Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THU THẬP DỮ LIỆU DÙNG RASPBERRY PI

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THU THẬP DỮ LIỆU DÙNG RASPBERRY PI

Tải bản đầy đủ - 0trang

Ưu điểm: không cần phải tiếp xúc trực tiếp với đối tượng.

Nhược điểm: khó khăn trong việc tìm kiếm tài liệu, khơng cập

nhật được tình trạng tức thời của đối tượng.

- Phương pháp phi thực nghiệm: là phương pháp thu thập

thông tin trực tiếp trên đối tượng khảo sát nhưng khơng tác động

lên đối tượng khảo sát.

Ví dụ: Muốn biết các thơng số vận hành của 1 thiết bị máy

móc, động cơ thì người thu thập có thể trực tiếp quan sát, tiếp xúc

với đối tượng hoặc thông qua các thiết bị đo để thu thập thông tin

chỉ cho phép lấy được thông tin tại nơi đặt thiết bị đo.

Đặc biệt người thu thập có thể lấy thơng tin từ thiết bị đo mà

khơng cần có mặt tại nơi đặt thiết bị và máy đo. Thông tin từ thiết

bị và máy đo thông qua môi trường GPRS truyền đến điện thoại

hoặc thông qua môi trường internet truyền đến một web server để

người thu thập truy cập vào lấy thông tin.

Ưu điểm: dữ liệu được cập nhật liên tục, độ chính xác tương

đối cao.

Nhược điểm: chi phí đầu tư cao.

- Phương pháp thực nghiệm: là phương pháp thu thập thông

tin trực tiếp, có tác động gây biến đổi đối tượng khảo sát và mơi

trường xung quanh đối tượng khảo sát.

Ví dụ: Khi cần thu thập dữ liệu địa chất thì người khảo sát địa

chất phải thực hiện công việc đào, lấy mẫu, đo đạc. Từ đó phân

tích, thống kê các dữ liệu có được.

Ưu điểm: độ chính xác cao, nắm bắt cặn kẽ thông tin.

Nhược điểm: tốn nhiều thời gian và công sức.

- Phương pháp trắc nghiệm: Trong nghiên cứu công nghệ gọi

là thử nghiệm. Là phương pháp thu thập thông tin có tác động gây

biến đổi các biến của mơi trường khảo sát. Không gây tác động

nào làm biến đổi các thông số trạng thái của bản thân đối tượng

khảo sát.

2



Ví dụ: Trong cuộc điều tra ý kiến của người dân để kiểm tra

phản ứng của dư luận về quy định đi xe chính chủ, người thu thập

thơng tin sẽ lập ra một bảng liệt kê các câu hỏi để lấy ý kiến của

người dân. Sau đó sẽ xử lý và thống kê các ý kiến để có được

thơng tin cần thiết.

Ưu điểm: Ít tốn chi phí nhất trong tất cả các phương pháp.

Nhược điểm: Mức độ phức tạp của thơng tin gây khó khăn

trong việc phân tích và đưa ra kết luận.

Ở đồ án này sử dụng phương pháp thu thập dữ liệu phi thực

nghiệm, thông qua thiết bị đo, gửi thơng tin qua mơi trường truyền

dữ liệu, có hai môi trường truyền thông dụng là GPRS và Internet.

GPRS là dịch vụ vơ tuyến gói tổng hợp dành cho những người

dùng hệ thống thơng tin di động tồn cầu GSM và điện thoại di

động IS-136. Nó cung cấp dữ liệu ở tốc độ từ 56 đến 114 Kb/s. Hạn

chế của GPRS là tốc độ và băng thông thấp.

Internet là một hệ thống thơng tin tồn cầu có thể được truy

nhập cơng cộng gồm các máy tính được liên kết với nhau, có tốc

độ truyền nhận dữ liệu cao (Mb/s), ứng dụng rộng rãi.

Vì nhu cầu truyền nhận dữ liệu lớn và tính tiện lợi cho người

sử dụng nên đồ án này sử dụng môi trường truyền Internet.

1.1.2 Ứng dụng trong thực tiễn

Thu thập dữ liệu là công việc cần thiết và quan trọng, được

ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực ngành nghề.

- Trong khoa học tự nhiên: thu thập các số liệu, mẫu vật trong

nghiên cứu khoa học.

- Trong xã hội: điều tra dân số, khảo sát chất lượng cuộc

sống, thu thập số liệu trên hiện trường, vụ án để phục vụ cho quá

trình điều tra tìm kiếm nguyên nhân và tội phạm…

- Trong sản xuất: thu thập các số liệu của máy móc, sản

phẩm trong dây chuyền sản xuất, giám sát tình trạng hoạt động

của thiết bị máy móc…

3



- Trong kinh doanh: khảo sát nhu cầu tiêu dùng của khách

hàng, điều tra hoạt động các đối thủ cạnh tranh để có phương án

cạnh tranh thích hợp…

Một ứng dụng thực tiễn là trong kinh doanh của công ty sản

xuất thiết bị điện công nghiệp ABB, các nhân viên quản lý sẽ cập

nhật thông tin về số lượng, chủng loại, giá thành, các thông số kỹ

thuật của các mặt hàng kinh doanh từ các giấy tờ nhập hàng và

cập nhật dữ liệu đo đếm từ các thiết bị đo trong q trình sản xuất

lên trang chủ của cơng ty.

1.2 Thu thập dữ liệu dùng Raspberry Pi

Đề tài này thực hiện việc thu thập dữ liệu về nhiệt độ và độ

ẩm liệu dùng Raspberry Pi

1.2.1 Raspberry Pi

Giới thiệu về Raspberry Pi

Raspberry Pi là một chiếc máy tính tí hon giá chỉ 35$ chạy hệ

điều hành Linux ra mắt vào tháng 2 năm 2012. Ban đầu Raspberry

Pi được phát triển dựa trên ý tưởng tiến sĩ Eben Upton tại đại học

Cambridge muốn tạo ra một chiếc máy tính giá rẻ để học sinh có

thể dễ dàng tiếp cận và khám phá thế giới tin học. Dự định khiêm

tốn của ông đến cuối đời là có thể bán được tổng cộng 1000 bo

mạch cho các trường học. Vậy thì điều gì đã làm nên thành cơng

ngồi sức tưởng tượng của Raspberry Pi khi đã bán được hơn một

triệu bo mạch chỉ trong vòng chưa đầy một năm?



4



Hình 1.1 Hình ảnh thực tế Raspberry Pi 3

Một số ưu điểm của Raspberry Pi:

- Raspberry Pi có mức giá hấp dẫn: 35$ cho một chiếc bo

mạch có thể làm được hầu như mọi ứng dụng hằng ngày như lướt

web, học lập trình, xem phim HD đến những ý tưởng không ngờ

đến như điều khiển robot, nhà thông minh…

- Raspberry Pi chạy hệ điều hành Linux: 99% những thứ làm

trên máy tính Windows đều có thể thực hiện được trên Linux và

quan trọng là tất cả đều miễn phí.

- Raspberry Pi có 8 ngõ GPIO: có thể kết nối và điều khiển

các thiết bị trong cuộc sống thực tế như đèn, động cơ, GPS… Rất

nhiều ứng dụng nhà thông minh đã sử dụng Raspberry Pi làm bộ

điều khiển trung tâm.

- Raspberry Pi có kích thước tí hon: chỉ tương đương một

chiếc thẻ ATM và nặng khoảng 50 gram. Gắn với chiếc tivi,

Raspberry có thể biến thành một thiết bị giải trí thơng minh trong

phòng khách. Gắn với màn hình và bàn phím, chuột, Raspberry có

thể biến thành một chiếc máy tính đúng nghĩa. Nhỏ gọn và tiện lợi.

- Cộng đồng Raspberry Pi phát triển rất nhanh trên thế

giới: hầu hết những thắc mắc của người dùng đều được giải đáp

rất nhanh và còn hơn thế nữa người dùng có thể tìm thấy hàng

ngàn dự án đã thực hiện và vô số ý tưởng độc đáo.

5



Với những ưu điểm độc đáo trên, Raspberry Pi đã vượt ra khỏi

biên giới của trường học và trở thành thiết bị ưa thích của rất

nhiều người đam mê điện tử và lập trình. Sự thành cơng của nó đã

mở ra một bước phát triển mới cho tin học, đem máy tính và cảm

hứng lập trình đến gần mọi người hơn bao giờ hết.

Raspberry Pi có 3 mẫu chính đó là:

- Raspberry Pi model A

- Raspberry Pi model B

- Raspberry Pi model B+

Về cơ bản, phần lớn cấu trúc của 3 mẫu này giống nhau. Tuy

nhiên, mỗi mẫu Raspberry Pi lại có một số điểm khác biệt:

- RPi model A: RAM chỉ có dung lượng 256MB, chỉ có một

cổng USB, khơng có cổng Ethernet (dùng để kết nối dây cáp

mạng), có 26 chân GPIO.

- RPi model B: Có 2 cổng USB và một cổng Ethernet (kết nối

mạng LAN), có 26 chân GPIO. Model B lại có 2 phiên bản khác

nhau. Về cơ bản, 2 phiên bản này giống nhau, chỉ khác ở dung

lượng bộ nhớ RAM

Raspberry Pi model B v1: RAM có dung lượng 256MB

Raspberry Pi model B v2: RAM có dung lượng 512MB.

- Raspberry Pi model B+: Có sự cải tiến về cổng kết nối cũng

như số lượng chân GPIO. Ở mẫu B+ này, Raspberry Pi có 4 cổng

USB (nhiều hơn model B 2 cổng, nhiều hơn model A 3 cổng) giúp

tăng khả năng kết nối thiết bị ngoại vi, có đến 40 chân GPIO (nhiều

hơn 13 chân so với model A và model B). Ngoài ra, mẫu B+, ngõ

video và ngõ audio được tích hợp thành một cổng duy nhất (thay

vì hai cổng riêng biệt như model A và model B)

Lịch sử phát triển của Raspberry Pi

Vào năm 2006, Eben Upton cùng các đồng nghiệp làm việc

tại phòng thí nghiệm máy tính đại học Cambridge bắt đầu cảm

thấy quan ngại về việc trình độ đầu vào của các tân sinh viên ngày

6



càng giảm. Vào thời điểm những năm 90, các sinh viên khi mới

nhập học ngành khoa học máy tính đều đã có những kinh nghiệm

nhất định về lập trình; nhưng mọi chuyện rất khác vào những năm

2000, khi mà ngay cả những sinh viên khá nhất cũng chỉ biết đơi

chút về lập trình web.

Có điều gì đó đã thay đổi cái cách mà trẻ em tương tác với

máy tính. Một vài nguyên nhân được tìm ra như: những chứng chỉ

thông dụng hay mà trẻ em bây giờ hay phải học là về Word và

Exel; sự đi xuống của kỉ nguyên dot-com (.com); và sự phát triển

như vũ bão của video game cũng như game pc đã thế chỗ cho

Amigas, BBC Micros 63 hay là Spectrum ZX những công cụ mà thế

hệ trước dùng để lập trình (bởi thế các bậc phụ huynh có xu hướng

cấm đốn con em với máy tính dù cho bọn trẻ có làm những việc

có ích hơn là chơi game, như học lập trình chẳng hạn).

Eben Upton và các đồng nghiệp muốn làm điều gì đó để thay

đổi thực trạng này. Họ nảy ra ý tưởng về những chiếc máy tính

mini, giá rẻ và có khả năng lập trình được dành cho trẻ em. Họ dự

tính vào ngày mở của đại học Cambridge sẽ trao chúng cho các

em học sinh có đam mê với khoa học máy tính; rồi sau đó vài

tháng họ sẽ liên lạc để tìm hiểu xem bọn trẻ đã làm được gì với

những mini pc này. Như vậy,



những thiết kế đầu tiên của



Raspberry Pi ra đời vào năm 2006.

Đến năm 2008, Eben Upton vào làm việc tại Broadcom với

vai trò thiết kế chip. Cơng việc này giúp ơng có nhiều điều kiện tốt

hơn để phát triển Raspberry Pi. Ông đã sử dụng các linh kiện và

chip điện tử có hiệu năng cao (nhưng giá thành rẻ gấp nhiều lần

ngoài thị trường) ở chính cơng ty ơng làm việc để hồn thiện sản

phẩm của mình. Ơng cùng các cộng tác của mình cũng chọn Linux

sẽ là hệ điều hành cho Raspberry Pi bởi đặc điểm đòi hỏi cấu hình

pc thấp, “nguồn mở” và quan trọng nhất là nó có “tính lập trình”

cao hơn so với Windows. Với những nỗ lực của Eben Upton và đồng

7



nghiệp, đến năm 2011, Raspberry Pi Model B, phiên bản hồn

thiện của Raspberry Pi, đã chính thức được tung ra thị trường với

giá chỉ 35$.

Về nguồn gốc của cái tên Raspberry Pi, phòng thí nghiệm

máy tính của đại học Cambridge thường đặt tên các sản phẩm của

mình bằng tên các loại trái cây, “Raspberry” nghĩa là “quả dâu”

còn “Pi” là ám chỉ “python” ngơn ngữ lập trình chính thức của

Raspberry Pi.

Làm việc với Raspberry Pi qua máy tính

Trong nhiều ứng dụng có khơng gian hạn chế chẳng hạn như

dùng Raspberry Pi để điều khiển cửa tự động thì người ta thường

khơng muốn kết nối rườm rà màn hình, bàn phím, chuột lên

Raspberry Pi mà vẫn có thể khiển được nó. Khi đó ta có thể sử

dụng 2 cơng nghệ phổ biến để điều khiển Raspberry Pi từ xa bằng

một máy tính khác là SSH và Remote Desktop Connection. Mỗi

cơng nghệ có đặc điểm riêng phù hợp với từng ứng dụng trên

Raspberry Pi.

Giao tiếp Raspberry Pi bằng SSH:

SSH (viết tắt của từ Secure Socket Shell) là một giao thức

mạng được sử dụng để đăng nhập vào một máy tính từ xa. Chẳng

hạn bạn có một máy tính ở nhà cài Linux có cài SSH thì bạn có thể

đăng nhập vào máy tính đó từ xa để quản lý dữ liệu. Các dữ liệu

mà bạn gửi đi hoặc nhận thông qua giao thức SSH sẽ đều được mã

hóa lại để bảo mật thơng tin an tồn hơn. Để sử dụng SSH ta phải

cài đặt trên cả Raspberry Pi lẫn máy tính

Giao tiếp với Raspberry bằng Remote Desktop Connection:

Remote Desktop Connection là cơng nghệ cho phép máy tính

truy cập vào mơi trường desktop lẫn bàn phím và chuột của một

máy tính khác. Để sử dụng thì ta cần cài đặt Remote Desktop

Connection lên máy tính được điều khiển. Trong trường hợp này



8



muốn điều khiển Raspberry Pi từ xa thì ta cài Remote Desktop

Connection lên Raspberry Pi.

Nguồn điện cung cấp cho Raspberry Pi

Nguồn điện cung cấp cho Raspberry Pi là một yếu tố rất quan

trọng trong quá trình sử dụng. Việc dung nguồn điện khơng đảm

bảo cơng suất, chất lượng có thể dẫn đến tình trạng hỏng mạch

Nguồn điện cung cấp cho Raspberry Pi thông qua cổng Micro

USB hàn chết trên board mạch, hiệu điện thế 5.1V. Ngồi nguồn

chính hãng, có thể dùng nguồn ZEQI 5V-2.5A hoặc nguồn của các

thiết bị có sẵn như điện thoại, máy tính bảng…

Dòng điện cung cấp cho Raspberry Pi phụ thuộc vào một số

thiết bị ngoại vi kết nối đến nó. Nếu chỉ có riêng mỗi Raspberry Pi

mà khơng có kết nối với bất kỳ thiết bị nào hết thì dòng model B

chỉ cần 700mA đến 1000mA là có thể hoạt động được, với dòng

sản phẩm model A thì có thể thấp hơn, dòng này chỉ cần 500mA là

hoạt động được. Tuy nhiên, khác với các phiên bản trước,

Raspberry Pi3 sử dụng CPU có xung nhịp 1.2GHz nên tiêu tốn điện

năng hơn vì vậy nên sử dụng dòng 2.5A. Khi sử dụng Raspberry Pi

cần lưu ý đến dòng điện như:

- Các chân GIPO mỗi chân dòng an toàn ở mức 16mA, toàn

bộ chân an toàn ở mức 50mA

- Cổng HDMI sử dụng ở mức 50mA

- Bàn phím và chuột sử dụng từ 100mA đến 1000mA…

Các hệ điều hành trên Raspberry Pi

Raspberry Pi có rất nhiều hệ điều hành hỗ trợ, trong đó có

Raspbian là hệ điều hành thơng dụng và là hệ điều hành chính

thức của Raspberry Pi Foundation, ngồi ra có 7 hệ điều hành khác

được xác nhận hỗ trợ hệ điều hành do các nhà phát triển tự tối ưu.

Một số hệ điều hành thông dụng cho Raspberry Pi:

- Raspbian

- Ubuntu Mate

9



- Snappy Core Ubuntu

- Windows 10 loT Core

- OSMC

- OpenELEC

- PiNet

- RiscOS

Trong đồ án này tôi lựa chọn hệ điều hành Raspbian, một hệ

điều hành cơ bản, phổ biến nhất và do chính Raspberry Pi

Foundation cung cấp. Nó cũng được hãng khuyến cáo sử dụng, nhất

là cho người mới bắt đầu làm quen với Raspberry Pi.

Cấu tạo Raspberry Pi

Phần cứng



Hình 1.2 Cấu tạo của Raspberry Pi

- Trái tim của Raspberry Pi là chip SOC (System-OnChip) Broadcom BCM2837 chipset chạy ở tốc độ 1.2GHz. Chip này

tương đương với nhiều loại được sử dụng trong smartphone phổ

thơng hiện nay, và có thể chạy được hệ điều hành Linux. Tích hợp

trên chip này là nhân đồ họa (GPU) Broadcom VideoCore IV. GPU

này đủ mạnh để có thể chơi 1 số game phổ thông và phát video

chuẩn full HD.

- Có 40 chân ngõ GPIO (General Purpose Input Output): đúng

như tên gọi của nó, chúng ta có thể kết nối và điều khiển rất nhiều

thiết bị điện tử/cơ khí khác.

10



- Ngõ HDMI: dùng để kết nối Raspberry Pi với màn hình máy

tính hay tivi có hỗ trợ cổng HDMI.

- Ngõ RCA Video (analog): khi thiết kế Raspberry Pi người ta

cũng tính đến trường hợp người sử dụng ở các nước đang phát

triển khơng có điều kiện sắm một chiếc tivi đời mới tích hợp cổng

HDMI. Vì vậy cổng video analog này được thêm vào, giúp người

dùng có thể kết nối với chiếc tivi đời cũ mà không phải lo lắng.

- Ngõ audio 3.5mm: kết nối dễ dàng với loa ngoài hay

headphone.

- Cổng HDMI hỗ trợ full HDMI, nếu kết nối với tivi ngõ âm

thanh được tích hợp theo đường tín hiệu HDMI nên khơng cần sử

dụng ngõ audio

- Cổng USB: Có thể mở rộng phạm vi ứng dụng nhờ vào việc

tích hợp 4 cổng USB 2.0 để có thể kết nối với bàn phím, chuột hay

webcam, bộ thu GPS… Vì Raspberry Pi chạy Linux nên hầu hết

thiết bị chỉ cần cắm-và-chạy (Plug-&-Play) mà không cần cài driver

phức tạp.

- Cổng Ethernet: cho phép kết nối Internet tốc độ tối đa

100Mbps

- Khe cắm thẻ SD: Raspberry Pi khơng tích hợp ổ cứng. Thay

vào đó nó dùng thẻ SD để lưu trữ dữ liệu. Toàn bộ hệ điều hành

Linux sẽ hoạt động trên thẻ SD này vì vậy nó cần kích thước thẻ

nhớ tối thiểu 4 GB và dung lượng hỗ trợ tối đa là 32GB. Khe gắn

Micro SD card được hàn chết trên board theo kiểu Push-Pull (nghĩa

là bạn muốn gắn vào thì đẩy thẻ vào, lấy ra thì kéo ra), theo như

hãng giải thích sẽ tốt hơn kiểu Push-Push trước kia.

- Đèn LED: trên Pi có 5 đèn LED để hiển thị tình trạng hoạt

động.

- Jack nguồn micro USB 5V, tối thiểu 700mA: nhờ thiết kế này

mà chúng ta có thể tận dụng hầu hết các sạc điện thoại di động

trên thị trường để cấp nguồn điện cho Raspberry Pi.

Sơ đồ các chân ngõ vào/ra trên Raspberry Pi

11



Hình 1.3 Sơ đồ chân GPIO của Raspberry Pi

- Đặc tính điện của các chân GPIO:

Có tổng cộng 40 chân được chia thành 2 hàng.

Các chân GPIO có điện áp ngõ ra là 3V3 hoặc 5V

Dòng điện ngõ ra max trên các chân GPIO là 50 mA.

Các chân có nhiều chức năng bao gồm:

I2C Bus

Pin 3 = I2C SDA

Pin 5 = I2C SCL

Serial port

Pin 8 = UART1 TXD

Pin 10 = UART1 RXD

SPI bus



12



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THU THẬP DỮ LIỆU DÙNG RASPBERRY PI

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×