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慎蜀应
5 years ago
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Win 10 IoT 支援的硬體 CHAPTER 本章重點 2.1 Windows 10 IoT Core 的硬體支援介紹 2.2 Raspberry Pi 2 樹莓派 2 2.

1 Win 10 IoT 支援的硬體 CHAPTER 本章重點 2.1 Windows 10 IoT Core 的硬體支援介紹 2.2 Raspberry Pi 2 樹莓派 Raspberry Pi 3 樹莓派樹莓派硬體 GPIO 接腳 2.5 MinnowBoard Max 2.6 DragonBoard 410c 2.7 Sharks Cove 2.8 Arduino

2 2-2 Windows 10 IOT 物聯網入門與實戰本章節將介紹 Windows 10 IoT 支援的硬體圖 2-0 Windows 10 IoT 支援的硬體 2.1 Windows 10 IoT Core 的硬體支援介紹目前 Windows 10 IoT Core 的硬體支援有 : Raspberry Pi 2 樹莓派 2 Raspberry Pi 3 樹莓派 3 MinnowBoard Max DragonBoard 410c 由硬體規格看來,Windows 10 同時支援多個版子, 有 32 位元 ARM 架構, 也有 64 位元 x86 架構, 而又分為單核或為雙核主要看開發者偏好哪種架構, 以及所期望的價位與效能, 從而去選擇樹莓派 2 和樹莓派 3 MinnowBoard Max 和 DragonBoard 410c 甚至 Arduino 都是可以支援的硬體, 而本書將以樹莓派 2 為主, 並經測試全部相容樹莓派 3

3 Chapter 2 Win 10 IoT 支援的硬體 Raspberry Pi 2 樹莓派 2 介紹 Raspberry Pi 2 Model B 在 2015 年 2 月 2 日釋出, 並且連續 2 個月占據美國亞馬遜網站的電腦類產品銷售第一名新版的樹莓派 2 使用 BCM2836 處理器 quad core ARMv7 的速度是 900MHz, 現在售價 US$35 樹莓派 2 的硬體為 : 處理器 Broadcom BCM2836 ARMv7 Quad Core Processor 900MHz 記憶體 1GB RAM GPIO 的接腳延續前一版的排法 40pin 的 GPIO 接腳網路 10/100 Ethernet Port 處理器 DSI 螢幕接口 GPIO 輸入輸出接口 HDMI 螢幕接口 USB CSI 攝影機接口聲音輸出 Ethernet 乙太網圖 2-1 Raspberry Pi 2 樹莓派 2 外觀

4 2-4 Windows 10 IOT 物聯網入門與實戰因為 Raspberry Pi 2 相當普及, 所以本書所有的內容是針對 Raspberry Pi 2 撰寫, 而樹莓派 2 詳細規格請看表 2-1 表 2-1 樹莓派 2 的硬體功能處理器處理器速度 GPU 記憶體容量 USB 電源 GPIO 大小重量規格 Broadcom BCM2836 ARMv7 四核心四核心每個 900MHz Videocore IV 1GB 450MHz microsd USB 2.0,4 個接口 1.8A 5V 40 Pin 85 x 56 x 17 mm 42 克新的 SoC BCM MHz quad-core ARM Cortex-A7 CPU, 大約有 6 倍的效能提昇記憶體容量加大到 1GB LPDDR2 SDRAM 捨棄 PoP(package-on-package), 而是將處理器和記憶體分別焊在板子的正反兩面因為採用 quad-core ARMv7 的處理器, 所以會有較高的功耗, 也就是比較耗電 OS 的差異但因為採用了 ARMv7 的處理器, 所以可執行更多的 ARM GNU/Linux 版本, 例如過去採用 ARMv6 指令集而無法執行 Ubuntu, 現在也可以在 Raspberry Pi 2 上執行 Snappy Ubuntu Core 甚至可支援 Microsoft Windows 10 IoT, 並且是免費提供, 本書後面會有詳細的介紹, 因為使用 ARMv7 的處理器, 所以 Raspberry Pi 2 對 Android 作業系統的相容性就好很多

5 Chapter 2 Win 10 IoT 支援的硬體 2-5 相同的部分 Model B+ 一樣的外型與尺寸, 所以可以持續使用以前的保護外殼 Camera 的接線 LCE Display 的接線和 GPIO 40-pin 位置也相同 PCB 板固定螺絲開孔處相同 USB Ethernet A/V HDMI microsd 和 micro USB 位置相同, 尺寸也相同 2.3 Raspberry Pi 3 樹莓派 3 介紹新的 Raspberry Pi 3 在 2016 年 2 月 28 日釋出, 新版的樹莓派 3 使用的 Broadcom BCM2837 處理器是 ARM Cortex-A53 1.2Ghz 四核心處理器, 並且有圖形處理器 GPU 部分為 400MHz VideoCore IV Raspberry Pi 3 也加入了 BCM43438 晶片, 裡面有 n 無線網路與 Bluetooth 4.1 兩個新功能, 速度是 900MHz,64 bit 並擁有 1GB LPDDR2 記憶體的 Raspberry Pi 3 售價為 35 元 Raspberry Pi 3 的硬體為 : Broadcom BCM2837 處理器是 ARM Cortex-A53 1.2Ghz 900MHz 記憶體 1GB RAM LPDDR2 GPIO 的接腳延續前一版的排法 40pin 的 GPIO 接腳網路 10/100 Ethernet Port

2-6 Windows 10 IOT 物聯網入門與實戰處理器 GPIO 輸入輸出接口 DSI 螢幕接口 HDMI 螢幕接口 USB CSI 攝影機接口聲音輸出圖 2-2 Raspberry Pi 3 樹莓派 3 外觀 Ethernet 乙太網路樹莓派 3 詳細規格請看表 2-2 的列表表 2-2 樹莓派 3 的硬體規格功能處理器處理器速度

6 2-6 Windows 10 IOT 物聯網入門與實戰處理器 GPIO 輸入輸出接口 DSI 螢幕接口 HDMI 螢幕接口 USB CSI 攝影機接口聲音輸出圖 2-2 Raspberry Pi 3 樹莓派 3 外觀 Ethernet 乙太網路樹莓派 3 詳細規格請看表 2-2 的列表表 2-2 樹莓派 3 的硬體規格功能處理器處理器速度 GPU 記憶體容量 USB 電源 GPIO 大小重量規格 Broadcom BCM2837 ARMv7 64 bit ARMv8 四核心四核心每個 1.2GHz Videocore IV 400MHz 1GB 450MHz microsd USB 2.0,4 個接口 1.8A 5V 40 Pin 85 x 56 x 17 mm 42 克

7 GPIO 接腳輸出控制 CHAPTER 本章重點 11.1 數位輸出函數 11.2 使用介面與硬體互動 11.3 專題製作 - 霹靂燈專案 11.4 時間延遲的設計 11.5 專題製作 - 使用七段式 LED 數字燈顯示 IP 位址

8 11-14 Windows 10 IOT 物聯網入門與實戰 11.3 專題製作 - 霹靂燈專案介紹本章節將透過多個 LED 燈, 做出霹靂燈的效果, 而霹靂燈的效果說穿了, 也就是讓所有的燈全部都亮起, 並且依照指定的時間, 讓其中的某一個燈光依序熄滅請準備 4 個 LED 燈, 並且每一個 LED 燈都接上 220 歐姆的電阻, 這樣可以避免 LED 燒壞硬體準備 Raspberry Pi 2 板子 4 個 LED 4 個 220 歐姆的電阻, 顏色為紅紅棕, 最後一色環金或銀麵包板數條接線硬體接線 Raspberry Pi 2 接腳 Pin 7 / GPIO4 Pin 29 / GPIO5 Pin 31 / GPIO6 Pin 32 / GPIO12 GND 元件接腳 LED 長腳, 並將 LED 短腳與電阻連接 LED 長腳, 並將 LED 短腳與電阻連接 LED 長腳, 並將 LED 短腳與電阻連接 LED 長腳, 並將 LED 短腳與電阻連接 LED 短腳透過 220 ohm 電阻

$Chapter 11 GPIO 接腳輸出控制 11-15 硬體接線設計圖 ch11\11-3\11-3.$ 為輸出, 透過計時器定時每 0.

9 Chapter 11 GPIO 接腳輸出控制硬體接線設計圖 ch11\11-3\11-3.fzz 圖 11-7 硬體接線說明本專題指定 4 個 GPIO 接腳 GPIO 為輸出, 透過計時器定時每 0.5 秒呼叫一次, 並且調整每一個接腳的電壓, 這樣就能夠調整每一個 LED 燈圖 11-8 調整 LED 燈光實際範例本程式執行後, 就會把 GPIO5 接腳上的 LED 燈打開

10 11-16 Windows 10 IOT 物聯網入門與實戰範例程式 :ch011\11-3\myiotapp\myiotapp\mainpage.xaml.cs // using 定義, 相同上一章所以省略 2. using Windows.Devices.Gpio; // GPIO 函數 using 定義 3. namespace MyIoTApp 4. { 5. public sealed partial class MainPage : Page 6. { 7. private GpioPin pin4; // 接腳 4 變數 8. private GpioPin pin5; // 接腳 5 變數 9. private GpioPin pin6; // 接腳 6 變數 10. private GpioPin pin12; // 接腳 12 變數 11. private DispatcherTimer timer1; // 時間變數 12. private int lightno = 0; // 霹靂燈狀態定義變數 13. public MainPage() 14. { 15. this.initializecomponent(); // 初始化元件 16. GpioController gpio=gpiocontroller.getdefault(); // 初始化 IoT 函數 17. pin4 = gpio.openpin(4); // 指定接腳 pin5 = gpio.openpin(5); // 指定接腳 pin6 = gpio.openpin(6); // 指定接腳 pin12 = gpio.openpin(12); // 指定接腳 pin4.setdrivemode(gpiopindrivemode.output); // 接腳 4 數位輸出 22. pin5.setdrivemode(gpiopindrivemode.output); // 接腳 5 數位輸出 23. pin6.setdrivemode(gpiopindrivemode.output); // 接腳 6 數位輸出 24. pin12.setdrivemode(gpiopindrivemode.output); // 接腳 12 數位輸出 timer1 = new DispatcherTimer(); // 計時器定義 27. timer1.interval = TimeSpan.FromMilliseconds(500); 28. timer1.tick += Timer_Tick; 每 0.5 秒執行一次 29. timer1.start(); // 計時器開始 30. } 時間到的處理函數 31. private void Timer_Tick(object sender, object e) // 定時呼叫的處理函數 32. { 33. if (lightno == 0) // 霹靂燈狀態 { 35. pin4.write(gpiopinvalue.low); // 設定接腳為低電位 36. pin5.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 37. pin6.write(gpiopinvalue.high) // 設定接腳為高電位 38. pin12.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 39. lightno = 1; 40. }

11 Chapter 11 GPIO 接腳輸出控制 else if (lightno == 1) // 霹靂燈狀態 { 43. pin4.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 44. pin5.write(gpiopinvalue.low); // 設定接腳為低電位 45. pin6.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 46. pin12.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 47. lightno = 2; // 下次霹靂燈狀態 48. } 49. else if (lightno == 2) // 霹靂燈狀態 { 51. pin4.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 52. pin5.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 53. pin6.write(gpiopinvalue.low); // 設定接腳為低電位 54. pin12.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 55. lightno = 3; // 下次霹靂燈狀態 56. } 57. else if (lightno == 3) // 霹靂燈狀態 { 59. pin4.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 60. pin5.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 61. pin6.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 62. pin12.write(gpiopinvalue.low); // 設定接腳為低電位 63. lightno = 0; // 下次霹靂燈狀態 64. } 65. } 66. private void ClickMe_Click(object sender, RoutedEventArgs e) // 按鈕按下的反應 67. { 68. App.Current.Exit(); // 結束程式 69. } } 72. } 程式說明第行 : 初始化 IoT 函數和設定 GPIO 接腳初始化動作第行 : 設定計時器的時間第 31 行 : 計時器時間到時的處理函數第行 : 設定每一個 LED 燈的狀態 0 第行 : 設定每一個 LED 燈的狀態 1 第行 : 設定每一個 LED 燈的狀態 2 第行 : 設定每一個 LED 燈的狀態 3

11-18 Windows 10 IOT 物聯網入門與實戰執行結果本範例執行之後的硬體結果如下圖所示如果正確, 執行程式後, 因為接腳設定為高電位, 就會將 LED 燈點亮圖 11-9 執行結果教學影片完整的教學影片可以觀看 11-3-gpio_Timer_LEDs; 硬體的執行情況請看影片

12 11-18 Windows 10 IOT 物聯網入門與實戰執行結果本範例執行之後的硬體結果如下圖所示如果正確, 執行程式後, 因為接腳設定為高電位, 就會將 LED 燈點亮圖 11-9 執行結果教學影片完整的教學影片可以觀看 11-3-gpio_Timer_LEDs; 硬體的執行情況請看影片 11-3-gpio_Timer_LEDs-Hardware, 裡面都會有詳細的過程和教學 ; 而 Demo 展示則請看 11-3-gpio_Timer_LEDs-Hardware-Demo 延伸學習霹靂燈的效果有很多種, 請各位自行調整一下 GPIO, 讓它變成不同效果顯示的霹靂燈, 例如 : 全部的燈光只有一個會亮, 並且從左到右依序做切換

13 Chapter 11 GPIO 接腳輸出控制時間延遲的設計介紹在 Windows 10 IoT 程式中, 對延遲的設計跟其他的程式不太一樣, 以 Arduino 的程式來說, 只要透過 delay(1); 就能夠停止一秒但是 Windows 10 IoT 的 C# 語言, 因為亦考量多工的情況, 如要同時處理畫面的 UI 控制時間的處理等, 不可能像 Arduino 的程式, 停在 delay(1) 那一行就不用做其他事情所以在本次的實作中, 將透過計時器, 設定為 1 秒啟動一次, 並且透過變數記錄時間, 如果時間到了, 就做出動作反應這裡將透過上一章的霹靂燈實驗, 改變亮燈的時間, 實作出延遲的效果硬體和接線與上一章相同說明本專題將指定 4 個 GPIO 接腳 GPIO 為輸出, 並透過計時器定時每 1 秒呼叫一次, 並改變 Counter 變數而霹靂燈有 4 個狀態, 分別延遲 1 秒 2 秒 5 秒和 4 秒, 請留意以下程式的延遲處理方法實際範例本程式執行後, 就會把 GPIO5 接腳上的 LED 燈打開範例程式 :ch011\11-4\myiotapp\myiotapp\mainpage.xaml.cs // using 定義, 同上一章所以省略 2. using Windows.Devices.Gpio; // GPIO 函數 using 定義 3. namespace MyIoTApp 4. { 5. public sealed partial class MainPage : Page 6. { 7. private GpioPin pin4; // 接腳 4 變數 8. private GpioPin pin5; // 接腳 5 變數 9. private GpioPin pin6; // 接腳 6 變數 10. private GpioPin pin12; // 接腳 12 變數

14 11-20 Windows 10 IOT 物聯網入門與實戰 11. private DispatcherTimer timer1; // 時間變數 12. private int counter = 0; // 現在時間的變數 13. public MainPage() 14. { 15. this.initializecomponent(); // 初始化元件 16. GpioController gpio=gpiocontroller.getdefault(); // 初始化 IoT 函數 17. pin4 = gpio.openpin(4); // 指定接腳 pin5 = gpio.openpin(5); // 指定接腳 pin6 = gpio.openpin(6); // 指定接腳 pin12 = gpio.openpin(12); // 指定接腳 pin4.setdrivemode(gpiopindrivemode.output); // 接腳 4 數位輸出 22. pin5.setdrivemode(gpiopindrivemode.output); // 接腳 5 數位輸出 23. pin6.setdrivemode(gpiopindrivemode.output); // 接腳 6 數位輸出 24. pin12.setdrivemode(gpiopindrivemode.output); // 接腳 12 數位輸出每 1 秒 timer1 = new DispatcherTimer(); // 執行一次計時器定義 27. timer1.interval = TimeSpan.FromMilliseconds(1000); 28. timer1.tick += Timer_Tick; // 時間到的處理函數 29. timer1.start(); // 計時器開始 30. counter = 0; 31. } 32. private void Timer_Tick(object sender, object e) // 定時會呼叫的處理函數 33. { 狀態 0 顯示 1 秒 34. if (counter == 0 counter== ) 35. { 36. pin4.write(gpiopinvalue.low); // 設定接腳為低電位 37. pin5.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 38. pin6.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 39. pin12.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 40. counter = 0; 41. } 狀態 1 顯示 2 秒 42. else if (counter == 0+1) 43. { 44. pin4.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 45. pin5.write(gpiopinvalue.low); // 設定接腳為低電位 46. pin6.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 47. pin12.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 48. } 49. else if (counter == 0+1+2) 狀態 2 顯示 5 秒 50. { 51. pin4.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 52. pin5.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位

15 Chapter 11 GPIO 接腳輸出控制 pin6.write(gpiopinvalue.low); // 設定接腳為低電位 54. pin12.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 55. } 56. else if (counter == ) 狀態 3 顯示 4 秒 57. { 58. pin4.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 59. pin5.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 60. pin6.write(gpiopinvalue.high); // 設定接腳為高電位 61. pin12.write(gpiopinvalue.low); // 設定接腳為低電位 62. } 63. counter = counter + 1; 計時器時間的調整 64. } 65. private void ClickMe_Click(object sender, RoutedEventArgs e) // 按鈕按下的反應 66. { 67. App.Current.Exit(); // 結束程式 68. } } 71. } 程式說明第行 : 初始化 IoT 函數和設定 GPIO 接腳初始化動作第行 : 設定計時器的時間第 30 行 : 設定計時器的時間第 31 行 : 計時器時間 Counter 初始化第行 : 設定每一個 LED 燈的狀態 0 第行 : 設定每一個 LED 燈的狀態 1 第行 : 設定每一個 LED 燈的狀態 2 第行 : 設定每一個 LED 燈的狀態 3 並且延遲的情況如下 : 當 Counter 變數為 0, 霹靂燈狀態 0, 顯示 1 秒鐘當 Counter 變數為 1 (0+1), 霹靂燈狀態 1, 顯示 2 秒鐘當 Counter 變數為 3 (0+1+2), 霹靂燈狀態 2, 顯示 5 秒鐘當 Counter 變數為 8 ( ), 霹靂燈狀態 3, 顯示 4 秒鐘

如果正確執行程式, 因透過計時器的關係, 就能做出延遲的效果圖 11-10 執行結果教學影片完整的教學影片可以觀看 11-4-gpio_Timer_delay, 裡面會有詳細的過程和教學 ; 而 Demo

16 11-22 Windows 10 IOT 物聯網入門與實戰所以程式中會看到,counter 時間到了才去調整情況, 且延遲的時間會寫在下一個狀態的 counter 變數判斷式之中注意請留意最後一個狀態 3 的延遲 4 秒的時間, 需要在狀態 0 判斷式之中請看程式第 34 行 : if (counter == 0 counter== ) 執行結果本範例執行之後的硬體結果如下圖所示, 如果正確執行程式, 因透過計時器的關係, 就能做出延遲的效果圖執行結果教學影片完整的教學影片可以觀看 11-4-gpio_Timer_delay, 裡面會有詳細的過程和教學 ; 而 Demo 展示則請看 11-4-gpio_Timer_delay-Hardware-Demo 延伸學習因為 Windows 10 IoT 的延遲程式處理起來相當特別, 請自行調整不同的時間, 讓霹靂燈的效果改變, 並且增加印象

Microsoft Word - AEH CH01.doc

Microsoft Word - AEH CH01.doc 認識 Raspberry Pi 2 CHAPTER 本章重點 1.1 什麼是 Raspberry Pi? 1.2 Raspberry Pi 可以用在什麼地方? 1.3 Raspberry Pi 應用實例 1.4 樹莓派 Model A+ 1.5 Raspberry Pi Model B+( 樹莓派模組 B+) 1.6 Raspberry Pi Compute Module( 樹莓派電腦模組 ) 1.7

2-2 Windows 10 IOT 物聯網入門與實戰 本章節將介紹 Windows 10 IoT 支援的硬體 圖 2-0 Windows 10 IoT 支援的硬體 2.1 Windows 10 IoT Core 的硬體支援介紹 目前 Windows 10 IoT Core 的硬體支援有 : Ras

2-2 Windows 10 IOT 物聯網入門與實戰本章節將介紹 Windows 10 IoT 支援的硬體圖 2-0 Windows 10 IoT 支援的硬體 2.1 Windows 10 IoT Core 的硬體支援介紹目前 Windows 10 IoT Core 的硬體支援有 : Ras