Configurando Raspberry Pi, Câmera e Criação de iRobot

1. Introdução
   Raspberry Pi é um pequeno computador de placa única com conectividade USB, WiFi, Bluetooth, Ethernet, HDMI,
   Áudio e GPIO. No cs424, estaremos controlando a criação de um iRobot usando um
   Raspberry Pi 3 Model B. Este modelo em particular é o mais capaz em comparação com os outros
   modelos. Possui 4 núcleos com clock de 1,2 GHz e 1 GB de RAM. O hardware mínimo
   necessário para executar o sistema é (1) uma placa-mãe Raspberry Pi, (2) um cartão de memória MicroSD e
   (3) Fonte de alimentação. Além disso, também usaremos o Módulo de Câmera Raspberry Pi v2 como a
   “visão” para nosso robô. Neste tutorial, configuramos o Raspberry Pi com um sistema operacional, o iniciamos,
   conectamos a ele, instalamos as bibliotecas necessárias para as atribuições com o iRobot e a
   Câmera. Também configuraremos o IllinoisNet WiFi e um protocolo de descoberta simples para que possamos
   desenvolver nosso software no Raspberry Pi e nos comunicarmos com o robô de forma wireless.
   Precauções Gerais
   Raspberry Pi é uma placa-mãe nua e tem as conexões elétricas expostas. Portanto, não o coloque sobre uma superfície metálica, pois pode causar curto-circuito em alguns terminais. Ao colocá-lo na caixa de carga
   do iRobot, observe que existem parafusos metálicos lá e, portanto, tome os cuidados necessários para isolá-lo (por exemplo, colocá-lo em um papel ou plástico). Tente não tocar nos pinos dos chips com as mãos
   quer a placa pi esteja ligada ou não. Às vezes, a carga estática do nosso corpo é
   suficiente para destruir os chips. Segure a placa pelas bordas e descarregue a estática de seu corpo
   antes de pousar a placa. Ao transportar, use a bolsa antiestática em que o Raspberry Pi
   estava originalmente.
2. Instalar o sistema operacional Raspbian
   Antes de inicializarmos o pi, precisamos instalar um sistema operacional no cartão MicroSD de 32 GB.
   Existem muitos sistemas operacionais, incluindo diferentes versões de Linux, que podem ser instalados. Iremos instalar o sistema operacional Raspbian, que é uma distribuição baseada em Debian otimizada para hardware
   Pi (https://www.raspbian.org). Por ser baseado em Debian, você pode herdar muito
   conhecimento do Ubuntu Linux comumente usado.
   Certifique-se de ter o cartão MicroSD e seu adaptador. A maioria dos laptops tem apenas o slot
   para um cartão SD de tamanho completo. O adaptador converte o cartão MicroSD no formato de um cartão
   fullsized. Conecte a placa ao seu laptop Mac, Linux ou Windows. Neste ponto, há
   duas rotas disponíveis a serem seguidas.
   2.1 Instale o Raspbian via NOOBS (novo software pronto para uso)
   Este é o método mais fácil. No entanto, requer que você tenha um monitor HDMI, cabo HDMI, teclado USB
   e um mouse USB. Você pode baixar o NOOBS no link a seguir. Escolha a opção
   3
   “instalação offline e rede”, pois contém todo o conteúdo para o sistema operacional
   https://www.raspberrypi.org/downloads/noobs/ Assim que o NOOBS for baixado , consulte
   https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/noobs.md para uma descrição de como
   formatar o cartão SD e instalar o NOOBS nele. O processo de instalação consiste basicamente em extrair o arquivo
   zip e copiá-lo para o cartão. Depois de copiar o NOOBS, ejete corretamente o cartão do seu
   computador. O cartão pode ser corrompido se você removê-lo do slot sem ejetá-lo. O próximo passo
   é inicializar o Pi.
   2.1.1 Conectando dispositivos ao Raspberry Pi
   Precisamos conectar os dispositivos e ligá-los. (1) Insira o cartão MicroSD no Raspberry
   Pi. Observe que pode ser necessário removê-lo do adaptador primeiro, pois o Pi assume diretamente o fator de forma
   MicroSD. Você pode encontrar o slot para cartão MicroSD (carregado com fricção) no lado oposto da placa-mãe. (2) Conecte uma extremidade de um cabo HDMI ao Pi e a outra extremidade a um monitor.
   Se esse monitor for um monitor externo ou uma TV, você precisa ligá-lo separadamente. (3) Conecte
   um teclado USB e um mouse USB. (4) Para manter as coisas simples, ignore a câmera por enquanto, (5)
   Conecte a fonte de alimentação USB 5V. Não use carregadores USB aleatórios à sua disposição
   porque eles podem não ter corrente nominal suficiente. Use a fonte de alimentação CanaKit que
   foi fornecida para este propósito. Observe que não há interruptor / botão “iniciar” ou “ligar”. Assim que a fonte de alimentação estiver conectada, ele inicializará como um computador. Se o sistema estiver energizado, ele terá um led “vermelho”
   aceso. O led “verde” ao lado dele pode piscar intermitentemente, o que indica atividade no
   cartão MicroSD.
   2.1.2 Instalação do Raspbian após ligar o Raspberry Pi
   Depois de inicializar, você precisa seguir as instruções exibidas na tela e instalar o Raspbian. O
   artigo a seguir ilustra todo o processo descrito nesta seção em mais detalhes.
   http://lifehacker.com/thealwaysuptodateguidetosettingupyourraspberr1781419054
   Depois de instalar o Raspbian, pule para a Seção 3 para configurar o configurações.
   2.2 Instale a imagem do sistema operacional sem inicializar o Raspberry Pi
   Esta seção descreve como instalar Raspbian diretamente em um cartão de memória sem usar NOOBS.
   É um pouco complicado e pode exigir o uso de um terminal se você estiver usando um computador Linux ou Mac
   . Mas não requer o uso de um monitor HDMI, um teclado e um mouse.
   Baixe a imagem Raspbian Jessie em
   https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/
   Selecione aquele que diz “Imagem de desktop completa baseada em Debian Jessie” (isto é, não na versão Lite)
   Siga o link
   https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installingimages/README. md
   Mostra como instalar o Raspbian instalado no cartão MicroSD usando sua máquina Mac, Linux ou
   Windows. Também reproduzimos esses links nesta seção.
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   Se você deseja instalar o Raspbian no cartão SD usando Mac OS X:
   https://www.raspberrypi.org/documentation/installation /installingimages/mac.md
   Se você deseja instalar o Raspbian no cartão SD usando Linux:
   https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installingimages/linux.md
   Se você deseja instalar o Raspbian no cartão SD usando o Windows:
   https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installingimages/windows.md
   Depois de seguir as etapas, você deve ter o Raspbian Jessie instalada no cartão MicroSD.
   Vá para a Seção 3.
3. Definir configurações
   Nesta seção, você irá (1) alterar o nome do host do Raspberry Pi para um nome exclusivo para o seu grupo
   , (2) definir as configurações de WiFi para a IllinoisNet Enterprise Network e possivelmente sua casa
   rede, se você tiver, (3) Configure um protocolo de descoberta simples para os dispositivos.
   Se você veio da Seção 2.1, faz sentido pular diretamente para a Seção 3.1.
   Se você veio aqui da Seção 2.2, você pode pegar 3.1, 3.2 ou 3.3
   3.1 Ajustando as configurações iniciais após inicializar o Raspberry Pi
   Como você pode esperar, este método requer um monitor, teclado e mouse conectados ao
   Raspberry Pi. Vamos ligar o sistema e editar os arquivos de configuração nele. Se esses
   dispositivos não estiverem conectados ou você ainda não tiver inicializado o Pi, siga a Seção 2.1.1 para fazer isso.
   3.1.1 Alterar o nome do host
   Nas seções a seguir, mostraremos os comandos necessários para fazer as mudanças na configuração.
   Usaremos o editor nano. Se você não se sentir confortável com o nano, pode usar qualquer outro
   editor de sua preferência. Observe que Ctrl + o salva um arquivo no nano, Ctrl + x sai do nano.
   Alguns dos comandos requerem sudo. O usuário padrão é pi e a senha padrão é raspberry
   Nesta seção, queremos definir o nome do host do seu raspberry pi como robotpiN. Substitua N por
   seu número de grupo atribuído (por exemplo, o nome do host será robotpi4 para o Grupo 4). Para fazer isso, precisamos editar dois arquivos:
   sudo nano / etc / hosts
   Deve haver uma linha (provavelmente a última linha) 127.0.1.1 raspberrypi
   Alterar o termo raspberrypi para robotpiN
   Se não houver tal linha, ou se o termo após 127.0.1.1 for outro, verifique se você
   abriu o arquivo correto. Use Ctrl + o para salvar as alterações, Ctrl + x para sair do nano.
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   sudo nano / etc / hostname
   Mude o termo raspberrypi para robotpiN
   Use Ctrl + o para salve suas alterações, Ctrl + x para sair do nano
   Observe que se você chegou a esta seção porque foi instruído a seguir a Seção 3.1.1,
   3.1.2, 3.1.3 e 3.1.4 quando você estava na Seção 3.3 (que acontece se você montou o
   cartão MicroSD em uma máquina Linux em vez de anexá-lo ao Raspberry Pi), então os arquivos
   que você deve editar são ./etc/ hosts e ./etc/hostname (lembre-se do ponto
   inicial), desde que você executou corretamente um cd (mudança de diretório) para o sistema de arquivos do
   Raspbian no cartão MicroSD. A mesma regra (ou seja, deve haver um ponto inicial) também se aplica
   para os arquivos editados na Seção 3.1.2, 3.1.3 e 3.1.4.
   3.1.2 Configurar WiFi
   Execute sudo nano / e tc / wpa_supplicant / wpa_supplicant.conf
   Vá para o final do arquivo e adicione uma seção como a seguinte. Esta configuração funcionará para a maioria
   das suas redes WiFi domésticas, visto que você está usando o esquema WPAPSK (que é o padrão nestes
   dias). Você deve colocar os valores apropriados para os campos chamados your_home_wifi_name e
   your_home_wifi_passphrase. Observe a presença de ”aspas que devem
   incluir esses valores.
   rede ={
   ssid =” your_home_wifi_name ”
   psk =” your_home_wifi_passphrase ”
   key_mgmt =WPAPSK
   }
   Usando o mesmo mecanismo, configuramos agora a rede IllinoisNet Enterprise. A rede
   corporativa requer uma identidade (seu NetId) e uma senha (sua senha NetId). Por razões de segurança
   de segurança, em vez de colocar a senha diretamente em texto simples, estaremos armazenando o
   hash da senha. Execute o seguinte comando para gerar o hash.
   echo n ‘your_netid_password’ | iconv t utf16le | openssl md4
   Observe as aspas simples ao redor da senha em texto simples. Você deve usar aspas
   simples ao redor da senha em texto simples. Como as senhas geralmente contêm
   caracteres especiais, pode não funcionar se você usar aspas duplas ou nenhuma aspa. A saída deste comando será semelhante a (stdin) =6602f435f01b917388 9a8d3b9bdcfd0b
   Sua saída conterá alguma outra string hexadecimal em vez de 6602… fd0b dependendo de
   sua senha NetId. Devemos agora executar o histórico cw para remover o histórico do terminal à medida que
   digitamos a senha em texto simples no terminal, e isso não deve permanecer no histórico.
   Assim que tiver o hash da senha, adicione o seguinte bloco a o arquivo wpa_supplicant.conf
   . Substitua 6602f435f01b9173889a8d3b9bdcfd0b pelo hash real que você gerou,
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   e your_net_id por seu net_id. Observe a ausência de aspas (“) em torno de
   hash:6602… fd0b. Certifique-se de que não haja espaço entre a palavra-chave hash:e o próprio hash
   (ou seja, a string hexadecimal que você gerou de sua senha NetId)
   rede ={
   ssid =”IllinoisNet”
   key_mgmt =WPAEAP
   proto =WPA2
   eap =PEAP
   ca_cert =”/ etc / ssl / certs / AddTrust_External_Root.pem”
   identidade =”your_net_id”
   senha =hash:6602f435f01b9173889a8d3b9bdcfd0b
   phase1 =”peapver =0 ″
   phase2 =” MSCHAPV2 ″
   }
   Use Ctrl + o para salvar suas alterações, Ctrl + x para sair do nano
   Você também pode copiar o texto de https://courses.engr.illinois.edu/cs424/mp/wpasupplicant.txt
   3.1.3 Configurar cliente DHCP
   O padrão Raspbian Jessie faz o manual das interfaces de rede. Queremos configurar as interfaces
   para receber o endereço IP através de DHCP. Nesta seção, editaremos o arquivo
   / etc / network / interfaces
   Abra o arquivo executando
   sudo nano / etc / network / interfaces
   Encontre as palavras “manual” no arquivo e altere-os por “dhcp”. Deve haver três dessas
   instâncias. Finalmente, o arquivo deve ter a seguinte aparência. Destacamos as mudanças: