In this post, I’ll give a quick overview of what a Python program is, what they can be used for, and finally, how to write and run a simple program on the Raspberry Pi.
What is a Python program?
The Python programming language actually started as a scripting language for Linux. Python programs are similar to shell scripts in that the files contain a series of commands that the computer executes from top to bottom. Python is a very useful and versatile high level programming language, with easy to read syntax that allows programmers to use fewer lines of code than would be possible in languages such as assembly, C, or Java.
Compare a “hello world” program written in C vs. the same program written in Python:
Python programs don’t need to be compiled before running them, as you do with C programs. However, you will need to install the Python interpreter on your computer to run them. The interpreter is the program that reads the Python file and executes the code. There are programs like or Pyinstaller that can package Python code into stand-alone executable programs so you can run Python programs on computers without the Python interpreter installed.
What can a Python program do?
Like shell scripts, Python can automate tasks like batch renaming and moving large amounts of files. Using IDLE, Python’s REPL (read, eval, print, loop) function can be used just like a command line. However, there are more useful things you can create with Python. Programmers use Python to create things like:
- Web applications
- Desktop applications and utilities
- Special GUIs
- Small databases
- 2D games
Python also has a large collection of libraries, which speeds up the development process. There are libraries for everything you can think of – game programming, rendering graphics, GUI interfaces, web frameworks, and scientific computing.
Many (but not all) of the things you can do in C can be done in Python. Computations are slower in Python than in C, but its ease of use makes Python an ideal language for prototyping programs and applications that aren’t computationally intensive.
How to create and run a program in Python
We will only cover the basics of writing and executing a Python program here, but for a great tutorial covering everything a programmer needs to know about Python, you might want to check out the bookLearning Python 5th Ed. (O’Reilly) by Mark Lutz .
Python 2 and Python 3 come pre-installed on Raspbian, but to install it on another Linux OS or to update it, simply run sudo apt-get install python3 or sudo apt-get install python. To access Python from the command prompt, type “python ” or “python3 ” depending on which version you want to use. This opens up the Python REPL (read-eval-print-loop), from which you can enter Python commands just like you use the command line. Use Ctrl-D to exit the REPL:
Our first program in Python will be the standard “hello world” program. To begin, enter sudo nano hello-world.py at the command prompt to open the nano text editor and create a new file named hello-world.py .
Enter this code into nano, then press Ctrl-X to exit and save the file:
All Python program files will need to be saved as “.py ” file types. You can write the program in a text editor such as notepad or notepad++ as long as you save the file with a “.py ” extension.
To run the program without making it executable, navigate to the location where you saved your file, and type python hello-world.py .
We can make the hello-world.py file executable by entering chmod +x hello-world.py at the command prompt. Now, all we need to do to run the program is enter: ./hello-world.py.
Here are some additional resources that will help you make the most out of programming in Python:
Hopefully you found this post useful. If you have any questions, feel free to leave a comment below. Also, if you know someone who would enjoy this article, please share it! You can also get updates when ever we post a new article by entering your email address in the subscribe box below…
Raspberry Pi – мощная платформа для обработки информации, полученных от разнообразных устройств. Этот микрокомпьютер может стать основой для создания систем умного дома и устройств распознавания образов. Наиболее удобной и популярной средой программирования для Raspbian является Питон. В это статье мы узнаем, как настроить Python на Raspberry Pi и как установить библиотеку RPI.GPIO для работы с GPIO портами.
Установка и настройка Python на Raspbian
Python – один из самых известных и используемых языков программирования. Изначально язык Python должен был выступать в роли основного языка программирования для Raspberry Pi. В микрокомпьютере Raspberry Pi он используется для работы с датчиками через GPIO при помощи специальной библиотеки. Пакет Python уже установлен в операционной системе Raspbian в двух версиях – 2 и 3. Каждый элемент в системе Raspbian перед именем имеют приставку «python-».
Установка и инсталляция пакетов выполняются с помощью утилиты apt либо pip.
Установить пакет утилитой apt можно при помощи команд:
sudo apt-get update
sudo apt-get install python3-picamera
Это один из лучших методов установки программного обеспечения. Благодаря такой установке программы можно легко обновить до последней версии – для этого используются команды sudo apt-get update и sudo apt-get upgrade.
Удалить ненужные элементы можно, запустив команду sudo apt-get remove python3-rpi.gpio.
Полное удаление можно произвести, добавив к команде окончание –purge:
sudo apt-get remove python3-rpi.gpio –purge.
Установка пакетов через PIP. Этот инструмент нужно тогда, когда невозможно найти нужный пакет или его последнюю версию. В это случае установка проводится через PyPI – каталог пакетов Python. Установка так же не вызывает трудностей, как и в предыдущем случае. Сначала нужно установить пакет через apt:
sudo apt-get install python3-pip (на примере третьей версии)
Команда pip-3.2 устанавливает нужные документы и файлы для python. Например, установить любую библиотеку можно следующим образом:
pip-3.2 install library
Удалить – с помощью команды
pip-3.2 uninstall.
Сам язык программирования Python характеризуется простым синтексом и высокой функциональностью, поддерживает автоматическое управление памятью, многопоточность вычислений, обработку исключений. Для этого языка существует большое количество библиотек для самых разнообразных сфер применения. Существуют расширения для создания игр – Pygame, для работы с мультимедиа, обработки графики, различных вычислений.
Установка библиотеки RPi.GPIO
Библиотека RPi.GPIO написана специально для управления портами GPIO на языке python. Эти порты позволяют собирать данных с датчиков, управлять двигателями, ключами, реле и прочими устройствами с помощью программы.
В первую очередь нужно скачать архив с официального сайта . На странице можно увидеть большое количество версий библиотеки. Нужно выбрать самую свежую версию.
Архив будет загружен в папку загрузки по адресу /home/pi/Downloads. Нужно зайти в нее, найти скачанный архив, нажать правую кнопку мыши и выбрать во всплывающем меню Extract Here.
Эта команда разархивирует библиотеку в папку, в которую помещен архив. Рядом с ним будет добавлена новая папка с названием RPi.GPIO-0.6.3.
Следующим шагом нужно установить python-dev. Запускается терминал и в него вводится команда
sudo apt-get install python-dev
Будет задан вопрос «Do you want to continue? », нужно нажать «Yes» и Enter.
В окне высветится отчет, который сообщает об успешно проведенной установке.
Чтобы установить библиотеку RPi.GPIO, нужно не закрывая перейти в папку, которая была распакована до этого.
cd /home/pi/Downloads/RPi.GPIO-0.6.3
Затем нужно запустить команду:
python setup.py build
На экране появится отчет о выполнении.
После этого нужно запустить установку библиотеки с помощью команды
sudo python setup.py install
После успешной установки на экране появится новый отчет.
Библиотека установлена, можно начинать работать.
Помимо вышеописанной библиотеки RPi.GPIO существуют и другие. Для доступа к GPIO контактам используется также библиотека WiringPi. Эта библиотека написана на языке C, используется в средах C, C++ и RTB (BASIC) и других. Она создавалась схожей с библиотекой Wiring на Ардуино.
Для программирования и настройки контактов вместе с библиотекой используется утилита gpio для командной строки. Она позволяет записывать и считывать данных с портов и управлять ими.
7. Знакомство со средствами программирования, установленными на Raspberry Pi
Для изучения программирования в Raspbian ОС предустановлены пакеты Python, Scratch, Node-RED, SonicPi и Wolfram Mathematica. Именно ради того, чтобы сделать максимально доступным и удобным для всех изучение програмирования и физического компьютинга проект Raspberry Pi и создавался несколько лет назад! Так что же представляют в трех словах предустановленные на RasPi средства разработки?
Python представлять не надо - это самый популярный в университетской и научной среде язык программирования. Для работы с датчиками через GPIO для Python написана и предустановлена библиотека. Вообще говоря, через инструмент pip можно доустановить тысячи библиотек для Python буквально для решения всех практических задач физического компьютинга и научных вычислений.
Помимо самого языка Python версий 2 и 3 со средой разработки IDLE, в Raspbian ОС предустановлена специальная версия популярной игры Minecraft Pi и библиотеки на Python для управления игрой. (Введение см. и )
Node-RED - визуальный редактор от IBM с открытым исходным кодом для создания "интернета вещей", позволяющий практически без программирования, соединением готовых модулей "собирать" довольно сложные приложения для систем типа "умный дом". (Введение см. и ).
Язык Scratch - инструментарий визуального программирования, позволяющий детям создавать анимации и игры методом Drag&Drop. (Введение см. и )
Уникальный в своем роде язык SonicPi позволяет программировать музыку. (Введение см. )
Пакеты Wolfram и Mathematica - наиболее полная система для современных технических вычислений в мире. Она будет незаменимым помощником для технических вычислений как учащихся школ, так и студентов ВУЗов. Хотя продукт для Windows платный, на Raspbian ОС установлена полнофункциональная бесплатная версия.
(Введение см. и )
Кроме того, в Raspbian ОС по умолчанию предустановлены Node.js, Perl и Ruby.
Для удобной работы с кодом на Raspberry Pi предустановлен один из лучших редакторов с подсветкой синтаксиса и среда разработки Geany.
8. Восстановление работы Raspberry Pi после сбоев
Может возникнуть ситуация, когда несовместимость вновь установленного аппаратного или программного обеспечения вызовет ошибку при запуске системы. Напирмер, хотя в настройках Raspberry Pi 3 имеется пункт Open GL, как показала практика, включение этой опции вызовет ошибку загрузки системы.
Как показала практика, у Raspberry Pi имеется несколько возможностей восстановления после сбоя загрузки.
1) Откат до последней резервной копии microSD-карты при помощи Win32DiskImager.
Делайте почаще образы стабильной версии системы программой Win32DiskImager и можете быть уверены, что в случае сбоя система будет востановлена за считанные минуты.
2) Редактирование конфигурационного файла config.txt с microSD-карты на компьютере при помощи кард-ридера.
К примеру, в случае сбоя с Open GL надо закомментировать символом # последнюю строчку "dtoverlay=vc4-kms-v3d" в файле config.txt и система запустится нормально.
3) Удаленное подключение к Raspberry Pi по сети через SSH-терминал.
Во многих случаях, например, в случае того-же сбоя загрузки при включении Open GL, после загрузки ядра системы успевает запуститься SSH-сервер и продолжает работу в фоновом режиме. Можно зайти в консоль Raspberry Pi через SSH-терминал, отредактировать конфигурационные файлы (boot/config.txt), либо запустить raspi-config и отключить сбойные опции.
4) Чистка системы.
Удалите кеш пакетов:
sudo apt-get clean
Удалите осиротевшие пакеты:
sudo apt-get autoremove
Обновите список пакетов:
sudo apt-get update
Исправьте зависимости:
sudo apt-get -f install
Переустарновите пакет, если установка пакета была прервана
sudo apt-get install --reinstall имя_пакета
9. Удаленное управление Raspberry Pi (SSH/VNC)
Как и любой Unix-системой, Raspberry Pi можно управлять удаленно несколькими способами.
Самый простой - управление в консоли по протоколу SSH. Чтобы это стало возможным, необходимо зайти в настройки Raspberry Pi (sudo raspi-config), выбрать пункт меню "Interfacing options", в следующем окне выбрать пункт "SSH" и подтвердить включение сервера SSH при запуске. Рекомендуется сразу поменять пароль по умолчанию пользователя "pi" с "raspberry" на какой-нибудь другой, содержащий не менее 8 символов в английской раскладке.
Затем можно скачать на другом компьютере бесплатный SSH-клиент PuTTY , запусить его и ввести в строку "Host Name (or IP address)" локальный IP-адрес Raspberry Pi. В консоли появится запрос на логина, а за ним - пароля. Если все введено верно, появится приветствие Raspberry Pi и зеленый курсор ввода команд. Через SSH-терминал можно устанавливать и удалять программы, копировать, перемещать и удалять файлы, исполнять консольные команды системы и скрипты (BASH, Python, Perl...), работать с конфигурационными файлами Raspberry Pi. Словом, делать все многообразие операций, доступных в консоли Unix-систем. Многие вещи удобнее делать в консольных редакторах типа файл-менеджера MC, которые также работают через SSH-терминал.
Помимо терминального доступа к консоли, в Raspberry Pi встроена возможность полноценного управления в графическом интерфейсе. Для этого на Raspberry Pi предустановлена бесплатная версия VNC-сервера. Включить его автозапуск можно там-же, где до этого мы включили SSH-сервер. Надо выбрать следующий пункт меню "Iinterfacing options" - "VNC" и подтвердить влючение сервера. Для полноценного доступа к Raspberry Pi необходимо будет скачать бесплатный VNC-viewer , запустить его, и также как в случае с SSH ввести локальный IP-адрес Raspberry Pi. Пройдя процедуру авторизации, вы попадете на Raspberry Pi, как если бы находились перед подключенным к нему дисплеем, нажимали на клавиатуру и кликали мышью. Скорость работы в VNC-клиенте лишь немного медленнее, чем на самом Raspberry Pi. Меню открываются почти с той же скоростью, только графические файлы при открытии прорисовываются не мгновенно, с неболшой задержкой в доли секунды.
При удаленном подключении к Raspberry Pi по SSH и VNC необходимо только, чтобы устройство было подключено к локальной сети и сети питания. Клавиатура, мышь и монитор при этом могут быть и не подключены к Raspberry Pi . Это удобно в случае настройки "малинки" в качестве веб-сервера, или сервера IoT (сервера управления датчиками "умного дома").
К слову, по умолчанию размеры виртуального экрана в VNC слишком малы - всего 640х480 пикселей. Приведу мой маленький "хак" по настройке комфортного разрешения экрана (1024х768) при удаленном подключении по VNC:
Откроем для редактирования файл конфиргурации Raspberry Pi:
sudo nano /boot/config.txt
Раскоментируем (удалим слева символ #) и слегка подправим следующие строки:
hdmi_force_hotplug=1
hdmi_group=2
hdmi_mode=16
10. Установка комплекта ПО интернет-разработчика LAMP
Поскольку не только я считаю, что за интернетом - будущее, на компьютере юного программиста должен быть установлен пакет программ, обеспечивающийх возможность обучения основам интернет-программирования, создания и администрирования вебсайтов. Общепризнанным стандартом среды интернет-разработчика в ОС Linux является комплект программ, стостояший из вебсервера Apache, СУДБ MySQL и языка программирования PHP (LAMP). Для удобства администрирования баз данных также рекомендуют установить ПО PHPMyAdmin (все программы распространяются бесплатно). Следуя пошаговым инструкциям с офсайта Raspberry Pi , за полчаса LAMP и самая популярная система управления сайтами (CMS) Wordpress были установлены на "малинку" и настроены для работы. Привожу пошаговую инструкцию с пояснениями, чтобы у вас этот процесс не занял больше времени, чем у меня.
1. Установка сервера Apache2 (<1 мин)
sudo apt-get install apache2 -y
Проверка работы Apache
links2 http://192.168.0.100
Просмотр папки сайта
cd /var/www/html
ls -al
2. Установка PHP 5 (1 мин)
sudo apt-get install php5 libapache2-mod-php5 -y
sudo service apache2 restart
Создание тестовой страницы
sudo rm index.html
sudo nano index.php
Проверка работы PHP
links2 http://192.168.0.100
3. Установка mysql 5 (3 мин)
sudo apt-get install mysql-server php5-mysql -y
sudo service apache2 restart
Присвоение прав пользователю Apache
sudo chown -R www-data: .
Создание базы MySQL
mysql -uroot -ppassword
mysql> create database wordpress;
Включение Apache mod rewrite
sudo a2enmod rewrite
Включение возможности указывать настройки в.htaccess
sudo nano /etc/apache2/sites-available/000-default.c onf
Добавим следующий код
< VirtualHost *:80 >
< Directory "/var/www/html" >
AllowOverride All
< /Directory >
4. Установка PHPMyAdmin (3 мин)
sudo apt-get install phpmyadmin
5. Установка Wordpress
Скачивание Wordpress
cd /var/www/html/
Распаковка Wordpress
sudo tar xzf wordpress-4.7.2-ru_RU.tar.gz
sudo mv wordpress/* .
sudo rm -rf wordpress-4.7.2-ru_RU.tar.gz
Установка и настройка Wordpress
Заходим в броузере по вашему текущему адресу, например http://192.168.0.100 , либо по адресу http://localhost .
В соответствующих полях указываем имя, адрес (localhost), логин и пароль пользователя созданой вами ранее базы данных, название сайта, логин и пароль администратора сайта (не используйте простые имена типа "root" и "admin", придумайте пароль не короче 8 символов, содержащий цифры и буквы в разных регистрах), а также ваш e-mail.
Через несколько секунд после подрвеждения ввода данных Wordpress установится и уже будет готов к работе! Комплекты необходимых плагинов, таких как cyr3lat, wp-edit, hyper-cache, wp-db-backup и т.п., можно установить позже, просто введя их названия в форме поиска страницы Plugins консоли Администратора Wordpress.
Теперь Raspberry Pi готов стать домашним веб-сервером интернет-разработчика.
11. Знакомство с языком Python
Объектно-ориентированный интерпретируемый язык программирования Python появился в конце 80-начале 90х годов в центре математики и информатики в Нидерландах благодаря усилиям Гвидо ван Россума.
Изначально язык был ориентирован на повышение производительности разработчика и читаемости кода.
Python характеризуется минималистичным синтаксисом при высокой функциональности, поддерживает все основные парадигмы программирования, поддерживает динамическую типизацию, автоматическое управление памятью, обработку исключений, многопоточность вычислений, модульность.
В настоящее время Python активно используется как универсальная среда для научных расчётов. Во многих популярных программах трёхмерной графики, таких как Blender, язык Python используется для расширения стандартных возможностей программ.
Python используется во многих крупных компаниях, таких как Dropbox, Google, Facebook, Instagram.
Особенностью синтаксиса языка Python является выделение блоков кода с помощью отступов, поэтому в Python отсутствуют операторные скобки begin/end и фигурные скобки. Также в Python отсутствую явные завершающие символы конца строк, такие «;» как в Perl.
Одной из привлекательных сторон Python стала богатая библиотека стандартных модулей. Помимо стандартной библиотеки существует огромное множество прикладных библиотек для Python в самых разных областях. Для Python созданы программные каркасы для разработки веб-приложений, самым популярным из которых является Django.
С Python поставляется библиотека tkinter для создания кроссплатформенных программ с графическим интерфейсом. Также для Python существуют расширения для всех основных библиотек графических интерфейсов.
Существуют расширения Python для создания игр (Pygame), работы с мультимедиа, 3D-моделирования, обработки графики, построения графиков, астрономических вычислений (Astropy).
Установка и обновление пакетов для Python осуществляется через интерфейс PyPI (Python Package Index). Модули задействуются в начале программ командой import.
Изначально Python предполагался в качестве основного языка программирования на Raspberry Pi. Не случайно devboard имеет символическое окончание «Pi» в названии.
Для работы с внешними датчиками, подключаемыми к Raspberry Pi для Python написаны и предустановлены в Rasbian несколько библиотек, таких как RPi.GPIO.
Вместе с Python на Raspberry Pi предустанавливаются стандартный интерфейс разработки и тестирования приложений IDLE и удобный редактор Geany.
В Интернет имеется масса руководств по знакомству с языком Python и готовых примеров для создания IoT-приложений на Raspberry Pi, понятных даже школьникам младших классов.
Надо учитывать, что большинство примеров в Интернет написаны для версии Python 2.х, не совместимой с 3.Х Поэтому, на Raspberry Pi предустановлены обе версии Python. Также вместе с Python 3.Х поставляется программа (скрипт) «2to3», конвертирующая код с версии 2.х в 3.Х.
В итоге, прочитав за выходные пару онлайн-руководств и одну умную книжку в электронном виде на английском, я написал небольшую программку, подсчитывающую частоту наиболее популярных слов на странице сайта с указанным URL и позже "прикрутил" к ней визуальный интерфейс на основе библиотеки Tkinter. Так легко, быстро и приятно приложения с графическим интерфейсом я еще не создавал...
(Введение в основы языка Python см. и )
12. Работа с Python и GPIO, мигание светодиодом
После знакомства с основами синтаксиса и базового набора команд языка Python, решающим шагом на пути физического компьютинга является решение, вроде бы, простой задачи: «помигать светодиодом».
Именно с этого шага многие школьники, студенты и взрослые «гики» всего мира начинали свой путь в IoT-программировании.
Для этого мне в первую очередь потребовалось приобрести несколько радиодеталей: несколько пар резисторов от 100 до 300Ом (как предлагается в руководствах) и несколько светодиодов разного цвета (я взял красный, синий и белый). В ходе поиска подходящего радиоларька выяснилось, что радиодеталями в моем городе торгует только одна, конкретная точка. Стоимость деталей оказалась невысокой (3-5 рублей за штуку).
При сборе простенькой схемы, состоящей из светодиода и резистора, я обнаружил, что 40-пиновый кабель к моей монтажной плате (breadboard) не маркирован красной полосой по краю, а состоит из разноцветных кабелей. В интернете схемы подключения для такого кабеля к breadboard и Raspberry Pi 3 слету я не нашел. Пришлось открыть схему GPIO и прозванивать контакты кабеля цифровым тестером, чтобы понять, как его подсоединять.
Также оказалось, что «гребенка» для подключения кабеля к breadboard у меня не имеет отводов для вывода на линии питания breadboard, так что пришлось подключить Ground на гребенке к минусу на breadboard.
Собрав схему таким образом, чтобы длинный контакт (+) светодиода был подключен к 21 порту GPIO, а короткий — через резистор сопротивлением в 100 Ом — к «земле» (-), запустил Raspberry Pi 3 и подключился к нему по VNC.
Создал в IDLE3 программу мигания светодиодами flashpi.py, описанную на сайте http://edurobots.ru/ , и сохранил ее в папке /home/pi."
Запустил программу с помощью F5 в IDLE3 (можно также запустить программу командой "sudo python3 flashpi.py" в LXTerminal) и... светодиод не загорелся.
Проверив все контакты и правильность сборки схемы, понял, что дело не в аппаратной, а в программной части системы. Из примера в одной из электронных книжек по Raspberry Pi 3 выяснилось, что вместо команды
GPIO.setmode(GPIO.BOARD) надо инициализировать порты командой GPIO.setmode(GPIO.BCM). После правки кода и запуска программы, вслед за нажатием клавиши Enter светодиод, наконец, загорелся ярким светом!
Повторное нажатие клавиши Enter выключало светодиод. Нажатием любой другой клавиши осуществлялся выход из программы и корректное завершение работы с портами GPIO.
Вот код рабочей программы ("__" заменяем на пробелы - это необходимые отступы в Python):
Из цикла закрытие работы с GPIO
Никогда в жизни я так не радовался горящему светодиоду! Да и давно так не радовался вообще! Как это, надеюсь, рано или поздно сделали 10 миллионов покупателей Raspberry Pi, я таки "помигал светодиодом"! Причем, «помигал» программно!
Заключение - напутствие юным кибернетикам
Надеюсь, что мой долгий, но захватывающий путь длиной в 3 месяца, от решения купить одноплатный компьютер Raspberry Pi 3 до программного «мигания светодиодом», был пройден не зря.
Он познакомил меня с новым миром Unix и физического компьютинга, а заодно подготовил пошаговое руководство для всех, кто хочет войти в него (в первую очередь — для преподавателей школ и старшеклассников) и создал платформу для дальнейшего освоения физического компьютинга, веб-программирования и системного администрирования. На базе Raspberry Pi 3 стоимостью чуть больше 2 т.р. стало возможным создание домашнего вебсервера и мультимедиа-центра, интересных решений по автоматизации выполнения рутинных задач и более сложных IoT-систем, в том числе, решений для
концепции «Умный дом».
Лично для меня в мои 43 года было занимательным и полезным приключением осваивать незнакомый мне язык программирования Python и новую, не похожую на распространенные у нас, операционную систему.
Компьютер Raspberry Pi 3, настроенный и проверенный в работе, вместе с breadboard, радиодеталями и комплектом из 16 датчиков я изначально планировал подарить дочке на День рождения для использования в качестве учебного ПК и перспективного исследовательского инструмента в кружке информатики местной гимназии. Договорился с учителем информатики о предоставлению помощи по приобретению и внедрению Raspberry Pi во внеурочных занятиях по информатике среди заинтересованных ребят и олимпиадников. Надеюсь, как и мне, Raspberry Pi даст моей дочери и ребятам в гимназии мощный импульс в учебе и развитии, раскроет новые возможности изменения себя и окружающего мира к лучшему при помощи современных технологий.
Вычислительных возможностей платы Raspberry Pi 3(далее по тексту Rpi3) более чем достаточно для разработки программ сразу в целевой системе. Однако процесс разработки можно ускорить и сделать более комфортным, если разрабатывать программное обеспечение для Rpi3 на своем персональном компьютере.
В данной статье я собираюсь описать процесс настройки кросс-компиляции в Eclipse под Windows. Также будет описана настройка Eclipse для работы с удаленной системой Raspbian на Rpi3.
Если вы впервые сталкиваетесь с Eclipse, то установить последнюю версию можно по ссылке Eclipse CDT .
Виртуальную машину Java, необходимую для работы Eclipse, можно загрузить по ссылке JRE .
После установки указанных выше компонентов интегрированная среда разработки Eclipse CDT сможет быть запущена на вашем компьютере. В качестве вспомогательных утилит будем использовать msys из пакета MinGW, поэтому необходимо также загрузить MinGW .
Осталось установить инструментальные средства для кросс-компиляции программ.
Для этого необходимо их загрузить по следующей ссылке toolchain .
На указанном сайте также имеется инструкция на английском языке по установке инструментария tutorial .
После установки инструментария в указанном вами каталоге будут находится также дополнительные утилиты в подкаталоге TOOLS:
- – утилита для записи образа операционной системы Rpi3 на карту памяти.
- SmarTTY – консольный SSH – клиент, позволяющий установить соединение с платой по протоколу SSH. Помимо стандартных функций имеет возможность загрузки файлов на плату из меню утилиты.
- UpdateSysroot – командный файл Windows , запускающий процесс синхронизации файловой системы sysroot платы и инструментария.
Если вы только что приобрели плату Rpi3 и еще не успели установить операционную систему на карту памяти, то утилита WinFlashTool поможет вам это сделать.
Необходимо загрузить с официального источника образ операционной системы Raspbian .
Дальше распакуйте загруженный образ, установите карту памяти в кард-ридер и запишите на нее с помощью WinFlashTool образ операционной системы.
Настройка беспроводной сети WLAN на плате RPi3 описана в моей предыдущей статье.
С помощью утилиты SmarTTY установите соединение с платой. Это необходимо для исключения проблем во время настройки удаленного соединения в Eclipse.
Создайте новое соединение, указав IP -адрес платы, логин и пароль для входа (значения по-умолчанию для логина и пароля pi и raspberry соответственно).
Теперь нужно провести синхронизацию файловой системы sysroot. Для чего это нужно?
Представьте ситуацию, когда вы установили самую последнюю версию образа Raspbian и не выполнили синхронизацию.
В новой версии были добавлены или изменены заголовочные файлы и файлы библиотек. Работая с кросс-компилятором вы используете старые, не идентичные с последней версией системы, заголовочные и библиотечные файлы из каталога sysroot. Поэтому нет никакой гарантии, что успешно собранная на компьютере программа будет работать внутри платы RPi3.
Запускаем скрипт UpdateSysroot на выполнение и наблюдаем за обновлением файлов на компьютере (это может занять несколько десятков минут).
Настало время настроить удаленное соединение с платой Rpi3 в Eclipse . Запускаем Eclipse CDT , выбираем в главном меню пункт Window->Show View->Other… В открывшемся окне выбираем «remote systems».
После этого в нижней части экрана появиться новая вкладка «Remote Systems». В этой вкладке необходимо определить новое соединение, нажав на первую кнопку справа.
В открывшемся окне выбираем тип соединения «Linux».
После проделанных манипуляций в закладке «Remote Systems» появится новое соединение, которое имеет подразделы:
- Sftp Files – в этом разделе можно просматривать содержимое удаленной файловой системы. Также возможно выполнять копирование файлов с помощью перетаскивания (Drag and Drop) из локального проекта на удаленную машину и обратно.
- Shell Processes – раздел позволяет просмотреть запущенные на удаленной машине процессы.
- Ssh Shells – в этом разделе можно открыть новый SSH -терминал и вводить команды прямо из Eclipse. Надобность в отдельной утилите при этом отпадает.
Таким образом с помощью закладки «Remote Systems» мы сможем копировать собранные на компьютере программы в файловую систему Rpi3 , запускать их на выполнение через Ssh Shells и удалять ненужный процесс в разделе Shell Processes .
Настало время создать новый проект в Eclipse и написать простую демонстрационную программу.
Создаем новый проект из главного меню File->New->C Project.
Для сборки я использую собственный , поэтому тип проекта нужно выбрать Makefile project->Empty Project
Далее вы можете просто скопировать мой Makefile в буфер клавиатуры (Ctrl+C) и вставить его в пустой проект Rpi3_Project (Ctrl+V).
Открыв Makefile в первой его строке после комментария вы увидите список используемых целей:
.PHONY: test project all clean
- test – проверяет установлен ли в системе кросс-компилятор arm-linux-gnueabi-gcc и утилита make.
- project - создает структуру каталогов внутри проекта.
- all — производит сборку проекта.
- clean — производит очистку проекта от временных файлов(в том числе исполняемого).
Теперь нужно убедиться в наличии инструментальных средств. Для этого необходимо выполнить команду make test.
Но сначала нужно добавить все четыре цели в закладку Make Target в правой части экрана.
Двойным щелчком мыши по цели test запускаем ее на исполнение и видим в окне Console примерно следующее:
Если сообщение не было выведено в консоль не смотря на то, что инструментарии arm-linux-gnueabihf и MinGW были ранее установлены, то это может означать только то, что не прописаны пути к инструментам в системной переменной Path . Необходимо добавить в Path путь к каталогу MinGW/msys/1.0/bin и каталогу bin пакета arm-linux-gnueabihf.
Теперь создадим структуру каталогов внутри проекта двойным щелчком на цели project (make project).
Makefile организован таким образом, что для компиляции исходных файлов их названия должны быть добавлены в переменную SRC, все остальные исходники не будут компилироваться даже если они расположены внутри каталога /src.
Структура каталогов проекта такова:
- bin – каталог, содержащий исполняемый файл после сборки.
- Debug – каталог с отладочной версией программы, которая не содержит оптимизации кода и содержит отладочную информацию.
- Release – каталог с финальной версией программы, которая содержит оптимизированный код и не содержит отладочной информации.
- inc – каталог для заголовочных файлов.
- obj – содержит временные файлы сборки проекта, имеет подкаталоги Debug и Release.
- src – исходные файлы проекта.
С помощью данного Makefile можно компилировать исходные файлы, написанные на таких языках программирования как C , C++, Assembler. При этом можно использовать все доступные языки программирования для создания одной программы.
В каталоге /src создадим новый исходный файл main.c, добавим в него следующие строки:
#include
#include int main (int argc , char * * argv ) ; int main (int argc , char * * argv ) printf ("Welcome to the Raspberry Pi 3 programming\n" ) ; return 0 ; } /* main */ |
Проверим, чтобы переменная SRC содержала название исходного файла main.c .
Дальше выполним сборку проекта, запустив цель all .
Теперь можно скопировать полученный исполняемый файл в домашний каталог на целевой плате используя перетаскивание файла мышью.
Сделаем правый клик мышью на разделе Ssh Shells для открытия контекстного меню, в котором необходимо выбрать Launch Shell . Откроется новая вкладка Remote Shell , в поле Command которой можно вводить команды оболочки.
Установим права доступа для скопированного файла Rpi3_Project с помощью команды:
sudo chmod 777 Rpi3_Project
Одноплатный компьютер Raspberry Pi зачастую программируют на языке Python. Но это вовсе не значит, что данный миникомпьютер нельзя программировать на каком-либо другом языке.
Среди матерых программистов очень популярен язык C, и этот язык можно с успехом использовать в написании программ для Raspberry Pi. В данном материале будет показано, как это осуществить.
Язык C представляет собой C мощный язык программирования общего назначения. Он быстрый, довольно гибкий и доступен на всех платформах. Он очень эффективен. Это главная причина, почему он очень популярен, несмотря на то, что ему уже больше 40 лет. Данный язык был первоначально разработан Деннисом М. Ричи для разработки операционной системы UNIX в Bell Labs, а его первая реализация произошла в 1972 году на компьютере DEC PDP-11.
Одним из преимуществ C является то, что код работает почти так же быстро, как и код на ассемблере. Подобно ассемблеру, C позволяет вам получить доступ к мощным низкоуровневым машинным функциям и имеет синтаксис, который легче читать, чем ассемблерный код. Языки программирования высокого уровня (например, Python) предоставляют программистам команды, которые упрощают выполнение таких задач, как вывод текста на монитор и реализация логических функций. Языки программирования низкого уровня (ассемблер) дают вам доступ к базовому набору машинных инструкций. Язык C можно назвать, наверное, языком программирования среднего уровня, который имеет преимущество предоставления полезных и простых в использовании функций и в то же время достаточно мощный, чтобы вы могли контролировать основные операции компьютера.
Чтобы продемонстрировать, как создать программу на C, скомпилировать ее и запустить на Raspberry Pi, мы напишем простую программу, которая будет печатать «hello world» в терминале. Процесс программирования на C состоит из четырех этапов: создание файла с исходным кодом, компиляция программы, создание исполняемого файла и выполнение программы.
Для начала откройте текстовый редактор Nano и создайте новый файл с расширением «.c», введя его в командной строке:
sudo nano hello-world.c
В этом файле вы напишете код на языке программирования C. Вы можете написать код в любом текстовом редакторе, просто удостоверьтесь, что файл имеет расширение «.c». Теперь введите этот код в Nano:
#include
После ввода кода нажмите Ctrl-X и Y, чтобы сохранить и выйти из Nano.
Код, написанный на C, необходимо будет скомпилировать, прежде чем он будет запущен на компьютере. Компиляция – это процесс преобразования кода, который вы написали, в машиносчитываемые инструкции, которые могут быть поняты процессором компьютера. Когда вы компилируете исходный файл, создается новый скомпилированный файл. Например, ввод команды ниже будет компилировать hello-world.c в новый файл под названием myfirstcprogram.
gcc hello-world.c -o myfirstcprogram
Теперь нам нужно сделать нашу программу исполняемой. Для этого нам просто нужно изменить права доступа к файлам. Введите это в командной строке:
chmod +x myfirstcprogram
Все, наша программа готова к выполнению. Чтобы запустить ее, в командной строке следует ввести:
./myfirstcprogram
Таким образом, программирование на языке C для Raspberry Pi является простым и достаточно быстрым.
