基于Raspberry Pi（树莓派）的MCC数据采集卡应用

2019年4月23日 树莓派实验室 未分类 0

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

点击这里，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：
视频教程！ Go to http://www.raspberrypi.org/help/noobs-setup/提供了详细的视频教程，包括格式化SD卡，下载NOOBS，安装Raspbian系统。
格式化SD卡
以下步骤将引领您下载NOOBS，并在树莓派上安装操作系统：

  1. 登陆www.sdcard.org，点击Download
  2. 下载页面底部的SD formatter for Windows or Mac
  3. 将SD卡插入PC或MAC，运行setup.exe，格式化SD卡

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：

  1. 登陆www.raspberrypi.org，点击Downloads.
    点击NOOBS下的Download ZIP，保存至PC或MAC
  2. 解压zip文件，拷贝所有文件至SD卡
  3. 拔出SD卡，将其插入树莓派
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 根据需要配置相关选项，如语言、区域设置等
  8. 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。

  1. 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
  2. 点击Scan，查看可用的无线网络
  3. 双击service set identifier (SSID)中待连接的无线网络
  4. 验证当前窗口中的Authentication 和 Encryption，在PSK (pre-shared key)中输入密码
  5. 点击Add
    配置程序将自动连接至无线网络
  6. 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。

  1. 登录GitHub网页，获取Raspberry Pi的驱动：
    https://github.com/wjasper/Linux_Drivers
  2. 点击下载按钮，选择下载压缩包
  3. 使用以下命令安装解压缩实用程序： 
    sudo apt-get install unzip
  4. 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：

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

./configure

make

sudo 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-libusb

make

sudo make install

sudo 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/Bluetooth

make

sudo 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/Ethernet

make

sudo 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。

测试程序详见https://github.com/wjasper/Linux_Drivers上的USB/Mcc-libusb，Bluetooth，Ethernet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。

更多信息

任何关于Raspberry Pi的数据采集问题，请联系Measurement Computing Corporation：

更多Raspberry Pi相关信息，请参考www.raspberrypi.org.

Measurement Computing Corporation 和 Measurement Computing logo是属于Measurement Computing公司的商标或注册商标
Raspberry Pi是属于Raspberry Pi基金会的商标
Linux®是Linus Torvalds在美国和其他国家的注册商标
其他商标全部属于其持有者

鸣谢
特别感谢北卡罗来纳州立大学（North Carolina State University）的Warren Jasper博士（PE，教授，Textile Engineering Program Director）。Jasper博士长期以来一直帮助并支持Measurement Computing的USB、PCI数据采集卡的Linux设备驱动程序开发工作。我们对Jasper博士为Linux社区做出的不懈努力和奉献表示尊敬和感谢，没有他辛勤的工作和一如既往的支持，本文和本文提到的工程应用将无法实现。

其他技术文章请浏览MCC的数据采集技术文章页面

转自 http://china.mccdaq.com/TechTips/TechTip-9.aspx

这是一篇发布于 5年 前的文章，其中的信息可能已经有所发展或是发生改变，请了解。
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