Ejercicios prácticos con Raspberry Pi

Uso de ejemplos de código

El material complementario (ejemplos de código, ejercicios, etc.) está disponible para descargar en http://www.raspberrypicookbook.com.

Este libro está aquí para ayudarle a hacer su trabajo. En general, si se ofrece código de ejemplo con este libro, puede utilizarlo en sus programas y documentación. No necesita ponerse en contacto con nosotros para obtener ningún permiso a menos que esté reproduciendo una parte significativa del código. Por ejemplo, escribir un programa que utiliza varios fragmentos de código de este libro no necesita permiso. La venta o distribución de un CD-ROM de ejemplos de los libros de O’Reilly necesita permiso. Responder a una pregunta citando este libro y citando el código de ejemplo no requiere permiso. Incorporar una cantidad significativa de código de ejemplo desde este libro a la documentación de su producto requiere permiso.

Apreciamos, pero no pedimos, la atribución. Una atribución generalmente incluye el título, el autor, la edición y el ISBN. Por ejemplo: “Raspberry Pi Cookbook, Segunda Edición, por Simon Monk (O’Reilly). Copyright 2016 Simon Monk, 978-1-491-93910-9.”

Agradecimientos

Como siempre, doy las gracias a mi esposa Linda por su paciencia y apoyo.

También agradezco al revisor técnico Duncan Amos por su buen ojo, buen humor y sus excelentes propuestas que, sin duda, han contribuido en gran medida a este libro.

Gracias también a todo el equipo de O’Reilly, especialmente a los que conocí en la oficina de Cambridge, que fueron muy acogedores cuando fui. Y, por supuesto, a Nan Reinhardt por su copiosa edición.

CAPÍTULO 1
Ajustes y configuración
1.1 Introducción

Al comprar Raspberry Pi está comprando esencialmente una placa ensamblada de circuitos impresos. No incluye ni una fuente de alimentación ni un sistema operativo.

Este capítulo explicará cómo tener su Raspberry Pi configurada y lista para su uso.

Debido a que Raspberry Pi solo utiliza teclados y ratones USB estándares, la mayor parte de la configuración es bastante sencilla, por lo que se concentrará tan solo en las tareas específicas de Raspberry Pi.

1.2 Seleccionar un modelo de Raspberry Pi
Problema

Hay muchos modelos de Raspberry Pi y no está seguro de cuál utilizar.

Solución

Si quiere una Raspberry Pi para uso general, debe comprar el modelo B de la Raspberry Pi 3 o 2. Con cuatro veces más memoria y un procesador de cuatro núcleos, afrontará la mayoría de las tareas mucho mejor que con Pi Zero o con el modelo A+ y sus procesadores individuales. El modelo B de la Raspberry Pi 3 tiene la gran ventaja de tener wifi incorporado, así no necesitará un adaptador wifi USB adicional.

Si por el contrario ha incorporado una Raspberry Pi a un proyecto para un solo propósito, la mejor opción es utilizar el modelo A+ o Pi Zero y así ahorrará algunos euros.

Observaciones

La Figura 1.1 muestra la Pi Zero, el modelo A+ y el modelo B de la Raspberry Pi 2.

Figura 1.1. La Raspberry Pi Zero (izquierda), el modelo A+ (centro) y el modelo B de la Raspberry Pi 2 (derecha).

Como puede ver en la Figura 1.1, el modelo A+ es más pequeño que la Pi 2 y tiene solamente un puerto USB y ningún conector Ethernet RJ45. La Pi Zero es incluso más pequeña, ahorrando espacio al usar una ranura mini para el HDMI y un micro puerto USB. Si desea conectar un teclado y un ratón a la Pi Zero, necesitará adaptadores, tanto para los puertos USB como HDMI para poder conectar los periféricos estándar.

Las diferencias entre todos los modelos de Raspberry Pi hasta la fecha se resumen en la Tabla 1.1.

Tabla 1.1. Modelos de Raspberry Pi.

Si usted tiene uno de los modelos antiguos interrumpidos de Raspberry Pi, son igualmente útiles. No tienen el rendimiento que tiene la última, el modelo B de la Raspberry Pi 3, pero para muchas situaciones no importa.

En el Capítulo 9.22, se introducirá el módulo Raspberry Pi Compute. Está diseñado específicamente para permitir que Raspberry Pi sea incorporado en un producto.

Para saber más

Para obtener más información sobre los modelos de Raspberry Pi, consulte http://es.wikipedia.org/wiki/Raspberry_Pi.

El coste bajo de la Pi Zero hace que sea ideal para añadirla en los proyectos de electrónica sin tener que preocuparse por el precio. Véase el Capítulo 9.23.

1.3 Proteger Raspberry Pi
Problema

Necesita una carcasa para su Raspberry Pi.

Solución

Raspberry Pi no viene con carcasa a menos que usted la compre como parte de un kit. Esto hace que sea vulnerable, ya que hay conexiones descubiertas en la parte inferior de la placa del circuito que pueden producir fácilmente un corto circuito si se coloca en un objeto de metal.

Comprar algo que proteja su Raspberry Pi es una buena idea, por ejemplo, una carcasa. Si tiene intención de utilizar los pines GPIO de Raspberry Pi, puede ver el PiBow Coupé en la Figura 1.2 con un diseño bonito y práctico.

Observaciones

Existe una gran variedad de estilos para elegir, incluyendo:

• Simple, de dos partes, que encajan en cajas de plástico.

• Carcasas montables VESA (para adjuntar a la parte trasera de un monitor o un televisor).

• Carcasa estilo Lego.

• Diseños de carcasas impresas en 3D.

• Diseños acrílicos a presión cortados con láser.

Figura 1.2. Raspberry Pi 2 en un PiBow Coupé

La que compre es cuestión de gustos personales. Sin embargo, algunas de las cosas que hay que considerar son las siguientes:

• ¿Necesita tener acceso al conector GPIO? Esto es importante si va a conectar aparatos electrónicos externos a su Raspberry Pi.

• ¿Está bien ventilada la carcasa? Es importante si va a sobrecargar su Raspberry Pi (Capítulo 1.11) o si va a reproducir vídeos o a jugar, ya que estos generan más calor.

Encontrará kits de disipador de calor que tienen pequeños disipadores autoadhesivos para unir a los chips de su Raspberry Pi. Estos pueden ser de utilidad si está exigiéndole mucho a su Raspberry Pi, como al reproducir muchos vídeos.

Para saber más

Adafruit tiene una gran variedad de carcasas para Raspberry Pi.

También encontrarás muchos estilos de carcasas en los proveedores de Raspberry Pi en eBay.

1.4 Seleccionar una fuente de alimentación
Problema

Necesita seleccionar una fuente de alimentación para su Raspberry Pi.

Solución

La especificación eléctrica básica para una fuente de alimentación adecuada para Raspberry Pi es la que proporciona 5 V de CC (corriente continua).

La cantidad de corriente que la fuente de alimentación debe ser capaz de proporcionar depende tanto del modelo de Raspberry Pi como de los periféricos conectados. Vale la pena conseguir una fuente de alimentación que pueda hacer frente fácilmente a Raspberry Pi y debe considerar 700 mA como mínimo.

Si usted compra su fuente de alimentación en el mismo lugar donde compre la Raspberry Pi, el vendedor le podrá decir si funcionará.

Si va a utilizar un dongle wifi u otros periféricos USB que utilizan cantidades significativas de energía, debería tener una fuente de alimentación que soporte 1,5 A o incluso 2 A. Tenga cuidado con las fuentes de alimentación de muy bajo coste, ya que pueden no proporcionar 5 V de manera precisa y fiable.

Observaciones

En realidad, la fuente de alimentación y el conector son los mismos que los que se encuentran en muchos cargadores de teléfonos inteligentes. Si terminan en un conector micro USB, son, casi con toda seguridad, de 5 V (pero asegúrese). La única pregunta que debe formular es si pueden suministrar suficiente corriente.

Si no pueden, pueden suceder algunas cosas malas:

• Es posible que se calienten y puede haber riesgo de incendio.

• Pueden fallar.

• En momentos de alta carga (por ejemplo, cuando Pi está utilizando un dongle wifi) el voltaje puede caer y Raspberry Pi se reiniciará solo.

En general, busque una fuente de alimentación que pueda suministrar 700 mA o más. Si se especifica un número de vatios (W) en lugar de mA, divida el número de vatios por 5 para obtener la cifra en A. Por lo tanto, una fuente de alimentación de 5 V (10 W) puede suministrar 2 A (2000 mA).

El uso de una fuente de alimentación con, por ejemplo, una corriente máxima de 2 A no utilizará más electricidad que una fuente de alimentación de 700 mA. Raspberry Pi tomará la mayor cantidad de corriente que necesite.

En la Figura 1.3 se mide la corriente tomada por el modelo B de la Raspberry Pi y se compara con modelo B de la Pi 2.

Figura 1.3. Consumo de corriente durante el inicio de Raspberry Pi.

Las Raspberry Pi más recientes (el A+, B+ o Raspberry Pi 2) son mucho más eficientes en cuanto a energía que los modelos más antiguos. Sin embargo, cuando el procesador está totalmente ocupado y tiene una gran cantidad de periféricos conectados, pueden llegar a ser similares.

En la Figura 1.3 puede ver que la corriente rara vez se pone por encima de 500 mA. Sin embargo, el procesador no está haciendo nada realmente. Si reprodujese un vídeo HD, la corriente aumentaría considerablemente. Cuando se trata de fuentes de alimentación, por lo general, es mejor tener algo en reserva.

Para saber más

Puede comprar un módulo que se desconecte de la alimentación cuando la Raspberry Pi se apague en http://www.pi-supply.com/.

1.5 Seleccionar la distribución del sistema operativo
Problema

Hay un número elevado de distribuciones para Raspberry Pi. No sabe cuál utilizar.

Solución

La respuesta a esta pregunta depende de lo que vaya a hacer con su Raspberry Pi.

Para un uso general como ordenador, o para usarlo en proyectos electrónicos, debe utilizar Raspbian, la distribución estándar y oficial para Raspberry Pi.

Si va a utilizar su Raspberry Pi como centro multimedia, existe una serie de distribuciones específicamente para ese propósito (véase Capítulo 4.2).

En este libro utilizamos la distribución Raspbian casi exclusivamente, aunque la mayoría de los ejemplos funcionarán con cualquier distribución basada en Debian.

Observaciones

Las tarjetas microSD no son caras, por lo que consiga unas cuantas y pruebe algunas distribuciones. Si hace esto, es buena idea mantener sus archivos en una unidad flash USB, de manera que no tenga que estar copiándolos en cada tarjeta microSD.

Tenga en cuenta que, si va a seguir los siguientes pasos para escribir su propia tarjeta SD, necesitará tener un equipo con ranura para tarjetas SD (muchos portátiles la tienen), o puede comprar un lector USB de tarjetas SD de bajo coste.

Para saber más

La lista oficial de distribuciones de Raspberry Pi

1.6 Grabar una tarjeta microSD con NOOBS
Problema

Quiere grabar una tarjeta microSD utilizando NOOBS (New Out of the Box Software).

Solución

NOOBS es, con diferencia, la forma más sencilla de obtener un sistema operativo en su Raspberry Pi.

Descargue el archivo de NOOBS de http://www.raspberrypi.org/downloads, extráigalo y colóquelo en una tarjeta microSD. Para ello necesitará un ordenador con ranura para tarjetas SD o un adaptador USB y un adaptador de SD a micro SD.

Una vez haya descargado el archivo de almacenamiento NOOBS, extráigalo y copie los contenidos de la carpeta en la tarjeta SD. Tenga en cuenta que si el archivo extrae la carpeta llamada NOOBS_v1_3_12 o similar, es el contenido de la carpeta el que debe ser copiado en la raíz de la tarjeta micro SD, no la propia carpeta.

Coloque la tarjeta microSD que contiene los archivos extraídos de su NOOBS en su Raspberry Pi y después encienda Raspberry Pi. Cuando arranque, aparecerá la ventana que se muestra en la Figura 1.4. Desde esta pantalla, seleccione Raspbian y luego haga clic en el botón Instalar.

Si está utilizando NOOBS en una A+, verá una lista más corta de opciones, ya que solo se mostrarán las distribuciones para esa plataforma simplificada.

Figura 1.4. Primera pantalla NOOBS.

Recibirá un mensaje de advertencia diciendo que la tarjeta SD será sobrescrita (que está bien) y luego, como la distribución está instalada en la tarjeta SD, verá el progreso en la pantalla acompañado de información útil acerca de la distribución (Figura 1.5).

Figura 1.5. NOOBS sobrescribiendo la tarjeta SD.

Una vez que la copia de archivos se haya completado, recibirá el mensaje Image applied successfully. Raspberry Pi se reiniciará y, automáticamente, se ejecutará raspi_config para que pueda configurar la nueva instalación.

Una vez que esté en funcionamiento, la primera cosa que debe hacer es conectar su Raspberry Pi a Internet (Capítulo 2.2 y 2.6), abra una línea de comandos mediante LXTerminal (Capítulo 3.3), e introduzca el siguiente comando para actualizar su sistema a la última versión.

$ sudo apt-get update

$ sudo apt-get upgrade

Esto tardará un rato.

Observaciones

Para instalar NOOBS correctamente en una tarjeta microSD, la tarjeta debe estar formateada como FAT32. La mayoría de las tarjetas microSD se suministran ya formateadas en FAT32. Si va a reutilizar una tarjeta antigua y necesita darle formato FAT32, utilice las herramientas de su sistema operativo para formatear los dispositivos extraíbles.

El tipo de tarjeta microSD que tenga también afectará a la velocidad de ejecución de su Raspberry Pi cuando su sistema operativo esté instalado. Busque una tarjeta microSD descrita como “clase 10.”

Para saber más

Puede encontrar más información sobre la instalación de su sistema operativo con NOOBS, así como información sobre las diferentes distribuciones disponibles, en https://www.raspberrypi.org/help/noobs-setup/.

1.7 Conectar el sistema
Problema

Tiene todo lo que necesita para su Raspberry Pi y quiere conectarlo todo junto.

Solución

A menos que incorpore su Raspberry Pi en un proyecto o la utilice como centro multimedia, necesita conectar un teclado, un ratón, un monitor y probablemente un dongle wifi, excepto si tiene una Raspberry Pi 3.

La Figura 1.6 muestra un típico sistema de Raspberry Pi.

Figura 1.6. Típico sistema de Raspberry Pi.

Observaciones

A Raspberry Pi le va perfectamente bien cualquier teclado o ratón, alámbrico o inalámbrico. Excepto los teclados y ratones conectados por Bluetooth, que no funcionan con Raspberry Pi.

Si tiene una Raspberry Pi vieja o el modelo A o A+ y se queda sin conexiones USB, necesitará un hub USB.

Para saber más

La guía oficial de inicio rápido de Raspberry Pi

1.8 Conectar un monitor DVI o VGA
Problema

Su monitor no tiene HDMI, pero desea utilizarlo con su Raspberry Pi.

Solución

Mucha gente ha tenido este problema. Afortunadamente, es posible comprar adaptadores para monitores con entrada a DVI o VGA.

Los adaptadores DVI son los más simples y baratos. Se pueden encontrar por menos de 5 euros si se busca “convertidor macho HDMI para hembra DVI”.

Observaciones

El uso de adaptadores VGA es más complejo, ya que requieren un poco de electrónica para convertir la señal de digital a analógico, así que cuidado con los cables que no los contengan. El convertidor oficial se llama Pi-View y está disponible en los distribuidores oficiales de Raspberry Pi. Pi-View tiene la ventaja de haber sido probado para trabajar con Raspberry Pi. Es posible encontrar alternativas más baratas a través de Internet, pero a veces no funcionan.

Para saber más

eLinux tiene consejos sobre lo que debe buscar en un convertidor.

1.9 Usar un monitor de vídeo compuesto
Problema

El texto en su monitor compuesto de baja resolución es ilegible. Es necesario ajustar la resolución a Raspberry Pi para una pantalla pequeña.

Solución

Raspberry Pi tiene dos tipos de salida de vídeo: HDMI y vídeo compuesto desde el conector de audio, para el que necesita un cable especial. De estos, el HDMI es de mejor calidad. Si usted tiene la intención de utilizar la salida de vídeo compuesto para su pantalla principal, es posible que se lo deba replantear.

Si está utilizando la pantalla de ese modo —por ejemplo, porque necesita una pantalla muy pequeña— entonces es necesario hacer algunos ajustes para adaptar la salida de vídeo a la pantalla. Necesitará hacer algunos cambios en el archivo /boot/config.txt.

Puede editarlo en Raspberry Pi utilizando el siguiente comando en una sesión de terminal:

$ sudo nano /boot/config.txt

Si el texto es demasiado pequeño para leerlo y no tiene monitor HDMI, también puede editar el archivo quitando la tarjeta SD de su Raspberry Pi e insertándola en su ordenador. El archivo estará en el directorio raíz de la tarjeta SD y puede utilizar un editor de texto desde su ordenador para modificarlo.

Es necesario conocer la resolución de la pantalla. Para la mayoría de las pequeñas pantallas será 320 por 240 píxeles. Encuentre las dos líneas en el archivo que digan:

#framebuffer_width=1280

#framebuffer_height=720

Suprima el # del principio de cada línea y cambie los dos números a la anchura y altura de la pantalla. En el siguiente ejemplo, las líneas se han modificado para que sean 320 por 240:

framebuffer_width=320

framebuffer_height=240

Guarde el archivo y reinicie su Raspberry Pi. Debe notar que todo es más fácil de leer. Es probable que también vea un borde grande y grueso alrededor de la pantalla. Para ajustarlo véase el Capítulo 1.10.

Observaciones

Hay muchos monitores de circuito cerrado de bajo coste que pueden ir muy bien con su Raspberry Pi cuando esté haciendo algo como una consola retro (Capítulo 4.7). Sin embargo, estos monitores son a menudo de baja resolución.

Para saber más

Para otro tutorial sobre el uso de monitores compuestos, véase este tutorial Adafruit.

También, véase el Capítulo 1.8 y 1.10 para ajustar la imagen cuando se está utilizando la salida de vídeo HDMI.