PDF de programación - Taller de Raspberry Pi

Tabla de contenido

Resumen
Introducción

La Raspberry Pi
El sistema GNU/Linux

Los periféricos de la RPi

Entradas y salidas digitales
Comunicaciones I2C
Comunicaciones SPI
Comunicación con UART
Comunicaciones en red

Desarrollo en C

Programando los periféricos

Entradas y salidas digitales
Comunicaciones I2C
Comunicaciones SPI
Comunicaciones en red

Arquitectura de software

Tratamiento de errores en C
Programación orientada a objetos
La biblioteca reactor

Casos de estudio

Dispositivo MP3
Piano de juguete

Desarrollo en Python

Programando los periféricos

Entradas y salidas digitales
Comunicaciones I2C
Comunicaciones SPI
Comunicaciones en red

Arquitectura de software

Casos de estudio

Dispositivo MP3
Acelerómetro
Control de accesos

Apéndices

Nuestra personalización de Raspbian
Secuencia de arranque
Alimentación de Raspberry Pi
Configuración de Raspberry Pi

1.1
1.2
1.2.1
1.2.2
1.3
1.3.1
1.3.2
1.3.3
1.3.4
1.3.5
1.4
1.4.1
1.4.1.1
1.4.1.2
1.4.1.3
1.4.1.4
1.4.2
1.4.2.1
1.4.2.2
1.4.2.3
1.4.3
1.4.3.1
1.4.3.2
1.5
1.5.1
1.5.1.1
1.5.1.2
1.5.1.3
1.5.1.4
1.5.2
1.5.2.1
1.5.2.1.1
1.5.2.1.2
1.5.2.1.3
1.6
1.6.1
1.6.2
1.6.3
1.6.4

2

Referencias

1.6.5

3

Resumen

Taller de Raspberry Pi

Taller de Raspberry Pi por Francisco Moya se distribuye bajo la licencia Creative Commons
Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional License.

Documento creado a partir de la obra en https://github.com/FranciscoMoya/rpi-workshop.

Estamos en la tercera edición de nuestro Taller de introducción a Raspberry Pi. Las dos ediciones anteriores se celebraron
con el mismo entusiasmo que ésta pero con mucho menos tiempo de preparación. Esta vez contamos con mejor
documentación y sobre todo con un contenido mucho más enfocado a los resultados prácticos.

Raspberry Pi es un pequeño ordenador personal diseñado como una herramienta para el aprendizaje de programación de
computadores y de diseño de sistemas electrónicos digitales. Desde un punto de vista completamente práctico veremos
cómo configurarla y usarla para desarrollar programas y sistemas electrónicos propios. Se invertirá un esfuerzo
considerable en comunicar la Raspberry Pi con el mundo físico, añadiendo sensores y actuadores de diversos tipos.

Hemos puesto mucha ilusión en esta renovación del taller. Esperamos que cubra tus espectativas, pero si no lo hace no
dudes en hacernos llegar tus sugerencias.

Happy hacking!

Toledo, Tue Jan 17 2017 13:23:08 GMT+0000 (UTC)
Francisco Moya Fernández

4

Introducción

Introducción

Un taller no aspira a dar unos conocimientos teóricos profundos, sino que tiene una orientación estrictamente práctica. Te
enseñaremos lo que incluye la Raspberry Pi, cómo configurarla y cómo usarla para realizar tus propios proyectos. Se
pretende que los ejemplos sean abordables incluso por alumnos de primer curso que ya hayan cursado la asignatura de
Informática.

Una importante incorporación en esta edición del taller son las nociones de arquitectura software. Queremos que se usen
las Raspberry Pi para abordar problemas reales de ingeniería. Y para eso es necesario que el software desarrollado sea
considerablemente más evolucionado que lo que solemos ver en los trabajos fin de grado. Los ejemplos que abordaremos
son sencillos, pero no triviales. Se proporcionarán plantillas de componentes reusables para construir sistemas
relativamente sofisticados.

Info Todo el código que te entregamos con el taller puedes usarlo en tus propios trabajos y
proyectos. Se distribuye bajo la licencia pública de GNU, una licencia permisiva que te
permite incluso modificar el software o explotar comercialmente tus proyectos. Solo hay
una condición, los trabajos derivados solo se pueden distribuir bajo esta licencia.

Una limitación importante de este taller es que no tratamos con sistemas de tiempo real estricto pero no podemos hacer
más en dos créditos. En un futuro próximo intentaremos ofrecer cursos complementarios de tiempo real y robótica con
Raspberry Pi.

Kit del alumno
Este taller está concebido como una actividad de motivación pro-bono, sin ningún tipo de remuneración para el personal
involucrado en el curso. El 100% del dinero recaudado en las matrículas se invierte en el material que se lleva el alumno.
Las compras se realizan con meses de antelación, gracias a la colaboración de la Escuela de Ingeniería Industrial de
Toledo, para poder aprovechar ofertas y proveedores extranjeros.

Cada edición del taller tiene su propia selección de componentes. En esta edición la selección ha sido la siguiente:

Componente
Raspberry Pi 3 modelo B
Caja Raspberry Pi B+
Fuente 5.1V 2.5A
Cables Dupont (40 + 40 + 40)
Conversor HDMI to VGA
LEDs, switches, resistencias, potenciometros
Tarjeta microSD 8GB
Protoboard pequeña
Servo de engranajes metálicos
Cable USB-UART
Lector microUSB
Acelerómetro + giróscopo I2C
ADC SPI
Teclado matricial de membrana
Convertidor bidireccional 3.3V a 5V

Enlace
http://es.farnell.com/raspberry-pi/raspberrypi-modb-1gb/raspberry-pi-3-model-b/dp/2525225
http://www.banggood.com/ABS-Case-For-Raspberry-Pi-B-Black-White-Transparent-p-960218.html
http://es.farnell.com/stontronics/t6090dv/psu-raspberry-pi-5v-2-5a-uk-euro/dp/2520786
http://www.banggood.com/120Pcs-20cm-Color-Breadboard-Jumper-Cable-Wire-Combination-For-Arduino-p-974006.html
http://www.banggood.com/1080P-HDMI-Male-To-VGA-Female-Adapter-Video-Converter-Cable-p-937626.html
http://www.banggood.com/Electronic-Parts-Component-Resistors-Switch-Button-Kit-For-Arduino-p-967062.html
http://www.banggood.com/8GB-MicroSD-TF-Memory-Card-For-RC-Quadcopter-Camera-p-68888.html
http://www.banggood.com/10Pcs-8_5-x-5_5cm-White-400-Holes-Solderless-Breadboard-For-Arduino-p-951142.html
http://www.banggood.com/4-X-Towerpro-MG90S-Metal-Gear-RC-Micro-Servo-p-961967.html
http://www.banggood.com/USB-to-RS232-TTL-Serial-FTDI-Chipset-FT232-Computer-Converter-Cable-p-80871.html
http://www.banggood.com/Wholesale-Diamond-USB-2_0-Hi-Speed-Micro-SD-SDHC-TF-Card-Reader-Support-32GB--p-45532.html
http://www.banggood.com/5Pcs-6DOF-MPU-6050-3-Axis-Gyro-Accelerometer-Sensor-Module-For-Arduino-p-959259.html
http://www.banggood.com/CJMCU-1118-ADS1118-16-bit-ADC-ADC-SPI-Communication-Module-Development-Board-p-1016133.html
http://www.banggood.com/5Pcs-4-x-3-Matrix-12-Key-Array-Membrane-Switch-Keypad-Keyboard-For-Arduino-p-1024978.html
http://www.banggood.com/20Pcs-8-Channel-Logic-Level-Translator-Converter-Bi-Directional-Module-p-1030474.html

Preselección de componentes para esta edición.

Los enlaces a la derecha te llevarán al sitio del fabricante seleccionado. Los precios pueden variar ligeramente respecto al
momento de compra. Por ejemplo, en marzo ya teníamos las Raspberry Pi 3 modelo B, los alimentadores originales y las
tarjetas microSD. Hemos tenido problemas en el pasado con otro tipo de alimentadores más baratos y no hemos querido
arriesgar.

5

Introducción

Diferencias con ediciones pasadas
Todo es diferente. Las ediciones pasadas del taller dedicaban la mayor parte del tiempo a conseguir un entorno de
desarrollo cómodo con la Raspberry Pi. Esto limitaba enormemente el tiempo que podíamos dedicar a hacer proyectos y,
por tanto, la utilidad del taller.

En esta edición todo el material se proporcionará completamente configurado y listo para usarse y no será necesario
ningún software en otro ordenador personal. El kit del alumno incluirá un conversor HDMI-VGA para poder usar los
monitores del laboratorio y se conectará directamente el ratón y el teclado USB del puesto de laboratorio.

También hemos tratado los problemas de infraestructura que sufrimos en ediciones pasadas. En primer lugar hemos
preparado el taller para que no sea necesario ningún tipo de comunicación con el exterior, ni soporte de aplicaciones
externas tales como Bonjour. Proporcionamos todos los mecanismos de comunicación posibles previamente configurados
pero no necesitaremos ninguno.

Warning Dada la radicalidad de los cambios que hemos hecho en el taller es posible que convoquemos una edición
3b en septiembre. El objetivo es reducir sensiblemente el precio de la matrícula eliminando del kit del alumno la
Raspberry Pi 3 y los componentes ya incluidos en otras ediciones. De esta forma alumnos que ya han cursado
ediciones pasadas del taller pueden actualizar su formación. En cualquier caso estas ediciones intermedias solo se
producirán si hay demanda suficiente.

Otra diferencia importante es que en esta edición incorporamos un nuevo sitio web de soporte al curso. Queremos activar
una comunidad de usuarios interesados alrededor de este sitio. Participa y haznos llegar tus sugerencias.

Estructura del manual
Este manual está dividido en tres partes:

La primera parte introduce la Raspberry Pi, sus características, su historia, el sistema operativo que vamos a emplear,
y el entorno de desarrollo.

La segunda parte describe los diferentes componentes de la Raspberry Pi desde un punto de vista aislado. Se trata
de que el alumno sepa cómo se programa cada componente y qué limitaciones tiene.

Finalmente la última parte se dedica a temas de arquitectura software. Cómo construimos programas que tratan con
múltiples fuentes de eventos heterogéneas. Cómo se organiza un programa complejo para que no sea imposible
modificarlo.

Repositorios GitHub
La última versión del material del curso está disponible en todo momento en GitHub en los siguientes repositorios:

https://github.com/FranciscoMoya/rpi-doc.git
https://github.com/FranciscoMoya/rpi-src.git

El primer repositorio corresponde a la documentación del taller, a los archivos a partir de los cuales se genera este
manual. A menos que quieras adaptarlo para otro fin es probable que prefieras descargarla de gitbooks.io. Ten presente
que el manual no se distribuye bajo la licencia de GNU, sino bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-
NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional.

El segundo repositorio corresponde al software de apoyo, que tienes preinstalado en tu Raspberry Pi. Para actualizarlo
ejec