16.1. Beregnungssteuerung (06.04.2020)

Ziel der Bachelorarbeit „Beregnungssteuerung“ war es, eine alte Beregnungssteuerung für Tennisplätze durch moderne Technik zu ersetzen. Dadurch soll auch die Steuerung über das Smartphone ermöglicht werden. Umgesetzt wurde das Ganze im Wesentlichen durch die Verwenung eines Raspberry Pi 3 mit Linux.

16.1.1. Fragen

  1. Was unterscheidet den eingebauten Steuerungsrechner Raspberry Pi von einem PC? Gehen Sie ein auf die Kriterien (a) Baugrösse, (b) Hauptspeicher, (c) nichtflüchtiger Speicher, d.h. Flash-Speicher bzw. Festplatte, (d) Input/Output, (e) Leistungsaufnahme, (f) CPU.

    • Ein Raspberry Pi ist um ein Vielfaches kompakter, als ein regulärer PC. Durch die geringere Größe kann der Raspberry Pi besser in Projekte integriert werden. Der Größe entsprechend besitzt der RPi aber tendenziell weniger Haupt- und nichtflüchtigen Speicher. Festplatten können nicht ohne weiteres angeschlossen werden, stattdessen wird üblicherweise eine MicroSD Karte und/oder externer Speicher über USB angeschlossen. Eine weitere Besonderheit des RPi ist die Möglichkeit die GPIO Pins für In- und Output zu verwenden. So können beispielsweise diverse Sensoren dirket angeschlossen werden. Außerdem verwendet der RPi eine ARM CPU, wohingegen x86 bei PCs üblich ist.

  2. An dem RPi unter Linux gibt es weder einen Bildschirm (daher auch keine grafische Oberfläche), noch eine Tastatur. Wie können Sie trotzdem mit dem RPi arbeiten?

    • Der RPi kann per WLAN oder Ethernet mit einem Netzwerk (oder direkt mit einem PC) verbunden werden. Anschließend kann per SSH oder Telnet auf den Raspberry Pi zugegriffen werden. Alternativ kann die MicroSD Karte des RPi entnommen und auf einem anderen PC verändert werden.

  3. Welche Bereiche des technischen Wissens sind bei der Entwicklung von Embedded Linux Anwendungen gefragt, wenn Sie an das komplette Gerät denken? Gehen Sie durch die verschiedenen Fakultäten unserer Hochschule.

    • Gefragt sind die Bereiche „Elektrotechnik“ (Hardware), „Informatik“ (Backend-Software), „Gestaltung“ (z.B. Web-Oberflächen, wenn gewünscht).

  4. Wie unterscheidet sich die Programmierung von Embedded Linux Anwendungen von der Programmierung von typischen PC Anwendungen? Denken Sie an die diversen Eingabe/Ausgabe-Möglichkeiten und auch an zeitliche Anforderungen. Ein Beispiel für eine zeitliche Anforderung: Eine mit Embedded Linux gesteuerte Laser Schneidemaschine muss nach Betätigung einer Not-Taste innerhalb einer Millisekunde den Laserstrahl abschalten.

    • Bei der Programmierung von Embedded Linux Anwendungen werden häufig diverse Sensoren oder Aktoren über GPIO Pins o.ä. angesteuert. Die Sensordaten müssen außerdem unter Umständen in Echtzeit ausgewertet werden. Im Fall der Not-Taste muss sichergestellt sein, dass spätestens eine Millisekunde später auf die Eingabe reagiert wird. Durch die Verwendung der Kernel Echtzeiteigenschaften kann dies auf Embedded Linux erreicht werden.

  5. Recherchieren Sie im Netz und finden Sie fünf weitere Geräte aus dem Alltagsleben, in denen ein Embedded Linux Rechner die Arbeit macht. (keine Tablets, Smartphones oder ähnliche Geräte).

    1. Router (alle, auf denen OpenWRT läuft, z.B. einem Linksys WRT1200AC 1)

    2. Autos (z.B. der Toyota Camry mit AGL 2)

    3. Kühlschränke (Samsung Family Hub mit Tizen 3)

    4. Set-Top-Boxen (z.B. MAG322 Modelle 4)

    5. 3D-Drucker (z.B. Raise 3D Pro2 5)

1

Kurzer Artikel über Verwendung von OpenWRT auf einem Linksys WRT1200AC (besucht am 17.04.2020): https://www.kammerath.net/linksys-wrt1200ac-openwrt.html

2

Ankündigung, dass Toyota Automotive Grade Linux (AGL) auf dem Toyota Camry verwenden wird (besucht am 17.04.2020): https://www.automotivelinux.org/announcements/2017/05/30/automotive-grade-linux-platform-debuts-on-the-2018-toyota-camry

3

Samsung Family Hub Kühlschränke mit Tizen Betriebssystem (besucht am 17.04.2020): https://www.samsung.com/de/refrigerators/family-hub/

4

Vorstellung der MAG322 bzw. MAG322w1 Set-Top-Boxen (besucht am 17.04.2020): https://www.infomir.eu/ger/products/iptv-stb/mag322/

5

Produktseite des Raise 3D Pro2 (besucht am 17.04.2020): https://www.raise3d.com/products/pro2-3d-printer/