Raspberry Pi (скорочено RPi) — мікрокомп’ютер розміром з кредитну картку, який має такі параметри: споживана потужність біля 7 Вт, частота — 1200 Мгц, 1 Гб оперативної пам’яті, 4-ядерний процесор. … Детальніше про Raspberry Pi 2.
Для зручної роботи тих, хто має книгу «Мікрокомп’ютер Raspberry Pi – інструмент дослідника», в тексті вказуються відповідні сторінки даної книги, де більш детально розглянуті наведені тут моменти. Більшість посилань наших занять будуть адресуватися до додаткових матеріалів на сайті isearch.kiev.ua.
Встановлення операційної системи на Raspberry Pi
Щоб почати роботу на RPi ([2], с.10, [3, 4]) треба встановити операційну систему. На відміну від традиційного комп'ютера, на якому є BIOS, привід з підтримкою змінних носіїв (наприклад, диска DVD) і жорсткий диск всередині комп'ютера, RPi просто має невеликий твердотільний накопичувач (реалізований на мікро SD-карті). Замість завантажувального диску, треба підготувати мікро SD-карту на звичайному комп'ютері та вставити її в RPi для подальшого розпакування/налаштування.
Вибір дистрибутива. Сьогодні є багато різних дистрибутивів і варіацій, доступних для RPi. Дистрибутив Raspbian - найбільш підтримуваний і найбільш стабільний дистрибутив Debian, оптимізований для RPi. ОС Raspbian є офіційною підтримуваною операційної системи.
Після завантаження та запуску дистрибутиву на RPi отримаємо повністю незалежну машину.
По-перше, треба отримати копію образу Raspbian на сайті Raspberry Pi Foundation. На момент написання методичних вказівок актуальний образ Raspbian Stretch.
Вибір інструмента для створення образу диска. Після закінчення завантаження образу диска, треба перенести даний образ на мікро SD-карту. Для цього можна використовувати комп’ютер з Windows, але легко виконати ті ж дії на комп’ютерах з Linux і OS X. Рекомендовані інструменти для трьох операційних систем, які можна завантажити за посиланням::
Windows: Win32 Disk Imager
Linux: ImageWriter
OS X: RPi-sd Card Builder
Створення образа на мікро SD-карті. Коли вже є копія дистрибутива Raspbian для RPi і Win32 Disk Imager, можна приступити до створення диска з операційною системою. Для цього треба вставити мікро SD-карту, яка використовується для проекту, в пристрій читання карт SD. Рекомендується в цей момент зробити подвійну перевірку букви диска у провіднику Windows. Бажано видалити будь-які флеш-носії, флеш-накопичувачі, або прив'язані смартфони/інші пристрої, перш, ніж почати - Win32 Disk Imager не зашкодить жодному підключеному жорсткому диску вашої системи, але запропонує інші флеш-носії, підключені до комп'ютера, як життєздатну мішень для інсталяції.
Далі треба розархівувати .IMG файл з Raspbian .ZIP файла, який було завантажено. Зверніть увагу на місце розташування витягнутого файла. Треба витягнути вміст .ZIP, що завантажено, та запустити Win32DiskImager.exe. Win32 Disk Imager — портативний додаток, тому його не треба встановлювати.
У запущеному Win32 Disk Imager вибрати файл образу і відповідну літеру
Натискаємо кнопку Write (Записати) для запису образу Raspbian на мікро SD-карту. Win32 Disk Imager попросить підтвердити перезапис, тому треба натиснути кнопку Yes (Так). Сам процес запису займає всього кілька хвилин.
Будемо орієнтуватися на віддалений доступ до RPi. В нових образах ОС Raspbian вже встановлений сервер VNC, але він автоматично не запускається при подачі живлення на RPi. Також для захисту від злому доступ до RPi через SSH закритий. Щоб запустити сервер VNC через SSH, необхідно в кореневий каталог мікро SD-карти записати файл з назвою SSH. Наприклад, можна створити текстовий файл SSH, в назві якого видалити розширення.
Тепер мікро SD-карта готова і її можна витягти з рідера.
Налаштування Raspbian на Raspberry Pi
Якщо є все обладнання і правильно організована мікро SD-карта то вставимо мікро SD-карту, приєднаємо всі кабелі і периферійні пристрої до RPi, за винятком кабелю живлення: HDMI або RCA кабель (якщо приєднуємо монітор або телевізор), USB мишу і клавіатуру (опція), кабель Ethernet тощо. На рис. нижче наведена послідовність дій.
Тепер можемо підключити мікро USB-кабель живлення, щоб запустити RPi.
Якщо ви підключили до RPi монітор, то.майже відразу ж побачите процес завантаження: екран, який швидко прокручується: Чотири малинки зверху інформують про 4 ядра ARM-процесора.
Запам’ятаємо, що за замовчуванням логін користувача — pi, а пароль — raspberry, хоча аутентифікація користувача при першому запуску тепер здійснюється автоматично і запускається робочий стіл, а не рядок терміналу.
Підключення до мережі та дистанційний доступ до RPi
В навчальному класі локальна мережа підтримує DHCP, тому RPi при підключенні до Ethernet отримає ІР-адресу і стане можливим дистанційний доступ до мікрокомп’ютера.
На заняттях будемо зазвичай використовувати так званий «безголовий режим» RPi. Тобто, до мікрокомп’ютера не будуть підключатися монітор, миша та клавіатура. Робота буде проходити з ноутбуком або десктопом, які знаходяться в одній мережі з RPi. Тому, треба навчитися знаходити свій RPi в локальній мережі.
В локальній мережі використовується динамічна адресація, тому маршрутизатор наступного разу може призначити іншу IP-адресу вашому RPi. Побачити цю адресу можна, якщо виконати сканування мережі.
Ми зробимо це за допомогою безкоштовного інструмента під назвою Advanced IP Scanner, який можна завантажити з radmin.com. Advanced IP Scanner показує всі пристрої, підключені до даної мережі, в тому числі, їх МАС-адреси, які залишаються постійними, в той час, як динамічні IP-адреси можуть змінитися. MAC-адреси оригінальних плат RPi 3 починаються з B8-27-EB. В таблиці нижче наведені закінчення МАС-адрес плат RPi 3, які використовуються в лабораторних роботах, що дозволить легко їх ідентифікувати:
Після того, як ІР-адреса RPi знайдена, можна під’єднатися до нього з ноутбука, який, звичайно, підключений до тієї ж мережі. Найпростіше це зробити, скориставшись SSH (Secure Shell) для зручного захищеного доступу до RPi ([2],с.75, [3-4]). Встановити з’єднання SSH можна з PuTTY — програмою, яка дозволяє працювати на віддаленому Raspberry та інших комп’ютерах з ОС Linux з комп'ютера Windows PC, що особливо важливо, беручи до уваги кількість користувачів останньої ОС.
Встановлення PuTTY не має особливостей. Після закінчення встановлення краще створити ярлик на робочому столі, бо зазвичай ця програма часто використовується.
Запуск PuTTY та налаштування для цільової системи:
- - Host Name (Ім'я вузла): ім’я вузла, наприклад, dbserver, або IP-адреса віддаленого комп’ютера
- - Port (Порт): 22
- - Protocol (Протокол): SSH
- - Connection (З'єднання): SSH
Віддати перевагу SSH протоколу версії: тільки 2
- Windows (Вікно): Translation (Переклад)
За замовчуванням встановлено ISO-8859-1, тому треба відкрити список і вибрати UTF-8.
Треба ввести відповідні дані, зберегти сесію (Save) і натиснути Open, щоб відкрилося вікно авторизації. Для входу використати ім’я і пароль користувача. Зверніть увагу, що символи паролю при введенні не відображаються навіть «зірочками».
Оновлення та встановлення програмного забезпечення
Отже, коли RPi працює і отриманий дистанційний доступ до нього, перше, що необхідно зробити, щоб ОС і програмне забезпечення працювало стабільно,– це оновити його. Візьміть за правило після чергового вмикання RPi перевірити та оновити ОС та ПЗ. Для цього треба виконати такі дві команди:
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade –y
Перша з цих команд перевірить репозиторії (сховища) на наявність виправлень у встановлених версіях програмних пакетів ПЗ та ОС і оновить їх. Друга команда здійснить пошук більш нових версій пакетів і запропонує вам їх встановити, але ми додали ключ –y (від слова yes), який вказує нашу згоду на встановлення нових версій пакетів, тому вони встановляться автоматично.
Для встановлення необхідного ПЗ, зазвичай, спочатку його треба знайти на репозиторіях. Це можна зробити, наприклад, за допомогою Synaptic - зручного ПЗ для пошуку та встановлення додатків (с.43).
Для пошуку додатку Synaptic ви повинні ввести:
sudo apt-cache search synaptic
Для встановлення Synaptic набираємо:
sudo apt-get install synaptic
Все чудово, але більшість з нас настільки прив’язались до «вікон», що вже чекають, коли отримають доступ до робочим столу RPi. Налаштуємо доступ до віддаленого робочого столу свого RPi.
Доступ до робочого столу RPi
За замовчуванням RPi виконує автоматичну аутентифікацію і завантажує робочий стіл, тому при підключенні до нього монітора на екрані з’явиться робочий стіл RPi:
Коли ми побачимо робочий стіл після завантаження ОС, то не можемо не звернути увагу на назойливе нагадування про необхідність змінити пароль для доступу. В навчальному класі ми його змінювати не будемо, а на персональному мікрокомп'ютері, звичайно ж, треба це зробити. На заняттях ми використовуємо віддалений доступ до RPi, тому отримаємо доступ до робочого столу через VNC (Virtual Network Computing).
VNC — протокол надання доступу до віддаленого комп'ютера у мережі TCP/IP з будь-якого іншого комп'ютера або мобільного пристрою з метою відстеження (моніторингу) та дистанційного керування. Для здійснення такої взаємодії потрібно встановити програмне забезпечення VNC, яке показує у вікні вашого комп'ютера весь екран (робочий стіл) віддаленого мікрокомп'ютера та передає йому коди натиснутих клавіш та команди мишки, надаючи користувачу повний «ефект присутності».
Щоб запустити вже встановлений на RPi сервер VNC введемо команду, скориставшись PuTTY:
vncserver -geometry 1024x728 -depth 24
де ключ -geometry задає розміри робочого столу RPi (в пікселях), який буде відображатися на екрані нашого комп’ютера. В нашому випадку, 1024x728 пікселів;
-depth задає глибину кольору. В нашому випадку використовується 24 розряди.
В терміналі буде показаний процес запуску VNC сервера, який завершиться рядком з IP-адресою RPi та номером сеансу сервера. Наприклад, 192.168.1.75:1 означає, що маємо перший сеанс. Для встановленого безкоштовного VNC сервера можна створити до 10 сеансів.
Тепер необхідно на нашому ПК встановити VNC-переглядач. Рекомендується RealVNC Viewer, який можна безкоштовно завантажити для своєї ОС за вказаним вище посиланням. До речі, якщо ваш смартфон підключений до тієї ж локальної мережі, що й RPi, то можете зайти на робочий стіл мікрокомп’ютера із смартфону. Вводимо в переглядачі ІР-адресу і номер сеансу для RPi, а потім логін і пароль користувача:
Отримуємо доступ до робочого столу RPi.
Тепер можете приступити до ознайомлення з інтуїтивно зрозумілим інтерфейсом робочого столу своєї «малинки», виконати налаштування конфігурації RPi через головне меню, а також скористатися браузером для доступу в Інтернет.
Нижче наведені завдання та питання, які дозволять закріпити отримані перші навички роботи з мікрокомп'ютером.
Завдання та питання для перевірки
1. Як записати на мікро SD-карту операційну систему для Raspberry Pi?
2. Яка різниця між образами ОС Raspbian і NOOBS ?
3. Як встановити місцевий час на Raspberry Pi?
4. Як змінити розкладку клавіатури на англійську міжнародну, US?
5. Як виконати початкову конфігурацію Raspberry Pi через командний рядок?
6. Як дозволити віддалений доступ до Raspberry Pi вже при першому запуску?
7. Як віддалено знайти свій мікрокомп’ютер, якщо його IP-адреса динамічна? Виконайте віддалений вхід на свій мікрокомп’ютер через SSH.
8. Яка різниця між командами update і upgrade?
