Projekti bazirani na Malini

Naše dosadašnje druženje sa mini računarom Raspberry Pi 2 imalo je za cilj upoznavanje sa osnovim funkcijama i mogućnostima, ali sada je vreme da zasučemo rukave i latimo se ozbiljnog posla. Jedan vrlo bitan aspekt Maline koji smo pominjali, i potom ostavili po strani, tiče se 40 pinova poređanih uz ivicu ploče pod nazivom General Purpouse Input Output ili kraće GPIO (u slobodnom prevodu – ulazi i izlazi opšte namene). Reč je o setu predefinisanih i programabilnih pinova povezanih na kontroler koje je moguće kombinovati sa drugim elektronskim komponentama i na taj način kreirati kompleksna logička i upravljačka kola. Jednostavnije rečeno, GPIO pinovi omogućavaju povezivanje najrazličitijih elektronskih elemenata (otpornici, diode, tranzistori, drugi kontroleri) i programiranje ulaznih i izlaznih signala kako bi se ostvario željeni rezultat (kontrola rada nekog drugog sklopa u zavisnosti od definisanih parametara, signalizacija procesa, obrada ulaznih signala, itd.). Kako se izrada ovakvih projekata sastoji od dva glavna aspekta, hardvera i softvera, krenimo redom.

Hardver

Najbitniji u celoj priči su sami GPIO pinovi kojih na RPi2 ima 40. Nećemo trošiti dragocen prostor na štampanje slike sa detaljnom šemom, internet je prepun kvalitetnih objašnjenja, ali ćemo dati neke osnovne smernice i objašnjenja. Svi pinovi su numerisani, ali se nomenklatura razlikuje što može biti zbunjujuće, a na sajtu pinout.xzy možete naći odličnu interaktivnu šemu koja će sigurno razrešiti nedoumice. Bitno je zapamtiti i paziti na činjenicu da fizički broj pina (najčešće) ne odgovara i softverskom broju u zavisnosti od toga koji standard koristite (o ovome nešto kasnije).

Pojedini pinovi su rezervisani, tj. funkcija im je definisana i nepromenjiva, kao što je to slučaj sa izvorima napajanja od 3,3V ili 5V i uzemljenjem (GROUND), dok drugi mogu da se koriste kao ulazi ili kao izlazi. Takođe je moguće koristiti kombinaciju pinova u određenom standardu (I2C, UART, JTAG, SPI...) čime se upotrebljivost i mogućnosti dodatno povećavaju. Neka vas ne brine nepoznavanje ovih standarda i skraćenica, nisu vam neophodni za jednostavne projekte, a kako vreme bude prolazilo znanje će se akumulisati i uvećavati po potrebi.

Ostatak elektronskih komponenti koje koristite za svoj projekat (a u zavisnosti od kompleksnosti može ih biti poprilično) potrebno je međusobno i sa pinovima na RPi2 povezati provodnicima. Iako je najbolji način za to lemljenje i upotreba štampanih ploča, postoje lakše i jednostavnije varijante koje će biti sasvim dovoljne za entuzijaste početnike. U radnjama sa opremom za elektroničare moguće je nabaviti, za relativno malo novca, komplete koji u sebi sadrže kontakt ploču (breadboard) i određeni broj provodnika i elemenata. Sasvim prikladno za vaš prvi projekat. U krajnjoj liniji, sve potrebno možete spojiti i prostim uvijanjem provodnika. Nije estetski dopadljivo, ali bitno je da radi. Takođe, za početak, mogu da posluže HDD i Power LED diode i kablići koji na sebi imaju konektor za pinove na matičnim pločama, a koje možete naći na starim kućištima. Ukoliko vas entuzijazam ponese investirajte u adekvatne komponente, jednostavnije je i sigurnije.

Ukoliko nemate iskustva u radu sa elektronskim kolima i elementima, potrošite malo vremena na izučavanje osnovnih principa, kako ne biste oštetili vaš Raspberry Pi. Većina kvalitetnih uputstava za početnike pojasniće vam šta je Omov zakon, obeležavanje vrednosti otpornika i kako se određene elektronske komponente kombinuju. Nakon što sve potrebne elemente povežete u funkcionalno kolo, možete da krenete dalje.

Softver

Druga strana priče je softver. Komunikaciju sa kontrolerom i pinovima te programiranje aplikacija na Malini možete ostvariti pomoću nekoliko različitih biblioteka i programskih jezika. Raspbian dolazi sa pripremljenim preduslovima baziranim na programskom jeziku Python, razvojnom okruženju IDLE i biblioteci RPi.GPIO, ali postoje i alternative, ukoliko ste vični nekom drugom programskom jeziku. Pomenuti Python u sprezi sa IDLE se preporučuje početnicima u svetu programiranja zbog poslovične prijateljske nastrojenosti, a može da radi i u interaktivnom modu, pa je moguće proveriti šta otkucana sintaksa radi i pre završetka kompletnog programa, čime se skraćuje vreme razvoja i olakšava pronalaženje eventualnih grešaka. Pored svega navedenog postoje i rešenja za kontrolisanje GPIO pinova preko web pregledača, kao što je WebIOPi projekat, tako da mogućnosti i opcija ne manjka.

Pomenuli smo kako je imenovanje pinova različito u zavisnosti od standarda, a da stvar bude komplikovanija ima ih tri. Naime, svaki pin ima fizički broj koji odgovara njegovom rednom broju na GPIO hederu, ali se taj broj razlikuje od onog koji mu dodeljuje kontroler (BCM2836) i onog koji dobija kada se koristi odgovarajuća biblioteka. Iz tog razloga, potrebno je voditi računa oko toga koji standard koristite prilikom izrade šeme, algoritma i konkretnog softvera kako bi izbegli zabunu i uspešno završili projekat.

Crvena, žuta, zelena

Ako nemate ideju za projekat u kome biste mogli da uposlite vaš RPi2, daćemo vam predlog koji ne iziskuje previše resursa ili znanja, samo malo truda, želje i vremena. Napravite funkcionalni model semafora. Za početak potražite na internetu video ili pisano uputstvo koje možete da ispratite, mi vam dajemo samo osnovne smernice za rad. Ovaj jednostavan projekat objedinjuje sve bitne aspekte razvoja na Malini i daće vam dobru osnovu za dalja istraživanja. Nakon što prikupite sve potrebne elemente, provodnike, diode i odgovarajuće otpornike krenite postupno. Povežite osnovno kolo sa jednom diodom, upoznajte se sa jezikom Python i bibliotekom Rpi.GPIO, ukoliko koristite preporučeni Raspbian, probajte spregu softvera i hardvera i različite načine kontrole izlaza. Nakon toga, zakomplikujte kolo dodavanjem još jedne ili obe diode, prilagodite program novonastaloj promeni i sagledajte rezultat. Ne budite obeshrabreni ako ne proradi iz prvog pokušaja, možda niste uspeli, ali ste naučili.

Goran STRIČIĆ