Giới thiệu:
- Hệ thống nhúng là một hệ thống được tích hợp cả phần cứng và phần mềm phục vụ cho giảng dạy và sản xuất thực tế trong nhiều lĩnh vực điện tử, truyền thông, điều khiển và tự động hóa, giám sát.
- Hệ thống này có tính ổn định, linh động và tích hợp cao. Do sử dụng cho các nhiệm vụ chuyên biệt và được sản xuất với số lượng lớn nên chúng được thiết kế một cách tối ưu
nhằm giảm thiểu kích thước cũng như giá thành sản xuất. Độ phức tạp là khác nhau theo yêu cầu của công việc mà chúng đảm nhận, hệ thống nhúng có thể rất đơn giản với một vi điều khiển hoặc rất phức tạp với nhiều đơn vị, các thiết bị ngoại vi và mạng lưới được nằm gọn trong một lớp vỏ máy lớn.
- Hệ thống nhúng tích hợp có nhiều ứng dụng từ đơn giản đến phức tạp có thể kể đến như: Nhận và gửi tin nhắn, gọi điện thoại; Kết hợp với webcam làm hệ thống phát hiện chuyển động; Điều khiển thiết bị trong nhà, hệ thốngbáo cháy, báo trộm; Ứng dụng giải trí đa phương tiện, Internet TV; Làm xe ô tô điều khiển từ xa; Thiết bị hỗ trợ chụp time-lapse; Máy
pha cà phê hoạt động qua di động; Ổ đĩa sao lưu dự phòng trên mạng nội bộ; Nhận diện khuôn mặt; Điều khiển robot …
- Mô hình học cụ: Hệ thống nhúng tích hợp để phục vụ giảng dạy học phần Hệ thống nhúng, Đồ án Hệ thống nhúng, Thiết bị đầu cuối, Thực hành Thiết bị đầu cuối, Hệ thống viễn
thông, Đồ án Hệ thống viễn thông … trong ngành CNKT Điện tử, truyền thông.
Kit Raspberry:
- Hệ thống nhúng tích hợp được xây dựng trên kit Raspberry Pi 3 Model B. Kit Raspberry Pi 3 Model B có cấu trúc như hình sau.
Kit Raspberry Pi 3 Model B có các đặc điểm sau:
- Raspberry Pi 3 Model B là phiên bản thứ ba của dòng máy tính Raspberry Pi với cấu hình mạnh mẽ. Raspberry Pi 3 Model B có bộ nhớ Ram 1GB, Vi xử lý 1.2GHz 64-bit quad- core ARMv8, 802.11n Wireless LAN, Bluetooth 4.1 with Bluetooth Low Energy (BLE), thiết
82
kế phần cứng và phần mềm hoàn toàn tương thích với Raspberry Pi B+ bản cũ. Các nâng cấp đáng lưu ý:
Vi xử lý từ nhân ARM11 700Mhz đơn lõi cải tiến lên nhân mới nhất hiện nay là
1.2GHz 64-bit quad-core ARMv8 từ nhà sản xuất chip nổi tiếng Boardcom.
Ram từ 512Mb nâng lên 1GB.
Có 4 cổng USB 2.0, bạn có thể kết nối với bàn phím, chuột hay webcam, bộ thu GPS... qua đó có thể mở rộng phạm vi ứng dụng. Vì Pi chạy Linux nên hầu hết thiết bị chỉ cần cắm và chạy (Plug-n-Play) mà không cần cài driver phức tạp.
Cổng Ethernet giúp dễ dàng kết nối mạng, cắm dây mạng vào Pi, kết nối với màn hình máy tính hay tivi và bàn phím, chuột là bạn có thể lướt web dễ dàng.
Cổng HDMI chuẩn với chất lượng hình ảnh Full HD, dùng để kết nối Pi với màn hình máy tính hay tivi có hỗtrợ cổng HDMI.
Cổng đầu ra 3.5mm cho cả hình ảnh và âm thanh.
Cổng kết nối với Raspberry Pi Camera Module CSI.
Cổng kết nối với ngõ màn hình hiển thị riêng của Raspberry Pi DSI.
Khe cắm thẻ MicroSD Card thay cho ổ cứng, toàn bộ hệ điều hành Linux sẽ hoạt động trên thẻ Micro SD này vì vậy nó cần kích thước thẻ nhớ tối thiểu 4 GB và dung lượng hỗ trợ tối đa là 32 GB.
Nhân xử lý hình ảnh VideoCore IV 3D mạnh mẽ.
Jack nguồn micro USB 5V, tối thiểu 700mA: Nhờ thiết kế này mà bạn có thể tận dụng hầu hết các sạc điện thoại di động trên thị trường để cấp nguồn điện cho kit.
Đèn LED: Trên Pi có 5 đèn LED để hiển thị tình trạng hoạt động.
40 GPIO giúp cho việc kết nối và giao tiếp với các module và cảm biến trở nên dễ
dàng.
- Nhân xử lý ARM Cortex A7 giúp Raspberry Pi 2 có thể chạy được tất cả các hệ điều hành ARM GNU/Linux, bao gồm Snappy Ubuntu Core, đồng thời hãng Microsoft cũng đã ra quyết định hỗ trợ phiên bản Windows 10 cho Raspberry Pi, đây là một lợi thế rất lớn cho các nhà phát triển.
Cấu hình cơ bản cho Raspberry:
- Hệ điều hành thông dụng của Raspberry Pi:
Raspberry là một máy tính, để máy tính này hoạt động bạn cần cài đặt hệ điều hành. Raspberry Pi chạy hệ điều hành linux, 99% những thứ bạn làm trên máy tính Windows đều có thể thực hiện được trên Linux và quan trọng là: tất cả đều miễn
phí.
Raspberry Pi không chạy Windows được (kể cả windows 95), lý do là vì nó dùng
chip ARM.
- Trong thế giới nguồn mở Linux, có rất nhiều phiên bản hệ điều hành tùy biến (distro) khác nhau. Tùy theo nhu cầu và mục đích, cũng như khả năng học hỏi mà bạn sẽ sử dụng distro phù hợp với mình. Có nhiều phiên bản hệ điều hành được cung cấp chính thức cho Raspberry Pi: Raspbian, Raspbmc. (Raspbian: http://www.raspbian.org/)
Đây là bản build Linux dựa trên nên Debian (Gần giống Ubuntu) với giao diện LXDE (thay vì GNOME). Có đầy đủ web browser, media player, tools, … Nói chung HĐH này dành cho những người muốn dùng Raspberry Pi như một
84
Raspbmc: http://www.raspbmc.com/
Có thể gọi đây là bản Raspbian lược bỏ đi LXDE và thay vào đó là XBMC.
Ngoài ra còn nhiều hệ điều hành khác: Soft-float "wheezy", Arch Linux, Pidora, Android...
Tuy nhiên do hạn chế về phần cứng nên Raspberry Pi chỉ có thể sử dụng Android 2.3 Gingerboard do đó những trải nghiệm Android mới nhất và hoàn thiện nhất trên thiết bị này là điều không thể.
- Hệ điều hành Linux trên Raspberry:
Linux hoạt động trên 2 môi trường chính: môi trường Desktop (giống như Windows) và môi trường Terminal sử dụng Command Line (giống như DOS). Trước đây Linux hầu như chỉ hoạt động trên Terminal gây khó khăn cho người đã quen sử dụng Windows nhưng gần đây Linux đã chú ý phát triển giao diện đồ họa.
Trên Raspberry Pi được cài đặt sẵn giao diện LXDE (Light X11 Desktop Environment) là một môi trường đồ họa không xài nhiều tài nguyên.
Hệ thống Java SE Platform Products còn được tích hợp trong hệ điều hành Linux hỗtrợ cho người dung sử dụng bản quyền Oracle Binary Code License Agreement hoàn toàn miễn phí.
Hoạt động của Mô hình hệ thống nhúng tích hợp:
1. Camera giám sát:
+ Ứng dụng:
- Tự chụp hình mỗi khi có chuyển động.
- Quan sát chuyển động trực tiếp trên web hoặcđiện thoại (mạng nội bộ).
+ Thao tác:
- Bước 1: Đăng nhập vào Raspberry và Mở terminal.
- Bước 2: Viết lệnh sudo motion –n vào terminal để chạy motion.
- Bước 3: Truy cập vào web để xem video trực tiếp.
2. Điện thoại di động:
+ Thao tác:
- Bước 1: Mở nguồn.
- Bước 2: Bấm số điện thoại trên màn hình cảm ứng để gọi.
3. Hệ thống giám sát:
+ Ứng dụng:
- Phát hiện chuyển động, chống trộm.
- Hiển thị nhiệt độ lên LCD.
+ Thao tác:
- Bước 1: Đăng nhập vào Raspberry và Mở terminal.
- Bước 2: Viết lệnh sudo python tem.py để chạy cảm biến nhiệt.
- Bước 3: Viết lệnh sudo python speaker.py để chạy cảm biến chuyển động với cảm biến cửa báo ra loa.
4. Máy chụp hình:
+ Ứng dụng: Chụp hình.
+ Thao tác:
- Bước 1: Mở nguồn (tự động vào màn hình chụp).
- Bước 2: Nhấn vào màn hình cảm ứng để chụp hình.
5. Quang báo:
+ Ứng dụng: Hiển thị văn bản, hình ảnh lên led ma trận.
+ Thao tác:
- Bước 1: Đăng nhập vào Raspberry và Mở terminal.
86