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Hologramm Nova Starter Kit

Neu bei Nova? Neu bei Raspberry Pi? Neu bei Python? Dieses Tutorial gehört zu unserem Kit und führt Sie durch jeden Schritt.

Geschichte

Dieses Tutorial ist Teil eines Kits, das Hologramm anbietet:https://hologram.io/store/nova-starter-kit-for-raspberry-pi-3

Einrichten eines Raspberry Pi – Headless

Hinweis:Sie können zum nächsten Abschnitt übergehen, wenn Sie Raspbian bereits auf einer SD-Karte installiert haben und eine SSH-Verbindung herstellen können oder Zugriff auf das Terminal haben.

Die Einrichtung eines kopflosen Raspberry Pi bedeutet, dass wir einen Computer einrichten, ohne einen Monitor, eine Tastatur oder eine Maus an das Gerät anzuschließen. Wir werden alles aus der Ferne von unserem Hauptcomputer aus erledigen.

1. Laden Sie das Raspbian OS herunter und brennen Sie es auf SD

Erste Schritte:

Raspbian herunterladen:https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/

Etcher herunterladen/installieren:https://etcher.io/

Raspbian auf SD-Karte brennen:

2. Raspbian konfigurieren

Nachdem Etcher fertig ist, möchten wir auf die SD-Karte zugreifen, während sie noch auf Ihrem Computer installiert ist. Wenn die SD-Karte nach Abschluss des Etchers ausgeworfen wurde, ziehen Sie die SD-Karte ab bzw. stecken Sie sie wieder ein und stellen Sie sicher, dass sie gemountet ist.

Öffnen Sie eine lokale Terminal-App. Ich verwende gerne Hyper Terminal.

Ändern Sie die Verzeichnisse auf das Bootlaufwerk, auf einem Mac wäre es:

cd /Volumes/boot

Aktivieren Sie SSH, indem Sie eine leere Datei erstellen.

ssh berühren

Erstellen und bearbeiten Sie die Datei wpa_supplicant.conf, um WLAN vorzukonfigurieren. Wenn Sie dies konfigurieren, kann der Pi beim Booten automatisch einem Netzwerk beitreten, falls verfügbar. Der Pi hat nur eine 2,4-GHz-Antenne und ist nicht mit 5-GHz-Routern kompatibel . Führen Sie Folgendes aus, um WLAN zu konfigurieren:

sudo nano wpa_supplicant.conf

Hinweis 1:Hinzufügen  sudo an den Anfang eines Befehls gibt Ihnen Root-Rechte (Superuser). Dieses Thema wird ein wenig haarig, wenn Sie diese Anweisungen wörtlich befolgen, ist alles in Ordnung.

Hinweis 2:Was ist  Nano ? Nano ist ein leichtgewichtiger Texteditor, der innerhalb des Terminals funktioniert. Der Aufruf von nano gefolgt von einer Datei öffnet diese Datei zum Bearbeiten.

Wenn Nano eine leere Datei geöffnet hat, fügen Sie das folgende Snippet ein – ändern Sie es mit Ihren eigenen Netzwerkanmeldeinformationen.

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

Für unsichere Netzwerke:

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

Drücken Sie STRG+X zum Beenden, J um zu speichern, EINGABE zum Bestätigen und Beenden des Nano-Editors. Werfen Sie die SD-Karte aus Ihrem Computer aus und legen Sie sie in den Raspberry Pi ein.

3. Verbinden Sie sich über WiFi SSH mit dem Pi

Versorgen Sie den Raspberry Pi über den Micro-USB-Stromanschluss mit Strom und warten Sie eine Minute, bis das Gerät gestartet und verbunden ist. Sie müssen den Nova noch nicht anschließen. Bitte stellen Sie sicher, dass Sie das mitgelieferte Netzteil verwenden. Es ist wichtig, dass Ihr Pi die empfohlenen 5 V 2,4 A erhält.

Öffnen Sie auf Ihrem Hauptcomputer (nicht dem Pi) ein Terminal, möglicherweise haben Sie das Terminal sogar noch von den letzten Schritten geöffnet. Wir werden SSH (Secure Shell) verwenden, um von Ihrem Hauptcomputer aus auf das Pi-Terminal zuzugreifen. Stellen Sie es sich wie einen Remote-Desktop vor, aber anstelle eines Desktops ist es ein Terminal.

Im Terminallauf:

ssh [email protected]

Passwort ist Himbeere.

Fehlerbehebung:

  • Was ist, wenn das Gerät nicht gefunden wird? Der Pi ist wahrscheinlich nicht im Netzwerk. Legen Sie die SD-Karte wieder in Ihren Hauptcomputer ein und wiederholen Sie den letzten Schritt. Stellen Sie sicher, dass die WLAN-Anmeldeinformationen korrekt sind und Sie eine Verbindung zu einem 2,4-GHz-Netzwerk herstellen.
  • Was ist, wenn sich in meinem Netzwerk mehrere Raspberry Pis denselben Hostnamen teilen? Sie müssen auf den Pi über die lokale IP-Adresse anstelle von hostname.local zugreifen. Ermitteln Sie die IP des Geräts, indem Sie sich im Administrator-Back-End Ihres Routers anmelden oder eine App wie Bonjour Browser verwenden. Finden Sie die IP-Adresse und greifen Sie über SSH> ssh [email protected]
    • . auf das Gerät zu

Weitere Pi-Konfiguration.

Jetzt sollten Sie sich aus der Ferne im Terminal Ihres Pi befinden. Wir werden die Konfiguration des Pi abschließen. Führen Sie über die SSH-Befehlszeile Folgendes aus:

sudo raspi-config

Ein Bildschirm wie dieser sollte erscheinen:

Lassen Sie uns alles durchgehen, was Sie hier tun müssen.

  • SD-Speicher erweitern: 7 Erweiterte Optionen → A1 Dateisystem erweitern
  • Aktivieren Sie I2C, um analoge Sensoren zu lesen: 5 Schnittstellenoptionen → SPI
  • Passwort ändern: 1 Nutzerpasswort ändern → neues Passwort eingeben (denken Sie daran!)
  • Hostname ändern: 2 Hostname → neuen Hostnamen eingeben (denken Sie daran!)
  • Wählen Sie Fertig stellen und genehmigen Sie den Neustart des Pi

Nach dem Neustart des Pi werden wir per SSH wieder in das Gerät zugreifen. Achten Sie darauf, den neuen Hostnamen zu verwenden und .local nach dem Hostnamen einzufügen. Beispiel: ssh [email protected]

4. Abhängigkeiten installieren

Ich weiß, das ist ein bisschen lang, aber ich schwöre, wir sind fast fertig! Führen Sie in einer SSH-Sitzung die folgenden Befehle aus.

Aktualisieren Sie die Codebibliotheken Ihres Pi:

sudo apt-get update

Installieren Sie einige meiner bevorzugten erforderlichen Bibliotheken:

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

Installieren Sie das Python SDK von Hologram für die Interaktion mit dem Nova:

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

Überprüfen Sie, ob die CLI (Command Line Interface) von Hologram installiert wurde. Es sollte eine Version größer als 0.6.0 zurückgeben.

Hologrammversion

Herzlichen Glückwunsch! Sie haben die Einrichtung Ihres Raspberry Pi abgeschlossen und noch nie einen Monitor angeschlossen! Du bist jetzt ein Profi!

Lektion 1 – Blinken einer LED

Wir werden mit universellen Eingabe-/Ausgabe-Pins (GPIO kurz). Für eine kurze Auffrischung der wichtigsten Nuancen der Pi-GPIO-Pins, sehen Sie sich diesen StackOverflow an. Für dieses Projekt verwenden wir die BCM-Nummerierung.

Posten der Pinbelegung hier zum schnellen Nachschlagen:

Für diejenigen, die mit Breadboards nicht vertraut sind , Sieh dir dieses Video von ScienceBuddiesTv an, in dem erklärt wird, wie Strom durch ein Steckbrett fließt.

In Lektion 1 stellen wir einen unserer Pi-Pins als Ausgang ein und steuern den Strom, um bei Bedarf eine LED zum Leuchten zu bringen.

Schaltplan

Unten sehen Sie, wie Sie alles verbinden sollten. Verwenden Sie einen 220 Ohm Widerstand. Die Farbe der Drähte spielt keine Rolle, aber im Allgemeinen steht ROT für Strom und SCHWARZ für Masse.

Hinweis:Stellen Sie IMMER sicher, dass Sie den Pi vor dem Verdrahten von der Stromversorgung trennen.

Schließen Sie die Stromversorgung wieder an, warten Sie eine Minute und stellen Sie eine SSH-Verbindung wieder her.

Führen Sie den Code aus 🏃💨

Ich habe den Code, der zum Blinken des Lichts benötigt wird, bereits erstellt und auf GitHub gespeichert, damit jeder darauf zugreifen kann. Wir werden Code aus meinem GitHub-Repository (ausgefallenes Wort zum Kopieren) auf Ihren Pi klonen, indem wir den folgenden Befehl ausführen.

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

Jetzt solltest du einen neuen Ordner auf unserem Pi voller Leckereien haben!

ls nova-starter-kit/

Führen Sie den Code aus, indem Sie den folgenden Befehl ausführen.

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

Das Terminal fragt Sie, wie oft Sie die LED blinken lassen möchten. Geben Sie eine Zahl ein und beobachten Sie, wie sich das Licht ein- und ausschaltet. YAY wir kontrollieren elektrisch!

Es gibt zwei Dateien, die die LED steuern. Sehen Sie sich den Code für jede Datei an, indem Sie jeden dieser Befehle senden.

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

Main.py verweist auf eine andere Datei für ihre LED-Befehle, myLED.py . Sehen wir uns auch diese Datei an.

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

Seien Sie ehrgeizig!

Ich habe in myLED.py einige zusätzliche Funktionen hinzugefügt, auf die Sie in main.py zugreifen können. Gehen Sie weiter, bearbeiten Sie main.py und rufen Sie einige weitere Funktionen von myLED.py auf. Führen Sie Ihren geänderten Code aus und sehen Sie, was passiert:

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

Lektion 2 – Lesen eines digitalen Sensors

In dieser Lektion fügen wir einen digitalen Sensor hinzu und lesen seinen Wert ab. Der DHT11 misst Feuchtigkeit und Temperatur und sendet die Ergebnisse über ein digitales Signal. Die Pins des Pi können sofort digitale Sensoren lesen.

In diesem Codeordner für Lektionen fügen wir eine neue Datei namens myDHT.py hinzu. In dieser Datei setzen wir einen Pin als Eingang und erstellen einige Funktionen für allgemeine Anwendungen. Die DHT-Python-Bibliothek von Adafruit ist der wahre Star und macht es super einfach, den DHT-Sensor zu lesen.

Weitere Informationen zu DHT-Sensoren von Adafruit: https://learn.adafruit.com/dht

Schaltplan

Unten sehen Sie, wie Sie alles verbinden sollten. Verwenden Sie einen 10k-Widerstand.

Hinweis:Denken Sie daran, den Pi vor der Verkabelung auszuschalten.

Schließen Sie die Stromversorgung wieder an, warten Sie eine Minute und stellen Sie eine SSH-Verbindung wieder her.

Führen Sie den Code aus 🏃💨

Der für diese Lektion benötigte Code befindet sich bereits auf Ihrem Pi und befindet sich in dem Ordner, den Sie im vorherigen Schritt von GitHub geklont haben.

ls nova-starter-kit/02_digital_sensor/

Bevor wir den von mir erstellten Code ausführen können, müssen Sie die DHT-Bibliothek von Adafruit installieren. Klonen Sie die neue Bibliothek.

git-Klon https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_DHT.git

Führe das von Adafruit bereitgestellte Installationsskript aus.

sudo python Adafruit_Python_DHT/setup.py installieren

Testen Sie die Bibliothek, indem Sie den folgenden Befehl ausführen. Dadurch wird auch überprüft, ob Sie den Sensor richtig verkabelt haben.

Hinweis: Beachten Sie, dass wir 11 und 21 an das Skript übergeben. 11 steht für den verwendeten Sensor (DHT11), 21 steht für den Pin, an dem wir den Sensor befestigt haben.

sudo Adafruit_Python_DHT/examples/AdafruitDHT.py 11 21

Nachdem wir überprüft haben, ob die DHT-Bibliothek installiert ist, können wir mein Unterrichtsskript ausführen. Führen Sie den Code aus, indem Sie den folgenden Befehl ausführen.

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

Das Terminal stellt Ihnen keine Fragen, stattdessen blinkt die LED dreimal und zeigt die aktuelle Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Terminal an. Sehen Sie sich die Änderungen an, die ich an main.py vorgenommen habe

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

main.py hat eine neue Datei importiert, myDHT.py . Schauen wir uns auch diese Datei an. Wie bei myLED in der vorherigen Lektion habe ich ein paar zusätzliche Funktionen hinzugefügt.

cat nova-starter-kit/02_digital_sensor/myDHT.py
Ihre Fähigkeiten heizen sich auf!

Lektion 3 – Einen analogen Sensor lesen

In der letzten Lektion lesen wir von einem digitalen Sensor, dass ein Sensor Einsen und Nullen sendet. Es gibt eine andere Art und Weise, wie einige Sensoren kommunizieren, die als analog bezeichnet wird. Analoge Sensoren können jeden Wert senden.

Einige Boards, wie das Arduino UNO, können von beiden Sensortypen lesen. Leider kann der Raspberry Pi nur digitale Sensoren auslesen. Um analoge Sensoren auszulesen benötigen wir einen Analog-2-Digital Converter zwischen dem analogen Sensor und dem Pi. Dieser Chip wandelt das analoge Signal in einen digitalen Ausgang um und sendet es an den Pi.

In dieser Lektion richten wir einen MCP-3008 ein, der den Wert, den wir von einem Lichtsensor (sogenannter Fotowiderstand) erhalten, umwandelt und an den Pi sendet. Wir fügen eine weitere Python-Bibliothek von Adafruit hinzu, diesmal für den MCP-Chip.

Noch eine Anmerkung zum MCP-3008. Er bietet 8 Ports und kann somit bis zu 8 analoge Sensoren auslesen. Wir senden Daten an Port 0. In main.py werden wir feststellen, welchen Port der Fotowiderstand als globale Variable verwendet.

Schaltplan

Unten sehen Sie, wie Sie alles verbinden sollten. Es ist wichtig, dass der MCP3008 in die richtige Richtung zeigt. Stellen Sie sicher, dass sich das gekerbte Ende links befindet . Für den MCP3008 sind viele Kabel erforderlich. Nehmen Sie sich also Zeit und überprüfen Sie alles.

Hinweis:Denken Sie daran, den Pi vor der Verkabelung auszuschalten.

Schließen Sie die Stromversorgung wieder an, warten Sie eine Minute und stellen Sie eine SSH-Verbindung wieder her.

Führen Sie den Code aus 🏃💨

Der für diese Lektion benötigte Code befindet sich bereits auf Ihrem Pi und befindet sich in dem Ordner, den Sie von GitHub geklont haben.

ls nova-starter-kit/03_analog_sensor/

Bevor wir den von mir erstellten Code ausführen können, müssen Sie die MCP-Bibliothek von Adafruit installieren. Klonen Sie die neue Bibliothek.

git-Klon https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_MCP3008.git

Führe das von Adafruit bereitgestellte Installationsskript aus.

sudo python Adafruit_Python_MCP3008/setup.py installieren

Nach Abschluss der MCP-Installation ist es an der Zeit, das Unterrichtsskript auszuführen. Führen Sie den Code aus, indem Sie den folgenden Befehl ausführen.

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

Das Terminal stellt Ihnen keine Fragen, stattdessen blinkt die LED 4-mal und zeigt die aktuelle Temperatur, Luftfeuchtigkeit und jetzt die Helligkeit im Terminal an.

Sehen Sie sich die Änderungen an, die ich an main.py vorgenommen habe

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

main.py hat eine neue Datei importiert, myMCP.py . Schauen wir uns auch diese Datei an. Wie bei myDHT in der vorherigen Lektion habe ich ein paar zusätzliche Funktionen hinzugefügt.

cat nova-starter-kit/03_analog_sensor/myMCP.py
Die Zukunft sieht heller denn je aus!

Lektion 4 – Trigger mit einer Taste

Ok, wir haben einen voll funktionsfähigen Sensorsatz! Das Auslösen des Skripts über ein Terminal in einer SSH-Sitzung ist jedoch nicht ideal. In dieser Lektion richten wir eine Schaltfläche ein, um eine Lesung auszulösen, und stellen das Skript so ein, dass es sich nach dem Booten des Pi kontinuierlich wiederholt.

Schaltplan

Die Verdrahtung dieser Taste sollte jetzt ein Kinderspiel für Sie sein:

Schließen Sie die Stromversorgung wieder an, warten Sie eine Minute und stellen Sie eine SSH-Verbindung wieder her.

Code ausführen  🏃

Der für diese Lektion benötigte Code befindet sich bereits auf Ihrem Pi und befindet sich in dem Ordner, den Sie von GitHub geklont haben.

ls nova-starter-kit/04_button/

Führen Sie den Code aus, indem Sie den folgenden Befehl ausführen.

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

Das Terminal wird nichts unternehmen, während es darauf wartet, dass Sie die Taste drücken. Sie erhalten jedes Mal einen Messwert, wenn Sie die Taste drücken.

Was passiert, wird als Endlosschleife bezeichnet. Das Skript wird nicht beendet, bis Sie es manuell stoppen. Was macht das Skript? Auf einen Tastendruck lauschen. Beende die Schleife, indem du STRG + C drückst. Überprüfe die Änderungen, die ich an main.py vorgenommen habe

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

Führen Sie den Code aus … beim Start! 🔌 🏃

Wir haben einen Knopf und Sensoren, juhu! aber wir brauchen immer noch das Terminal, um das Python-Skript zu starten. Lassen Sie uns den Pi so einstellen, dass dieses Skript beim Start automatisch ausgeführt wird.

Dazu müssen wir eine Systemdatei erneut mit dem NANO-Terminal-Editor bearbeiten.

sudo nano /etc/rc.local

Dadurch wird eine Datei geöffnet, die bereits wichtige Inhalte enthält. Verwendet Pfeile, um zum Ende des Dokuments zu scrollen. Bewegen Sie den Cursor vor die exit0 und fügen Sie die folgende Zeile hinzu:

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

Drücken Sie STRG+X zum Beenden, J um zu speichern, EINGABE zum Bestätigen und Beenden des Nano-Editors. Zurück im normalen Terminal starten wir den Pi neu.

sudo reboot

Nach ein paar Minuten den Knopf drücken und wenn das Licht 4 mal blinkt dann hat es funktioniert! Jetzt wird jedes Mal, wenn Sie den Pi einschalten, dieses Skript im Hintergrund ausgeführt.

Lektion 5 – Daten über WLAN senden

Unser Skript wird beim Start ausgeführt, großartig! Aber wir müssen immer noch eine SSH-Verbindung zum Terminal herstellen, um die Daten anzuzeigen. Senden wir die Daten stattdessen über WLAN an die Data Engine von Hologram.

Wenn Sie Ihre Hologramm-SIM noch nicht aktiviert haben, tun Sie dies bitte jetzt: https://dashboard.hologram.io/activate.

Klicken Sie nach der Aktivierung im Hologramm-Geräte-Dashboard auf das Gerät, das Ihren Nova repräsentiert, um zur Detailseite zu gelangen.

Gehen Sie von der Seitennavigation der Detailseite zur Unterseite Konfiguration. Klicken Sie auf Router-Anmeldeinformationen anzeigen , generieren Sie einen neuen 8-stelligen Code und speichern Sie ihn für den nächsten Schritt.

Verbinde dich über SSH mit deinem Pi und öffne die Datei "credentials.json" im NANO-Editor.

sudo nano nova-starter-kit/credentials.json

Ersetzen Sie … mit dem 8-stelligen Schlüssel, den Sie vom Hologramm-Dashboard erhalten haben.

Drücken Sie STRG+X zum Beenden, J um zu speichern, EINGABE zum Bestätigen und Beenden des Nano-Editors. Bearbeiten Sie nun die Startregeln, um die Datei main.py in Lektion 5 zu verwenden.

sudo nano /etc/rc.local

Ändere die vorletzte Zeile von:

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

zu

sudo python /home/pi/nova-starter-kit/05_cloud/main.py &

Denken Sie daran, dass dies vor exit0 erfolgen muss. Drücken Sie STRG+X zum Beenden, J um zu speichern, EINGABE zum Bestätigen und Beenden des Nano-Editors. Zurück im normalen Terminal starten wir den Pi neu.

sudo reboot

Nach ein paar Minuten den Knopf drücken und wenn das Licht 4 mal blinkt dann hat es funktioniert!

Jetzt für die wahre Magie, gehen Sie zu https://dashboard.hologram.io/?drawer=full und wenn wir alles richtig gemacht haben, sehen Sie die Sensorergebnisse in der Cloud!

Sehen Sie sich die Änderungen an, die ich für diese Lektion an main.py vorgenommen habe.

cat nova-starter-kit/05_cloud/main.py
wir sind in den wolken bruh

Lektion 6 – Daten per Mobilfunk senden

Stellen Sie sich vor, Sie möchten dieses Umgebungssensor-Array an einem Ort ohne WLAN platzieren, beispielsweise in einem Lagerschuppen oder einem Ferienhaus.

In dieser Lektion fügen wir dem Skript Mobilfunk hinzu. Die Schritte in dieser Lektion sind denen der vorherigen sehr ähnlich.

Befolgen Sie zunächst die der Verpackung beiliegenden Montageanleitungen des Nova. Stellen Sie sicher, dass die SIM-Karte richtig eingelegt ist und stecken Sie den Nova in den Pi. Warten Sie, bis eine durchgehende LED auf dem Nova angezeigt wird, gefolgt von einem zweiten Blinken der LED. Dies bedeutet, dass Sie über ein verfügbares Mobilfunknetz verfügen, mit dem Sie sich verbinden können.

Stellen Sie über SSH eine Verbindung zu Ihrem Pi her und bearbeiten Sie die Startregeln, um die Datei "main.py" in Lektion 6 zu verwenden.

sudo nano /etc/rc.local

Ändere die vorletzte Zeile von:

sudo python /home/pi/nova-starter-kit/05_cloud/main.py &

zu

sudo python /home/pi/nova-starter-kit/06_cellular/main.py &

Denken Sie daran, dass dies vor der Ausfahrt 0 erfolgen muss.

Drücken Sie STRG+X zum Beenden, J um zu speichern, EINGABE um den Nano-Editor zu bestätigen und zu verlassen.

Zurück im normalen Terminal starten wir den Pi neu.

sudo reboot

Nach ein paar Minuten den Knopf drücken und wenn das Licht 4 mal blinkt dann hat es funktioniert!

Jetzt für die wahre Magie, gehen Sie zu https://dashboard.hologram.io/?drawer=full und wenn wir alles richtig gemacht haben, sehen Sie die Sensorergebnisse in der Cloud!

Sehen Sie sich die Änderungen an, die ich für diese Lektion an main.py vorgenommen habe.

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

Herzlichen Glückwunsch! Du hast es geschafft!!

Jetzt können Sie Ihre Kreation überall auf der Welt anschließen und Daten über die lokale Umgebung sammeln.

Du bist jetzt ein Hersteller von Wetterrobotern… verabschiede dich vom Wettermann.

Quelle:  Hologramm Nova Starter Kit


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