PDF de programación - Raspberry Pi, control de interfaces mediante aplicaciones Web

ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN / RESEARCH ARTICLE

Raspberry Pi, control de interfaces
mediante aplicaciones Web

Raspberry Pi, control interfaces using web
applications



Medina Alfonso*
Quintero Veronica**
Diaz Arnoldo***

* Estudiante de Ingenieria de Sistemas y Computación, Area terminal especialidad de
Redes en el Instituto Tecnológico de Mexicali. y Desarrollador de aplicaciones web
para la empresa Ynnovateck.
[email protected]
**Ingeniero en Computación, Maestría en Electrónica, especialidad en
Telecomunicaciones, Maestría en Ciencias de la Ingeniería, especialidad de Redes y
Telecomunicación,
Instituto Tecnológico de Mexicali
[email protected]
***Ingeniero en ciencias computacionales, Maestría en Ciencias en Tecnología de
Redes e Informática, Doctorado en Arquitectura y Tecnología de los Sistemas
Informáticos (Universidad Politécnica de Valencia España) [email protected]

Profesor

del



Correspondencia: Veronica Quintero Rosas, Instituto Tecnológico de Mexicali, México.
Departamento. de Sistemas y Computación
Av. Tecnológico s/n Col. Elías Calles
Mexicali, B.C, México, 21376

Resumen – Los sistemas de comunicación de una civilización demuestran
que tan avanzados se encuentran en sus tecnologías informáticas, tales
sistemas de comunicación pueden ser; él envió de un correo, una conexión
con una base de datos en tiempo real o la ejecución de aplicaciones web
en la “nube”, este método solo espera poder alojar información para poder
utilizar nuestras aplicaciones sin tener que depender de que estas estén en
nuestro computador para poderlas manipular y utilizar cuando nosotros
queramos y desde cualquier parte del mundo. Teniendo todo esto a nuestra
disposición pudimos realizar aplicaciones web las cuales manipulan
hardware a distancia en nuestro caso con la implementación del dispositivo
Raspberry pi como intermediario de control entre la aplicación y el
hardware a la Raspberry con esto todas nuestras aplicaciones solo estaban
cargadas en la memoria de la Raspberry y con la dirección física de esta
podíamos acceder y utilizarlas entre los proyectos que realizamos está el
del encendido y apagado de una lámpara con un foco de 60 watts y el
controlar un brazo robótico con el acelerómetro de nuestro Smartphone
estos proyectos los veremos más afondo en este documento.

Palabras Claves: Raspberry pi, programación, Web, servidor, parámetros
gráficos, placa reducida.

1 Objetivo

Demostrar la capacidad del dispositivo Raspberry pi en el entorno de desarrollo de
aplicaciones web así como el uso, para controlar distintos dispositivos de hardware por
medio de una programación avanzada y un conocimiento de electrónica básica.

2 Raspberry pi

Raspberry Pi un ordenador de placa reducida con un costo muy bajo, desarrollado en
Reino Unido por la Fundación Raspberry Pi, con el objetivo de estimular la
enseñanza de ciencias de la computación en las escuelas.

El diseño contiene un procesador central(CPU)ARM1176JZF- Sa700MHz(el firmware
incluye modos “Turbo” para que el usuario pueda hacerle overclock de hasta1 GHz
sin perder la garantía),un procesador gráfico(GPU)Video Core IV, y 512 MB de
memoria RAM aunque originalmente al ser lanzado eran 256MB.

El diseño no incluye una unidad de memoria de estado sólido, ya que usa una tarjeta
SD para el almacenamiento permanente [3]; tampoco incluye fuente de alimentación
carcasa. El 29 de febrero de2012 la fundación empezó a aceptar órdenes de compra del
modelo “B”, y el 4 de febrero de 2013 del modelo “A” [12], [10].

Fig. 1: Diagrama a bloques Raspberry

A pesar de que el Modelo A no tiene un puerto RJ45, se puede conectar a una red
usando un adaptador USB-Ethernet suministrado por el usuario. Por otro lado, a ambos
modelos se les puede conectar un adaptador Wi-Fipor USB, para tener acceso a redes
inalámbricas o internet.

El sistema cuenta con 256MB de memoria RAM en
Su modelo “A”, y el modelo “B” con 512 MB de memoria RAM. Como es típico en
los ordenadores modernos, se pueden usar teclados y ratones con conexión USB
compatible con Raspberry Pi.

Raspberry Pi [3] no incluye reloj en tiempo real, por lo que el sistema operativo debe
usar un servidor de hora en red; o pedir al usuario la hora en el momento de arrancar el
ordenador. Sin embargo se podría añadir un reloj en tiempo real (como el DS1307)
con una batería mediante el uso de la interface I²C.

Fig. 3: Tipos de dispositivos para interconectar a Raspber

3 Sistemas operativos Raspberry pi

Raspberry no utiliza un sistema operativo común ya que su microprocesador ARM11 es algo
limitado en ciertos rasgos no permite la estructura de algunos sistemas operativos que nosotros
conocemos como lo que es Ubuntu o Windows inclusive Mac por lo mismo tiene una gama de
sistemas basados en Linux solo para este dispositivo entre ellos podemos encontrar por ejemplo
Arch Linux, Raspdebian, RiscOs, Pidora, RaspBmc y OpenElec todos estos sistemas son
especializados en ciertas tareas que la Raspberry puede hacer pero el más utilizado y con mayor
soporte de programación es Raspdebian es lo muy parecido a debían y fácil de utilizar con
herramientas muy buenas y fáciles de utilizar.

Fig. 4: Sistema operativo Raspdebian el más utilizado para desarrollo.

4 Entorno

Entre los distintos lenguajes de programación que este dispositivo puede interpretares:

a) C
b) Python
c) C++
d) PHP

También se pueden manejar bases de datos y poder administrarlas para cada lenguaje que se
use. La Raspberry Pi dispone de un puerto de expansión de entradas y salidas; de propósito
general conocido como GPIO y que se accede a él a través de un conector de cabecera rotulado
como P1enlaplaca.Todos los pines, excepto los de alimentación son reconfigurables y por tanto
podremos adaptarlos a nuestras necesidades; aunque por defecto una serie de pines están
configurados para la conexión de las interfaces UART, I2C y SPI. La disposición y funciones de
sus pines para la placa perteneciente a la Rev2 es la que se muestra en la figura 5 abajo, los
pines GPIO4, GPIO17, GPIO27, GPIO22, GPIO18, GPIO23 ,GPIO24 y GPIO25 son los que
vienen configurados por defecto para entradas y salidas digitales [9].

5 Funcionamiento básico.

Fig. 5: Puertos GPio.

1.

Antes de todo tenemos que tener todos nuestros elementos de hardware conectados: memoriaSD
con nuestro sistema operativo ya montado, mouse, monitor y un teclado.

2.

3.

4.

5.

Conectamos a corriente el dispositivo, encendemos y empezara inmediatamente a cagar los
archivos del sistema operativo.

Al cargar el sistema operativo; se debe introducir por default el usuario “pi” y password
“raspberry”.

Al introducir el password y usuarios podrá acceder al sistema de raspberrypi, el cual es muy
similar a la terminal manejada en diversos sistemas basados en Linux. Por medio de comandos
podemos realizar varias tareas como la configuración de tu ip, conectarte a una red o entrar a
una carpeta en específico, instalar o correr un programa etc.

Para poder trabajar con un entorno grafico de raspberry solo habrá que introducir el comando
startx ya continuación el sistema operativo pasara de un entorno de terminal, a un entorno
completamente gráfico.

Fig. 6: Entorno de terminal antes de usar el comando start x.

6 ANTECEDENTES.

Existen varios proyectos ya implementados con este dispositivo, los más conocidos se basan en
la idea de crear “controles remotos” para un carro de juguete por medio del wifi o Bluetooth.

Pero el más conocido mundialmente es la creación de una computadora portátil o de escritorio,
incluso como una consola de videojuegos, entre los más populares se encuentra un contador
Geiger, conglomerados mejor conocidos como Clúster, servidores, etc.

Fig. 7: Clúster realizado en la universidad Southampton con

64 dispositivos Raspberry.

7 Proyectos realizados.

7.1 Cubo de Leds.
En una labor de investigación y de interés por el dispositivo y su funcionalidad logramos
formar varios proyectos dando comienzo por una matriz de leds de 3 dimensiones, el cual por
medio de un algoritmo logramos controlar el encendido y apagado de cada uno de los leds del
cubo.

Fig.9: Cubo de leds verdes.

En cada posición se otorgaron a su vez diversas secuencias de encendido creando efectos
visuales muy llamativos, esto lo desarrollamos en lenguaje C.

//polarizamos las 3 capas
digitalWrite (9, 0) ;
digitalWrite (10, 0) ;
digitalWrite (11, 0) ;

//ciclo para definir la secuencia de las
columnas
int x=0;
for( x ; x < 9 ; x++ )
{
digitalWrite (x, 1) ; //encendemos el pin x
delay(1000);
digitalWrite (x, 0) ; // y apagamos

Después de haber terminado con este proyecto nos dimos a la tarea de realizar un seguidor de
línea negra con Raspberry pi; lo más sencillo era utilizar arduino.

Pero en nuestras investigaciones nos percatamos de que existía un notable abandono hacia el
uso de la Raspberri Pi para trabajar con este tipo de proyecto, armamos el sistema mecánico con
múltiples sensores y varios materiales reciclados, nuevamente el software fue desarrollado
completamente en C [9].

En cierto momento estos primeros proyectos nos llevaron a un área más especializada,
desarrollar aplicaciones web para controlar sin tener que estar exactamente donde se encuentra
el dispositivo a controlar. Utilizando el dispositivo Raspberry podemos realizar esta tarea tan
interesante.

Se ha de aclarar que no es