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UNIVERSIDADAUTÓNOMADEBAJACALIFORNIAFACULTADDEINGENIERÍA,ARQUITECTURAYDISEÑO

MANUALDEPRÁCTICAS

UNIDADDEAPRENDIZAJE:SISTEMASEMPOTRADOS

PROFESOR:

DR.EVERARD0INZUNZAGONZÁLEZ

Ensenada,BajaCalifornia,Febrerodel2016

FORMATODELREPORTEDEPRÁCTICASDELLABORATORIO

PORTADA

Nombredelauniversidad

NombredelaFacultad

Carrera

Materia

Alumno

NombreynúmerodePráctica

Nombredelmaestro

Lugaryfecha

CONTENIDO

Objetivo

Listadematerialyequipo

Antecedentesrelacionadosaltemadelapráctica

Desarrolloexperimental

Diagramaabloques

Descripcióndetalladadelprocedimiento

Fotografíasdelosprototiposyexperimentosrealizados

Análisisydiscusiónderesultados

Códigofuentedelosprogramasrealizados

Screenopantallazosdelosresultadosvisualizadosenelmonitorydeltrabajorealizadoenlapráctica(deloscomandososoftwareutilizado)

Conclusionesindividuales

Bibliografía

Elaboró:Dr.EverardoInzunzaGonzález


SISTEMASEMPOTRADOS

PRÁCTICA#1

Nombre:InstalacióndeSistemaOperativoLINUX/RASPBIAN.

Objetivo: Formatear una memoria MicroSD para que sea compatible con el sistemaoperativoLINUX/RASPBIAN,ademásinstalarelsistemaoperativoLINUX/RASPBIANenlaMicroSD.Material:1ComputadoraRaspberryPi21MonitorHDMI1Tecladoymouse1DongleWiFi1FuentedepoderparaRaspberryPi(5VDC@2A)1Conexiónaredethernet(NodoycablederedconconectoresRJ-45)1MemoriaMicroSDclase10osimilarconcapacidadmínimade8GB

A) PROCEDIMIENTO

1. UsandounacomputadorapersonaldescargarelsistemaoperativoLINUX/RASPBIANdesdeelsitiooficialdeRaspberryPi

https://www.raspberrypi.org/https://www.raspberrypi.org/downloads/


2.SeleccionarlaversiónNOOBS(New Out Of the Box Software)

3. HacerclickenDownloadZIPdebajodeNOOBS(offlineandnetworkinstall)yseleccioneelfolderdondedeseaguarderelarchive.zip

4. Descomprimaelarchivo.zip5. InsertelamemoriaMicroSDenellectordesucomputadorapersonal,observe

queletradediscoduroseleasignó(Ej.D:/,E:/,etc)6. FormateesumemoriaMicroSD,elijaformatooFAT32.(Puedeutilizarelsoftware

SDFromatter4.0osuperior)(ElijabieneldrivedesumicroSD).


COPIANDOLOSARCCHIVOSDENOOBSALAMICROSD

7. UnavezquelamemoriaMicroSDhasidoformateada,copielosarchivosextraídosenlacarpetaNOOBShacialamemoriaMicroSD.(LosarchivosdelsistemaoperativodebensertrasnferidosalamemoriaMicroSD).

8. UnavezfinalizadolatransferenciadearchivosenlaMicroSD,retirecuidadosamentelaMicroSDdellector.

9. InsertelamemoriaMicroSDenellectordelaRaspberryPi(Asegúresequeestébienconectadaynoquedehaciendofalsocontacto).

Primerarranque(FirstBoot)

10. ConecteeltecladoalaRaspberry11. ConecteelmonitorHDMIalaRaspberry.12. ConecteelcablederedEthernet13. ConectelafuentedealimentaciónenelpuertoMicroUSBdelaRaspberry14. Conectelafuentedealimentaciónaltomacorriente.15. LaRaspberrydeberáarrancaryapareceráunaventanaconlalistadediferentes

sistemasopersativosquesepuedeninstalar.16. SerecomiendaqueutiliceRASPBIAN.


17. Posteriormente,seleccioneelidiomayhacerclickeneliconoInstall.18. Elprocesodeinstalacióndemoraaproximadamente20minutos.19. Cuantoestécompletalainstalación,hacerClickenelbotónOKyesperaraque

re-inicieelsistema.20. Unavezre-iniciadoelsistema,escojaelambientedearranque(Consola,

EscritoriooScratch).

21. ExploreelEscritoriodeRaspberry,pruebeelnavegadordeinternetycomienceainstalarelsoftwaredesuinterés.

22. DisfrutelaRaspberryPi.



SISTEMASEMPOTRADOS

PRÁCTICA#2

Nombre:ConociendolaRaspberry,actualizandoelsistemaoperativoeinstalandopaquetes.

Objetivo:FamiliarizarseconelentornodetrabajodelaRaspberryPi,conocerelsistemaoperativoRaspbian,actualizarelsistemaeinstalardiferentespaquetes.Material:1ComputadoraRaspberryPi2osuperior1MonitorHDMI1Tecladoymouse1DongleWiFi1FuentedepoderparaRaspberryPi(5VDC@2A)1Conexiónaredethernet(NodoycablederedconconectoresRJ-45)I) PROCEDIMIENTO

A)CONECTANDOLARASPBERRY1) Conectartecladoymouse

2) Conectarmonitor

3) ConectarDongleWiFiocableEthernetRJ-45

4) Encendermonitor

5) ConectarfuentedepoderaRaspberry

6) EsperaraquearranquelaRaspberry(sieslaprimeravezquearranca,configurar

zonahoraria,idiomadeteclado,expandirparticióndedisco,etc.)


B)Configurandolaconexióndered(SitieneRaspi3,pasealincisoC)

D) Enlaconsolaoterminalejecutarelcomandowpa_gui

2.)HacerclickenelBotónSCAN

3)Seabreunasegundaventanaconellistadodelasredesdetectadas.Damosdobleclickenlaredcorrespondiente,escribimoslacontraseñaenelcampoPSKyelegimosAdd.


4) En la ventana principal de configuración damos click en Connect y listo, ahoratenemosconexiónainternet,inclusopodemosverladirecciónIPenlaparteinferiordelaventana.

C)ACTUALIZANDOELSISTEMAD) Primerosetienequeactualizar(descargar)lalistadelospaquetesconelsiguiente�ommando:

$sudoapt-getupdate

2)Luegoseinstalantodaslasactualizaciones

$sudoapt-getupgrade


D)INSTALANDOSOFTWARENota:SiemprequesevainstalarunnuevosoftwareopaqueteenRaspi,serecomiendaprimerohacerunactualizacióndelsistema(updateyupgrade).

Nombredelpaquete/software ComandoRaspbian

ProgramaparahacerScreenShotsconRaspi sudo apt-get install scrot

LibreOffice(Similar/compatibleconMicrosoftOffice) sudoapt-getinstalllibreoffice

Okular(ParaabrirarchivosPDF) sudoapt-getinstallokular

ActualizandonavegadordeinternetdeRaspberry sudoapt-getupdate

sudoapt-getdist-upgrade

sudoapt-getinstallepiphany-browser

InstalandonavegadorMozillaFireFox(IceWeasel) sudoapt-getinstalliceweasel

EditordetextoparaprogramarenLenguajeCoPython sudo apt-get install geany

Reproductordevideos sudo apt-get install omxplayer

Editordeimágenes sudo apt-get install gimp

Paracomprimirarchivosycrear.zip

Paradescomprimirarchivoszip

sudo apt-get install zip sudo apt-get install unzip

ParaDes-instalarunprogramaopaquete:

sudo apt-get remove <nombre-del-paquete/software>

Nota:ParaejecutarelSistemaoperativoLINUXenambientegráfico:startxE)NAVEGANDOENLARED

1.ProbarlosnavegadoresdeinternetutilizandoelbuscadorGOOGLE.2.Probarlavizualizacióndevideosenyoutube.3.RevisarelcorreodeUABCoGMAIL.4.Iniciarsesiónenfacebookoalgunaotraredsocial.


F)Revisar/ConsultarelHardwaredelaRaspberryutilizandoloscomandosdeRaspbian



SISTEMASEMPOTRADOS

PRÁCTICA#3

Nombre:InstalaciónyconfiguracióndeescritorioremotoenRaspberryPi2.

Objetivo: Conectar la Raspberry Pi a través de una red LAN con una PC/Laptop paraejecutarelescritoriodelaRaspberreyPidesdeelsistemaoperativodelaPC/Laptop.Material:1ComputadoraRaspberryPi21DongleWiFi1FuentedepoderparaRaspberryPi([email protected])1CabledeconexiónaredEthernet1PuertoderedEthernet(RouteroAccespointconpuertoEthernet)1MemoriaMicroSDclase10osimilarconcapacidadmínimade8GB1PCoLaptop

1. PROCEDIMIENTO

1. Conectardonglewifi,mouse,teclado,monitorpormediodelcableHDMIyconectarlafuentedepoderalaraspberry.

2. ParaencenderconectarlafuentealalíneadeAC

3. Enlaraspberryactualizarlospaquetesysistemaoperativosudoapt-getupdatesudoapt-getupgrade

4. Instalarlossiguientesprogramas,empleandolossiguientescomandosenelShelldelaRaspberryPy:

sudoapt-getinstallvnc4server sudoapt-getinstallxrdp


HayqueconfigurarelprogramaVNCSERVER,pediráunaclavede8dígitosyquelaverifiquedosveces,ejecuteelsiguientecomando.

1. ConectarlaRaspberryalaPColaptopconelcableEthernet

(VerifiquequelaluzEthernetestéencendida)

2. Después haremos que la IP del adaptador Ethernet de la raspeberry seaestático para evitar problemas en conexiones futuras. Escribimos en laterminalelsiguientecomandoifconfigyaparecerálosiguiente:


3. Anotamosaddr ymask deeth0, yaque senecesitaráposteriormente, ennuestrocasoson.

addr:169.254.57.126

mask:255.255.0.0

4. Ejecutar:sudonano/etc/dhcpcd.conf

5. Alfinaldelarchivoabierto,agregarlosiguiente:

#CustomstaticIPaddressforeth0.interfaceeth0staticip_address=192.168.0.200staticrouters=192.168.0.1staticdomain_name_servers=192.168.0.1

(RecuerdequelotienenquehacerconsusnúmerosIPs,esteessolounejemplo).


10. Guardarloscambiosalarchivoysalir.

Salvarlaconfiguración(Ctr+X)+Yyre-iniciarlaRaspberryPi,conelcomandosudoshutdown-rnow.

11. .ReiniciarlaRaspberryPi.

12. Ahora en nuestra computadora personal abrir acceso a la red LAN de forma

manual dando clic derecho en el icono mostrado en el recuadro rojo, seleccionarCentrodeRedesyRecursoscompartidos.

13. SeleccionarCambiarconfiguracióndelAdaptador


14. Seleccionar las propiedades del adaptador Wi-Fi y en la pestaña de usocompartidoseleccionamoslasiguienteopcióncomosemuestraenlafiguraydamosaceptar.

15. SeleccionarlaspropiedadesdelpuertoEthernetdandoclicderechosobreél.


16. SeleccionarlaspropiedadesdelTCP/IPv4.


17. Ahorallenamosloscamposcomoenlasiguientefigura.EnDirecciónIPpondráslomismoquepusimosengatewayenelpaso8,al igualquemascarade subred seránetmask,damosaceptarparaguardarloscambiosrealizados.

18. Buscamosescritorioremoto.


19. En laventanadeescritorioremototecleamos la IPdenuestraRaspberry (addrdel

paso8)ydamosclickenConectar.

20. Despuésaparecerálosiguiente

Paraaccedertecleamos:


Username:piPassword:raspberry

Yconestologramoslaconexionanuestraraspberry.



SISTEMASEMPOTRADOS

PRÁCTICA#4

Nombre:ControlsecuencialdelucesempleandoRaspberryPiObjetivo: Desarrollar un programa en C para que controle el encendido/apagado enformasecuencialconunretardoentresecuenciasdemediosegundosegundo.

Requerimientos:

Se requiere que el sistema encienda secuencialmente 8 luces con retardo inter-

secuenciasde500mS.Posteriormenteque lasvayaapagandoconelmismotiempode

retardo.

ListaMaterialyequipo1ComputadoraRaspberryPi21MonitorHDMI1Tecladoymouse1DongleWiFi1FuentedepoderparaRaspberryPi(5VDC@2A)1Conexiónaredethernet(NodoycablederedconconectoresRJ-45)1MemoriaMicroSDclase10osimilarconcapacidadmínimade8GB8LED’s

A) PROCEDIMIENTO

1. Escribir el programa en lenguaje C para Raspberry Pi. 2. Compilar el programa. 3. Conectar los leds a los pines GPIO con su respectiva resistencia limitadora de corriente.

4. Probar el circuito incluyendo la Raspberry Pi 5. Realizar los ajustes correspondientes al programa/circuito.

6. Compilar programa y revisar circuito nuevamente 7. Probar el circuito.


Códigoejemplo



SISTEMASEMPOTRADOS

PRÁCTICA#5

Nombre:ControlsecuencialdemotoresconRaspberryPiObjetivo: DesarrollarunprogramaenCparaqueencienda5motoresdeCDenforma

secuencialconunretardoentresecuenciasdedossegundos.

Requerimientos:

Elsistemadeberátenerunbotóndearranqueparaqueinicieelencendidosecuencialy

un botón de paro secuencial en orden inverso a la secuencia de arranque. Además

considere el uso de un botón de paro de Emergencia para apagar inmediatamente (al

mismotiempo)todoslosmotores.LosmotoresdeberánconectarsealospinesGPIOpor

medio de una etapa de potencia (Por ejemplo usar transistor de potencia TIP 41C). El

tiempointer-secuenciaesde2000mS.

ListaMaterialyequipo1ComputadoraRaspberryPi2osuperior1MonitorHDMI1Tecladoymouse1DongleWiFi1FuentedepoderparaRaspberryPi(5VDC@2A)1Conexiónaredethernet(NodoycablederedconconectoresRJ-45)1MemoriaMicroSDclase10osimilarconcapacidadmínimade8GB5motoresdeDC5switchesopushbuttons


A) PROCEDIMIENTO

1. Escribir el programa en lenguaje C para Raspberry Pi. 2. Compilar el programa. 3. Conectar los swtiches, etapa de potencia y motores a los pines GPIO programados

utilizando las resistencias limitadoras de corriente (330 Ohms) 4. Probar el circuito incluyendo la Raspberry Pi

5. Realizar los ajustes correspondientes al programa/circuito. 6. Compilar programa y revisar circuito nuevamente 7. Probar el circuito.

8. Elaborar el reporte de práctica.



SISTEMASEMPOTRADOS

PRÁCTICA#6

Nombre:AlarmadigitalbasadaenRaspberryPiObjetivo:DiseñaryconstruírunaalarmadigitalutilizandolaRaspberryPiylenguajedeprogramaciónC.

1ComputadoraRaspberryPi21MonitorHDMI1Tecladoymouse1DongleWiFi1FuentedepoderparaRaspberryPi(5VDC@2A)1Conexiónaredethernet(NodoycablederedconconectoresRJ-45)1MemoriaMicroSDclase10osimilarconcapacidadmínimade8GB1LEDultra-brillante4sensoreson/offparaalarma(Movimiento,Reedswitch,ópticos,etc.).1dipswitch(paraActivarodesactivarlaalarma)RequerimientosgeneralesdelsistemaEl sistema tendrá como entrada 4 sensores del tipo ON/OFF y una entrada para ACTIVAR/DESACTIVAR la alarma. Estas 5 entradas serán a través de los puertos GPIO de la Raspberry Pi, pueden ser activadas en ALTO/BAJO, esto depende del tipo de sensor. Cuando la alarma esté habilitada y cualquiera de los sensores se active, la alarma deberá encender una luz de emergencia, un BUZZER de 5V y un LED ultra-brillante. Cuando la alarma esté des-habilitada, deberá ignorar todas las señales provenientes de los sensores.

Figura 1. Diagrama a bloques de la alarma basada en Raspberry Pi.

Nota 1: Recuerde que todas las entradas GPIO de la Raspi deben ser de 3.3V.


A) PROCEDIMIENTO

1. Escribir el programa en lenguaje C para Raspberry Pi. 2. Compilar el programa. 3. Conectar los sensores, Buzzer y LED’s a los pines GPIO programados utilizando las resistencias

limitadoras de corriente (330 Ohms) 4. Probar el circuito. 5. Realizar los ajustes correspondientes al programa/circuito. 6. Compilar programa y revisar circuito nuevamente 7. Probar el circuito.8. Escribir el reporte de la práctica

Nota2:EsimportanteinterconectardiversossensoresalaRaspiparaquelaprácticaseaválida.



SISTEMASEMPOTRADOS

PRÁCTICA#7

Nombre:ConfiguraciónyusodepuertosserialesRS-232enunaRaspberryPi2utilizandoPython.

Objetivo:ConfiguraryhabilitarelpuertoserialRS-232delaRaspberrypi2yhacerunprogramaenPythonqueutilicedichopuertoyunpuertogenéricoUSBparatransmisiónyrecepcióndedatosenformaserial.Material:1ConvertidorTTLaRS-232(ChipintegradoMAX232)1ConvertidorRS-232aUSB1ConectorDB-9Hembra1ConectorDB-9Macho1ComputadoraRaspberryPi21MonitorHDMI(opcional)1Tecladoymouse(opcional)1DongleWiFi1FuentedepoderparaRaspberryPi(5VDC@2A)1Conexiónaredethernet(NodoycablederedconconectoresRJ-45)1SoftwarePython2.7.4

A) PROCEDIMIENTO1. Primeroesnecesarioactualizarlaconsolasudoapt-getupdateysudoapt-getupgrade.

2. Unavezactualizadalaconsola,escribaenlaterminaldmesg|greptty,estecomandobuscaenlascaracterísticasde laconsolael texto tty,el cual se relacionaa laconfiguracióndelpuertoserial, buscamos deshabilitar una configuración de fábrica, ya que ciertas características decontrolfueradeltemadeestudiosehacenpormediodelacomunicaciónserial.

Seobservaránalgunospuertosttyencolorrojo.


Despuesdeejecutarelcomandodmesg|greptty,sedebevisualizaralparecidoalasiguienteinformación:

3. ParavisualizarlostodospuertosserialesdisponiblesenRaspberryPi,tecleeelcomando:

ls -l /dev/tty*

GPIOserialportis/dev/ttyAMA0

En linux los puertos seriales típicamente se llaman de la siguiente manera:

• Built-in (standard) Serial Port: the Linux standard is /dev/tty0, /dev/tty1, and so on. • USB Serial Port Adapter: /dev/ttyUSB0, /dev/ttyUSB1, and so on.

o Some types of USB serial adapter may appear as /dev/ttyACM0 ...

4. Sedebeconfigurarelpuertoserial,enlaterminalescribesudoraspi-config,seabriráunmenú

enentornográfico.


5. Seleccionaraslaopción,AdvancedOptions.

6. SeleccionarasA8Serial.


7. Posteriormente,SeleccionasNO,conestoaparecedeshabilitadoelpuertoserial,deestaformapodemosutilizardeformagenéricaelpuertoserial.

8. SeleccionarFINISH

9. RE-INICIARLARASPBERRYPARAQUESECONFIGURENLOSCAMBIOS.

Nota:Esmuyimportantehacerestare-inicializaciónparaqueseactualicenloscambios.

10. Escribadenuevoelcomando:dmesg|greptty(Paraverificarqueyaestádes-activadalacnonsolattyAMA0),sedebevisualizaralgosimilaralasiguientefigura:

Observequeenelprimerpárrafodebeaparecer:console=tty1


11. AntesdecontinuardebeconectardeformaapropiadaelconvertidorTTLaRS-232,elpinel8y10sonlospinesdecomunicaciónUART,RXyTX,respectivamente.

12. SitieneelconvertidorTTLaRS-232pasealnúmero9,delocontrario,armeelsiguientecircuito:

Nota:Vccesde5Volts


13. Escribirelsiguientecódigoejemplo,connombredearchivoserial_wryte.py

(TRANSMISORDEINFORMACIÓN)


14. Escribirelsiguientecódigo,serial_read.py(RECEPTORDEINFORMACIÓN)

15. EjecutarlosdoscódigosendosterminalesLinuxporseparado(AsegúresequeestéconectadoelcircuitoconvertidorTTLaRS-232yelconvertidorRS-232aUSB),obienconecteunpuenteentrelospinesfísicos8y10(TxyRx).

serial_wryte.pypythonserial_read.py

16. Para finesprácticos se armaráun lazo cerrado (loop) con lospuertos serialesde lamisma

Raspi, SOLO ASEGURESE CAMBIAR EL NOMBRE DEL PUERTO SERIAL EN EL RECEPTOR, sinembargotambiénesválidoutilizarunaPColaptopconpuertoserial.

a) Ejecuteprimeroelcódigotransmisordecaracteres,posteriormenteelreceptoryanotesus

observaciones.

b) Ahoraejecuteprimeroel código receptorde información,posteriormenteel transmisor yanotesusobservaciones.


ANEXOSARREGLOEXPERIMENTAL

Max232

ConvertidorRS-232aUSB


CableEthernet

ConvertidorRS-232aUSB

Max232

LAPTOP(Escritorioremoto)


TambiénpuedeprobarlossiguientescódigosCódiogoPythondeltransmisordedatosseriales


CódiogoPythondelreceptordedatosseriales


Sihacemoselloop(esdecirconectamoselTxconRxdeRaspiyejecutamoslosdosprogramas(transmisoryreceptor),seobservaríaalgocomolasiguientefigura:

UNIVERSIDADAUTÓNOMADEBAJACALIFORNIA

FACULTADDEINGENIERÍA,ARQUITECTURAYDISEÑOSISTEMASEMPOTRADOS

Práctica#8

Nombre:ComunicaciónSerialentreArduidoyRaspberryPiObjetivo: Desarrollar un programa para comunicar una Raspberry Pi con Arduinomediante puerto serial y realizar algunas consultas de componentes conectados conArduino.InstalacióndeSoftwareArduinoIDEparalaRasberryPi:$sudoapt-getupdate$sudoapt-getupgrade$ sudo apt-get dist-upgrade (Para asegurar que se tiene instalada la

versiónmasrecientedeRPi.GPIO)$ sudoapt-get installarduino (ClickYencasoquepreguntesobrealgunas

dependencias)ParavisualizarlospuertosserialesdisponiblesenRaspberryPi,tecleeelcomando:

ls -l /dev/tty*

GPIOserialportis/dev/ttyAMA0

En linux los puertos seriales típicamente se llaman de la siguiente manera:

• Built-in (standard) Serial Port: the Linux standard is /dev/tty0, /dev/tty1, and so on. • USB Serial Port Adapter: /dev/ttyUSB0, /dev/ttyUSB1, and so on.

o Some types of USB serial adapter may appear as /dev/ttyACM0 ...

También se pueden visualizar los puertos seriales asignados a sus periféricosconectadosaRaspi

dmesg|grepttyProcedimientodelapráctica:DesdelaRaspberryPi,ymedianteuncódigoenPython,seenviaráncomandosalArduino

paraquenosdevuelvalosdatosqueestéleyendo.

Siporejemplomandamosuna‘P‘,nosdevolveráelvalordelpotenciómetro.Simandamos

una‘B‘,Arduinonosinformarádesielbotónestápulsadoono.

Finalmente,simandamosuna‘L‘,podremosleerelvalordelLDR.

Paso#1

1.Armarelcircuitoeléctricodelafigura#1.

Figura1.DiagramaesquemáticodeconexionesdeArduinoconpotenciómetro,LDRypush

button.Paso#2.

EncasodenotenerloscomponenteelectrónicosconectadosaArduino,setienequecargarelsiguientecódigoenArduino,delocontrariopasealpaso#3.

Figura2.CódigoparaArduinosinLDR,potenciómetro,pushbutton.

Paso#3En caso tener los componentes electrónicos conectados a Arduino, cargar el siguientecódigoenArduino.

Figura3.CódigodeArduinoparalacomunicaciónserial.EnlaRaspberryPi,setienequeinstalarlabiblioteca(librería)paracomunicaciónserial:

AcontinuaciónescribirelsiguientecódigoparaPython

EnestemomentolaRaspiesperalarespuestadeArduino,lacualdependerádelcomandoocaracterenviado.Comandos válidos para realizar las pruebas de comunicación serial entre Arduino yRasberry.BeselcomandoparavisualizarelestadodelpushbuttonconectadoaArduino.L esel comandoparavisualizarelvalordelLDRenporcentajeconectadoal canalA0delADCdelArduino.

PeselcomandoparavisualizarelvalorqueentregaelpotenciómetroconectadoalcanalA1delADCdeArduino.ParaejecutarelprogamadepythondelaRaspi

SedeberánmostraralgunosresultadosenelmonitordelaRaspi,talcomosemuestraenlasiguientefigura:

REFERENCIAS:https://geekytheory.com/arduino-raspberry-pi-lectura-de-datos/http://www.instructables.com/id/Read-and-write-from-serial-port-with-Raspberry-Pi/



SISTEMASEMPOTRADOS

PRÁCTICA#9

Nombre:ProcesamientodeimágenesdigitalesempleandoPythonyOpenCV.

Objetivo: Realizar operaciones básicas y de filtrado con imágenes digitales mediantePythonyOpenCV.Material:1ComputadoraRaspberryPi2oequivalente1MonitorHDMI1Tecladoymouse1DongleWiFi1FuentedepoderparaRaspberryPi(5VDC@2A)1Conexiónaredethernet(NodoycablederedconconectoresRJ-45)1MemoriaMicroSDclase10osimilarconcapacidadmínimade8GB

A) PROCEDIMIENTO

1. ActualizarlaRaspberry.Con el fin de poder encontrar librerías en los repositorios, es necesario teneractualizada laRaspberrypor lo cualdesde la terminal se ingresan los siguientescomandos:$sudoapt-getupdate$sudoapt-getupgrade

2. InstalarOpenCV.ParapodertrabajarconimágenesenPython,esnecesarioutilizaradicionalmentelaherramientaOpenCV,elprimerpasoparapoderutilizarloesinstalarlalibreríanumpy:$sudoapt-getinstallpython-numpy


Ahoraparainstalaropencv2esnecesariorealizarlassiguientesinstrucciones:$sudoapt-getinstallpython-opencv$sudoapt-getinstallpython-scipy$sudoapt-getinstallipython$sudoapt-getinstalllibgl1-mesa-driFinalmentesedebereiniciarlaRaspberry:$sudorebootUnavezquesehayareiniciado,desdelaterminalseejecutapython:$idleYapareceráelShelldepython:

Pararealizarunapruebaesnecesariocrearunnuevoprograma,seleccioneFileydeclicenNewwindow,posteriormenteescribaelsiguientecódigoyguárdeloconalgún nombre con extension “.py”, en este caso se le dió el nombre deejemplo.py:


Hayqueponerespecialatenciónenlalíneadelcódigo:img=cv2.imread(‘/home/pi/image.jpg’)enella se indicaentreapóstrofes la rutadearchivodondeseencuentra la fotooriginalqueseabrirá,laimagenusadaenesteejemploeslasiguiente:

se presiona F5 para correr el programa y como resultado aparecerá la imagenprincipal,sisepresionalatecla“s”seguardaralafotooriginalconelnombrede“imagen2.jpg”

Ahora se modificará el código para que la imagen de salida sea en escala degrises,elcódigoeselsiguiente:


Yelresultadoeselsiguiente:


3. ObtenerelhistogramadeunaimagenmediantepythonyOpenCVParaobtenerelhistogramadeuna imagenenescaladegrisesesnecesario instalar lasiguientelibrería:$sudoapt-getinstallpython-matplotlibLaimagenconlaquesetrabajaráenestesegundoprogramaseráladecameraman.tifqueeslasiguiente:

posteriormenteseescribeelcódigoendondeseobtieneelhistogramadelaimagen:


4. RealizacióndeunprocesodefiltradoOpenCV también tiene la capacidad de realizar filtros, por ejemplo el filtropromedio,elcuales logradomediante laconvoluciónde la imagenconunfiltrodecajanormalizada.Elsiguientecódigorealizadichofiltro:


Yelresultadoeselsiguiente:

5. Tarea:Investigar5filtrosadicionalesdeprocesamientodeimágenesyrealizarunejemploenpythondecadaunodeestosfiltros.



SISTEMASEMPOTRADOS

PRÁCTICA#10

Nombre:Uso,manejoyconfiguracióndelacámaraCSIconPython.

Objetivo:HabilitarlacámaradelaRaspberryyusarlamediantePython.Material:1ComputadoraRaspberryPi21MonitorHDMI1Tecladoymouse1DongleWiFi1FuentedepoderparaRaspberryPi(5VDC@2A)1Conexiónaredethernet(NodoycablederedconconectoresRJ-45)1MemoriaMicroSDclase10osimilarconcapacidadmínimade8GB1CámaraparaRaspberryPi5MP(conpuertoCSI)1WebCam(USB)

A) PROCEDIMIENTO

1. ActualizarlaRaspberry.Con el fin de poder encontrar librerías en los repositorios, es necesario teneractualizadalaRaspberryPi,porlocualdesdelaterminalseingresanlossiguientescomandos:$sudoapt-getupdate$sudoapt-getupgrade

2. Habilitarlacámara:Desdeterminalingreseelsiguientecomando:$sudoraspi-configPosteriormenteseleccionelaopcion“Enablecamera”parahabilitarlacámara:


Nuevamenteseleccionehabilitar(Enable)

Presionefinalizar(Finish)


Yfinalmentereinicieelsistema(Rebootnow)$sudorebootnow

3. Instalacióndelibrerias:ParaquelacámarafuncionecorrectamenteesnecesariodesdeTerminalinstalarlaslibrerias:$sudoapt-getinstallpython-picamera

4. ComprobacióndePython:AhoraesnecesariocomprobarquesecuentaconPythonintaladoporlosedebeteclearlosiguiente:$ls/usr/bin/pythonydebeaparecerlosiguientelocualindicaquesiseencuentrainstalado:

Encasocontrariosetendríaqueinstalarmediantelasiguienteinstrucción:$sudoapt-getinstallpython

5. Instalacióndeeditordetextos:Ahora es necesario contar con un editor de textos, uno de los editores másversátiles y recomendados es geany, por lo que desde terminal se instalarátecleandolosiguiente:$sudoapt-getinstallgeany


6. PrimercódigodelusodelacámaraenPython:A continuación un ejemplo desde python sobre el uso de la cámara. Ingrese elsiguientecódigodesdegeany:

Seguardaconextensión.py(enestecasocamara1.py)paraindicarqueseusarácon python, posteriormente se ejecuta mediante Terminal. Para ejecutar estearchivosedebeintroducirlasiguienteinstrucción:$pythonruta_archivo/nombre_archivo.pyenestecasosería:$pythoncamara1.pyylisto,laimagendelacámaraserámostradadurante10segundos.


7. Tomarunafoto.

Ahorasemodificaunpocoelprogramaparapodergrabarlaimagentomadaporlacámara.

Elarchivode la fotoseencontraráen lamismacarpetaqueelprogramaque loejecuta:


Ejercicios

8. Grabarfotosenotrosformatos.En este ejemplo se guardó una captura con el formato JPG, a continuacióncaptureunafotoconcadaunadelasextensionesquesoportalacámara,esdecircon: png, gif, bmp, yuv, rgb y raw, con lo cual se comprobará que resultabastantecómodoyútilcontarconunavariedaddeformatos.

9. Instalacióndewebcam(cámaraUSBenRaspberryPi)

InvestigarelprocesodeinstalaciónyconfiguracióndewebcamparaRaspberry,enelsiguienelinksepresentaunaguía.https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/webcams/



SISTEMASEMPOTRADOS

PRÁCTICA#11

Nombre:ProcesamientodeseñalesdeaudioempleandoOctave.

Objetivo:Procesardeseñalesdeaudioeneldominiodeltiempoyfrecuencia.Material:1ComputadoraRaspberryPi2oequivalente2Archivosdeaudioenformato.wav(unoconmensajedeaudioenespañolyelotroconmensajedeaudioeninglés.1BocinasdePC1UncableRCAparaaudioyvideo(3.5mmtripleaRCA,dondeRCAamarilloesparalaseñaldevideo,RCAblancoyrojosonparalaseñaldeaudioestereofónico).1PlugparaconvertirdeRCAa3.5mmhembra1MonitorHDMI1Tecladoymouse1DongleWiFi1FuentedepoderparaRaspberryPi(5VDC@2A)1Conexiónaredethernet(NodoycablederedconconectoresRJ-45)1MemoriaMicroSDclase10osimilarconcapacidadmínimade8GB

A) PROCEDIMIENTO

1. ActualizarlaRaspberry.Con el fin de poder encontrar librerías en los repositorios, es necesario teneractualizada laRaspberrypor lo cualdesde la terminal se ingresan los siguientescomandos:$sudoapt-getupdate$sudoapt-getupgrade

2. InstalarOctave$sudoapt-getinstalloctave


3.VerificarlostoolboxesdisponiblesparaOctave$sudoapt-cachesearchoctave-4.Instalarlostoolboxesparagraficadodeinformación$sudoapt-getinstalloctave-plplotoctave-plot5.Instalarlostoolboxesparaprocesamientodeaudioydeseñales

$sudoapt-getinstalloctave-audio$sudoapt-getinstalloctave-signal

6.FinalmentesedebereiniciarlaRaspberry:$sudoreboot7.Unavezquesehayareiniciado,desdelaterminalseejecutaOctave:$octaveYapareceráelShelldeOctave:

Figura1.Prompt(shell)deOctave


8.RealizarelsiguienteprogramaeneleditorGeanyonano,yguardarelarchivocomoproc_audio.m


Resultadosesperados

Figura2.Señaldeaudioenespañoleneldominiodeltiempoy

frecuencia.

Figura3.Señaldeaudioenidiomainglésmostradaeneldominiodel

tiempoyfrecuencia.


9.Investigareimplementarunfiltropasaaltasconfrecuenciadecortede2.5KHz(PuedeserChebyshevoButterworth)deorden3o4.Mostrarunagráfica/figuracomparativadelaseñaloriginalversuslaseñalfiltrada.Enunafiguradebeestarlaseñalenespañolvslaseñalespañolfiltrada.Enlasiguientefiguraseñaleninglésversusseñaleninglésfiltrada.Describirdetalladamentelasobservacionesdelasseñalesfiltradas.

manual de prÁcticas - ing.ens.uabc.mxing.ens.uabc.mx/docencia/manuales/electronica/manual de...

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