spContent=喜爱电子制作的朋友,应该会熟悉Arduino、树莓派这类卡片式计算机,
特别是拥有众多fans的树莓派。由于它基于开源Linux操作系统,支持
多种编程语言,为爱好者打开了窥探计算机内部的一个窗口。
课程基于树莓派平台,使用易于上手的 Python 语言,向读者介绍如何
在嵌入式计算机上实现对智能设备的控制,帮助大家理解计算机软件和
硬件是如何协同工作的,激发读者学习计算机的兴趣。
喜爱电子制作的朋友,应该会熟悉Arduino、树莓派这类卡片式计算机,
特别是拥有众多fans的树莓派。由于它基于开源Linux操作系统,支持
多种编程语言,为爱好者打开了窥探计算机内部的一个窗口。
课程基于树莓派平台,使用易于上手的 Python 语言,向读者介绍如何
在嵌入式计算机上实现对智能设备的控制,帮助大家理解计算机软件和
硬件是如何协同工作的,激发读者学习计算机的兴趣。
—— 课程团队
课程概述
嵌入式应用已遍及我们生活的方方面面。在所有计算机产品中,嵌入式产品占到98%,
工农业、交通、通信、家电以及其他一些智能设备等产品中都有嵌入式计算机应用。
传感器、控制器是智能设备的基础。本课程以树莓派为硬件平台,介绍一些基本设备
的控制方法。
树莓派是广受欢迎的一款单板计算机,Linux操作系统是超级计算机和各种嵌入式平台
普遍使用的操作系统之一,Python 程序语言是互联网时代广泛使用的一种通用型
编程语言。本课程通过学习智能硬件控制将三者结合在一起。
课程主要内容:树莓派的硬件结构,树莓派的Linux操作系统环境介绍,Pthon 语言
简介,如何在树莓派上开发Python语言程序,一些常见的传感器控制原理和编程方法。
学习用Python 模块实现输入/输出控制和一些传感器的编程方法。
使用GPIO和PWM控制发光二极管,使用超声波模块进行测距实验,使用红外传感器进行
遥控实验。
课程较大篇幅通过实际演示操作, 帮助学生更好地理解所涉及的原理和方法。
课程大纲
树莓派简介
课时目标:本章介绍嵌入式的概念。嵌入式系统是指存在于产品中的计算机。使用者看到的是具体的产品,如通信设备、家用电器、汽车、机电产品等,而控制这些设备工作的内部计算机系统就是所谓的嵌入式系统。嵌入式系统和通用计算机既有共同点也有不同点,它必须适应产品对计算机的要求。
嵌入式系统介绍
树莓派及其软件环境
树莓派硬件配置
Linux 操作系统的使用
课时目标:Linux 是广泛应用于超级计算机、服务器、移动通信设备以及嵌入式系统的开源版权协议操作系统。虽然在桌面操作系统占有的市场份额不高,但也是相当成熟的桌面操作系统。在嵌入式环境下,有时不能提供完整的图形界面,因此使用 Linux,常常需要通过命令行方式来完成。虽然命令行功能强大,但也不可避免地要面对记忆大量的命令功能以及操作繁琐这样的困难。
Python 编程
课时目标:Python 是一门解释型通用编程语言,广泛应用于数据处理、科学计算、计算机系统管理、图形化设计、互联网、人工智能等多个领域。本章介绍 Python 程序的基本知识。
Python 简介
变量、表达式与内建结构
Python 程序结构
函数
模块
树莓派控制输出设备
课时目标:输入/输出设备控制是嵌入式应用系统的基本应用场景。嵌入式处理器包含最基本的输出输出控制单元--GPIO (General Purpose Input and Output, 通用输入输出接口)。本章学习使用树莓派的I/O接口控制一个简单的输出设备--发光二极管,帮助学生理解嵌入式系统对输出设备的控制方法。PWM (Pulse-Width Modulation, 脉冲宽度调制) 是另一种输出形式,它产生可改变周期和占空比的波形。通过对占空比的控制产生可控的输出功率。
面包板的结构
树莓派的 GPIO (General Purpose Input and Output, 通用输入和输出接口)
使用 GPIO 控制发光二极管
PWM 的功能和使用
输入功能
课时目标:嵌入式应用中,各种传感器的输出构成了计算机系统的输入设备。智能系统通过传感器感知外部世界,并通过逻辑分析对外部信号作出反应。本章介绍如何使用 GPIO 的输入功能接收数字传感器的信号。本章内容分为基本输出功能和高级输入功能。基本输入方式编程简单、易于理解,但效率低、可靠性不高。计算机系统常采用中断方式,并行处理各种输入信号。在本章的高级输入功能中,介绍如何在程序中实现中断的思想,解决在阻塞的情况下如何提高计算机处理的工作效率。
常见数字模块的控制方法
课时目标:在学习了输入输出设备控制方法以后,本章介绍一些常见数字模块的控制方法。
红外传感器用于探测障碍物
超声波传感器用于测距
红外遥控器
通过 PWM 控制小车的运行
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