Automation-Letter Nr Prof. Dr. S. Zacher TUTORIAL. In Tutorial sind die Ergebnisse der Seminararbeit von

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1 Automation-Letter Nr Prof. Dr. S. Zacher mit MATLAB /Simulink TUTORIAL In Tutorial sind die Ergebnisse der Seminararbeit von Marcus Miess, DHBW Stuttgart, 2017, eingeflossen Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 1

2 I N H A L T : 1. MATLAB R2017a Support Package für Hardware Seite 3 2. Installation/Konfiguration Raspberry Pi Seite 5 3. Beispiel: LED-Steuerung Seite Simulink-Modell erstellen Seite Hardware anschließen Seite Raspberry Pi 3 Spezifikation Seite 22 Anhang: How-To-Backup-Raspberry Seite 26 Urheberrechts- und Haftungshinweis Die vorliegende Publikation unterliegt der Urheberrecht. Alle Rechte sind bei Dr. S. Zacher und Marcus Miess vorbehalten. All rights are by Dr. S. Zacher and Marcus Miess reserved. Die Weiterentwicklung oder Nutzung der Publikation ohne Referenz auf Urheber ist nicht zugelassen. No use of this publication without references on the authors. Für die Anwendung der vorliegenden Publikation in der Industrie, im Laborbetrieb und in anderen praktischen Fällen sowie für eventuelle Schäden, die aus unvollständigen oder fehlerhaften Angaben über das dynamische Systeme ergeben können, übernimmt der Autor keine Haftung. For the practical use of the results of this publication takes the author no responsibility Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 2

3 1 MATLAB R2017a Support Package für Hardware Um den Raspberry Pi in MATLAB / Simulink nutzen zu können, muss ein Hardware Support Package installiert werden. Das Support Package findet man im MATLAB unter dem Reiter Add-Ons. Es wird der Add-Ons-Explorer geöffnet und die Verbindung mit MathWorks wird erstellt Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 3

4 1 MATLAB R2017a Support Package für Hardware Danach soll das benötigte Package ausgewählt und den Installationshinweisen gefolgt werden. Während der Installation wird Third-Party Software gezeigt, die auch installiert werden soll: Entweder kann das MATLAB Support Package for Raspberry Pi Hardware oder das Simulink Support Package for Raspberry Pi Hardware installiert werden. In beiden Fällen werden die Pakete für MATLAB und Simulink zusammen installiert Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 4

5 2 Installation/Konfiguration Raspberry Pi Um den Raspberry Pi in MATLAB / Simulink nutzen zu können, muss ein Hardware Support Package installiert werden. Das Support Package findet man im MATLAB unter dem Reiter Add-Ons. Es wird der Add-Ons-Explorer geöffnet und die Verbindung mit MathWorks wird erstellt Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 5

6 2 Installation/Konfiguration Raspberry Pi Nach der Installation der Packages kann mit Setup der Raspberry Pi für die Kommunikation mit MATLAB / Simulink vorbereitet werden Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 6

7 2 Installation/Konfiguration Raspberry Pi Unter Hardware wird die Zielversion des Raspberrys ausgewählt. Anschließend next Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 7

8 2 Installation/Konfiguration Raspberry Pi Unter Select Network configuration wird die Verbindungsart zum Raspberry eingestellt. Am einfachsten und schnellsten geht es per LAN-Verbindung mit direkter Anbindung zum Computer. Anschließend next Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 8

9 2 Installation/Konfiguration Raspberry Pi Nun wird eine freie Micro-SD Karte für die weitere Installation benötigt. Diese wird später zurück in den Raspberry eingelegt. Die SD-Karte muss mindestens 4 GB groß sein und wird mit diesem Vorgang formatiert. Sollte zurzeit nur eine SD-Karte zur Verfügung stehen, so kann ein Backup der Karte erstellt werden. Im Anhang 1 befindet sich dazu ein kleines How-To (How-To-Backup-Raspberry). Anschließend next Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 9

10 2 Installation/Konfiguration Raspberry Pi Als nächstes kann mit Write die Karte beschrieben werden. Dies kann einen Moment dauern...war der Schreibvorgang erfolgreich, so kann mit next der nächste Schritt eingeleitet werden Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 10

11 2 Installation/Konfiguration Raspberry Pi Mit diesem Schritt wird der Raspberry nun in Betrieb genommen. Hierzu kann die obige Anleitung verwendet werden. Wichtig ist, dass nach Einschalten des Raspberry s genug Zeit gelassen wird um zu booten. Anschließend next Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 11

12 2 Installation/Konfiguration Raspberry Pi Nun versucht MATLAB automatisch eine Verbindung zum Raspberry herzustellen. Das geht hierbei so einfach, da im Raspberry eine passende IP-Adresse hinterlegt wurde. Auch dies kann eine weile dauern Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 12

13 2 Installation/Konfiguration Raspberry Pi Hilfreiche Tipps im Umgang mit dem Raspberry! Wurde die Verbindung erstellt, so erscheint dieses Fenster. Hier sollte mit Test Connection die Verbindung überprüft werden. War der Test erfolgreich, so kann weitergemacht werden Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 13

14 2 Installation/Konfiguration Raspberry Pi War die Verbindung und Konfiguration erfolgreich, so sollte dieses abschließende Fenster angezeigt werden. Hier machen wir den Haken bei Show examples raus, da es keine passende/schnelle Test Projekte gibt. Zum Testen erstellen wir ein eigenes Projekt. Hierzu öffnen wir Simulink Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 14

15 3 Beispiel: LED-Steuerung 3.1 Simulink-Modell erstellen Um den Raspberry nun zu testen, erstellen wir ein kleines Beispielprojekt. Den GPIO-Output findet man in dem Simulink- Library-Browser unter Simulink Support Package for Raspberry Pi Hardware Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 15

16 3.1 Simulink-Modell erstellen Um das Projekt auf dem Raspberry laufen zu lassen müssen noch ein paar Sachen eingestellt werden. In den Configuration Parameters muss unter Hardware Implementation der Raspberry Pi ausgewählt werden Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 16

17 3.1 Simulink-Modell erstellen Nun muss im Simulink Fenster als Simulationsziel External ausgewählt werden. Dann kann mit Deploy to Hardware das Projekt bereits auf den Raspberry übertragen werden Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 17

18 3.1 Simulink-Modell erstellen Mit View diagnostics kann der Übertragungsprozess überwacht werden. War die Übertragung erfolgreich, so sollte das Programm auf dem Raspberry schon laufen Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 18

19 3.2 Hardware anschließen Nun möchten wir mit dem GPIO des Raspberry s eine LED zum blinken bringen. Da wir im Simulink Model den GPIO 17 ausgewählt haben, müssen wir nun diesen Pin auf dem Raspberry finden. Die GPIO s des Raspberry s haben als HIGH-Potential 5V. D.h. um eine LED anzusteuern, benötigen wir einen 220Ω Widerstand. Außerdem benötigen wir noch ein GROUND-Potential Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 19

20 3.2 Hardware anschließen GPIO 17 GROUND So würde das Beispiel auf einem Breadboard funktionieren Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 20

21 3.2 Hardware anschließen Praxistipp für Flachbandkabel: Pin 40 Pin 01 Von rechts nach links zählen! Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 21

22 4 Raspberry Pi Model 3 1. Quad Core 1.2GHz Broadcom BCM bit CPU 2. 1GB RAM 3. BCM43438 WLAN und Bluetooth Low Energy (BLE) auf dem Board pin GPIO s 5. 4 USB 2 ports 6. 4 Pole Stereo Ausgang uns Composite Cideo Port 7. Full size HDMI 8. CSI Kameraanschluss für Raspberry Pi Kamera 9. DSI Display Port für Verbindung zu einem Raspberry Pi Touchscreen 10. Micro SD-Karte für Betriebssystem und Daten 11. Micro USB Stromversorgung bis 2,5A Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 22

23 Anhang 1: How-To-Backup-Raspberry-Pi 1. Win32 Disk Imager herunterladen und starten Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 23

24 Anhang 1: How-To-Backup-Raspberry-Pi 2. Leeres Dokument erstellen und als.img abspeichern 2..img schreiben 1. Alle Dateien auswählen 3. speichern Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 24

25 Anhang 1: How-To-Backup-Raspberry-Pi 3. SD-Karte in den PC stecken und im Disk Imager auswählen 2..img auswählen 1. SD-Karte auswählen 3. Lesen Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 25

26 Anhang: How-To-Backup-Raspberry-Pi 4. War das Lesen erfolgreich, so wurde erfolgreich ein Backup erstellt. Möchte man das Backup auf die SD-Karte wiederherstellen, so funktioniert dies mit Schreiben 2..img auswählen 1. SD-Karte auswählen 3. Schreiben Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 26