcam, bộ thu GPS qua đó có thể mở rộng

phạm vi ứng dụng Vi Pi chay trén Linux nén hau hết các thiết bị chỉ cần cắm và

chạy ( Plug-n-Play) chứ không cần cải driver phức tạp

7 Céng Ethernet : cho phép két nói Internet để dàng Cắm dây mạng vào Pi , kết nối

với màn hình máy tính hay tivi và ban phim , chuột là bạn có thể lướt web dễ

dàng

8 Khe cim thẻ SD : Pi không tích hợp ỗ cứng Thay vào đó nó sử dụng thẻ SD để

lưu trữ dữ liệu Toàn bộ hệ điều hành Linux sẽ hoạt động trên thẻ SD này vì vậy

nó cần có kích thước tối thiểu là 4 GB và hỗ trợ dung lượng tối đa là 32 GB

9 Đèn Led : trên Pi có 5 đèn Led để hiển thị tinh trạng hoạt động,

10 Jack ngudn micro USB SY, t6i thiéu 700mA : nhờ thiết kế này mà bạn có thẻ tận

dụng hâu hết các sạc điện thoại thông thường để cấp nguồn cho Pi

ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP

——————ễễễễễ

3.4 Hệ điều hành của Raspberry Pi

Raspberry là một máy tính, để máy tính này hoạt động bạn cần cài đặt hệ điều hành,

Raspberry Pi chay hé diéu hanh linux: 99% những thứ bạn làm trên máy tính Windows

đều có thê thực hiện được trên Linux và quan trọng là: tất cả đều miễn phi Raspberry Pi không chạy Windows được (kể cả windows 95), lý do là vì nó dùng chip ARM (có

thé ding may 4o boot windows lên)

Trong thế giới nguồn ¡ mở linux, có rất nhiều phiên bản hệ điều hành tùy biến (distro) khác nhau Tùy theo nhu câu và mục đích, cũng như khả năng học hỏi mà bạn sẽ sử dụng,

distro phù hợp với mình Có 5 phiên bản hệ điều hành được cung cấp chính thức cho

Raspberry Pi:

1 Raspian “wheezy” ( Raspian khuyén ding)

Di jstro dựa trên ban Debian wheezy , str dung hard-float ABI ( tính toán dấu

chim động bằng phần cứng ) cho thời gian chạy các ứng dụng nhanh hơn Có sẵn giao điện đỗ họa Phù hợp với người mới sử dụng Linux vì tính đễ sử dụng và

trực quan,

2 Suft-lloat * wheezy” :

Vẫn được xây dựng dựa trén Debian wheezy nhung viée xit ly đấu chấm động dựa

trên phần mêm Việc nay giúp bạn sử dụng máy ảo Java ( Oracle JVM ) trên

Raspberry

3 Arch Linux :

Phién ban danh cho ARM Em bao thoi gian khéi déng trong vong 10s Chi khởi

động và load các gói cân thiét BE sir dung duge Arch Linux bạn cần có kiến thức

LÀ hệ điều hành do nhóm phát triển ARM thiết kế riêng, Đây không phải là một

phiên bản Linux , do vay ban can lam quen với cấu trúc và câu lệnh đặc trưng cho

trên thiết bị này là điều không thể

3.5 Cài đặt hệ điều hành và OpenCY trên Kit

3.5.1 Cài đăt hệ điều hành :

Dưới đây là cách cài hệ điều hành cho Raspberry F Pi một cách đơn gian bang NOOBS

NOOBS (New Out Of Box Software) la gói hệ điều hành của Raspberry Pi hỗ trợ cài đặt nhanh NOOBS chứa nhiều bản hệ điều hành khác nhau cho phép người dùng lựa chọn

trong lúc cài đặt Ở đây mình khuyên dùng bản Raspbian, cũng là hệ điều hành được hỗ

trợ chính thức của Raspberry Pi Cách cài đặt như sau:

tưu cho Raspberry Pi , có sẵn giao điện đỗ họa

ĐỒ ÁN TĨT NGHIỆP

“—————ễ

Chuẩn bị phần cứng:

1, Raspberry Pi model B (khuyên dùng vì cĩ thêm 1 cổng USB và cĩ cổng Ethernet)

2 Sạc điện thoại microUSB 5V tối thiểu 700mA Thơng số thường ghí trên thân sạc

3 Thẻ nhớ: tối thiểu 4 GB Tốt nhất là 8 GB hoặc hơn, tốc độ từ class 6 trở lên

4 Bản phím, chuột sử dụng cổng USB Nếu cĩ loại tích hợp 2-trong-1 thì cảng tốt, tiết

kiệm được 1 cổng USB

Chuẩn bị phần mềm:

1 Download phần mềm

2 Download hệ điều hành cho Raspberry Pi rồi giải nén

Thực hiện:

1 Format thé SD: gan the Sb vas may tinh Khoi dong SD Formatter, chọn đúng

thé & phan Drive Click Option ¢ myc Format Size Adjustment chon ON Sau

cling, click Format

2 Giải nén tồn bộ file NÒBS_v1_7_1.zip vào thẻ SD Sau đĩ lấy thẻ ra gắn vào

Raspberry Pi

3 Kétndi Raspberry Pi voi ban

hoặc RCA Video) Nếu

4 Cấm nguồn Lúc này Pi sẽ tự khởi động hệ điều hành

Lưu ý: Raspberry Pi sẽ mặc định hiển thị qua ngõ HDMI nên nếu bạn sử dụng

ngõ RCA Video thi sẽ khơng thấy hình, Muốn hiễn thị đúng, bạn chọn 1 trong

các phím sau trên bàn phím:

+ phim 1: HDMI mode

* phim 2: HDMI safe mode

phim 3: composite PAL mode (analog)

+ phim 4: composite NTSC mode (analog)

Minh đang dùng HDMI nên khơng gặp vấn đề gì về hién thị, cắm là chạy thơi

'Vậy nếu bạn sử dụng ngõ RCA video thì thử nhắn phím 3 hoặc 4 nha

25 CHUONG III : KIT RASPBERRY PI

ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP

“=—=——-ễ

5 Pi sẽ tiến hành cài đặt hệ điều hành, Trong quá trình này sẽ có nhiều lựa chọn

nhưng tốt nhất là bạn chọn hệ điều hành mặc định là Raspbian wheezy Đây là hệ

điều hành Linux được tối ưu để hoạt động trên Pi

6 Cài đặt xong Pi sẽ hỏi bạn login và password Mặc dinh login 1a pi va password

1a raspberry

7 Xong! Chúc mừng bạn đã cài đặt và khởi động, Raspberry thanh céng!

Lưu ý: Nếu bạn có chút thất vọng vì màn hình màu đen buổn té (Linux goi là

command line) thì hãy gỡ startx rồi Enter!

Một mãn hình quen thuộc phải không? Không như Windows hay Mac luôn khởi

động thắng vào môi trường desktop quen thuộc mà bạn sử dụng hàng ngày,

Linux ¢6 2 tuy chọn đê làm việc: môi trường Terminal sir dung command

line (ông như DOS & Windows) va méi trường desktop Cả hai đều có mục

đích sử dụng riêng ra pnình sẽ trình bày sau Còn bây giờ để không phải bỡ ngỡ

thi mình lam việc với mỗi trường desktop trước

3.5.2 Cai đặt OpenCV lên Raspberry Pí :

1 Cài đặt các gói cần thiết bố trụ OpenCV ;

> Config ssh va camera:

sudo raspi-config

= 4 vít Thợ AtSv? TRUY E21“ ven: Agi Satup Getaone `

Change User Paaseord Change psasvord for the default

3 Enabls Goot to Deskton/Scratch Chaose whether to boot into a des

4 International isatien Options Set up Language and regional sett

5 Enable Cesare Enable thig Pr te work with the A

€ Add to Raztrack Add this Pi to the online Raspber

7 Overclock Advanced Options Configure overclocking for your P Configure advanced set tings

$ bso raspi-centig Information about this configurat

CHUONG Il : KIT RASPBERRY PI

camera > enable - bét camera

Enable mupport for Raspberry Pi casera?

CHUONG III: KIT RASPBERRY PT

sudo apt-get up:

Kiém tra camera

pO AN TOT NGHIỆP

re

2 Download va cai dat OpenCV 2.4.8

> download OpenCV bản 2.4.8 tai:

http://sourceforge.net/pro; ects/opencvlibrary/files/opencv- unix/2.4.8/0) encv-2.4.8.zip/download

cài đặt môi trường phát triển cho 0pencv

INSTALL_PYTHON_EXAMPLES=ON -D BUILD_EXAMPLES=ON

~D WITH_QT=ON -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local -D WITH_OPENGL=ON -D WITH_V4L=ON -D

BUILD NEW PYTHON_SUPPORT=ƠN -D WITH_TBB=ON

ee

30

CHƯƠNG II : KIT RASPBERRY PI

3.6 Thiết lập kết nối 3G với Raspberry Pi

Trong phần này sẽ hướng dẫn kết ni Raspberry Pi sir dung hé điều hành Raspbian

tư động vào mạng 3G mà không cần bất cứ sự tương tác nào của con người Điều này thật

sự thuận lợi cho các ứng dụng điều khiển từ xa mà không gặp trở ngại , khó khăn về

khoảng cách như khí sử dụng mạng dây khi wifi Sử dụng kêt nối 3G cho phép Raspberry

có thể truy cập mạng ở những nơi lưu động không nhất thiết phải cô định vị trí Kít -

Để thiết lập cấu hình 3G, có thể sử dụng máy tính đề ssh vào pi mà không cần yêu

cầu phải sử dụng màn hình hoặc chuột va bàn phím riêng biệt _

Để làm điều này,, trước tiên là truy cập vào Raspberry Pi bang cach sit dung Putty

rồi thực hiện các bước sau :

=——ễỄễễễễễ——

33 CHƯƠNG II : KIT RASPBERRY PI

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

_———————=====e======————=Ễễ_

Bước 1 : Cài đặt phiên bản mới nhất của USB-MODESWITCH PROGRAM

Sau khi ssh vào pi thành công , kiểm tra xem usb-modeswitch được cài dat vao pi

chưa băng cách sử dụng câu lệnh : usb-modeswitch-help

Trong trường hợp chưa được cài đặt, thì tiền hành cài đặt bằng cách gõ lệnh sau

đây vào : sudo apt-get install usb-modeswitch

pO AN TÓT NGHIỆP

SSS

me đặt gói Sakis 3G và cho phép nó hoạt động

akis3g không được tải về thừ thư viện debian bằng cách sử ệ

s "ông : ber th Ig cách sử dụng lệnh apt-get

install Dé cai dat sakis3g cần sử dụng gui tương tác để kết nối Yiiblsm3g

Đâu tiên là phải tải chương trình trên vẻ pi bing cách sử dụng lệnh :

weet " http://darknet.co.za/wiki/uploads/Posts/sakis3g.tar.gz, “

61 compessed va can duoc gidi nén

dung lénh : tar-xzvf sakis3g.tar.gz

Các gói phan mém tai về

Dé giai nén cac sakis3g var

Bay giờ chuyển đổi sakis3g thanh tập tin thực thi bằng cách thực hiện lệnh sau :

chmod + x sakis3g

Để cho tập tin được thực hiện tự động và không yêu cầu mật khẩu khi nó được sử

dụng chúng ta có thay đôi thành tập tin mặc định của hệ thông và cho phép tùy

quyền sử dụng Để làm như vậy ta thực hiện tập lệnh :

sudo mkdir —p /opt/sakis3g/

sudo mv sakis3g /opt/sakis3g

sudo chown root:root Joptisakis3g/sakis3g

sudo In —s /opt/sakis3g/sakis3g/usr/bin

35 CHUONG II: KIT RASPBERRY PI

Huy bo password bang cách thêm vào dòng :

ALL = NOPASSWD: /opt/sakis3g/sakis3g

3 31 ines |

Bước 3 : Cài đặt chương trình ppp

Nhập lệnh sau để cài đặt chương trinh ppp :

sudo apt-get install

CHUONG Il: KIT RASPBERRY PI

po AN TOT NGHIỆP

Bước 4 : Cầu hình chương trình SAKIS3G u fink ch t 3G với file sakis3, với

Để cấu hình các tập tính sakis3g.conf , ta gắn modem 3g lộng dien Pi Gõ lệnh Isusb và xác nhận rằng modem 3g usb đã được phát hiện ke

j7 1A AT TT aaoaaanaeasaaonaaoannannnn ste

You can automate this selectton by setting MENU vartabLe on conmànd

pO AN TOT NGHIỆP

Please select APN

You can automate this selection by setting APN variable on command

Select APN that best describes your connection Contact your operator

unsure This information, along with APN usernane and password, 1s

usually eastly retrieved through a fast call to customer support

TATA DOCOMO INTERNET †

bsnlsouth gprssouth.cellone tn

Sau khi ‘APN’ dugc shép aé yéu cau userid va password cia mang 3G

Trong trường hợp không có userid va password thi để trống, va enter Cac sakis3g

sau đó hiển thị kết nói, siza chia két nội và sau đó lại hiển thị kết nói