BeagleBone Black: Microcomputador Versátil

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BEAGLEBONE BLACK
Versátil Microcomputador de Baixo Custo
Introdução
Conceito capes
Software beaglebone
Comandos linux
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Universidade Veiga de Almeida
Ciência da Computação 
Sistemas Em Tempo Real 2024.01
Orientado por: Thiago Gabriel
Aluna: Talitta Galvão
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A BeagleBone Black é um microcomputador de baixo custo desenvolvido para aplicações de computação embarcada e projetos de IoT (Internet das Coisas).
Ele oferece um conjunto robusto de recursos, incluindo um processador ARM Cortex-A8, interface de rede, interfaces de GPIO (Entrada/Saída de Propósito Geral), portas USB e HDMI, além de capacidades de expansão através de conectores adicionais.
Sua versatilidade e tamanho compacto o tornam ideal para uma ampla gama de projetos, desde controle de dispositivos domésticos até sistemas de automação industrial. 
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O que está na caixa:
Na caixa você encontrará três itens principais:
BeagleBone Preto
Cabo miniUSB para USB tipo A
Cartão de instruções com link para o endereço WIKI de suporte.
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CAPES é uma abordagem utilizada para avaliar e comparar plataformas de computação embarcada. Abaixo uma análise do BeagleBone Black (BBB).
Custo (Cost): Conhecida por ser uma das plataformas de computação embarcada mais acessíveis disponíveis no mercado. Preço aproximado 350-500 reais (consultado em Abr 2024).
Alimentação (Power): Requer uma fonte de alimentação externa para operar, geralmente fornecida por meio de um adaptador AC ou uma bateria externa.
Processamento(Processing): Processador ARM Cortex-A8 de 1 GHz, capaz de lidar com operações complexas e executar múltiplas tarefas simultaneamente, tornando-a adequada para uma ampla gama de aplicações 
Entrada/Saída (Input/Output): Oferece uma ampla variedade de interfaces de entrada e saída (GPIO, USB, Ethernet, HDMI, cartão microSD e barramento de expansão Cape), permitindo que conexão com uma variedade de dispositivos externos sensores, atuadores, displays e periféricos.
Sistema Operacional (Operating System): Suporta uma variedade de sistemas operacionais (Linux, Android e RTOS), permitindo uma maior flexibilidade na configuração e desenvolvimento de projetos.
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De acordo com a documentação contida no site da beagleboard.org, existem duas formas de instalação: 
Amarrado a um PC 
Como uma plataforma de desenvolvimento independente em uma configuração de PC desktop.
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I - Amarrado a um PC: Nesta configuração, a placa é alimentada pelo PC através do cabo USB fornecido – nenhum outro cabo é necessário.
Conecte o cabo à placa 
Conecte o pequeno conector do cabo USB à placa
Conecte o conector grande do cabo USB à porta USB PC
A placa ligará e o LED de energia acenderá conforme mostrado na figura abaixo.
Quando a placa iniciar o processo de inicialização iniciado pelo processo de aplicação de energia, os LEDs acenderão em sequência conforme mostrado na figura 5 abaixo. Levará alguns segundos para os LEDs de status acenderem, então seja paciente. Os LEDs piscarão de maneira irregular quando o kernel Linux começar a inicializar.
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Acessando a placa como uma unidade de armazenamento 
A placa aparecerá em torno de uma unidade de armazenamento USB no seu PC após a inicialização do kernel, o que levará cerca de 10 segundos. O kernel na placa precisa ser inicializado antes que a porta seja enumerada. Assim que a placa aparecer como uma unidade de armazenamento, faça o seguinte:
Abra a pasta da unidade USB.
Clique no arquivo chamado start.htm
O arquivo será aberto pelo seu navegador no PC e você deverá ver uma tela mostrando o Guia de início rápido.
Seu quadro agora está operacional! Siga as instruções na tela do seu PC.
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II - Como uma plataforma de desenvolvimento independente em uma configuração de PC desktop: Nesta configuração a placa funciona mais como um PC, totalmente livre de qualquer conexão. No entanto, serão necessários certos acessórios comuns para PC.
Acessórios necessários 
Para utilizar a placa nesta configuração, você precisará dos seguintes acessórios:
1x5VDC 1A fonte de alimentação
1 x monitor HDMI ou monitor DVI-D. ( NOTA: Somente HDMI oferece capacidade de áudio).
1 x cabo Micro HDMI para HDMI ou um adaptador Micro HDMI para DVI-D.
1 x combinação de teclado e mouse sem fio USB.
1 x HUB USB (OPCIONAL). A placa possui apenas uma porta host USB, portanto, você pode precisar usar um hub USB se o teclado e o mouse exigirem duas portas.
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Conectando a placa 
Conecte a extremidade grande do cabo HDMI conforme mostrado na figura 7 ao seu monitor HDMI (Se você tiver um monitor DVI-D, deverá usar um adaptador DVI-D para HDMI).
Se você tiver uma única combinação de teclado e mouse sem fio, como mostrado na figura 9 abaixo, será necessário conectar o receptor na porta host USB da placa (Se você possui um teclado USB com fio que requer duas portas USB, você precisará de um HUB).
Se você decidir se conectar à sua rede local, um cabo Ethernet poderá ser usado
Conectar a fonte de alimentação CC ao conector de alimentação CC
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Inicializando a placa 
Assim que a alimentação for aplicada à placa, ela iniciará o processo de inicialização. Quando a placa começar a inicializar os LEDs acenderão em sequência 
Embora os quatro LEDs do usuário possam ser substituídos e usados ​​conforme desejado, eles têm significados específicos na imagem que acompanha a placa após a inicialização do kernel do Linux.
USER0 é o indicador de pulsação do kernel Linux.
USER1 é ativado quando o cartão microSD está sendo acessado
USER2 é um indicador de atividade. Acende quando o kernel não está no loop inativo.
USER3 é ativado quando o eMMC integrado está sendo acessado.
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De acordo com a documentação contina no site beagleboard.org existe um passo a passo de instalação, resumido abaixo:
Atualize a placa com o software mais recente: Esta etapa pode ou não ser necessária, dependendo da idade da imagem de software que você já possui.
Baixe a imagem de software mais recente: Baixe a imagem de software mais recente na página de distros beagleboard.org
Instale o utilitário de programação de cartão SD: Baixe e instale o balenaEtcher
Conecte o cartão SD ao seu computador: Use o slot SD do seu computador ou um adaptador USB para conectar o cartão SD ao computador.
Grave a imagem no seu cartão SD: Use o Etcher para gravar a imagem no seu cartão SD. O Etcher descompactará a imagem de forma transparente em tempo real antes de gravá-la no cartão SD.
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Ejete o cartão SD: Ejete o cartão SD recém-programado.
Inicialize sua placa a partir do cartão SD: Insira o cartão SD em sua placa (desligada), mantenha pressionado o botão USER/BOOT e ligue a alimentação, seja pelo cabo USB ou pelo adaptador de 5V.
Energia e inicialização 
A maioria dos Beagles pode ser alimentada por meio de um cabo USB
Se você estiver usando seu Beagle com um cartão SD (microSD), certifique-se de que ele esteja inserido antes de fornecer energia. 
Você verá o LED de energia (PWR ou ON) aceso continuamente. Dentro de um minuto ou mais, você deverá ver os outros LEDs piscando em suas configurações padrão
Habilite uma conexão de rede 
Navegue até o seu Beagle 
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Para utilizar a BeagleBone Black com Linux, você pode usar uma variedade de comandos para executar tarefas como navegar no sistema de arquivos, gerenciar processos, configurar dispositivos e muito mais. 
Abaixo estão alguns comandos úteis do Linux:
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Como criar e usar projetos BeagleBone Black?
Para criar um projeto para a BeagleBone Black, siga os seguintes passos:
Escolha um ambiente de desenvolvimento: Existem várias opções disponíveis para desenvolver projetos para a BeagleBone Black. Alguns exemplos incluem o Cloud9 IDE, o Eclipse IDE e o Visual Studio Code. Escolha aquele que melhor se adapte às suas necessidades.
Baixe e instale o software necessário
Conecte a BeagleBone Black ao seu computador
Escolha uma linguagem de programação: A BeagleBone Black suporta várias linguagens de programação, incluindo Python, C/C++, JavaScript e outras
Escreva o código do seu projeto
Teste e depure o seu projeto
Carregue o seu projeto na BeagleBone Black
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BeagleBone Black e o LED “Olá Mundo”
Com a BeagleBone Black, você pode realizar essa tarefa de forma simples usando um LED.
Passo 1: Conectar o LED: Conecte um LED ao pino GPIO da BeagleBone Black. Certifique-se de conectar o terminal positivo (ânodo) do LED ao pino GPIO desejado e o terminal negativo (cátodo) a um resistor limitador de corrente, que por sua vez é conectado ao terra (GND) da BeagleBone Black.
Passo 2: Acesso à BeagleBone Black: Conecte-se à BeagleBone Black via SSH ou use um terminal diretamente na placa.
Passo 3: Exportar o Pino GPIO: No terminal, exporte o pino GPIO que você conectou o LED. Por exemplo, se você conectou o LED ao pino P8_10, execute o seguinte comando:
echo 10 > /sys/class/gpio/export
Passo 4: Configurar o Pino GPIO: Defina o pino GPIO como saída. Isso permite que você controle o LED conectado a ele. Execute o seguinte comando:
echo out > /sys/class/gpio/gpio10/direction
Passo 5: Acender o LED: Agora que o pino GPIO está configurado como saída, você pode acender o LED escrevendo um valor lógico alto (1) no pino. Execute o seguinte comando:
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio10/value
Passo 6: Apagar o LED: Para apagar o LED, escreva um valor lógico baixo (0) no pino. Execute o seguinte comando:
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio10/value
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Passo 7: Desfazer a Exportação do Pino GPIO: Após terminar de usar o LED, é recomendável desfazer a exportação do pino GPIO para liberar o recurso. Execute o seguinte comando:
echo 10 > /sys/class/gpio/unexport
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BeagleBone Black para monitorar o downtime (tempo em que não há conectividade com Internet)
De nada adianta um projeto sobre Internet das Coisas se a conectividade à internet é ruim / intermitente demais. Em posse destes dados, pode-se avaliar a qualidade de conexão à Internet, algo primordial para a implantação de projetos IoT.
Método: Monitoramento de um site confiável, que não caia, enviando um ping a cada 3 segundos. ping -c 1 ENDERECO_DO_SITE_CONFIAVEL
Se a resposta for bem sucedida (houver resposta ao ping), espera-se até o próximo momento para fazer o ping novamente
Caso não houver resposta ao ping, é inicializada a contabilização de downtime, sendo esta finalizada assim que a conectividade à Internet for reestabelecida
Cada downtime contabilizado é salvo em um arquivo texto (.txt), para posterior checagem.
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Código-fonte em Py:
nano MonitoraDowntime.py
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Colocando o projeto para rodar
Para colocar o projeto para rodar, digite o seguinte comando:
python MonitoraDowntime.py
Uma vez em execução, basta “deixar” a BeagleBone Black fazer o trabalho. Quando desejar parar o programa, basta pressionar as teclas Ctrl+C. O relatório de downtime pode ser visto através do comando:
cat RelatorioDowntime.txt
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REFERÊNCIAS
BEAGLE BOARD. Documentações. Disponível em: <https://www.beagleboard.org/boards/beaglebone-black>. Acesso em 28 abr de 2024.
GUEDES, K. Como usar o BeagleBone Black: 4 projetos pra usar. Disponível em:<
https://www.topgadget.com.br/howto/desenvolvimento/projetos-beaglebone-black-para-iniciantes.htm>. Acesso em 28 abr de 2024.
MATTIOLI, L. Sistemas Microprocessados - Introdução à BeagleBone Black. Disponível em:<https://www.youtube.com/watch?v=o5Fqj_z3TZs>. Acesso em 28 abr de 2024.
THOMSEN, A. Introdução ao BeagleBone Black. Disponível em: <https://www.makerhero.com/blog/beaglebone-black-rev-c/>. Acesso em 28 abr de 2024.
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