Архитектура встраиваемых ЭВМ (моноплатных компьютеров) на базе Raspberry Pi

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).

Состав

1. Модуль «Архитектура встраиваемых ЭВМ на базе Raspberry Pi» (1 шт.)
2. USB клавиатура (1 шт.)
3. USB мышь (1 шт.)
4. SD/MicroSD карта памяти с системой Raspberry Pi (1 шт.)
5. Блок питания (1 шт.)
6. Комплект соединительных приборных проводов (1 шт.)
7. Комплект учебно-методических пособий (2 шт.)
8. 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:

1. Моноплатный компьютер (1 шт.)
2. Цветной LCD дисплей, с диагональю не менее 7 дюймов (1 шт.)
3. Жидкокристаллический цифробуквенный дисплей (1 шт.)
4. Микросхема часов реального времени (1 шт.)
5. Датчик температуры с нагревательным элементом (1 шт.)
6. Блок кнопок (1 шт.)
7. Блок светодиодов для индикации логических уровней (1 шт.)
8. Потенциометр (1 шт.)
9. Микросхема АЦП
10. Блок управления и индикации работы моноплатного компьютера (1 шт.)

Перечень лабораторных работ

1. Знакомство с Raspberry Pi.
2. Python. Основы языка. Переменные. Циклы. Условия.
3. Работа с GPIO. Управление светодиодами. Считывание нажатия кнопок.
4. Работа с GPIO. Работа с символьным жидокристаллическим индикатором.
5. Измерение потребляемой мощности. Зависимость токопотребления от решаемых задач.
6. Эффективность 3D-ускорителя.
7. Работа с GPIO. Интерфейс I2C. Работа с микросхемой часов реального времени DS1307Z.
8. Работа с GPIO. Интерфейс 1-wire. Работа с датчиком температуры DS18B20.
9. 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