Назначение стенда.
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).
Рисунок 1. Внешний вид стенда.
Состав.
- Модуль «Архитектура встраиваемых ЭВМ на базе Raspberry Pi» (1 шт.)
- USB клавиатура (1 шт.)
- USB мышь (1 шт.)
- SD/MicroSD карта памяти с системой Raspberry Pi (1 шт.)
- Блок питания (1 шт.)
- Комплект соединительных приборных проводов (1 шт.)
- Комплект учебно-методических пособий (2 шт.)
- Программное обеспечение (1 компакт-диск).
| Название комплектации | Состав |
| RPI | Содержит базовую комплектацию |
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 встраиваемых ЭВМ на базе Raspberry Pi»
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 располагаются все необходимые разъемы для подключения периферии. Модуль представлен следующими функциональными частями:
- Моноплатный компьютер (1 шт.)
- Цветной LCD дисплей, с диагональю не менее 7 дюймов (1 шт.)
- Жидкокристаллический цифробуквенный дисплей (1 шт.)
- Микросхема часов реального времени (1 шт.)
- Датчик температуры с нагревательным элементом (1 шт.)
- Блок кнопок (1 шт.)
- Блок светодиодов для индикации логических уровней (1 шт.)
- Потенциометр (1 шт.)
- Микросхема АЦП
- Блок управления и индикации работы моноплатного компьютера (1 шт.)
Перечень лабораторных работ:
- Знакомство с Raspberry Pi.
- Python. Основы языка. Переменные. Циклы. Условия.
- Работа с GPIO. Управление светодиодами. Считывание нажатия кнопок.
- Работа с GPIO. Работа с символьным жидокристаллическим индикатором.
- Измерение потребляемой мощности. Зависимость токопотребления от решаемых задач.
- Эффективность 3D-ускорителя.
- Работа с GPIO. Интерфейс I2C. Работа с микросхемой часов реального времени DS1307Z.
- Работа с GPIO. Интерфейс 1-wire. Работа с датчиком температуры DS18B20.
- 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 |