TechTipp: Messdatenerfassung mit dem Raspberry Pi und der Universal Library for Linux

Einführung
Der Raspberry Pi® ist ein Einplatinencomputer mit einem auf dem Linux® Kernel basierenden Betriebssystem. Er bietet einfache Anbindungen an Peripheriegeräte wie Monitor, Maus, Tastatur und Messgeräte von MCC. Für einen Kaufpreis unterhalb von €40 stellt der Raspberry Pi eine preisgünstige Plattform für die Messdatenerfassung dar. Messdaten können mit den meisten USB-gestützten Messgeräten von Measurement Computing über den Raspberry Pi und der UL for Linux erfasst werden.

Ziel
Erfassen Sie Messdaten über ein DAQ-Gerät von MCC mit einer auf dem Raspberry Pi installierten Testapplikation.
Dieses Dokument enthält Informationen über die folgenden Schritte:

  • Formatieren einer SD-Karte
  • Installation eines Betriebssystems auf dem Raspberry Pi
  • Konfiguration der Raspberry Pi Optionen
  • Installation der Treiber für die Universal Library for Linux und Erstellen der Bibliothek
  • Ausführen einer MCC Linux Test-App

Zielgruppe
Dieses Dokument richtet sich an Anwendungsentwickler, die mit Messgeräten von MCC vertraut sind und über die Linux-Plattform des Raspberry Pi Messdaten erfassen möchten.

Ausrüstung
Für die Durchführung des Beispiels werden die folgenden Geräte benötigt:

  • Raspberry Pi Einplatinencomputer – in diesem Beispiel wird ein Raspberry Pi 3B verwendet, jedoch kann ein beliebiges anderes Raspberry Pi Modell eingesetzt werden
  • SD-Karte (mind. 8 GB)
  • PC oder Mac® mit Internet-Zugang
  • Ethernet®-Kabel oder WLAN-Adapter (der hier verwendete Raspberry Pi besitzt integriertes WLAN)
  • Monitor oder TV + HDMI-Kabel
  • Stromversorgung
  • Maus oder Trackball
  • Tastatur
  • DAQ-Gerät von MCC – hier wird für die Messdatenerfassung das USB-1808X verwendet

Hier finden Sie die Liste der Messgeräte von MCC, die unter Linux® unterstützt werden und kompatibel mit dem Raspberry Pi sind.

Die Abbildung unten zeigt die Raspberry Pi Konfiguration, die für dieses Beispiel verwendet wird.

Raspberry Pi

Betriebssystem über eine SD-Karte installieren
Sie müssen zunächst ein Betriebssystem auf dem Raspberry Pi installieren, bevor er verwendet werden kann. In diesem Beispiel wird Raspbian eingesetzt, ein kostenfreies auf Debian basierendes Betriebssystem, das für die Hardware des Raspberry Pi optimiert ist. NOOBS (New Out Of the Box Software) ist ein Installationsmanager für das Raspberry Pi Betriebssystem, der in diesem Beispiel zur Installation von Raspbian verwendet wird.

Schauen Sie sich das Video an! Gehen Sie zu http://www.raspberrypi.org/help/videos/, um im Video zu sehen, wie die SD-Karte formatiert, NOOBS heruntergeladen und das Raspbian OS auf dem Raspberry Pi installiert wird.

Formatieren der SD-Karte
Mit den folgenden Schritten wird die SD-Karte formatiert:

  1. Gehen Sie zu www.sdcard.org und klicken Sie auf SD Memory Card Formatter.
  2. Scrollen Sie ans Seitenende und wählen Sie die SD-Formatierung für Windows oder für Mac. Folgen Sie den Anweisungen auf dem Bildschirm und speichern und entpacken Sie dann den Download auf dem Computer.
  3. Installieren Sie die SD-Karte in Ihren PC oder Mac und führen Sie SD Card Formatter 5.0.1 Setup.exe aus.

Installieren des Betriebssystems auf dem Raspberry Pi
Mit den folgenden Schritten laden Sie NOOBS herunter und installieren das Betriebssystem auf dem Raspberry Pi:

  1. Gehen Sie zu www.raspberrypi.org und klicken Sie auf Downloads.
    Klicken Sie im Abschnitt NOOBS auf Download Zip und speichern Sie die Datei auf Ihrem PC oder Mac.
  2. Entpacken Sie die zip-Datei und kopieren Sie alle Dateien auf die SD-Karte.
  3. Entfernen Sie die SD-Karte aus Ihrem PC oder Mac und installieren Sie sie in Ihren Raspberry Pi.
  4. Schließen Sie Monitor, Tastatur, Maus und Stromversorgung an.
    Mit dem Anschluss der Stromversorgung wird der Raspberry Pi gestartet.
    Das Raspberry Pi Logo erscheint, gefolgt von einer NOOBS Dialogbox, die eine Aufstellung der installierbaren Betriebssysteme zeigt.
  5. Wählen Sie Raspbian aus und klicken Sie auf Install. Bestätigen Sie dann mit Yes im Dialog Confirm, um Raspbian zu installieren.
    Ein Dialogfeld informiert, sobald die Installation abgeschlossen ist.
  6. Nach Klicken auf OK beginnt der Raspberry Pi damit, Raspbian zu laden.
    Falls Raspbian zum ersten Mal gestartet wird, erscheint das Menü Setup Options. Mit den Pfeiltasten navigieren Sie im Menü.
  7. Legen Sie die Konfigurationsoptionen fest, wie die Sprach- und Regionaleinstellungen, die Ihrem Standort entsprechen.
  8. Klicken Sie zum Abschluss der Konfigurationsoptionen auf <Finish> und <Enter>.
    Die Eingabeaufforderung zeigt: pi@raspberrypi~$

Sie haben damit das Betriebssystem des Raspberry Pi installiert.

Anmelden
Sobald Sie den Raspberry Pi starten, werden Sie zur Eingabe der folgenden Anmeldeinformationen aufgefordert:
   raspberrypi login: pi
   password: raspberry
Die Kommandozeile zeigt: pi@raspberrypi~$

Überprüfen der Internetverbindung
Stellen Sie vor dem Herunterladen von UL for Linux sicher, dass der Raspberry Pi auf das Internet zugreifen kann. Sie können ein Ethernet-Kabel oder einen USB-WLAN-Adapter anschließen, um eine Verbindung mit einem drahtlosen Netzwerk herzustellen. In diesem Beispiel wird der integrierte WLAN-Adapter des Pi verwendet.

  1. Doppelklicken auf WiFi Config auf dem Desktop startet das WLAN Konfigurationsprogramm. Das Feld Adapter: führt den Namen des USB WLAN-Adapters (z.B. wlan0) auf. Das Feld Network: ist leer.
  2. Klicken Sie auf Scan, um die verfügbaren WLAN Netzwerke aufzulisten.
  3. Doppelklicken Sie auf den Netzwerknamen des Service Set Identifier (SSID), mit dem Sie eine Verbindung herstellen möchten.
  4. Überprüfen Sie die Felder Authentication und Encryption im Verbindungsfenster und geben Sie das Passwort in das Feld PSK (pre-shared key) ein.
  5. Klicken Sie auf Add.
    Das Konfigurationsprogramm stellt automatisch eine Verbindung mit dem neu konfigurierten Netzwerk her.
  6. Schalten Sie das Gerät aus und erneut ein, um den Raspberry Pi neu zu starten und geben Sie die oben genannten Anmeldeinformationen ein.

Nach dem Anmelden zeigt die Kommandozeile: pi@raspberrypi~$.

Aktualisieren der Raspberry Pi Package List
Um sicherzustellen, dass Sie die neuesten Raspberry Pi Softwareversionen für jedes installierte Paket haben, geben Sie den folgenden Code im Terminalfenster ein, um die Raspberry Pi Package List zu aktualisieren.
      $ sudo apt-get update

UL for Linux
Informationen zum Erstellen und Installieren der neuesten Version der Bibliothek finden Sie auf GitHub unter: https://github.com/mccdaq/uldaq

Beispiele
Beispiel-Apps von MCC werden unter Linux entwickelt und sind in C und Python für Messgeräte verfügbar, die unter Linux unterstützt werden. Die Beispiel-Apps decken alle Gerätefunktionen ab wie analoge Erfassung, Zähler und Digital I/O (sofern vorhanden), testen die Funktion der Geräte und zeigen Geräteinformationen an.

In der Online-Hilfe für C/C++ bzw. der Online-Hilfe für Python finden Sie eine Übersicht der Test- bzw. Beispiel-Apps. Wählen Sie die passende Test-App für Ihr Gerät.

Beispiele ausführen
Beispiel-Apps befinden sich im Ordner examples. Führen Sie die folgenden Befehle aus, um das Beispiel für die analoge Erfassung auszuführen:

  1. C:
    $./Ain


  2. Python:
    $ ./a_in.py

Es gibt Beispiel-Apps für jede Funktion der unterstützten Messgeräte, wie beispielsweise:

Funktion C Beispiele Python Beispiele
Analog In Ain
AInScan
AInScanWithEvents
AInScanWithQueue
AInScanWithTrigger
a_in
a_in_scan
a_in_scan_with_events
a_in_scan_with_queue
a_in_scan_with_trigger
Analog Out AOut
AOutScan
a_out
a_out_scan
Digital IO Din
DBitIn
DInScan
DInScanWithTrigger
DOut
DBitOut
DOutScan
d_in
d_bit_in
d_in_scan
d_in_scan_with_trigger
d_out
d_bit_out
d_out_scan
Counter In CIn
CInScan
CInScanWithEncoder
c_in
c_in_scan
c_in_scan_with_encoder
Timer Out TmrPulseOut tmr_pulse_out

 

Jedes Beispiel führt eine bestimmte Funktion eines unterstützten Geräts aus und wird zum besseren Verständnis kommentiert. Zusätzliche Eingabeaufforderungen werden angezeigt, falls weitere Informationen erforderlich sind wie eine Kanalnummer oder ein Frequenzwert. Die Beispiele werden ausgeführt und die Ergebnisse werden auf dem Monitor angezeigt.

Weitere Informationen
Wenden Sie sich bei allen Fragen zur Messdatenerfassung mit dem Raspberry Pi an Measurement Computing:

Weitere Informationen zum Raspberry Pi finden Sie unter: www.raspberrypi.org.

Measurement Computing Corporation und das Measurement Computing Logo sind Markenzeichen oder eingetragene Handelsmarken der Measurement Computing Corporation.
Raspberry Pi ist eine Markenbezeichnung der Raspberry Pi Foundation.
Linux® ist ein eingetragenes Markenzeichen von Linus Torvalds in den USA und anderen Ländern.
Alle weiteren Markenzeichen sind Eigentum ihrer jeweiligen Besitzer.

Weitere TechTipps finden Sie auf unserer Webseite Technische Beiträge von Measurement Computing.