Chương 1: Tổng quan 3 do an - Chương 2: Cơ sở lý thuyết - Chương 3: Xây dựng và thiết kế hệ thống - Chương 4: Kết quả và thực nghiệm - Chương 5: Kết luận và hướng phát tri n Phần 3: Tài liệu tham khảo và code chương trình. 4 do an Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 2. Giới thiệu chung Raspberry Pi là một chiếc bo mạch có th làm được hầu như mọi ứng d ng hằng ngày như lướt web, học lập trình, xem phim HD đến những ý tưởng mà người mua không ngờ đến như điều khi n robot, nhà thông minh, vườn thông minh. Raspberry Pi chạy hệ điều hành Linux: các ứng d ng và phần mềm trên Raspberry Pi đều được cài đặt và sử d ng hoàn toàn miễn phí! Raspberry Pi có ngõ GPIO tức là người ta có th kết nối và điều khi n các thiết bị trong cuộc sống thực tế như đèn, máy bơm, GPS… Rất nhiều ứng d ng thông minh đã sử d ng Raspberry Pi làm bộ điều khi n trung tâm.
Với nhưng ưu đi m độc đáo trên, Raspberry Pi đã vượt ra khỏi biên giới của trường học và trở thành thiết bị ưa thích của rất nhiều người đam mê điện tử và lập trình. Sự thành công của nó đã mở ra một bước phát tri n mới cho tin học: đem máy tính và cảm hứng lập trình đến gần mọi người hơn bao giờ hết. Phần cứng của Raspberry Pi Phần cứng Raspberry Pi bao gồm CPU, Khe cắm thẻ nhớ, Micro USB Power, Cổng DSI (Display Serial Interface), Cổng CSI (Camera Serial Interface), Cổng HDMI, Cổng kết nối Ethenet, Cổng USB, STEREO AUDIO và các chân GPIO.1 Cấu tạo Raspberry Pi Hình 2.2 Sơ đồ chân GPIO của Raspberry Pi Raspberry Pi cung cấp nhiều cổng GPIO, giao tiếp SPI, I2C, Serial. Các cổng GPIO được sử d ng đ xuất/nhận giá trị 0/1 ra/vào từ bên ngoài.
Giao tiếp SPI, I2C, Serial có th được dùng đ kết nối trực tiếp với các vi điều khi n khác. Đặc biệt phù hợp cho những ai cần điều khi n các thiết bị điện tử ngoại vi. 5 do an Hình 2.3 Sơ đồ khối Raspberry Pi[1] 6 do an 2. Thông số kỹ thuật Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật Raspberry Pi STT Tên Mô tả Broadcom BCM2837B0, quad-core A53 (ARMv8) 64- 1 Vi xử lý bit SoC @1.4GHz 2 RAM 1GB LPDDR2 SDRAM 2.4GHz and 5GHz IEEE 802.11 b/g/n/ac wireless LAN, 3 Kết nối Bluetooth 4.2, BLE, Gigabit Ethernet over USB 2.0 5 Mở rộng 40-pin GPIO 1 cổng full-sized HDMI, Cổng MIPI DSI Display, cổng Video và 6 MIPI CSI Camera, cổng stereo output và composite âm thanh video 4 chân.264 encode 7 Multimedia (1080p30); OpenGL ES 1.0 graphics 8 Lưu trữ MicroSD 5V/2.5A DC cổng microUSB, 5V DC trên chân GPIO, 9 Nguồn Power over Ethernet (PoE) (yêu cầu thêm PoE HAT).
Hệ điều hành của Raspberry Pi Raspberry Pi chạy HĐH dựa trên nhân Linux. Raspbian - một phiên bản dựa trên Debian đã được tối ưu cho phần cứng của Pi là HĐH được Quỹ Raspberry Pi đề nghị sử d ng. Ngoài ra Raspberry Pi có th chạy được các hệ điều hành sau: Linux (Raspbian, Pidora, Archlinux), OpenElec & XBMC, RetroPie, RISC OS, Plan 9, Firefox OS, Android, Pipboy. Chức năng Wifi Nhóm sử d ng tính năng wifi của Raspberry Pi, bo mạch sử d ng chip Antenan đ thu và phát wifi.
Địa chỉ IP của wifi do chúng ta thiết lập dựa trên wifi chúng ta cung cấp cho bo mạch sử d ng là 192. Sau đây là một số lý thuyết liên quan đến wifi. Giới thiệu chung Wifi là viết tắt của Wireless Fidelity (không dây trung thực). Thực ra nó có tên là The Standard for Wireless Fidetily (chuẩn cho không dây trung thực).
Wifi là một mạng không dây có khả năng kết nối với mạng khác hay với máy tính bằng sóng vô tuyến. Nó nhanh hơn và phạm vi hoạt động lớn hơn Bluetooth. Một người với thiết bị có cài đặt Wifi như máy tính, điện thoại, PDA có th kết 7 do an nối Internet khi ở gần đi m truy cập. Wifi hoạt động ở hai tốc độ: với chuẩn 802.11b thì tốc độ trao đổi dữ liệu là 11Mbps và với chuẩn 802.11g thì tốc độ đạt được 54 Mbps.
Rõ ràng là nó nhanh hơn Bluetooth rất nhiều, vì Bluetooth hoạt động khoảng 0. Hoạt động của Wifi Truy cập Internet không dây gồm có 4 thành phần: đường truyền tốc độ cao, một công mạng, một mạng không dây, và người dùng không dây. Người dùng sẽ kết nối với mạng không dây qua công mạng, và sau đó nó sẽ khởi chạy trình duyệt Internet. Đường truyền tốc độ cao: là một sự kết nốI Internet băng thông rộng.
Việc kết nối này sẽ nhanh hơn so với dịch v kết nối quay số. Công mạng: Có nhiệm v ngăn chặn những người truy cập vào mạng không dây của bạn mà không được phép, đồng thời nó cũng cung cấp những công c quản lí rất tốt như thẩm quyền, ki m tra mạng, và các dịch v khác như in ấn, thông qua IP. Mạng LAN không dây là một hệ thống kết nối máy tính của bạn với các thiết bị khác bằng sóng vô tuyến thay vì là dây dẫn. Người dùng không dây là những người mà có một máy tính với một adapter không dây, là những phương tiện đ họ truy cập không dây vào Internet.
Adapter không dây có th được tích hợp sẵn, hoặc là là một thiết bị rời sẽ được cắm vào máy tính. Đây là mô hình tiêu bi u cho mot mạng Wifi.4 Mô hình hoạt động của Wifi Đ tạo được kết nối Wifi nhất thiết phải có Router (bộ thu phát), Router này lấy thông tin từ mạng Internet qua kết nối hữu tuyến rồi chuy n nó sang tín hiệu vô tuyến và gửi đi, bộ chuy n tín hiệu không dây (adapter) trên các thiết bị di động thu nhận tín hiệu này rồi giải mã nó sang những dữ liệu cần thiết.[10] Quá trình này có th thực hiện ngược lại, Router nhận tín hiệu vô tuyến từ Adapter và giải mã chúng rồi gởi qua Internet. Sóng Wifi Các sóng vô tuyến sử d ng cho WiFi gần giống với các sóng vô tuyến sử d ng cho thiết bị cầm tay, điện thoại di động và các thiết bị khác. Nó có th chuy n và nhận sóng vô tuyến, chuy n đổi các mã nhị phân 1 và 0 sang sóng vô tuyến và ngược lại.[9] Tuy nhiên, sóng WiFi có một số khác biệt so với các sóng vô tuyến khác ở chỗ: Chúng truyền và phát tín hiệu ở tần số 2.4 GHz, 5 GHz hoặc 60 GHz.
Tần số này cao hơn so với các tần số sử d ng cho điện thoại di động, các thiết bị cầm tay và truyền hình. Tần số cao hơn cho phép tín hiệu mang theo nhiều dữ liệu hơn. Chúng dùng chuẩn 802. WiFi có th hoạt động trên cả ba tần số và có th nhảy qua lại giữa các tần số khác nhau một cách nhanh chóng.
Việc nhảy qua lại giữa các tần số giúp giảm thi u sự nhiễu sóng và cho phép nhiều thiết bị kết nối không dây cùng một lúc. Sóng vô tuyến được truyền từ các anten và các router, và sẽ được nhận bởi các bộ nhận WiFi như các máy tính, điện thoại di động đưoc trang bị card WiFi. Khi các thiết bị này nhận được tín hiệu thì các card WiFi sẽ đọc tín hiệu và tạo kết nối không dây. Một khi một kết nối được thiết lập giữa người dùng và mạng thì người dùng sẽ được nhắc nhờ bằng một màn hình login và password nếu như đó là mạng thuê.
Vùng phủ sóng bởi 1 hay nhiều AP được gọi là 1 hot spot. Một hot spot có phạm vi khoảng từ 1 căn phòng đến vài dặm. Trên thế giới thì các hot spot này được đặt ở các thành phố đ mọi người với một laptop có th truy cập internet, như trong nhà hàng, khách sạn, trường học, sân bay. Các chuẩn Wifi Khi mua các thiết bị di động như điện thoại, máy tính bảng, laptop,.
bạn thường thấy dòng máy có hỗ trợ kết Wifi 802. Tổ chức IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) tạo ra một tập các chuẩn đ đặc tả thông số kĩ thuật của mạng không dây và gọi nó là IEEE 802.11), chuẩn kết nối 802.11 còn bao gồm các chuẩn nhỏ là a/b/g/n/ac như bạn thường thấy khi xem thông số các thiết bị di động. 9 do an Hình 2.5 Lịch sử ra đời các chuẩn Wifi Chuẩn 802.11 Năm 1997, IEEE đã giới thiệu chuẩn mạng không dây đầu tiên và đặt tên nó là 802. Tuy nhiên chuẩn 802.11 chỉ hỗ trợ tốc độ mạng tối đa 2 Mbps với băng tần 2.4 GHz, rất chậm so với ngày nay và không được áp d ng rộng rãi trên thị trường.11b Hai năm sau vào tháng 7 năm 1999, chuẩn 802.11b ra đời và hỗ trợ tốc độ lên đến 11Mpbs thay vì 2Mbps như trước kia.
Tương tự thế hệ đầu tiên, chuẩn kết nối 802.11b cũng sử d ng băng tần 2.4 GHz rất dễ bị gây nhiễu từ các thiết bị điện tử khác như điện thoại di động, lò vi sóng,. Chuẩn này được sử d ng rất rộng rãi trên thị trường với giá thành rẻ, phạm vi tín hiệu rộng (70-150m) tuy nhiên tốc độ tối đa khá thấp (11 Mpbs) và dễ bị nhiễu.11a cũng được phát tri n song song với chuẩn 802.11b, tuy nhiên chuẩn a thường được sử d ng trong các mạng của doanh nghiệp thay vì gia đình như chuẩn b vì giá thành khá cao. So với chuẩn 802.11b, chuẩn này hỗ trợ tốc độ tối đa gần gấp 5 lần, lên đến 54 Mpbs và sử d ng băng tần vô tuyến 5 GHz có th tránh tình trạng bị nhiễu do các thiết bị khác. Tuy nhiên do tần số cao hơn nên phạm vi hoạt động của chuẩn 802.11a có phần hẹp hơn (40-100m) và khó xuyên qua các vật cản, vách tường.11g Năm 2003, chuẩn WiFi thế hệ thứ 3 ra đời được đặt là chuẩn 802.11g, chuẩn WiFi này thậm chí còn được sử d ng ở nhiều mạng WiFi các gia đình hiện nay.11g được xem là kết hợp giữa chuẩn a và b trước kia, với giá thành khá rẻ (tuy có phần đắt hơn chuẩn b).11g hỗ trợ tốc độ đến 54 Mpbs như chuẩn a nhưng sử d ng băng tần 2.4 GHz như chuẩn b, vì vậy chuẩn này có tốc độ cao, phạm vi tín hiệu tốt (80-200m).
Và tất nhiên chuẩn này cũng có nhược đi m như chuẩn b là dễ bị nhiễu từ các thiết bị phát sóng khác. Do sự giống nhau về nhiều thông số, chuẩn kết nối 802.11g có khả năng tương thích ngược với chuẩn 802.11b và ngược lại.11n Đây là chuẩn tương đối mới (mới nhất là chuẩn ac) và đang sử d ng khá phổ biến hiện nay.11n được đưa ra nhằm cải thiện chuẩn 10 do an 802.