ev3dev - 可运行在EV3上的完整linux系统

quakewang · 发表于 2015-3-1 15:16:34

本帖最后由 quakewang 于 2015-3-1 15:41 编辑

简介

ev3dev ( http://www.ev3dev.org/ ) 是一个可运行在Lego MINDSTORMS EV3控制器上的Linux发行版, 是一个完整的Debian发行版本(内核3.16.x).

它可以允许各种编程语言通过读写文件的方式对EV3进行编程, 只要你喜欢的编程语言有ARM移植, 并且支持文件读写, 那就可以用来对EV3编程.

目前ev3dev发行版本内置支持如下语言:

* bash/dash
* awk/gawk
* perl
* Lua
* guile
* ruby
* python
* Google Go (golang)
* Node.js

如果你喜欢的语言没有被内置, 你也可以通过标准的apt工具来进行安装.

特性

和官方的Lego内核相比, 有如下特性

* 支持更多的无线网卡驱动
* 支持SSH
* 支持基于USB的完整网络
* 标准的apt工具支持
* NFS文件共享和传输
* 自动NTP时钟同步
* 内建文件编辑器vim / nano
* 内置的编程语言支持, 比如 Lua, perl, gawk, Python, guile, Ruby等等

简单来说, ev3dev可以做标准linux发行版可以做的所有事情, 而官方的Lego内核只是一个精简版linux.

使用ev3dev内核:

无需舍弃官方Lego内核和rootfs, 你只需要将ev3dev安装到任何microSD (最小1GB), 然后将sd卡插入EV3, 启动器就会从sd卡启动. 当你想切换回官方内核, 只需要将sd卡拔出, 然后重启就可以了.

ev3dev还提供了名为brickman的可视化界面, 方便来做网络等相关设置.

项目状态

ev3dev目前支持大部分EV3控制器的功能, 包括:

* 马达
* 传感器
* 声音
* LED
* LCD

roberjw · 发表于 2015-10-27 16:44:54

楼主有试过在ev3dev基础上做网络视频监控项目么？

quakewang · 发表于 2015-3-1 15:17:00

本帖最后由 quakewang 于 2015-3-1 19:33 编辑

安装ev3dev

Step 1: 下载ev3dev镜像文件

下载地址: https://github.com/mindboards/ev3dev/releases

提供了zip和xz 2种不同格式的文件, xz文件更小, 但是需要其他软件解压(比如7zip)

Step 2: 将镜像文件拷贝到sdcard
注意: 这将会清空sdcard.

根据操作系统不同, ev3dev的官网给出了很详细的操作说明:

Linux
* 命令行: http://www.ev3dev.org/docs/tutorials/writing-sd-card-image-linux-command-line
* 可视化界面: http://www.ev3dev.org/docs/tutorials/writing-sd-card-image-ubuntu-disk-image-writer
Mac OS X
* 命令行: http://www.ev3dev.org/docs/tutorials/writing-sd-card-image-mac-command-line
Windows
* Win32DiskImager工具: http://www.ev3dev.org/docs/tutorials/writing-sd-card-image-win32diskimager

Step 3: 启动ev3dev
将sd卡插入EV3, 同时启动它, 第一次启动时间会比较长, 在启动过程中你会看到熟悉的linux企鹅:

启动成功以后, 你会看到brickman的操作界面:

Step 4: 设置网络链接

有多种网络链接方式, 我推荐采用蓝牙链接, 然后EV3通过共享电脑的网络进行上网. 其他链接方式还包括USB/wifi网卡等, 官网上也有很详细的说明:

比如如何在windows上通过usb链接: http://www.ev3dev.org/docs/tutorials/setting-up-ethernet-over-usb-on-windows

这里我详细讲一下Mac OS如何和ev3进行蓝牙链接(因为官网上还没有这种方式的详细文档).

首先通过brickman的bluetooth菜单, 让ev3和你的电脑进行蓝牙配对.

配对成功以后, 你在电脑的网络设置里面应该可以看到Bluetooth PAN设备, 如果没有的话, 就手工添加一个:

然后在系统设置的Sharing里面, 将Internet Sharing打开:

然后再通过brickman的网络设置里面, 设置为通过蓝牙进行链接.

链接成功以后, brickman的左上角可以看到ip地址为192.168.2.2

Step 5: 第一次启动以后建议要做的事情

修改root密码
ssh root@192.168.2.2 默认密码是r00tme
执行passwd命令

root@ev3dev:~# passwd
Enter new UNIX password:
Retype new UNIX password:
passwd: password updated successfully

复制代码

设置新用户

执行adduser命令, 创建一个你想要的用户名和密码. 同时用usermod命令, 给这个新用户设置用户组:

root@ev3dev:~# adduser user
Adding user `user' ...
Adding new group `user' (1001) ...
Adding new user `user' (1001) with group `user' ...
Creating home directory `/home/user' ...
Copying files from `/etc/skel' ...
Enter new UNIX password:
Retype new UNIX password:
passwd: password updated successfully
Changing the user information for user
Enter the new value, or press ENTER for the default
Full Name []: First Last
Room Number []:
Work Phone []:
Home Phone []:
Other []:
Is the information correct? [Y/n] y
root@ev3dev:~# usermod -a -G sudo,ev3dev,plugdev,audio,video,input,bluetooth user

复制代码

设置时区

root@ev3dev:~# dpkg-reconfigure tzdata

复制代码

扩大文件系统

ev3dev镜像文件只有900MB左右的大小, 执行如下命令扩大可用空间

root@ev3dev:~# lvextend --extents +100%FREE --resizefs /dev/ev3devVG/root /dev/mmcblk0p3

复制代码

更新系统包默认debian的更新源在国内访问很慢, 可以先修改源到国内镜像: vim /etc/apt/sources.list 将 ftp.debian.org 修改成 ftp.cn.debian.org, 然后执行:

root@ev3dev:~# apt-get update
root@ev3dev:~# apt-get upgrade
root@ev3dev:~# apt-get dist-upgrade

复制代码

如果你安装的是最新版本的镜像文件, 可以跳过这个步骤, ev3dev的开发很活跃, 一般2周左右可以执行一下这个命令, 将系统更新到最新版本.

如果有发行包升级, 安装以后, 需要重启:

root@ev3dev:~# reboot

复制代码

quakewang · 发表于 2015-3-1 15:17:16

本帖最后由 quakewang 于 2015-3-1 17:22 编辑

对于程序员来说, 所有的编程都是在解决输入输出(input/output)问题, 在linux的世界里面, 所有的io操作都是文件操作, 而ev3dev将传感器和马达的操作映射到了文件系统, 变成了统一的文件操作.

传感器

将一个超声波传感器 ( http://www.ev3dev.org/docs/sensors/lego-ev3-ultrasonic-sensor/ ) 接入到3号端口, 然后看一下文件系统下的文件:

root@ev3dev:~# ll /sys/class/msensor
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Mar 1 08:38 sensor0 -> ../../devices/platform/ti_omapl_pru_suart.1/tty/ttySU1/sensor0

复制代码

读取sensor0目录下的port_name文件, 显示是3号输入接口, 说明驱动已经加载成功:

root@ev3dev:~# cat /sys/class/msensor/sensor0/port_name
in3

复制代码

读取sensor0目录下的value0和mode文件, 显示目前距离是2550厘米(最大值, 代表在最大可探测范围内没有物体)

root@ev3dev:~# cat /sys/class/msensor/sensor0/mode
US-DIST-CM
root@ev3dev:~# cat /sys/class/msensor/sensor0/value0
2550

复制代码

将物体在传感器前面来回移动, 可以看到这个值在发生改变

root@ev3dev:~# cat /sys/class/msensor/sensor0/value0
149
root@ev3dev:~# cat /sys/class/msensor/sensor0/value0
281

复制代码

我们可以通过改变mode文件的内容, 这样探测结果的单位就变成了英寸:

root@ev3dev:~# echo US-DIST-IN > /sys/class/msensor/sensor0/mode
root@ev3dev:~# cat /sys/class/msensor/sensor0/value0
126

复制代码

马达

将2个大型马达和1个中型马达分别接入A, B, D端口
然后看一下文件系统下的文件:

root@ev3dev:~# ll /sys/class/tacho-motor/
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Jan 1 2000 motor0 -> ../../devices/platform/legoev3-ports/outA/outA:ev3-tacho-motor/tacho-motor/motor0
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Jan 1 2000 motor1 -> ../../devices/platform/legoev3-ports/outB/outB:ev3-tacho-motor/tacho-motor/motor1
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Jan 1 2000 motor2 -> ../../devices/platform/legoev3-ports/outD/outD:ev3-tacho-motor/tacho-motor/motor2

复制代码

读取motor2目录下的port_name, 显示是D号输出接口, 说明驱动已经加载成功:

root@ev3dev:~# cat /sys/class/tacho-motor/motor0/port_name
outD

复制代码

马达的控制相比传感器更加复杂一些, 有不同的模式: https://github.com/ev3dev/ev3dev/wiki/Using-Motors

将端口D的马达运转模式设置为时间模式

root@ev3dev:~# echo time > /sys/class/tacho-motor/motor2/run_mode
root@ev3dev:~# echo off > /sys/class/tacho-motor/motor2/regulation_mode
root@ev3dev:~# echo coast > /sys/class/tacho-motor/motor2/stop_mode
root@ev3dev:~# echo 40 > /sys/class/tacho-motor/motor2/duty_cycle_sp

复制代码

让端口D的马达运转2秒钟

echo 2000 > /sys/class/tacho-motor/motor2/time_sp
echo 1 > /sys/class/tacho-motor/motor2/run

复制代码

就可以看到马达在运转了2秒钟以后停了下来.

quakewang · 发表于 2015-3-1 15:17:38

本帖最后由 quakewang 于 2015-3-1 21:57 编辑

ev3dev内置了多种语言, 其中有我最喜欢的ruby, 利用ruby简便的文件操作api和method missing特性, 用几十行代码就可以封装出一个类库:https://github.com/quake/ev3dev_ruby

以控制马达为例子:
将马达接入端口B, 引入类库, 设置运行模式为按时间计算, 设置运行速率为50, 运行500毫秒:

require 'ev3dev'
m = Ev3dev::Motor.new :B
m.run_mode :time
m.duty_cycle_sp 50
m.time_sp 1000
m.go

复制代码

除了文件操作以外, 我们还可以利用语言的各种特性, 比如多线程, 循环, 来实现原先在Lego的可视化编程界面里面对应的各种功能, 以下代码就是一个简单的znap机器人, 可以原地打转, 同时判断到有物体接近, 就会张开大嘴巴去咬:

require 'ev3dev'

m1 = Ev3dev::Motor.new :A
m1.run_mode :time

m2 = Ev3dev::Motor.new :B
m2.run_mode :time

m3 = Ev3dev::Motor.new :D
m3.run_mode :time

s1 = Ev3dev::Sensor.new 3

t1 = Thread.new do
  loop do
m2.duty_cycle_sp 50
m2.time_sp 500

m3.duty_cycle_sp -50
m3.time_sp 500

m2.go
m3.go

sleep rand(1.5..1.9)

m2.duty_cycle_sp -50
m2.time_sp 500

m3.duty_cycle_sp 50
m3.time_sp 500

m2.go
m3.go
sleep rand(1.5..1.9)
  end
end

t2 = Thread.new do
  loop do
distance = s1.value0.to_i
if distance < 400
   m1.duty_cycle_sp -100
   m1.time_sp 300
   m1.go
   sleep rand(1.5..1.9)
   m1.duty_cycle_sp 50
   m1.time_sp 500
   m1.go
   sleep rand(1.5..1.9)
end
  end
end

直接贴上Lego的标准znap机器人视频作为参考:

kubaba · 发表于 2015-3-1 21:13:02

据说将要支持bluetooth 4.0,可拓展性要好很多, EV3天生不带bt4 算是个硬伤

alex_cn · 发表于 2015-3-1 22:36:42

写的不错,有空学习一下.就是windows 的USB 转发会崩溃.

chengyabcd · 发表于 2015-3-2 08:48:50

好东西呀！感谢楼主！收藏先，楼主高手！

guansir518 · 发表于 2015-3-9 09:18:26

楼主高手！

大蒜头 · 发表于 2015-6-4 22:16:08

很好，连上去了

扶梯 · 发表于 2015-6-21 22:08:54

要是能装scratch就好了

2130304 · 发表于 2015-8-4 19:03:35

求助！！！！！sd卡插入后启动不了，灯也不亮，一直在企鹅那死机。

Carson_zh · 发表于 2015-8-27 23:29:06

扶梯发表于 2015-6-21 22:08
要是能装scratch就好了

额，要是能装scratch就真的叼炸天了。

xvholly · 发表于 2015-9-10 18:07:12

2130304 发表于 2015-8-4 19:03
求助！！！！！sd卡插入后启动不了，灯也不亮，一直在企鹅那死机。

同时按“确认”和“返回”键可以重启系统。

xvholly · 发表于 2015-9-10 18:09:09

这个项目真的非常棒啊。

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