树莓派的数据采集的应用方案

一届流寇

编者按：工业上用的数据采集方案普遍基于 Windows 系统，而在Raspberry Pi（树莓派）被越来越多地应用到工业领域时，数据采集领域也终于出现了基于树莓派的产品和应用。我们之前有介绍过两款适用于树莓派的数据采集扩展板 MCC118 和 MCC152 大大降低了数据采集方案的应用成本。而下面要介绍的是如何给树莓派安装和使用 Windows 下通用的 MCC 数据采集卡，相信这会让数据采集又多了一个很不错的方案选项。

简介

树莓派是一种单板式计算机系统，可轻松连接鼠标、键盘、显示器等外设，并运行基于Linux®的操作系统，低于300人民币的成本，使树莓派尤其适用于注重性价比的数据采集应用。现在，Measurement Computing大部分USB、以太网和蓝牙数据采集设备已兼容树莓派。

目的

在树莓派上运行应用程序，控制MCC DAQ设备执行数据采集任务。本文详细介绍了以下关键步骤：

• 格式化SD卡
• 安装操作系统
• 配置树莓派
• 安装Linux设备驱动
• 安装MCC DAQ设备驱动，编译MCC提供的测试程序
• 运行MCC测试程序
  

适用人群

工作于树莓派（Linux）平台，熟悉MCC数据采集卡，并希望在此平台上实现数据采集功能。

必要条件

请预先准备以下内容：

• 树莓派硬件板卡 —— 本文使用model B，您可根据实际情况，使用任何型号
• SD卡（8GB或更大容量）
• PC 或 Mac®，可接入互联网
• 以太网电缆或无线适配器
• 显示器或电视机
• 供电电源
• 鼠标或轨迹球
• 键盘
• MCC DAQ设备 —— 本文使用USB-1608FS
  

了解支持Linux®和兼容树莓派的MCC数据采集卡

建议使用自供电USB Hub连接外设与树莓派。

下图展示了本文所用到的树莓派的配置：

鼠标和键盘通过USB Hub连接树莓派，并未在上图中显示。

安装操作系统

使用树莓派前必须安装操作系统。本文将安装Raspbian，基于Debian的开源操作系统，针对树莓派进行了大量优化，并通过NOOBS(New Out Of the Box Software)完成Raspbian的安装，NOOBS是树莓派官方发布的开源操作系统安装管理器。

借助SD卡拷贝NOOBS至树莓派，首先需要格式化SD卡，请参考以下详细步骤：

安装操作系统
以下步骤将引领您下载NOOBS，并在树莓派上安装操作系统：

• 下载NOOBS下的Download ZIP，保存至PC或MAC
• 解压zip文件，拷贝所有文件至SD卡
• 拔出SD卡，将其插入树莓派
• 连接显示器、鼠标、键盘和电源
  上电后树莓派立即启动
  首先会看到树莓派的Logo，后面是NOOBS主窗口，列出了全部可安装的操作系统
• 选中Raspbian复选框，点击Install，在Confirm对话框中选择Yes
  安装进度将实时显示
• 选择OK，树莓派开始加载Raspbian
  首次引导Raspbian，将弹出Setup Options菜单，通过键盘上的方向按键进行操作
• 根据需要配置相关选项，如语言、区域设置等
• 配置完成后，切换至<Finish>并按下<Enter>
  命令行提示：pi@raspberrypi~$
  恭喜您！至此已成功为树莓派安装了操作系统。
  

登陆信息
每次启动树莓派，都将提示以下登陆信息：
raspberrypi login: pi
password: raspberry
命令行提示：pi@raspberrypi~$

检查网络连接
在树莓派上下载MCC驱动程序前，请确认树莓派网络连接正确。可以通过以太网电缆或USB WiFi适配器连接网络，本文使用WiFi适配器。

• 双击桌面上WiFi Config图标，配置无线网络连接。Adapter:列出全部USB无线适配器（如wlan0); the Network:空
• 点击Scan，查看可用的无线网络
• 双击service set identifier (SSID)中待连接的无线网络
• 验证当前窗口中的Authentication 和 Encryption，在PSK (pre-shared key)中输入密码
• 点击Add
  配置程序将自动连接至无线网络
• 重新启动树莓派，并输入上述登陆信息
  

登录之后，命令会立即显示pi@raspberrypi~$.

升级树莓派软件包
为确保您使用的是最新的树莓派软件包，输入以下命令

sudo apt-get update

下载 MCC的Linux驱动
MCC USB，蓝牙和以太网设备的Linux驱动程序保存在GitHub中。登录到Git库，下载最新的驱动软件包。

• 登录GitHub网页，获取Raspberry Pi的驱动：
• 点击下载按钮，选择下载压缩包
• 使用以下命令安装解压缩实用程序：sudo apt-get install unzip
• 在终端窗口中，找到到下载目录（使用cd命令），并将驱动程序文件解压缩到home / pi目录：unzip Linux_Drivers-master.zip -d ~pi
  

MCC驱动程序将持续保持更新，以支持更多设备。
单击下面的设备类型以转到安装驱动程序的过程：

• USB
• Bluetooth
• Ethernet
  

安装MCC USB设备的Linux驱动，编译测试程序
在变异USB驱动之前，您必须安装与USB设备通讯所需的软件包

1、下载并安装libusb和libudev开发软件包
libusb为USB设备提供了通用C语言库

sudo apt-get install libusb-1.0-0 libusb-1.0-0-dev

2、拷贝USB规则文件到如下路径/etc/udev/rules.d，将它重命名为99-mcc.rules (避免了树莓派上标准命名问题):

sudo cp 61-mcc.rules /etc/udev/rules.d/99-mcc.rules

3、将hidapi GIT存储库克隆到home / pi目录中
HIDAPI需要与人机接口设备（HID）连接。

git clone git://github.com/signal11/hidapi.git

4、按照hidapi README.txt中的说明安装hidapi库：
a. 安装autotools，这是一套编程工具，旨在帮助将源代码包移植到类Unix系统。
autotools包是构建hidapi库所必需的。

sudo apt-get install libudev-dev libfox-1.6-dev autotools-dev autoconf automake libtool

b. 编译hidapi库：

cd ~pi/hidapi./bootstrap./configuremakesudo make install

5、重启树莓派，根据提示输入登录信息

6、安装Linux驱动。
输入以下代码，安装USB驱动并编译测试应用程序：

cd ~pi/usb/mcc-libusbmakesudo make installsudo ldconfig

安装MCC USB设备的Linux驱动，编译测试程序
执行以下步骤下载蓝牙库并编译蓝牙驱动程序。
在执行此过程之前，请确保您已经使用“下载第三方MCC Linux驱动程序”程序下载了蓝牙驱动程序.

1、安装蓝牙库
要编译蓝牙库，您需要添加bluez-libs-devel软件包。

sudo apt-get install libbluetooth-dev bluez-tools

2、编译蓝牙驱动

cd ~pi/Bluetoothmakesudo make install

键入ls以列出所有文件。

3、使用MCC蓝牙DAQ设备运行示例测试应用程序
a. 插入MCC蓝牙设备。
b. Enter the name of a test program exactly as it is written, for example:

./test-bth1208LS

测试应用程序将显示您可以执行的测试列表。
c. 输入要执行的命令的字母。

安装以太网Linux驱动程序并编译测试程序
执行以下步骤编译以太网驱动程序。
在执行此过程之前，请确保您已使用“下载第三方MCC Linux驱动程序”过程下载了以太网驱动程序。

1、编译驱动

cd ~pi/Ethernetmakesudo make install

键入ls以列出所有文件。 MCC以太网设备需要通过网络路由器进行连接。

2、使用MCC以太网DAQ设备运行示例测试应用程序。
a. 插入您的以太网设备
b. 输入完整的测试程序名称，例如：

cd ~pi/usb./test-E-1608<IP ADDR>

测试应用程序将显示您可以执行的测试列表。
c. 输入要执行的命令的字母。

MCC测试程序
为Linux而开发的测试程序支持大部分MCC USB设备。程序将执行模拟通道、计数器通道和数字通道的数据采集，同时测试设备功能以及显示设备信息。

USB/Mcc-libusb，Bluetooth，Ethernet上的文件夹，程序命名涵盖对应的设备型号，若设备从属于某系列，则此程序支持该系列全部设备，运行程序时，务必按照所列设备名称，正确键入设备名。

例如，使用USB-1608GX-2AO时，请运行程序”test-usb1608G”。

在树莓派上运行MCC DAQ设备测试程序
前往mcc-libhid目录，在命令提示符（pi@raspberrypi~）后输入以下命令，运行USB-1608FS测试程序：

cd ~pi/mcc-libusb./test-usb1608FS

测试程序首先检测设备，并创建一张包含设备模拟输入校准参数（斜率和偏移）的表格。

表格建立完毕后，将显示全部可执行的设备测试功能

每项测试功能都有对应的热键，敲击键盘即可执行测试任务，程序有可能提示您输入更多信息，如通道数或频率大小，程序执行结果将打印在显示器上。