Лабораторный стенд «Архитектура встраиваемых ЭВМ (моноплатных компьютеров) на базе Raspberry Pi», Rpi

Описание

Стенд предназначен для проведения лабораторно-практических работ для студентов высших, средних и профессионально-технических учебных заведений с целью изучения встраиваемых ЭВМ и получения опыта работы с ними. Выполняя лабораторно-практические работы, студент приобретает опыт работы со встраиваемыми системами, изучает основы языка python, работу с переменными, циклами и условными операторами. Изучается работа моноплатного компьютера Raspberry Pi с простейшими элементами – управление светодиодами, обрабатывание нажатия кнопок, борьба с дребезгом, а также работа с более сложными периферийными устройствами. Изучается вопрос энергопотребления при решении различного рода задач с помощью моноплатного компьютера, эффективность 3D-ускорителя в различных задачах, рассматривается работа моноплатного компьютера на операционной системе ROS (Robot Operating System).

Состав:

1. Модуль «Архитектура моноплатных компьютеров» (1 шт.)
2. Клавиатура USB (1 шт.)
3. Мышь USB (1 шт.)
4. Комплект соединительных проводов (1 шт.)
5. Учебно-методическое пособие (2 комплекта)

Функциональность стенда и его структура

Особенностью исполнения данного стенда является конструкция модуля со встроенным моноплатным компьютером и всей необходимой периферией. Это позволяет экономить пространство при размещении стенда и избавляет от излишка проводов для подключения модулей. На моноплатном компьютере установлена специализированная операционная система. Специально для стенда разработан комплект учебно-методических пособий, которые помогут изучить встраиваемые ЭВМ, как в теории, так и на практике, а также помогут с легкостью разобраться в работе стенда. Комплект учебно-методических пособий состоит из трёх руководств: теоретическое, управление стендом и лабораторный практикум. В теоретическом руководстве подробно рассматривается работа с Raspberry Pi, изучаются основы языка программирования Python, рассматриваются сервера приложений, сервисы, удаленное управление, сервисы безопасности и прикладные программы Paspbian. В заключении рассматривается работа с Robot Operating System и работа с периферийными устройствами модуля. Руководство по управлению описывает принципы работы с каждым узлом стенда и как применить полученные знания в теории на реальном оборудовании. В конечном итоге в рамках лабораторного практикума закрепляются знания, полученные от теоретического материала, – студенты создают и настраивают устройства с использованием моноплатного компьютера, используя различное периферийное оборудование.

Модуль «Архитектура и применение моноплатных компьютеров»

Модуль включает в себя моноплатный компьютер и основной набор периферии. Назначением данного модуля является наглядное изучение архитектуры встраиваемых систем с использованием моноплатных компьютеров. На задней части модуля распологаются все необходимые разъемы для подключения периферии. Модуль представлен следующими функциональными частями:

1. Моноплатный компьютер (1 шт.)
2. Цветной LCD дисплей, с диагональю не менее 7 дюймов (1 шт.)
3. Жидкокристаллический цифробуквенный дисплей (1 шт.)
4. Микросхема часов реального времени (1 шт.)
5. Датчик температуры с нагревательным элементом (1 шт.)
6. Блок кнопок (1 шт.)
7. Блок светодиодов для индикации логических уровней (1 шт.)
8. Потенциометр (1 шт.)
9. Микросхема АЦП
10. Блок управления и индикации работы моноплатного компьютера (1 шт.)

Отдельно следует отметить, что стенд «Архитектура встраиваемых ЭВМ» совместим с другими стендами нашей компании: «Интерфейсы периферийных устройств», «Сети GSM», «Датчики», «Сенсорные сети ZigBee», «Системы навигации GPS и ГЛОНАСС», «Микроконтроллеры». Это означает, что если в лаборатории установлены эти стенды, у обучаемых появляется возможность комбинировать модули из разных стендов, создавая разнообразные сложные системы. В качестве примеров таких систем можно привести, GPS-трекер, систему сбора данных с удаленных датчиков по беспроводным интерфейсам, систему «умный дом» и многое другое. Таким образом, появляется база для курсового и дипломного проектирования студентам технических специальностей.

Перечень лабораторных работ

1. Знакомство с Raspberry Pi.
2. Python. Основы языка. Переменные. Циклы. Условия.
3. Работа с GPIO. Управление светодиодами. Считывание нажатия кнопок.
4. Работа с GPIO. Работа с символьным жидокристаллическим индикатором.
5. Измерение потребляемой мощности. Зависимость токопотребления от решаемых задач.
6. Эффективность 3D-ускорителя.
7. Работа с GPIO. Интерфейс I2C. Работа с микросхемой часов реального времени DS1307Z.
8. Работа с GPIO. Интерфейс 1-wire. Работа с датчиком температуры DS18B20.
9. Robot Operating System (ROS). Создание тестового проекта.

Характеристики модуля

• Напряжение электропитания, В 5
• Максимальное потребление тока, А 2
• Диапазон рабочих температур, ºС +10 … +40
• Габаритные размеры модуля, ШхВхГ, мм 290 х 80 х 200
• Количество мест для обучаемых 1