Vadelma-Piin ohjelmointi ja viritys

Transkriptio

1 Vadelma-Piin ohjelmointi ja viritys Jaakko Koivuniemi July 2, 2014 Abstract tietokone, RPi, GPIO, projektit, verkottaminen, GPU, tietokannat, palvelut, palvelin-asiakas, ongelmat, ylläpito, lisälaitteet

2 Tieto(liikenne)kone matemaatikko David Hilbertin ongelma 1928: (päättämisongelma) Entscheidungsproblem Turingin kone 1936 (Alan Turing) ja lambdakalkyyli (Alonzo Church): Entscheidungsproblem:iin ei ole ratkaisua ww2: vihollisen salattujen sanomien avaaminen bombe-koneella (Enigma) henkilökohtainen tietokone, läppäri, tabletti, älypuhelin, sulautetut järjestelmät World Wide Web CERN:stä 1989 (Tim Berners-Lee), hyperteksti 1

3 tänään kuukkelin tietokeskus tietoturma rauhan aikaan radioamatööriliikenne julkista mutta: omaan verkkolokiin ei päästetä muita sotkemaan ja sähköiset QSL:t mielummin vain todellisista yhteyksistä (yksityisyys) 2

4 Vadelma-Pii (Raspberry Pi) myyntiin 29. helmikuuta 2012 Englannista, raspberrypi.org/about/ 3 miljoonaa myyty kesäkuu 2014 Raspberry Pi foundation (säätiö) tarkoitettu opetuskäyttöön kaikenikäisille hinta vakio: $35 malli B ja $25 malli A (lisäksi verot, tullit, posti, jälleenmyyjän palkkio) käyttöjärjestelmä linux: Debian, Fedora, OpenELEC, Arch Linux, RISC OS (ei linux) 3

5 Broadcom BCM2835 SoC sisältää ARM1176JZF-S prosessori 700 MHz, 512/256 MB muisti ja VideoCore IV GPU GPIO omien piirien kytkemiseen 1-2 USB liitintä, ethernet, HDMI/RCA video, ääni ulos SD-kortti kovalevyn sijaan mikrousb-liitin +5 V syöttö, 700/500 ma erillinen kamera (CSI väylä) erillinen näyttö tulossa muita yhden kortin koneita: Beagle Board, Cubieboard jne (elinux.org) 4

6 General Purpose Input Output (GPIO) 8 digitaalista tuloa/lähtöä asynkroninen väylä (UART), esimerkiksi rigin ohjaukseen synkroninen I2C (tai I2S) väylä, mahdollistaa 127 ulkoista lastua synkroninen SPI väylä kahdelle lastulle pulssin leveysmodulaatio 1-wire väylä 5

7 jännitetasot 3.3 V, 5 V rikkoo SoC:n dokumentointi elinux.org 6

8 Oma projekti kaikille yksinkertainen ja halpa lisäpiirilevy jos tarpeen, helppo hameille tarkoitus oppia uutta realistiset tavoitteet, tehdään yksi asia kerrallaan ja kunnolla valmiiden kirjastojen ja/tai koodin käyttö (kuukkeli) - älä keksi pyörää uudestaan ohjelmointikielen valinta: C/C++, Perl, Python, PHP, shell, Java, bare metal 7

9 koodin version hallinta yleensä github.com kytkentäkaavio, piirilevy ja wiki-sivut myös github.com ensimmäinen puolitoimiva versio mahdollisimman nopeasti, parannetaan myöhemmin dokumentointi: vähintään manuaalisivu 8

10 Esimerkki: lämpötilan seuraaminen sopiva lastu tmp102, datasivu löytyy kuukkelista lämpötila luetaan I2C väylää pitkin piirikaavion piirto (gschem) piirin toteutus koekytkentälevylle luodaan uusi repository github.com/oh7bf/tmp102d käytetään aikaisempaa koodia hyödyksi ja muokataan siitä uusi palvelu (daemon) tmp102d 9

11 Verkottaminen ohjelmistopäivitykset haetaan verkosta: verkkoyhteys lähes välttämätön kotona yleensä ADSL reititin: kaapelilla tai WiFi:llä mökillä nettitikku voi toimia RPi:n portti auki internettiin: reitittimen NAT-taulukon muokkaaminen (ei maksa mitään jos seuraa ohjeita) oma osoite internetistä wget -qo- ifconfig.me/ip 10

12 Projekteja IRC bot github.com/oh2lre/dxrele: DX info, wx, aprs, metar, taf, solar data Dave Akermanin ilmapallot John Shovic, Project Curacaro (MagPi 24 June 2014) Daniel Pelikan, PISCOPE (MagPi 24 June 2014) github.com/oh7bf: aurinkotietokone virtalähde hamikäyttöön, DC 11

13 GPU laskenta graphics processing unit (GPU) tarkoitettu nopeaan 3D tietokonegrafiikan laskemiseen soveltuu myös muuhun rinnakkaislaskentaan nopea Fourier-muunnos audiosignaalien käsittely, ehkä viimeinen välitaajuus joskus tulevaisuudessa 12

14 Tietokantojen tarve Linux-Apache-MySQL-PHP arkkitehtuuri (LAMP), tarvitaan kun dataa halutaan näyttää verkkosivulla radioyhteyksien kirjaaminen verkkoon: SOTA LoTW, eqsl, QRZ, hamqth, tyypillisesti MySQL verkkotietokannaksi paikalliseksi tietokannaksi sopii SQLite lokiohjelmat käyttävät yleensä jotain tietokantaa 13

15 periaatteessa ADIF-tiedosto riittää pitämään omat QSO:t kovalevyllä (adifmerg ja qsorep) 14

16 Peruspalveluita (daemon) linuxissa atd tehtävä jonoon myöhempää suoritusta varten crond tehtävien suoritus aikataulussa httpd Apache hypertekstipalvelin ifplugd ethernetin automaattinen konfigurointi ntpd systeemin kellon synkronointi verkkoaikaan sshd salattu tietoliikennekanava 15

17 udevd dynaaminen laitehallinta service status-all lista kaikista palveluista 16

18 Palvelin-asiakas ohjelmointi taustalla pyörivä palvelu tarkkailee avointa porttia, esimerkiksi 22 portit ja palvelut /etc/services jos portin kautta tulee pyyntö ja se ymmärretään, niin saman tai toisen portin kautta lähetetään vastaus tai suoritetaan jokin tehtävä portti voidaan avata myös ulkoapäin tulevalle liikenteelle avointen porttien skannaus suosittu harrastus hakkereiden keskuudessa pakettisuodatus tarpeen jos portteja avataan internettiin (iptables) 17

19 Nykyajan haavoittuvuuksia ohjelmapaketteja päivitetään jatkuvasti, virheitä löytyy ja parannettavaa on aina yksityisyys (privacy) sydänvuotovirhe (heart bleed bug), 14. maaliskuuta huhtikuuta

20 Ongelmia Vadelma-Piissä EVO (ei vaan osaa) SD-korttien luotettavuus tallennettaessa paljon tietoa käynnistysongelmia (systeemin päivitys, EMC, SD-kortin kontaktit) osa kovo-ongelmista voidaan kiertää ohjelmallisesti GPIO suoraan SoC:iin, hyvin herkkä virhekytkennöille herkkyys staattiselle sähkölle joidenkin projektien joukkorahoitus? 19

21 Ylläpito pakolliset kuviot vaihda käyttäjä pi joksikin muuksi ja uusi salasana verkkoasetukset /etc/network/interfaces WPA supplikantti /etc/wpa supplicant/wpa supplicant.conf root login pois /etc/ssh/sshd config (portin 22 vaihto) pakettisuodatus /etc/iptables-rules ssh-keygen suositeltava salasanojen sijaan 20

22 päivitys apt-get update, apt-get upgrade sulkeminen shutdown -h now 21

23 Hyödyllisiä lisälaitteita USB äänikortti (oma meni rikki kuukaudessa) DVB dongle vastaanotin WiFi-tikku 3G/4G nettitikku virtalähde tarkista lista toimivista laitteista elinux.org 22

24 Esimerkki: nettiradion tai riipattujen levyjen soitto 1 p r a s p b e r r y p i $ s e r v i c e mpd s t a t u s [ ok ] mpd i s r u n n i n g. 3 p r a s p b e r r y p i $ mpc p l a y 1 D i r e S t r a i t s Telegraph Road 5 [ p l a y i n g ] #1/25 0 : 0 0 / 1 4 : 2 1 (0%) volume : n/a r e p e a t : o f f random : o f f s i n g l e : o f f consume : o f f 7 p r a s p b e r r y p i $ mpc s t o p 23

25 Esimerkki: matalan kiertoradan satelliitit 1 p r a s p b e r r y p i $ p r e d i c t s p r a s p b e r r y p i $ p s a t c a l e 20 s VO 52 3 F5VGL l a t deg l o n g deg at 450 m a l t s a t e l l i t e p a s s e s TCA e l e v a t i o n s >= 20 deg f o r 1 days 5 p r e d i c t utc time now Sun Apr : 2 7 : Unix time from p r e d i c t : Apr14 Mon 9 aos [ utc ] l o s [ utc ] s a t e l range compass sun up [ khz ] down up [ db ] down 0 5 : 3 3 : : 4 6 : 1 0 VO NN EE SS / / : 0 9 : : 2 1 : 1 7 VO NN NW SW / / : 2 9 : : 4 1 : 5 7 VO SE NE NN / / p r a s p b e r r y p i $ dpl847 s VO 52 d / dev / ttyusb0 o 24

26 Viitteitä wiki/alan Turing wiki/world Wide Web wiki/google Modular Data Center wiki/raspberry Pi sosiaalista ohjelmointia UKK raspberrypi.stackexchange.com 25

27 wiki/gpu computing GPU laskenta csc-archive.web.cern.ch/csc-archive/2013/icsc2013 wiki/lamp (software bundle) wiki/daemon (computing) wiki/client-server model tai wiki/palvelin wiki/berkeley sockets wiki/iptables wiki/secure Sockets Layer 26