郭龍川 陳升

【摘? 要】在電機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過(guò)程中，以直流電機(jī)和交流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)為切入點(diǎn)，將控制系統(tǒng)的理論知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為類(lèi)PC機(jī)的樹(shù)莓派控制驅(qū)動(dòng)模式。此舉可以讓學(xué)生在具體學(xué)習(xí)過(guò)程中更加直觀立體感受到宏觀知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用實(shí)例，從而加深對(duì)理論點(diǎn)的掌握，更好的實(shí)現(xiàn)融會(huì)貫通。

【關(guān)鍵詞】 樹(shù)莓派 電機(jī)系統(tǒng) 指令驅(qū)動(dòng)

引言

《電機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)》課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造、機(jī)械電子工程、工業(yè)自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本原理、機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成、常用傳感器、常用執(zhí)行元件以及相關(guān)檢測(cè)控制電路設(shè)計(jì)的綜合性的專(zhuān)業(yè)課程，是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)能力、設(shè)計(jì)能力和開(kāi)發(fā)能力，開(kāi)展后續(xù)的綜合課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)課程之一。從機(jī)械與電子、控制等融合的角度傳授機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成、設(shè)計(jì)思想及方法、典型產(chǎn)品等理論知識(shí)。其中控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)是課程的核心部分，作者在教學(xué)實(shí)踐中有針對(duì)性的進(jìn)行樹(shù)莓派的教學(xué)，該模式融合各個(gè)部分的理論知識(shí)點(diǎn)，本文選取具有代表性的動(dòng)力系統(tǒng)作為知識(shí)點(diǎn)融合的藍(lán)本，進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，教學(xué)效果良好，學(xué)生接受度較高，且對(duì)機(jī)電一體化知識(shí)點(diǎn)的融會(huì)貫通產(chǎn)生附加好效果。

1.樹(shù)莓派介紹

Raspberry Pi（中文名為“樹(shù)莓派”，簡(jiǎn)寫(xiě)為RPi，（或者RasPi / RPI）是為學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程教育而設(shè)計(jì)），只有信用卡大小的微型電腦，其系統(tǒng)基于Linux。隨著Windows 10 IoT的發(fā)布，我們也將可以用上運(yùn)行Windows的樹(shù)莓派。樹(shù)莓派由注冊(cè)于英國(guó)的慈善組織“樹(shù)莓派基金會(huì)”開(kāi)發(fā)。2012年3月，英國(guó)劍橋大學(xué)埃本·阿普頓（Eben Epton）正式發(fā)售世界上最小的臺(tái)式機(jī)，具有電腦的所有基本功能，這就是Raspberry Pi電腦板，中文譯名"樹(shù)莓派"。這一基金會(huì)以提升學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)及相關(guān)學(xué)科的教育，讓計(jì)算機(jī)變得有趣為宗旨。在2006年樹(shù)莓派早期概念是基于Atmel的 ATmega644單片機(jī)，首批上市的10000“臺(tái)”樹(shù)莓派的“板子”，由中國(guó)臺(tái)灣和大陸廠家制造。

它是一款基于ARM的微型電腦主板，以SD/MicroSD卡為內(nèi)存硬盤(pán)，卡片主板周?chē)?/2/4個(gè)USB接口和一個(gè)10/100 以太網(wǎng)接口，可連接鍵盤(pán)、鼠標(biāo)和網(wǎng)線，同時(shí)擁有視頻模擬信號(hào)的電視輸出接口和HDMI高清視頻輸出接口，以上部件全部整合在一張僅比信用卡稍大的主板上，具備所有PC的基本功能只需接通電視機(jī)和鍵盤(pán)，就能執(zhí)行如電子表格、文字處理、玩游戲、播放高清視頻等諸多功能。

2.樹(shù)莓派教學(xué)策略實(shí)例

本教學(xué)實(shí)驗(yàn)所使用的設(shè)備型號(hào)是Raspberry Pi 3 B+，如圖1所示。

樹(shù)莓派3B+是采用BCM2837B0型號(hào)CPU構(gòu)建，是之前3B上用的博通處理器的更新版本，這個(gè)處理器包含完整的性能優(yōu)化和散熱器。這允許更好的時(shí)鐘頻率，并能更準(zhǔn)確地監(jiān)控芯片溫度。而其搭載的雙頻無(wú)線網(wǎng)卡，與之前的型號(hào)相比，在2.4GHz的信號(hào)頻帶上數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋憩F(xiàn)更好，在5GHz信號(hào)頻帶上的傳輸則更加穩(wěn)定。為樹(shù)莓派燒錄操作系統(tǒng)。前往raspberrypi官網(wǎng)下載系統(tǒng)文件，使用Win32DiskImager軟件將此系統(tǒng)燒錄到隨機(jī)攜帶的tf卡中，將此卡插入樹(shù)莓派，連接電源啟動(dòng)。另外需要注意的是，新版樹(shù)莓派默認(rèn)不開(kāi)啟ssh遠(yuǎn)程連接，所以需要手動(dòng)開(kāi)啟，在燒錄好系統(tǒng)的tf卡根目錄中創(chuàng)建了一個(gè)名為“ssh”的空文件。樹(shù)莓派的聯(lián)網(wǎng)。由于當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境所限，權(quán)衡之下選擇以無(wú)屏幕方式啟動(dòng)樹(shù)莓派，用網(wǎng)線將樹(shù)莓派與筆記本電腦相連，讓筆記本電腦接收到的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接共享給樹(shù)莓派使用。

根據(jù)說(shuō)明書(shū)提示，下載PuTTY樹(shù)莓派無(wú)屏啟動(dòng)客戶(hù)端，將之前查詢(xún)到的IP地址填入規(guī)定框中。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中在這一環(huán)節(jié)碰到了許多問(wèn)題，好在最后都一一解決，成功啟動(dòng)樹(shù)莓派的命令執(zhí)行窗口界面，將默認(rèn)的賬號(hào)raspberry與密碼pi輸入，得到以下反饋。之后為樹(shù)莓派下載和安裝一系列插件，由于筆記本電腦不支持接收外置設(shè)備的顯示輸入信號(hào)，于是另外使用VNC Viewer軟件遠(yuǎn)程連接樹(shù)莓派，進(jìn)入到樹(shù)莓派系統(tǒng)的桌面。至此，完成計(jì)算機(jī)對(duì)樹(shù)莓派的連接及驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。

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基金項(xiàng)目：本文受?chē)?guó)家自然科學(xué)基金（61807010）和浙江省自然科學(xué)基金（LQ18F030007）資助。

作者簡(jiǎn)介：郭龍川，博士，男，杭州人，現(xiàn)任教于杭州電子科技大學(xué)。