Raspberry Pi - Connect to the real world : Part 1

วันนี้มาคุยกันเรื่องการติดต่อกับโลกภายนอกของ Raspberry Pi กันครับ

   ก่อนอื่นอยากจะเริ่มต้นจากว่า ทำไมต้อง Raspberry Pi ในเมื่อเรามี Arduino อยู่แล้วนี่..  อันนี้ขอบอกครับว่ามันมีข้อดีข้อเสียคนละแบบ  ครั้งแรกที่ RPi ออกมาใหม่ๆ เมื่อปี 2012 หลายๆคนก็คิดว่า Raspberry Pi  คงจะมาฆ่า Arduino แน่แล้ว  เพราะราคาก็ไม่ต่างกันมาก แถมความสามารถที่ Run Linux ได้ เนืองจากมี Processing power ที่สูงกว่า 

  เวลาผ่านไปทุกคนก็พอจะมองเห็นภาพว่าทั้งสองอุปกรณ์นั้นเข้ามาเติมเต็มซึ่งกันและกันซะมากกว่า  ข้อดีของ Raspberry Pi  ที่เห็นชัดคือ Processing power  การรับค่า และการแสดงผล ผ่าน keyboard และ monitor แบบ PC  ทำให้สามารถทำงานประเภทที่ต้องใช้แรงมากๆ อย่างการประมวลผลภาพ (Image processing) ได้ (ใช้คู่กับ Webcam หรือ Picam ก็ได้)

  ส่วน Arduino ก็มีข้อได้เปรียบตรงที่สามารถติดต่อกับโลกภายนอกโดยใช้ Shield สารพัดที่มีอยู่มากกว่า Accessories ของ Raspberry Pi  เยอะมากๆ  แถมด้วยมีการพัฒนาโดยกลุ่มคนที่นิยมใช้แล้วเอามา share กันอยู่ทั่วโลก เรียกว่ามีขอฟรีให้ใช้เพียบ    ดังนั้นจึงมีคนกลุ่มนึงที่นิยมใช้ทั้งสอง Platform นี้คู่กัน (จะเขียนบทความเกี่ยวกับการเชื่อมต่อใช้งานระหว่างสองค่ายนี้ในโอกาสต่อไปครับ) 

   เอาละครับกลับมาที่เรื่องที่วันนี้ตั้งใจจะมาเขียนให้อ่านกัน คือเรื่องของการติดต่อกับโลกภายนอกโดยใช้  Gernal Purpose Input/Output หรือ GPIO บน Raspberry Pi  กัน   จริงๆแล้วเราสามารถใช้ภาษาโปรแกรมได้หลายภาษาเพื่อการติดต่อสั่งงาน RPi นะครับ ได้ทั้ง C  C++  Python  แต่ที่นิยมกันและมีคนใช้มากก็คือภาษา Python ครับ    ภาษา Python นี้เป็นที่นิยมมากๆ โดยเฉพาะพวกที่ใช้ Linux ทำวิจัยกันครับ  เพราะว่ามันฟรี และมี library ที่ share กันเยอะแยะ

   ถ้าใครเป็นมือใหม่อยากลองเรียนวิธีการเขียนโปรแกรมด้วยภาษา Python ก็เชิญทางนี้นะครับ  บทความที่เราเขียนจะไม่ได้สอนการเขียนโปรแกรม Python นะครับ เป็นการแนะนำการใช้อุปกรณ์มากกว่า

http://www.thenewboston.org/list.php?cat=36

    มีข้อมูลที่อยากจะให้ทุกคนที่เป็นมือใหม่ Raspberry Pi  ออก GPIO รู้กันก่อนซักนิดครับ

1.  GPIO ของ Raspberry Pi  นั้นไม่เหมือนกับ Arduino โดยเฉพาะรุ่นยอดนิยมอย่าง UNO R3 และ Mega 2560 นะครับ  สองบอร์ดของ Arduino ที่กล่าวไปนั้นทำงานที่แรงดัน Input/Output ที่ 5 V  ในขณะที่ RPi นั้น Port ต่างๆ บน GPIO ทำงานที่ 3.3 V  นะครับ การใช้งานผิดระดับแรงดัน อาจจะทำให้ RPi ในมือของคุณเกิดความเสียหาย กลายเป็นบอร์ดพิการไปได้  ต้องระวังให้มากๆ  

2. การป้องกันความเสียหายจากการต่อผิด ทำให้กระแสไหลเกินเข้าหรือออกจาก RPi นั้นจะไม่ดีเท่า Arduino นะครับ เรียกว่าแทบจะไม่มีเลยก็ได้  จะต่อก็ต้องระวังให้มาก

   มีสามทางเลือกสำหรับมือใหม่ที่ต้องการทดลองครับ  ทางเลือกแรก คือ ระวังให้มากๆ  อย่าต่อผิด เพราะ RPi ไม่มีระบบในการป้องกันกระแสเกิน หรือ การต่อขาผิด ที่ดีเหมือน Arduino นะครับ  (ไม่ได้ขู่ แต่ไม่อยากให้มานั่งเสียดายบอร์ดราคาพันกว่าบาทเพราะต่อผิดเพียงเสี้ยววินาที)

  ทางเลือกที่สองคือ ใช้ Berry Clip ที่เห็นบนรูปด้านบนเพื่อทดลองเขียนโปรแกรมควบคุม และทดสอบ Software ให้เรียบร้อยซะก่อน แน่ใจในฝีมือและค่อยไปลองที่ Hardware จริงๆ  

  หรือ ทางที่สาม คือ การใช้ Arduino board เข้ามาติดต่อกับ Raspberry Pi  และ ต่อออกโลกภายนอกด้วย Arduino แทนครับ

  เลือกเอาตามสะดวกครับแต่ถ้าใครไม่อยากเสี่ยง ยอมลงทุนซื้อบอร์ด Berry Clip  ก็ลองดูตามนี้นะครับ ผมจะบรรยายให้อ่าน

  Berry Clip ก็เป็นบอร์ดเสริม (Daughter Board) ที่ออกแบบมาสำหรับ RPi โดยเฉพาะ มีทั้งแบบที่ต้องมานั่งลงแรงบัดกรีต่อกับ PCB กันเอง หรือ แบบที่ Arduitronics เอามาขาย คือแบบสำเร็จรูปครับ  ประกอบไปด้วย

• หัวต่อ 26-way header ซึ่งเสียบลง GPIO ได้พอดี
• ตัวต้านทาน เพื่อจำกัดกระแสที่จะไหลเข้าหรือออกจาก RPi  (8 resistors)
• 6 LEDs  3 สี ต่อเข้ากับ PIN เรียบร้อย
• 1 switch
• 1 buzzer

 เพื่อการเรียนรู้การใช้งาน GPIO ของ Raspberry Pi  ตั้งแต่เริ่มต้นนะครับ ขอบรรยายเป็นขั้นตอนตามนี้ครับ

1. ลง OS ของ Raspberry Pi  ตามปกติครับ อ่านได้จาก บทความนี้ครับ  สำหรับตัวโปรแกรมที่ Run Python นั้นจะมีมาให้แล้วพร้อมกับ Raspbian นะครับ

2.  จากนั้นก็ Log in เข้าด้วย Username: Pi และ Password: Raspberry ตามปกติ

3. เปิด LXTerminal แล้วลงโปรแกรมโดยใช้คำสั่งต่อไปนี้ 

mkdir berryclip
cd berryclip
wget https://bitbucket.org/MattHawkinsUK/rpispy-berryclip/get/master.tar.gz
tar -xvf master.tar.gz --strip 1

โดยที่คำสั่งด้านบนก็จะสร้าง Folder ใหม่ชื่อ berryclip

จากนั้นก็เปลี่ยน Current directory ไปที่ Folder ที่สร้าง

และ Download โปรแกรมตัวอย่างจากเว็บ Bitbucket.org

สุดท้ายก็ Unzip ไฟล์ที่ได้มาครับ

สำเร็จตามนี้แล้ว ลองเปิด File manager ดูจะเห็นตามนี้ครับ

ตัวอย่างที่มีใน Folder ก็มีทั้งหมด 12 แบบดังรายการด้านล่างนี้ครับ

• berryclip_01.py – Test LEDs only
• berryclip_02.py – Test Buzzer only
• berryclip_03.py – Test Switches only
• berryclip_04.py – Test LEDs and Switches
• berryclip_05.py – Test LEDs, Buzzer and Switches
• berryclip_06.py – LED sequence
• berryclip_07.py – Dice Simulator
• berryclip_08.py – Reaction time game
• berryclip_09.py – Random LEDs
• berryclip_10.py – Multiple LED sequences in a loop
• berryclip_11.py – Traffic light simulator
• berryclip_12.py – Morse code generator

 การ Run Program ที่ต้องมีการติดต่อกับ GPIO นั้นต้องสั่งการโดยใช้ Superuser เท่านั้นนะครับ ถ้าไม่อย่างนั้นจะ RUN ไม่ได้  ดังนั้นการใช้งาน โปรแกรมที่มี GPIO เข้ามาเกี่ยวข้องจะมีวิธีเปิดสองแบบดังนี้ครับ 

1. Run ผ่านการเรียกบน LXTerminal ด้วยคำสั่ง  (สำหรับตัวอย่าง berryclip_01.py)

sudo python berryclip_01.py

2. หรือจะเรียก IDLE ขึ้นมาก่อน โดยการเรียกที่ LXTerminal ด้วยคำสั่ง

>>> sudo idle

เพื่อให้เปิดโปรแกรม IDLE ด้วย Superuser นะครับ  ถ้าไม่อย่างนั้นจะติดต่อ GPIO ไม่ได้  จากนั้นก็เปิดไฟล์ที่ต้องการ RUN แล้วกด F5

  เราไม่สามารถเรียก IDLE โดยการ double click บนหน้า Desktop นะครับ การทำแบบนั้นจะไม่ได้เป็น Superuser ซึ่งจะทำให้ไม่สามารถเรียก GPIO ได้ครับ ต้องเรียก IDLE ผ่าน LXTerminal ด้วยคำสั่ง sudo idle เท่านั้นครับ

 การเรียก อุปกรณ์ที่ต่ออยู่บน Berry Clip  ตาม คำสั่ง GPIO.setmode(GPIO.BMC) ก็มีรายละเอียดดังนี้ครับ

LED 1 Pin 07 GPIO4

LED 2 Pin 11 GPIO17

LED 3 Pin 15 GPIO22

LED 4 Pin 19 GPIO10

LED 5 Pin 21 GPIO9

LED 6 Pin 23 GPIO11

Buzzer Pin 24 GPIO8

Switch Pin 26 GPIO7

 หากต้องการอ่านฉบับเต็มก็ไปที่นี่ครับ

https://bitbucket.org/MattHawkinsUK/rpispy-berryclip-plus/downloads/BerryClip%20Plus%20User%20Guide.pdf

http://www.raspberrypi-spy.co.uk/berryclip-6-led-add-on-board/berryclip-plus-instructions/

http://www.thirdeyevis.com/pi-page-2.php

 วันนี้พอแค่นี้ครับ ครั้งหน้ามาต่อกันในรายละเอียดของคำสั่งที่ใช้  คราวนี้เราลองให้มันทำงานได้ปกติก่อน ครั้งหน้ามาลงคำสั่งกันครับ

  ถ้ามีข้อสงสัย เสนอแนะ หรือ คำถามก็ยินดีนะครับ

โดย  Mountain A

www.arduitronics.com

www.facebook.com/arduitronics