Kit Inicial Hologram Nova: Guia Completo de Configuração do Raspberry Pi e Integração de Sensores

Novo no Nova? Novo no Raspberry Pi? Novo no Python? Este tutorial o orienta em cada passo do Kit Inicial Hologram Nova.

História

Este tutorial faz parte do Kit Inicial Hologram Nova oficial, disponível em Hologram.io.

Configurar um Raspberry Pi – Headless

Nota: Se você já tem Raspbian em um cartão SD e pode fazer SSH nele, pule para a próxima seção.

Uma configuração headless significa que o Pi inicia sem monitor, teclado ou mouse. Toda configuração acontece do seu computador principal via SSH.

1. Baixar e Gravar o SO Raspbian no SD

Pontos-chave a ter em mente:

• Raspbian é um derivado Debian adaptado para arquitetura ARM do Raspberry Pi.
• Tanto versões Lite (sem desktop) quanto Full funcionam; Lite é suficiente para este tutorial.
• NOOBS é desnecessário e adiciona passos extras.
• Use Etcher, ferramenta multiplataforma, para gravar a imagem do SO.

Baixe Raspbian: raspbian.org/downloads/raspbian

Baixe/instale Etcher: etcher.io

Gravando Raspbian no Cartão SD:

• Insira o cartão SD no seu computador.
• Abra Etcher.
• Escolha o arquivo ZIP Raspbian baixado como SO.
• Selecione o cartão SD como drive alvo.
• Clique em "Flash!".
• A interface do Etcher será semelhante à captura de tela abaixo.

2. Configurar Raspbian

Após gravar, remonte o cartão SD ao seu computador. Abra um terminal e navegue até a partição de boot.

cd /Volumes/boot

Habilite SSH criando um arquivo vazio:

touch ssh

Pré-configure Wi-Fi para que o Pi entre na sua rede no boot. O Pi só suporta 2.4 GHz.

sudo nano wpa_supplicant.conf

Cole o seguinte, substituindo os placeholders pelas suas credenciais:

country=US
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
network={
    ssid="**sua-rede-wifi**"
    psk="**sua-senha**"
    key_mgmt=WPA-PSK
}

Para redes não seguras:

country=US
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
network={
    ssid="**sua-rede-wifi**"
    key_mgmt=NONE
}

Salve e saia do Nano com CTRL+X, depois Y e ENTER. Ejetar o cartão SD e inseri-lo no Pi.

3. Conectar ao Pi via Wi-Fi SSH

Alimente o Pi usando o adaptador 5V 2.4A fornecido. Aguarde um minuto para a rede subir.

Do seu computador host, abra um terminal e faça SSH:

ssh pi@raspberrypi.local

Senha: raspberry.

Solução de problemas:

• Dispositivo não encontrado? Verifique credenciais Wi-Fi e certifique-se que o Pi está em rede 2.4 GHz.
• Múltiplos Pis com mesmo hostname? SSH usando IP local do Pi: ssh [email protected].

Uma vez logado, execute a ferramenta de configuração do Raspberry Pi:

sudo raspi-config

No menu, execute as seguintes ações:

• 7 – Opções Avançadas → A1 Expandir Sistema de Arquivos
• 5 – Opções de Interface → SPI (habilite I2C se necessário)
• 1 – Alterar Senha do Usuário
• 2 – Hostname (escolha um nome memorável)
• Selecione Finish e permita que o Pi reinicie.

Após reiniciar, faça SSH novamente usando o novo hostname: ssh [email protected].

4. Instalar Dependências

Atualize a lista de pacotes do Pi:

sudo apt-get update

Instale pacotes essenciais:

sudo apt-get install git git-core build-essential python-dev python-openssl python-smbus python3-pip python-pip screen

Instale SDK Python da Hologram:

curl -L hologram.io/python-install | bash

Verifique a versão CLI:

hologram version

Você deve ver versão maior que 0.6.0. Parabéns – o Pi está pronto.

Lição 1 – Piscar um LED

Usaremos os pinos GPIO do Pi (numeração BCM). Para uma revisão rápida, veja o guia GPIO do StackOverflow. O seguinte pinout será referenciado.

Se você é novo em breadboards, assista este vídeo ScienceBuddiesTv.

Nesta lição, definiremos um pino GPIO como saída para controlar um LED.

Diagrama de Fiação

Conecte o LED via resistor de 220 Ω. Alimentação é tipicamente fio vermelho; ground o fio preto. Sempre desconecte a alimentação antes de ligar.

Reconecte a alimentação, aguarde um minuto e restabeleça SSH.

Execute o Código

Clone o repositório starter-kit:

git clone https://github.com/benstr/nova-starter-kit.git

Verifique se a pasta existe:

ls nova-starter-kit/

Execute o script blink:

sudo python nova-starter-kit/01_blink/main.py

Digite o número de piscadas quando solicitado. O LED deve alternar conforme solicitado.

Veja os arquivos fonte:

cat nova-starter-kit/01_blink/main.py
cat nova-starter-kit/01_blink/myLED.py

Seja Ambicioso!

Explore funções adicionais em myLED.py editando main.py e executando novamente o script.

sudo nano nova-starter-kit/01_blink/main.py

Lição 2 – Ler um Sensor Digital

Adicionaremos um sensor de umidade/temperatura DHT11. A biblioteca DHT da Adafruit simplifica a recuperação de dados.

Saiba mais sobre sensores DHT em página DHT da Adafruit.

Diagrama de Fiação

Use resistor pull-up de 10 kΩ.

Remova alimentação antes de ligar.

Reconecte alimentação, aguarde um minuto e restabeleça SSH.

Execute o Código

Verifique a pasta do sensor:

ls nova-starter-kit/02_digital_sensor/

Instale biblioteca DHT da Adafruit:

git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_DHT.git
sudo python Adafruit_Python_DHT/setup.py install

Teste o sensor:

sudo Adafruit_Python_DHT/examples/AdafruitDHT.py 11 21

Execute o script da lição:

sudo python nova-starter-kit/02_digital_sensor/main.py

O LED piscará três vezes e exibirá temperatura/umidade.

cat nova-starter-kit/02_digital_sensor/main.py
cat nova-starter-kit/02_digital_sensor/myDHT.py

Lição 3 – Ler um Sensor Analógico

O Pi só lê sinais digitais. Para capturar dados analógicos, usaremos um ADC MCP-3008 para converter a saída de um fotoresistor.

O MCP-3008 oferece oito canais; usaremos o canal 0. A biblioteca MCP3008 da Adafruit cuidará da comunicação.

Diagrama de Fiação

Certifique-se que o entalhe do MCP-3008 fique à esquerda. Verifique todas as conexões.

Remova alimentação antes de ligar.

Reconecte alimentação, aguarde um minuto e restabeleça SSH.

Execute o Código

Verifique a pasta do sensor analógico:

ls nova-starter-kit/03_analog_sensor/

Instale biblioteca MCP3008:

git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_MCP3008.git
sudo python Adafruit_Python_MCP3008/setup.py install

Execute script do sensor analógico:

sudo python nova-starter-kit/03_analog_sensor/main.py

O LED piscará quatro vezes e imprimirá temperatura, umidade e luminosidade.

cat nova-starter-kit/03_analog_sensor/main.py
cat nova-starter-kit/03_analog_sensor/myMCP.py

Lição 4 – Acionar com Botão

Para evitar sessões SSH manuais, ligaremos um botão para acionar leituras do sensor e configurar o script para rodar automaticamente no boot.

Diagrama de Fiação

A fiação é direta – conecte o botão a um pino GPIO e resistor pull-up.

Reconecte alimentação, aguarde um minuto e restabeleça SSH.

Execute o Código

Verifique a pasta do botão:

ls nova-starter-kit/04_button/

Execute script do botão:

sudo python nova-starter-kit/04_button/main.py

O script fica em loop infinito, aguardando pressionar do botão. Pressione CTRL+C para parar.

cat nova-starter-kit/04_button/main.py

Execute o Código na Inicialização

Edite /etc/rc.local para iniciar o script no boot:

sudo nano /etc/rc.local

Adicione a linha antes de exit 0:

sudo python /home/pi/nova-starter-kit/04_button/main.py &

Salve, reinicie:

sudo reboot

Após reiniciar, pressionar o botão deve acionar quatro piscadas do LED.

Lição 5 – Enviar Dados via Wi-Fi

Agora o script roda no boot, mas ainda queremos ver dados localmente. Encaminharemos leituras do sensor para o Data Engine da Hologram.

Se seu SIM não está ativado, faça-o em dashboard.hologram.io/activate.

No painel Hologram, abra seu dispositivo Nova, navegue até Configuração, clique em "Show Router Credentials", gere uma chave de 8 dígitos e guarde-a.

Edite o arquivo de credenciais:

sudo nano nova-starter-kit/credentials.json

Substitua o placeholder pela chave gerada.

Atualize /etc/rc.local para iniciar o script cloud:

sudo nano /etc/rc.local
sudo python /home/pi/nova-starter-kit/05_cloud/main.py &

Reinicie:

sudo reboot

Após alguns minutos, pressionar o botão enviará dados para a nuvem. Verifique resultados em dashboard.hologram.io.

Veja o script cloud:

cat nova-starter-kit/05_cloud/main.py

Lição 6 – Enviar Dados via Celular

Implantar em ambientes sem Wi-Fi é simples. Após montar o Nova e inserir o SIM, os dois LEDs no Nova indicam prontidão da rede.

Edite /etc/rc.local para usar o script celular:

sudo nano /etc/rc.local
sudo python /home/pi/nova-starter-kit/06_cellular/main.py &

Reinicie:

sudo reboot

Verifique transmissão de dados em dashboard.hologram.io.

Veja o script celular:

cat nova-starter-kit/06_cellular/main.py

Você agora construiu um robô sensor de clima que pode operar mundialmente via celular.

Fonte: Hologram Nova Starter Kit