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Raspberry Pi 樹莓派2專用觸控螢幕開箱文-組裝篇

不久之前,Raspberry Pi官方發表了一台樹莓派2 Pi2專用的觸控螢幕,今天我們就要來開箱啦!

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包裝盒上有很顯眼的Raspberry Pi字樣與樹莓Logo

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打開第一層是連接配件,分別是隔離柱、驅動板、軟排線與杜邦線

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加上觸控螢幕面板就是所有的內容物

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面板背後預留了8個M3螺絲的孔位,稍後會介紹他們的功能

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先把面板上較寬的排線插進驅動板

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用隔離柱將驅動版鎖在中間的四個孔位上

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各自鎖上後會像這樣

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然後再把細的排線插進驅動板

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將軟排線插進左邊的訊號輸入座

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杜邦線也分別插入5V,SDA,SCL,GND

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你會發現隔離柱的孔位距離剛好可以再鎖上一片Pi

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鎖好後就會像這個樣子

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接下來把軟排線的另一端插入Pi的影像輸出端

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杜邦線也依照GPIO的腳位分別插入5V,SDA,SCL,GND

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下方驅動板有個USB的插孔,是預留來供電給Pi的

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所以拿一條USB to Micro USB線插入這個孔位

 

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另一端插入Pi的電源供應孔,硬體部分的組裝就完成了

你會發現面板背面的八個孔位只用了四個

剩下四個呢?

顯然….原廠預留了更多的可能性給使用者呢!

 

150924 蘭州甘肅電大講座[創客科技 共享未來]

“創客科技,共享未來”。今天的蘭州,很創客。

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甘肅在我的印象中,就是國中地理課本中的一課,地處中國中心位置、黃土高原、地廣人稀等等…

到了這裡才知道何謂”讀萬卷書,行萬里路“。很多差異真的要到了才知道是怎麼回事,例如原來蘭州人口和台灣一樣多,面積卻是十倍以上;原來蘭州市離敦煌足足有 1300 公里,是台灣頭到尾的三倍;原來蘭州開車比台北還拼命;原來這邊有這麼多好吃的東西,我足足胖了一大圈啊

在六月份在廣東華南理工大學舉辦的 App Inventor 移動教育研討會,讓我有機會認識甘肅廣播電視大學的陳秀蘭老師,這次才有機會邀請我去甘肅一遊。CAVEDU 與甘肅電大已經簽署正式合作協議,將協助推廣信息科技、移動教育與創客相關內容。

在中國,一些東西如果上頭領導說要推動,那一切都很快。例如廣州推 App Inventor 以及全中國瘋創客 (在此補充一下,中國在講創客比較創業導向,包括政府的補助與民間的風氣都往這邊走,這與台灣或其他各國較高比例的 just for fun 相當不同)。

講座後合影:左三:沈主任。右三:陳秀蘭教授。甘肅電大王校長因公往西安出差所以未能到場,但本次活動有賴王校長大力支持喔。

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講座地點是在甘肅電大22樓演講廳,右側是用 Raspberry Pi 直接投影出來 (結果大家都很好奇那個小盒子是什麼)

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講座就是要有 demo 才好玩,不然坐著 1小時誰都會睡著…   適時地抓回聽眾的注意力也是一種技術

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不諱言,在台灣相當常見的應用,這邊的學生都覺得很新鮮。我們也只是走得前面一點,看到同學們很積極地問東問西,真的覺得很欣慰。

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我覺得這次來的首要任務是”我能留下什麼“,而不是一場載歌載舞的講座而已。因此當甘肅電大的老師與同學們知道原來可以用 Raspberry Pi 下鄉去教 Scratch;用 App Inventor 寫手機程式這麼簡單;還有這麼多的方便又好用的軟硬體工具如何幫助大家完成心中的夢想,我看到大家的眼睛都亮了。

這也是我這次來的最重要的目的,在很多人還在討論創客是動詞還是名詞,是過程還是目標的時候,我們已經開始了,不是嗎?

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學生很有興趣的提問題,問說相關的資訊要在哪邊找,當然請多多看 CAVEDU 的網站囉

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從甘肅電大看出去就是黃河,現在算是水位比較低的時候

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9月19日_CAVEDU Day有什麼?@Segway自己做

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展覽資訊  報名請點我

Segway是一個可以自己做平衡的二輪車,當它向前傾的時候,車子便可以自己往前進,向後傾則往後退。

使用RaspberryPi、陀螺儀、馬達等零件製作。系統:Linux、語言:C語言

作品出處:參考陳文敬先生的二輪平衡車製作講義

作品製作:Kevin、CAVEDU 袁佑緣、施力維、徐豐智

150720 漫談 DIY 二輪平衡車@FutureWard

2015 Maker Faire Taipei 二輪平衡車大賽

[好朋友專題分享]自製Raspberry Pi 2 兩輪自平衡車

最後是投影片與大家分享喔


150712 漫談 DIY 二輪平衡車 @FutureWard 未來產房

還記得 Maker Faire Taipei 的二輪平衡車大賽嗎?本活動將請到開發團隊與您分享開發秘辛,介紹如何採買零件、製作組裝與編寫關鍵的自平衡程式。呼呼,多少燒焦的血淚啊~  到場的三個團隊分別使用不同的開發板,也是很有趣的現象喔( Arduino 、Raspberry Pi 與 LinkIt ONE)

時間:7/12 13:00~ 16:00

地點:FutureWard 未來產房 (大同大學進校門走路約 3 分鐘)

參與講者:Maker Faire 二輪平衡車大賽參賽團隊:MediaTek Labs、馥林文化、CAVEDU

請直接到 Facebook 活動頁面報名,免費參加喔!

1300-1330:開場

1330-1500:開發團隊分享會

1500-1600:交流與體驗

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神秘出場:大腳二輪平衡車(桌上型,不能載人喔!

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150627 「用Raspberry Pi自造遠端影像監控系統」工作坊@台北科大電子系,MakerPro 合辦活動

感謝 MakerPro 的邀請,CAVEDU 這三個月來一共與 MakerPro 舉辦了三場智慧物聯網研習。今天是第三場:「用Raspberry Pi自造遠端影像監控系統」工作坊。前兩場使用的是 Arduino Yun 來進行智慧家電與家庭防盜等議題。請您回顧之前的介紹喔

150427  「用Arduino Yún自造智慧家電」工作坊

150523 「Arduino Yun 自造家庭防盜系統」工作坊

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今天的主題既然都長這樣了,想必硬度很高。因為我們要用 openCV 來處理接在 Raspberry Pi 上的 Webcam 影像,所以與基礎的 Pi 研習不太一樣,系統開機之後很快就要進到 python 語法、如何預覽 Webcam 影像等。然後才能談到如何去處理影像進行邊緣偵測、二值化與物件中心與面積計算等。最後的目標當然是讓 Webcam 可以跟著要追蹤的物體左右轉動一定範圍,是不是很有挑戰性的題目呢?

想要自己玩玩看的朋友,請下載我們包好的 img 檔直接燒錄SD卡來開機,當然也可以試試看自己裝 openCV python 套件,不過 Raspberry Pi B+ build 一次(不含先前下載所有相依套件)要8小時,Pi 2 應該可以更快一點才是。相關投影片請到 CAVEDU slideshare 帳號下載,上面的資料應該還算豐富啦

安裝OpenCV 於 Raspberry Pi / Banana Pi

[感謝祭,有下有推]Raspbian openCV img 檔下載 – 可用於 Raspberry Pi B、B+ 以及 Banana Pi

[Raspberry Pi 2]樹莓派2效能測試,使用Chrome 瀏覽器與 openCV


來看上課照片吧,本日授課講師為本團隊徐豐智老師,專業親切(又有點冷)。本團隊目前 Arduino、LinkIt ONE 與 Raspberry pi 的主力講師,身負課程研發重任喔!

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場地使用北科大電子系的電腦教室,外頭可是接近 34 度的大太陽啊。

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經濟部通推小組的同仁也來介紹 2015 通訊大賽的相關訊息,獎金很不錯(第一名30萬),有興趣的朋友快點參加吧~

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既然用到的是 openCV python 函式庫,首先要帶同學對於 python 語法有一定的認識,接著就是如何自定義與匯入函式庫以及讀寫 GPIO 腳位等等。

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由於影像監控平台需使用Pi 的 GPIO 腳位來控制 servo,歷代的 Pi 在腳位編號上又有點不一樣,因此豐智老師非常仔細地把 GPIO 所有要注意的事項解說一遍,再帶同學逐步接線完成,和電有關的操作都要非常注意,接錯的話 Pi 很容易飄出一縷青煙之後就 GG 了…

 

 

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這是範例畫面,右下角是原始影像,左側則是邊緣偵測(edge detection)的結果。您可想像我們需大致定義物件的邊界與形狀,接著再由物件面積(與物體遠近有關)中心座標與畫面中心(寬/2, 高/2 )的差來控制 servo 的左右轉動,本日範例只有 X 方向左右轉動。

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本日使用的X平台長這樣,後方位置是用來安裝 Pi ,這樣看起來完整度還不錯。如果您希望加入Y軸的話,就要以90度接上另一個 servo (右圖)。

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[高雄自造者系列課程] 150711,18 3D數位設計與製造 / 150712,19 Raspberry Pi 影像辨識系統工作坊

高雄的朋友們,CAVEDU 與高雄市勞工局勞工教育生活中心將於 0711,18 舉辦 3D數位設計與製造,以及 0712, 19 舉辦樹莓派 Raspberry Pi 影像辨識系統等兩場工作坊,兩天 12 小時的課程(不含材料費) 只要 $3,600,對這類主題有興趣的朋友請不要錯過喔

0711,18 3D數位設計與製造報名頁面

0712, 19 樹莓派 Raspberry Pi 影像辨識系統報名頁面


以下是課程內容

0711,18 舉辦 3D數位設計與製造

7/11 第一天08:40 報到09:00 數位開發工具
繪圖軟體特色比較介紹
DesignSpark Mechanical環境介紹、註冊與安裝
10:00 3D繪圖初階入門
操作環境與基本功能介紹

11:00 竹蜻蜓繪製

12:00 中餐

13:30 3D繪圖進階實務:曲面、物件切割、組合與基準面配置
小熊造型燈罩

15:00 萬聖節南瓜燈罩

16:30 結語、賦歸

7/18 第二天08:40 報到09:00 3D繪圖應用
史萊姆王

10:30 3D繪圖應用
溜溜球

12:00 中餐

13:30 3D模型後製
研磨工具介紹
研磨實務練習

15:00 3D模型後製
補土種類簡介與比較
筆塗上色、噴漆

16:30 結語、賦歸

 

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DesignSpark 所繪製的史萊姆 – 繞軸旋轉與投影實體功能

0712, 19 樹莓派 Raspberry Pi 影像辨識系統

第一天(7/12)08:40 報到09:00 CAVEDU 教育團隊簡介

09:20 Raspberry Pi簡介
linux系統安裝教學

10:00 linux系統介紹
linux常用指令

11:00 Raspberry Pi連上網路
取得網路ip位址
有線/無線方式連網設定
linux套件管理與更新

12:00 中餐

13:30 遠端桌面
電腦透過遠端控制Raspberry Pi
遠端檔案管理與下載

15:00 Raspberry Pi 家庭劇院
安裝raspbmc(需再另外燒錄一片SD卡)

16:30 結語、賦歸

 

第二天(7/19)08:40 報到09:00 使用Python語言撰寫Raspberry Pi程式
Python基礎語法
Python模組建立與應用

10:30 Raspberry Pi 電子實作
Raspberry Pi GPIO介紹
按鈕控制、LED燈控制、PWM訊號控制伺服機馬達

12:00 中餐

13:30 Raspberry Pi 網路監視器
使用webcam做影像串流

15:00 Raspberry Pi 網路監視器-進階應用
使用openCV 做影像辨識

16:30 結語、賦歸

 

 

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使用 openCV 對 webcam 擷取影像進行邊緣偵測等視覺運算

 

 

 

150627 「用Raspberry Pi自造遠端影像監控系統」工作坊

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報名請按我

開始時間2015-06-27 09:30

結束時間2015-06-27 16:30地點台北市忠孝東路三段一號 (台北科技大學電子系電腦教室)

主辦單位MakerPRO自造者創業社群平台

相關網址www.makerpro.cc

報名費:$700 元


前兩場的Maker X IOT工作坊,以Arduino Yún為開發平台,並以智慧家庭為學習主題,活動一發出很快就報名額滿,顯現出Maker對此類議題的學習需求極大。本次「Maker進修工作坊」將改以同樣熱門的Raspberry Pi為開發平台,並以Linux/Python的作業系統及OpenCV為進階學習的重點,讓您的創作實力躍升到另一等級。

本次工作坊以【Maker x IOT】為主軸,擬帶領具Raspberry Pi使用基礎的Maker及Pre-Startup,快速學習到完整的物聯網應用開發概念。在一天的工作坊中,你將學得:

1. 認識Raspberry Pi 2開發環境;

2. Python基礎語法、模組的建立與應用

3. Raspberry Pi 2使用伺服機馬達轉動 Webcam

4. 建置遠端影像監控及學習使用OpenCV

註:本次工作坊特別感謝經濟部通訊產業發展推動小組提供補助,讓學員能降低學習進入門檻(免學費、只收必要材料費),希望能培育更多Maker圈的物聯網創新人才。


適合對象:已具備Raspberry Pi實作及電子學基礎的Maker、想要製作超酷物聯網應用,或想發展物聯網相關商業模式與服務的Pre-Startup。參加者應具備電子電路、Raspberry Pi以及程式設計的基礎概念,才能順利實作本次課程中的相關專題。

議程介紹:

時間學習內容
9:00 – 9:30報到
9:30 – 11:00使用 Raspberry Pi安裝可搭配之作業系統

Raspberry Pi作業系統環境設定

使用Linux基礎指令操作系統

11:00 – 11:15Break
11:15 – 12:00Python基礎語法、模組的建立與應用

Raspberry Pi開機指定執行自己的python程式

12:15 – 13:15午餐
13:15 – 13:45建立遠端連線程式、使用Linux圖形化、文字、檔案傳輸介面
13:45 –14:45GPIO 結合硬體(可遠端): Raspberry Pi 2使用伺服機馬達轉動 Webcam
14:45 – 15:00Break
15:00 – 16:20遠端影像監控(可遠端):Webcam機器視覺,建立攝影機影像,使用OpenCV建立二色化影像、辨識指定顏色與座標追蹤
16:20 – 16:30結語、賦歸

註:在不影響工作坊學習主旨的前提下,主辦單位保留議程修訂權利;若有修訂之必要,將在開課前通知學員。


主辦單位:經濟部通訊產業發展推動小組

執行單位:MakerPRO自造者創業社群平台

教學單位:CAVEDU

時間:2015年6月27日(六)

報名費:Free(只收材料費:700NTD)

人數:27人(材料費繳費完成者額滿27位為止)


注意事項:

  1. 本工作坊的實作平台,包括Raspberry Pi 2 Model B、Raspberry Pi Model B、Raspberry Pi Model B+、Banana Pi等4種控制板皆可用,請自備。若需代購,CAVEDU只提供Raspberry Pi 2 Model B。
  2. USB WEBCAM建議選用”正牌”產品,若需代購,CAVEDU提供羅技C170。
  3. 請自備Micro SD SD卡,8G以上就可以,重點是速度要Class 10,也可代購。
  4. 電源供應器請自備平板或是智慧型手機的充電器,只要其輸出電壓為5V,輸出電流在1A以上,並準備micro USB線。
  5. 其他自備(或代購)材料請見報名表。
  6. 材料費700元的材料清單,包括:170孔麵包板、路線線材、LED(5mm 紅)、色碼電阻、微動開關、Servo伺服器MG90、WEBCAM旋轉台。
  7. 代購材料請於報到時繳費領取。

講師介紹:

徐豐智, CAVEDU 教育團隊講師。專長為Arduino、嵌入式系統、iOS/Android行動裝置應用與Python等教學應用。

[Windows 10 IoT ] 樹莓派 Raspberry Pi 2 網頁遙控檯燈

今天要來介紹如何使用安裝了 windows 10 的  Raspberry Pi 透過網頁來遙控檯燈,製作人是CAVEDU實習生陳暐杰

首先您需要:

  1. 一台有安裝Visual Studio 2015的Windows PC (下載位置)
  2. Raspberry pi 2 一片 (預先安裝好Win 10 安裝方法請看[Windows IoT on Raspberry Pi 2] 下載 Windows 10 Preview 與 燒錄 Raspberry Pi 映像檔)
  3. 到ms-iot的GitHub下載App2App WebServer這個範例程式,裡面會有BlinkyApp以及WebServerApp這兩個專案(下載位置)
  4. 繼電器x1、小延長線x1、單芯線x3

準備完以上所需要的東西後,我們就可以開始動手做囉~

Step 1:

將延長線剪開,並將其中一條電線串接至繼電器模組的常開接點上(如圖所示)

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Step 2:

將繼電器連接上pi 2,pi 2的接腳如下圖:

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  • 繼電器的VCC接到pi 2上的5V (PIN 2) [紅色線]
  • GND接到pi 2上的GND (PIN 6) [黑色線]
  • DAT接到pi 2上的GPIO 5 (PIN 29) [白色線]

Step 3:

開啓先前下載的WebServerApp專案,將CPU設定為ARM,並按下偵錯旁的小箭頭,選擇”遠端電腦”

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接著輸入pi 2的ip位置,驗證模式選擇”無”,最後就按下F5開始偵錯

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這時可以看到pi 2 的畫面變成這樣:

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Step 4:

開啓先前下載的BlinkyApp專案並重複Step 3動作,就可以在pi 2上看到以下畫面,接下來我們就可以開始來控制囉!!

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Step 5:

在瀏覽器中輸入http://192.168.2.3:8000就可以看到控制開關的畫面囉

(記得要改成您自己pi 2的ip喔)

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Step 6:

最後接上電源和檯燈就可以透過網頁開關檯燈了噢,是不是很簡單啊!!! (記得要把檯燈本身的開關打開喔)

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[Windows-IoT 與樹莓派 Raspberry-Pi-2] 使用-PowerShell-連接及部署您的Windows-IoT-Core設備

本文是根據 Microsoft 的 Raspberry Pi 2 頁面說明來建置,感謝  CAVEDU 實習生陳暐杰同學。

  1. 首先請確認您的Windows IoT Core設備已經完成開機並連接上網路,請參照以下說明來操作

[Windows IoT on Raspberry Pi 2] 下載 Windows 10 Preview 與 燒錄 Raspberry Pi 映像檔

  1. 在您的電腦中搜尋PowerShell(以下簡稱PS),並對其按下滑鼠左鍵,選擇「以系統管理員身份執行」

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此刻您就可以看到PS console出現在眼前囉

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  • 接下來請大家活動一下您的手指頭,我們要開始進入到PS指令的世界囉
  1. 在PS console中輸入net start WinRM 開啟WinRm服務來啟用遠端連線

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  1. 繼續在PS console中輸入:Set-Item WSMan:\localhost\Client\TrustedHosts -Value <machine-name or IP Address>

以將Windows IoT Core電腦名稱新增到現有的信任主機清單,並輸入Y確認

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  1. 輸入 remove-module psreadline –force 指令,以解決在PS Client上可能造成的StackOverflowException問題

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  • 經過了前面的前置步驟後,就要開始連上我們的Windows IoT Core設備囉
  1. 請輸入以下指令來連上Windows IoT Core設備:

Enter-PsSession -ComputerName <machine-name or IP Address> -Credential <machine-name or IP Address or localhost>\Administrator

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  1. 輸入密碼,預設的密碼為p@ssw0rd

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  1. 接下來等待個30秒即可以連上Windows IoT Core設備囉,我們可以看到現在PS console上顯示的就是我們設備的ip

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  • 連上了Windows IoT Core設備後,我們就可以透過PS console來更改我們的設備名稱、密碼…等
  1. 更換Administrator密碼(強烈建議您更換預設的Administrator密碼)

指令為:net user Administrator [new password]

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  1. 更改設備名稱,指令為:setcomputername <new-name>

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更改設備名稱後需要重新開機才會生效,指令為:shutdown /r /t 0,現在我們就可以用新的設備名稱ping到設備囉

其他PowerShell語法:http://ms-iot.github.io/content/win10/tools/CommandLineUtils.htm
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CAVEDU 與 RS Components 的進一步關係 – 原廠授權教育訓練夥伴

今年對 CAVEDU 來說是延伸觸角的一年,除了與聯發科積極推廣物聯網研習之外,我們很榮幸能成為 RS Components原廠授權教育訓練夥伴。CAVEDU 與 RS Components 的相遇始於 Raspberry Pi 與 Maker Faire,合作過相當多場研習,包含2014 年 Raspberry Pi 創辦人  Eben Upton 閃電來台的見面會與演講等。

140814 Raspberry Jam:Eben Upton 話說從頭@噪音咖啡廳

140816 Raspbery Jam – Eben Upton 分享交流會

很高興能與 RS  有進一步的合作關係,CAVEDU 將於 2015 年度協助 RS 在台灣辦理 DesignSpark Mechanical 與 PCB 兩套軟體的種子師資培訓與趣味研習,教材當然就是使用我們寫的 [ 3D繪圖與電路板設計:DesignSpark系列軟體指南 ],期待您一起加入喔!

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[Windows IoT on 樹莓派 Raspberry Pi 2] 下載 Windows 10 Preview 與 燒錄 Raspberry Pi 映像檔

微軟今年的開發者大會,有相當多有趣的東西,包括新的瀏覽器 Edge、Visual Studio Code 以及 頭戴式裝置 Hololens等等。對於 CAVEDU 來說,首先就是可運行於 Raspberry Pi 2上的 Windows 10 作業系統。當初還想說怎麼可能跑得動 Windows,後來想想 Pi 2 一口氣升到四核心也許是有故事的呢,呵呵。也請看看我們寫的這一篇Microsoft 與 Arduino.cc 的進一步合作關係。感覺 2015 下半年在物聯網以及跨平台上,會有非常精采的發展呢!

本文是根據 Microsoft 的 Raspberry Pi 2 頁面說明來建置。

首先您需要:

1. 一台安裝了 Windows 10 Insider Preview (預覽版) 的實體電腦,不可用 VM。
2. 註冊 Microsoft Connect program 來下載 Windows 10 IoT Core Insider Preview 映像檔。請注意一定要註冊才可以下載,下載頁面就幫大家附在這了,說真的不太好找哩。
3. Raspberry Pi 2 一片,當然啦
4. 給 Pi 的變壓器,5V micro USB 供電,至少要 1A。
5. 開機用 8G Class 10 (或以上)的 micro SD記憶卡。
6. 接螢幕用的 HDMI 線
7. 網路線

搞定 Raspberry Pi 2的開機 micro SD卡

1. 請注意:由於要用到 SD讀卡機來燒錄 Pi2 開機映像檔,因此需要實體的Windows 裝置才行。

2. 請由 Microsoft Connect 網站來下載”Windows 10 IoT Core Insider Preview Image for Raspberry Pi 2″,檔名為 Windows_IoT_Core_RPI2_BUILD.zip,壓縮檔約470MB。

3. 在下載的檔案中,複製 flash.ffu 到電腦上。

4. 將 SD卡插入讀卡機

5. 以系統管理員身分啟動 cmd,跳轉到有 local.ffu 這個檔案的資料夾中。請確認您的 SD卡在[我的電腦] 中的磁碟編號,等一下要用到。請輸入以下指令,diskpart 是一個小程式,使用 list disk 指令就會列出磁碟編號。

diskpart
list disk 
exit

0001

6. 知道磁碟編號之後,接下來就要把映像檔燒錄到 SD卡了。以下的 PhysicalDriveN 要換成實際的 SD讀卡機磁碟編號 (),例如如果您的 SD卡是s disk number 3,下面就要改為 PhysicalDrive3
dism.exe /Apply-Image /ImageFile:flash.ffu /ApplyDrive:\\.\PhysicalDriveN /SkipPlatformCheck

7. 點選 “安全移除裝置” 來卸載 SD卡,沒有安全卸載的話,之後可能無法讓 Pi 2 開機呢。

接下來請把 SD 卡插入 Pi2,接上電源、螢幕以及鍵盤滑鼠就完成囉。開機畫面截圖如下,下一篇要分享我們操作 Windows 10 IoT Core Insider Preview 環境的心得~

實體開機畫面

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螢幕截圖

DefaultAppRpi2

 

Matlab & Simulink 的支援硬體:Raspberry Pi、Arduino與樂高機器人

Matlab 可說是所以電機、機械、資工相關科系必備良藥,具備了完整的數學運算功能,尤其是複雜的多維矩陣運算。另外還可以連接外部硬體,從一開始的樂高機器人與Arduino,現在也支援了 Raspberry Pi喔。現在不論是 Matlab 或是 Simulink 圖形化介面,都支援這三種硬體了,您可以使用慣用的硬體來作為資料擷取切面,例如主機狀態與感測器資料(數位/類比)就可以透過 Matlab 來分析出有趣的結果了。

這樣的架構其實用 LabVIEW 也可以,就看您喜歡青菜還是蘿蔔。也請參考 CAVEDU 研究室的 LabVIEW for Arduino 教學

Matlab 網頁介紹

以 Raspberry Pi 來說,以下介面的資訊都能直接取得,很方便。您只要有 Matlab 軟體(有試用版可以先玩玩看,或是大專院校應該都有校園版)以及 Raspberry Pi 就可以開始囉!

  • 攝影機模組
  • I2C 介面
  • SPI 介面
  • Serial 介面
  • GPIO 腳位

參考網頁:

Raspberry Pi support from Matlab  /  Raspberry Pi support from Simulink

 

[好朋友專題分享]自製Raspberry Pi 2 兩輪自平衡車

本篇文章感謝 CAVEDU 好朋友 Kevin 授權轉貼,好東西就是要讓更多人知道,也請大家點擊原文到 Kevin 的部落格留言發問喔!程式碼 Github 請點我

這台機器人 3/29 會出現在 CAVEDU Day喔,快點報名來看看吧~

0. 前言

本文將介紹如何利用Raspberry Pi自行製作一台兩輪自平衡車(segway)。先聲明一下, 這方面我只是初學者, 自動控制與工程數學理論都還給老師很久了,寫這篇純粹是為了拋磚引玉, 希望有經驗的高手們也能分享經驗.

1. 硬體需求

  • Raspberry Pi + 外殼 + WiFi網卡。我用的是Pi 2, 請自行先燒錄並安裝 Raspbian 作業系統來開機。WiFi網卡是edimax的, 安裝方法不另贅述
  • DC motors + 輪胎 + 車架 + 壓克力板 + 銅柱
    我從這裡買的,我當時買到的馬達規格是減速比1:34. 我想1:21應該更好。其它的馬達如果轉速夠快扭力夠大應該也可以用, 有經驗的朋友們請幫忙分享心得。
  • L293D IC 馬達驅動IC
    我從這裡買的
  • MPU6050六軸感測器
    我從這裡買的。順便也買到焊接針腳, 這樣就可以將感測器固定到麵包板上了.

2. 機構組裝

  • 上面是我買的那一包車體零件開箱照
  • 依照說明安裝車體, 包括L架, 馬達, 輪胎, 最後把壓克力板還有銅柱都裝上去。請參考這裡的組裝圖
  • 裝完以後的樣子

(其實拍完上面那一張照片,下一分鐘我的Pi就摔到地面, 透明壓克力盒就摔破了…)

這裡要說明一下, 車體零件內附的銅柱是 3cm的, 如果您的Pi外殼超過3cm 會塞不進去, 可以考慮換銅柱. 或是更換Pi的外殼。我是考量原廠外殼太重,卡榫又容易摔斷,所以後來換了一款薄型類似名片盒的外殼。又輕又耐摔。最上面那一片壓克力板是準備要來放麵包板的。

4. 安裝線路

開始插麵包板吧

這裡簡單說明一下電路,MPU6050模組是使用I2C介面,有四根線需要接上Raspberry Pi 的 GPIO腳位,分別是:

Vcc –> RPi GPIO header pin#1 (3.3V),
SDA –> RPi GPIO header pin#3 (SDA)
SCL –> RPI GPIO header pin#5 (SCL)
GND –> RPi GPIO header pin#6 (GND)

關於馬達的部分,我使用常見的L293D 驅動IC。
GPIO header pin#11, pin#13, pin#15 控制左輪, 接到L293D的pin#2, pin#7, pin#1
GPIO header pin#16, pin#18, pin#22 控制右輪, 接到L293D的pin#15, pin#10, pin#9
L293D的pin#3, pin#6 接左輪馬達
L293D的pin#14, pin#11 接右輪馬達
Vs 接 12V DC
Vss 接 5V DC
(Vs & Vss 這兩隻腳不要搞混)

還有就是 L293D 需要有夠高的電壓來源才能驅動馬達,我的做法是買一個 12V DC 1A 變壓器,再配一個轉接頭再接上麵包板,這樣才能供應 L293D 的 Vs (pin#8)。

還要注意一點就是,請把車體前後的接線整理固定好,因為後面做平衡調校測試的時候一定會摔車好多次,前後的線路就是首當其衝, 最好都用束線帶綁好。全部都固定完畢的樣子

IMAG0077

後面我們會講到用軟體測試上面的接線是否正確.

5. 軟體部份

這裡我們要搞定I2C, 並且使用wiringPi函式庫。它有基本GPIO功能又支援I2C 讀取MPU6050資料,還有SoftPWM 功能可以控制DC motors轉速,真是一舉數得呀!!

安裝步驟如下

先安裝i2c driver.

$ sudo apt-get install libi2c-dev

設定下次開機要啟動 i2c driver,

$ sudo vi /etc/modules

增加以下兩行到裡面, 儲存.
i2c-bcm2708
i2c-dev

有一個blacklist檔案要檢查
$ sudo vi /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf

確認裡面沒有以下兩行, 如果有出現, 請在前面都加上 #符號 (也就是把他comment掉), 儲存.

#blacklist spi-bcm2708
#blacklist i2c-bcm2708

然後Pi要重新開機
$ sudo bash; sync;sync;reboot

開機回來後, 要確認i2c driver kernel module 有正常啟動

$ lsmod |grep i2c
i2c_dev                 6027  0
i2c_bcm2708             4990  0

安裝 git
$ sudo apt-get install git-core

下載並安裝 wiringPi

$ cd
$ git clone git://git.drogon.net/wiringPi
$ cd wiringPi
$ sudo ./build

6. 測試MPU6050

先安裝測試工具
$ sudo apt-get install i2c-tools

執行這個工具測試 i2c bus上是否有看到MPU6050.

$ sudo i2cdetect -y 0 (for a Revision 1 board)
or
$ sudo i2cdetect -y 1 (for a Revision 2 board)

如果看到以下輸出… 注意那個”68″, 就表示已經正常抓到MPU6050了.

0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          — — — — — — — — — — — — —
10: — — — — — — — — — — — — — — — —
20: — — — — — — — — — — — — — — — —
30: — — — — — — — — — — — — — — — —
40: — — — — — — — — — — — — — — — —
50: — — — — — — — — — — — — — — — —
60: — — — — — — — — 68 — — — — — — —
70: — — — — — — — —

再來我們要下載測試程式嘗試抓取加速度計(accelerometer) & 陀螺儀(gyroscope meter)數據.

下載測試程式, 並編譯

$ cd
$ git clone https://github.com/wennycooper/mpu6050_in_c.git
$ cd mpu6050_in_c
$ cat README.md

$ gcc -o mpu6050_accl ./mpu6050_accl.c  -lwiringPi -lpthread -lm
$ gcc -o mpu6050_gyro ./mpu6050_gyro.c  -lwiringPi -lpthread -lm

現在來看看加速度的數據, 請執行以下程式:

$ sudo ./mpu6050_accl

應該要看到X, Y, Z 加速度數據, 如下:
My acclX_scaled: 0.140625
My acclY_scaled: -0.031006
My acclZ_scaled: 0.994141
My X rotation: -1.768799
My Y rotation: -8.047429

其中 acclX, acclY, acclZ 是三軸加速度數據
(單位是g, 沒錯! 就是物理課本上面的重力加速度 g=9.8m/s^2)
My X/Y rotation 是換算出來的角度 (單位是 degree).

請試著將車體前傾或後仰, 看看數據的變化.
如果您安裝MPU6050 的方向正確的話, 車體前傾或後仰應該會看到 Y rotation 介於 -90度 ~ 90度.

再來看看陀螺儀的數據, 請執行以下程式:

$ sudo ./mpu6050_gyro

應該要看到X, Y, Z軸的角速度, 單位是 degree/s
My gyroZ_scaled: -1.954198
My gyroX_scaled: -4.312977
My gyroY_scaled: 0.458015
My gyroZ_scaled: 0.366412
My gyroX_scaled: -4.053435
My gyroY_scaled: 0.427481
My gyroZ_scaled: -0.160305

請嘗試著觀察轉動瞬間與數據的變化, 就會理解陀螺儀數據了。這裡說明一下,單純用上面那個加速度計不就可以推算出傾斜角度不是嗎? 為何需要用到陀螺儀數據呢?主要是因為加速度數據很容易浮動, 後來有人發明了使用陀螺儀數據再補上加速度數據的方法, 這樣就能算出比較穩定可靠的傾斜角度。這套方法叫做 “complementary filter”. 詳細說明請看文末的參考文件.

7. 測試DC motors

現在我們用 wiringPi 寫一個程式測試 DC motors.

$ cd
$ git clone https://github.com/wennycooper/dcMotor.git
$ cd dcMotor
$ cat README.md

$ gcc -o dcMotor0 dcMotor0.c -lwiringPi -lpthread

準備要讓馬達轉囉!! 請確認12V電源有正常插上, 並把車體用手拿起來, 執行程式!!

$ sudo ./dcMotor0

如何?? 正常的話兩個馬達應該正轉5秒鐘, 再反轉5秒鐘, 最後停止.
馬達如果沒有轉, 表示前面步驟執行有錯, 請回頭去檢查.
如果有轉, 請確認兩個馬達都有轉同樣方向, 如果反向, 請把一個馬達接腳兩根交換, 應該可以改善.

還要注意一點, 您的兩個馬達都有轉得很 “夠快” 嗎??
如果轉得很慢, 比方說每秒鐘大約才2轉, 很有可能是L293D 的部分接線有問題, 請回頭再確認!!

轉速太慢可能會造成車體傾斜時馬達來不及將車體導正, 這樣就無法平衡了.

8. 最後整合

令人興奮的時刻要來了!! 我們要把上面所有的努力全部整合到一起!!
請下載並編譯最後這套兩輪自平衡車控制程式.

$ cd
$ git clone https://github.com/wennycooper/mySegway.git
$ cd mySegway
$ gcc -o mySegway ./mySegway.c ./motors.c  -lwiringPi -lpthread -lm

這程式會根據測到的數據, 努力保持車體平衡.
如果傾斜角度過大(>60度), 會自動讓馬達停止.

9. 執行

由於每一台車體平衡角度不一樣, 本程式開始執行的時候是假設車體已平衡, 並取出當下角度作為基準點, 再努力透過馬達運作努力保持角度。這意思是說: “程式啟動瞬間請保持車體平衡

有一點點難度,我的做法是左手放車子到地面,扶著它盡量保持車體平衡,然後平衡瞬間右手敲鍵盤執行程式。以下是結果錄影

如果不成功, 可能原因如下:

1. 馬達驅動方向和感測器方向相反, 可能需要改一下motors.c speed 的方向
2. 如果馬達有往正確的方向轉, 但還是傾倒, 可能是角度太大, 馬達轉速不夠或扭力不夠.
3. 執行啟動的時候沒有保持平衡, 請再執行一次
4. 不一樣的車體, 高度, 重心都不一樣, 可能需要改 PID參數
5. 其他我也不知道的原因

最後祝福各位也能夠成功!!

參考文件

  • http://blog.bitify.co.uk/2013/11/interfacing-raspberry-pi-and-mpu-6050.html
  • http://blog.bitify.co.uk/2013/11/reading-data-from-mpu-6050-on-raspberry.html
  • https://projects.drogon.net/raspberry-pi/wiringpi/software-pwm-library/
  • http://robotrabbit.blogspot.tw/2012/07/pid.html
  • http://www.bajdi.com/building-a-self-balancing-bot/

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  • 900MHz 四核心 ARM Cortex-A7 處理器 (執行速度大約為 B+ 的 6 倍)
  • 1GB LPDDR2 SDRAM (記憶體容量兩倍)
  • 完全相容於先前版本的 Raspberry Pi,因此在軟體與擴充板上都不用擔心喔!

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正因為處理器是 ARMv7 ,新的 Pi 2 可以執行完整的 ARM GNU/Linux distribution,包括 Snappy Ubuntu Core 與 Microsoft Windows 10(這就真的是很有趣的新聞啦!),更多消息與發展沿革請參考 Raspberry Pi 基金會說明 (本文內容部分翻譯自此)

最後來看一下 Eben Upton 對於 Pi 2 的介紹影片吧