www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 1

Prof. Dr. S. Zacher

Automation-Letter Nr. 37

11.02.2018

mit MATLAB®/Simulink®

TUTORIAL

In Tutorial sind die Ergebnisse der Seminararbeit von

Marcus Miess, DHBW Stuttgart, 2017,

eingeflossen

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 2

I N H A L T :

1. MATLAB R2017a Support Package für Hardware Seite 3

2. Installation/Konfiguration Raspberry Pi Seite 5

3. Beispiel: LED-Steuerung Seite 15

3.1 Simulink-Modell erstellen Seite 15

3.2 Hardware anschließen Seite 19

4. Raspberry Pi 3 Spezifikation Seite 22

Anhang: How-To-Backup-Raspberry Seite 26

Die vorliegende Publikation unterliegt der Urheberrecht. Alle Rechte sind bei Dr. S. Zacher und Marcus Miess vorbehalten. All rights are by Dr. S. Zacher and Marcus Miess reserved. Die Weiterentwicklung oder Nutzung der Publikation ohne Referenz auf Urheber ist nicht zugelassen. No use of this publication without references on the authors.

Für die Anwendung der vorliegenden Publikation in der Industrie, im Laborbetrieb und in anderen praktischen Fällen sowie für eventuelle Schäden, die aus unvollständigen oder fehlerhaften Angaben über das dynamische Systeme ergeben können, übernimmt der Autor keine Haftung. For the practical use of the results of this publication takes the author no responsibility.

Urheberrechts- und Haftungshinweis

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 3

1 MATLAB R2017a Support Package für Hardware

Um den Raspberry Pi in MATLAB / Simulink nutzen zu können, muss ein Hardware Support Package installiert werden.

Das Support Package findet man im MATLAB unter dem Reiter Add-Ons.

Es wird der Add-Ons-Explorer geöffnet und die Verbindung mit MathWorks wird erstellt.

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 4

1 MATLAB R2017a Support Package für Hardware

Danach soll das benötigte Package ausgewählt und den Installationshinweisen gefolgt werden. Während der Installation wird Third-Party Software gezeigt, die auch installiert werden soll:

Entweder kann das „MATLAB Support Package for Raspberry Pi Hardware“ oder das „Simulink Support Package for Raspberry Pi Hardware“ installiert werden. In beiden Fällen werden die Pakete für MATLAB und Simulink zusammen installiert.

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 5

2 Installation/Konfiguration Raspberry Pi

Um den Raspberry Pi in MATLAB / Simulink nutzen zu können, muss ein Hardware Support Package installiert werden.

Das Support Package findet man im MATLAB unter dem Reiter Add-Ons.

Es wird der Add-Ons-Explorer geöffnet und die Verbindung mit MathWorks wird erstellt.

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 6

2 Installation/Konfiguration Raspberry Pi

Nach der Installation der Packages kann mit Setup der Raspberry Pi für die Kommunikation mit MATLAB / Simulink vorbereitet werden.

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 7

2 Installation/Konfiguration Raspberry Pi

Unter Hardware wird die Zielversion des Raspberrys ausgewählt.

Anschließend next…

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 8

2 Installation/Konfiguration Raspberry Pi

Unter „Select Network configuration“ wird die Verbindungsart zum Raspberry eingestellt. Am einfachsten und schnellsten geht es per LAN-Verbindung mit direkter Anbindung zum Computer. Anschließend next…

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 9

2 Installation/Konfiguration Raspberry Pi

Nun wird eine freie Micro-SD Karte für die weitere Installation benötigt. Diese wird später zurück in den Raspberry eingelegt. Die SD-Karte muss mindestens 4 GB groß sein und wird mit diesem Vorgang formatiert. Sollte zurzeit nur eine SD-Karte zur Verfügung stehen, so kann ein Backup der Karte erstellt werden. Im Anhang 1 befindet sich dazu ein kleines How-To (How-To-Backup-Raspberry). Anschließend next…

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 10

2 Installation/Konfiguration Raspberry Pi

Als nächstes kann mit Write die Karte beschrieben werden. Dies kann einen Moment dauern...War der Schreibvorgang erfolgreich, so kann mit next der nächste Schritt eingeleitet werden.

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 11

2 Installation/Konfiguration Raspberry Pi

Mit diesem Schritt wird der Raspberry nun in Betrieb genommen. Hierzu kann die obige Anleitung verwendet werden. Wichtig ist, dass nach Einschalten des Raspberry‘s genug Zeit gelassen wird um zu booten. Anschließend next…

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 12

2 Installation/Konfiguration Raspberry Pi

Nun versucht MATLAB automatisch eine Verbindung zum Raspberry herzustellen. Das geht hierbei so einfach, da im Raspberry eine passende IP-Adresse hinterlegt wurde. Auch dies kann eine weile dauern…

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 13

2 Installation/Konfiguration Raspberry Pi

Wurde die Verbindung erstellt, so erscheint dieses Fenster. Hier sollte mit Test Connection die Verbindung überprüft werden. War der Test erfolgreich, so kann weitergemacht werden.

Hilfreiche Tipps im Umgang mit dem

Raspberry!

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 14

2 Installation/Konfiguration Raspberry Pi

War die Verbindung und Konfiguration erfolgreich, so sollte dieses abschließende Fenster angezeigt werden. Hier machen wir den Haken bei Show examples raus, da es keine passende/schnelle Test Projekte gibt. Zum Testen erstellen wir ein eigenes Projekt. Hierzu öffnen wir Simulink.

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 15

Um den Raspberry nun zu testen, erstellen wir ein kleines Beispielprojekt. Den GPIO-Output findet man in dem Simulink-Library-Browser unter Simulink Support Package for Raspberry Pi Hardware.

3 Beispiel: LED-Steuerung 3.1 Simulink-Modell erstellen

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 16

3.1 Simulink-Modell erstellen

Um das Projekt auf dem Raspberry laufen zu lassen müssen noch ein paar Sachen eingestellt werden. In den Configuration Parameters muss unter Hardware Implementation der Raspberry Pi ausgewählt werden.

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 17

3.1 Simulink-Modell erstellen

Nun muss im Simulink Fenster als Simulationsziel External ausgewählt werden. Dann kann mit Deploy to Hardware das Projekt bereits auf den Raspberry übertragen werden.

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 18

3.1 Simulink-Modell erstellen

Mit View diagnostics kann der Übertragungsprozess überwacht werden.

War die Übertragung erfolgreich, so sollte das Programm auf dem Raspberry schon laufen.

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 19

Nun möchten wir mit dem GPIO des Raspberry‘s eine LED zum blinken bringen. Da wir im Simulink Model den GPIO 17 ausgewählt haben, müssen wir nun diesen Pin auf dem Raspberry finden.

Die GPIO‘s des Raspberry‘s haben als HIGH-Potential 5V. D.h. um eine LED anzusteuern, benötigen wir einen 220Ω Widerstand.

Außerdem benötigen wir noch ein GROUND-Potential.

3.2 Hardware anschließen

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 20

3.2 Hardware anschließen

So würde das Beispiel auf einem Breadboard funktionieren.

GPIO 17

GROUND

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 21

3.2 Hardware anschließen

Praxistipp für Flachbandkabel:

Von rechts nach links zählen!

Pin 01 Pin 40

1. 2.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 22

4 Raspberry Pi Model 3 1. Quad Core 1.2GHz Broadcom BCM2837 64bit CPU

2. 1GB RAM

3. BCM43438 WLAN und Bluetooth Low Energy (BLE) auf dem Board

4. 40-pin GPIO‘s

5. 4 USB 2 ports

6. 4 Pole Stereo Ausgang uns Composite Cideo Port

7. Full size HDMI

8. CSI Kameraanschluss für Raspberry Pi Kamera

9. DSI Display Port für Verbindung zu einem Raspberry Pi Touchscreen

10. Micro SD-Karte für Betriebssystem und Daten

11. Micro USB Stromversorgung bis 2,5A

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 23

Anhang 1: How-To-Backup-Raspberry-Pi

1. Win32 Disk Imager herunterladen und starten

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 24

Anhang 1: How-To-Backup-Raspberry-Pi

2. Leeres Dokument erstellen und als .img abspeichern

1. Alle Dateien auswählen

2. .img schreiben 3. speichern

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 25

Anhang 1: How-To-Backup-Raspberry-Pi

3. SD-Karte in den PC stecken und im Disk Imager auswählen

1. SD-Karte auswählen

2. .img auswählen

3. Lesen

www.zacher-automation.de 2018 Copyright Dr. S.Zacher / Marcus Miess 26

Anhang: How-To-Backup-Raspberry-Pi

4. War das Lesen erfolgreich, so wurde erfolgreich ein Backup erstellt.

1. SD-Karte auswählen

3. Schreiben

Möchte man das Backup auf die SD-Karte wiederherstellen, so funktioniert dies mit Schreiben

2. .img auswählen