đồ án gương thông minh

Đồ án Điều Khiển Tự Động
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU...................................................................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI........................................................................ 3
1.1. Yêu cầu đề tài...........................................................................................................3
1.2. Phương pháp nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu....................................................3
1.2.1. Phương pháp nghiên cứu........................................................................................3
1.2.2. Phạm vi nghiên cứu................................................................................................3
1.3. Đối tượng nghiên cứu...............................................................................................3
1.4. Sơ đồ khối hệ thống..................................................................................................4
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU MÁY TÍNH NHÚNG VÀ RASPBERRY PI...................5
2.1. Giới thiệu về máy tính nhúng...................................................................................5
2.2. Các đặc điểm và tính năng của máy tính nhúng...................................................... 5
2.2.1. Ưu điểm..................................................................................................................5
2.2.2. Đặc điểm.................................................................................................................5
2.3. Giới thiệu về Raspberry Pi.......................................................................................7
2.3.1. Lịch sử ra đời..........................................................................................................7
2.3.2. Raspberry Pi là gì?................................................................................................. 9
2.4.2. Phần mềm............................................................................................................. 15
2.5. Một số ưu nhược điểm của Raspberry Pi...............................................................22
CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ CÁCH CHẾ TẠO SMART MIRROR......................23
3.1. Giới thiệu về Smart Mirror.....................................................................................23
3.2. Dụng cụ để tạo ra một chiếc Smart Mirror............................................................23
3.3. Cách làm.................................................................................................................24
CHƯƠNG 4:KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI..................................30
4.1. Kết luận...................................................................................................................30
4.2. Một số hạn chế của sản phẩm................................................................................ 30
4.3. Hướng phát triển đề tài...........................................................................................30

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU
Với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ và rộng lớn của nền khoa học kỹ thuật.
Các công nghệ mới thuộc các lĩnh vực khác nhau cũng nhờ đó đã ra đời để đáp ứng
những nhu cầu của xã hội và một trong số đó phải kể đến là kỹ thuật điều khiển
chuyển động kỹ thuật số, máy tính nhúng là một cơ cấu chấp hành đặc biệt hữu hiệu
bởi nó có thể thực hiện trung thành các lệnh đưa ra dưới dạng số.Các loại động cơ
bước được sử dụng ngày càng rộng rãi trong các hệ thống tự động, điều khiển xa và
nhiều thiết bị điện tử khác, nổi bật là trong các lĩnh vực sau: điều khiển robot, điều
khiển lập trình trong các thiết bị gia công, điều khiển máy dập giấy decal,...Và một số
lĩnh vực điều khiển chính xác cao về lực lần tốc độ thì động cơ bước là sự lựa chọn lí
tưởng bởi nó đáp ứng được những yêu cầu trên với khả năng chuyển động chính xác
đến từng bước thậm chí là vi bước. Đặc biệt việc điều khiển motor bước được ứng
dụng phổ biến trong xí nghiệp, nhà máy phục vụ trong công việc sản xuất hiện nay.
Bên cạnh đó việc phát triển các phần mềm ứng dụng cũng ngày một cao hơn,
đặc biệt máy tính nhúng là một thiết bị được thiết kế để phục vụ một yêu cần, một bài
toán, ứng dụng hay một chức năng nhất định nào đó. Máy tính nhúng cũng được sử
dụng nhiều trong công nghiệp, tự dộng hóa, quan trắc,… Khác với những máy tính
thông dụng chúng ta hay thấy như máy tính để bàn, máy tính xách tay,… chúng được
thiết kế với phần cứng và hệ điều hành được thiết kế cho nhiều người dùng, nhiều ứng
dụng khác nhau. Từ sự khác biệt này ta có thể có thêm một cách hiểu về hệ thống
nhúng, một hệ thống nhúng không thể dùng cho mục đích khác với mục đích mà nó
được thiết kế, người sử dụng không thể sửa đổi hoặc cài đặt thêm phần mềm ứng dụng
cho hệ thống máy tính nhúng, điều này chỉ có thể thực hiện bởi nhà sản xuất.
Nhận thấy được sự cần thiết cũng như vai trò của máy tính nhúng trong cuộc
sống nên em lựa chọn đề tài: “ Nghiên cứu, chế tạo Smart Mirror sử dụng
Raspberry Pi” .Với mục đích, sẽ tạo ra một mô hình học tập cho các bạn sinh viên
bước đầu có thể làm quen, nghiên cứu, học tập cách điều khiển máy tính nhúngcơ bản
nhất để thực hiện mục tiêu phục vụ lợi ích cho con người. Ngoài ra, cũng có thể giải
quyết nhiều bài toán khác liên quan tới điều khiển máy tính cá nhân.

Giảng viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1.

Yêu cầu đề tài

 Nghiên cứu máy tính nhúng : Raspberry Pi
 Nghiên cứu tài liệu về phần mềm cài đặt hệ điều hành cho Raspberry Pi.
 Nghiên cứu về cấu tạo và các phương pháp chế tạo gương thông minh
• Hiển thị thông tin về thời tiết
• Hiển thị thông tin về ngày và giờ
• Hiển thị thông tin về tin tức
• Hiển thị thông tin về lời chào
1.2.

Phương pháp nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

1.2.1. Phương pháp nghiên cứu
 Tham khảo các tài liệu có liên quan qua sách vở, internet... từ đó phân tích,
chọn lọc thông tin phù hợp.


Thiết kế mô hình và chạy mô phỏng.

 Thường xuyên trao đổi với giáo viên hướng dẫn để giải quyết các vấn đề khúc
mắc.

 Làm việc nhóm thường xuyên để đạt hiệu quả công việc và chia sẻ kiến thức.
 Tiến hành hoàn thiện mô hình.
1.2.2. Phạm vi nghiên cứu
 Nghiên cứu cấu tạo của Raspberry Pi 3 Model B+
 Nghiên cứu cách sử dụng phần mềm cài đặt hệ điều hành.
 Nghiên cứu cách chế tạo gương thông minh.
1.3.

Đối tượng nghiên cứu

 Raspberry Pi
 Hệ điều hành của Raspberry Pi
 Cách chế tạo Smart Mirror


1.4.

Sơ đồ khối hệ thống

Lập trình

Thời

Raspberry Pi

Thời tiết

Hiển thị ra Smart Mirror

Tin tức

Lời chào

Hướng điều khiển của bài toán như sau:
1. Cài đặt hệ điều hành cho Rasberry Pi 3 Model B+.
2. Lập trình và hiển thị lên màn hình thông tin thời gian, thời tiết,tin tức, lời chào
.v.v.
3. Thiết kế chế tạo gương thông minh.


CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU MÁY TÍNH NHÚNG VÀ RASPBERRY PI
2.1.

Giới thiệu về máy tính nhúng:

Có thể hiểu Máy tính nhúng là một thiết bị, một hệ thống được thiết kế để
phục vụ cho một yêu cầu, một bài toán, ứng dụng, một chức năng nhất định nào đó và
được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực công nghiệp, tự động hóa điều khiển, quan trắc và
truyền tin....
2.2.

Các đặc điểm và tính năng của máy tính nhúng:
2.2.1. Ưu điểm:
Chi phí thấp: Do máy tính nhúng thường nhỏ hơn nhiều so với máy tính có đa
dụng và không cần phải mua màn hình, bàn phím, chuột nên chi phí ít hơn cho một hệ
thống máy tính đa dụng..
Kích thước nhỏ cũng giúp triển khai các máy tính nhúng một số lượng lớn các
địa điểm từ xa một cách dễ dàng hơn.
2.2.2. Đặc điểm:
 Tính linh hoạt:

Máy tính nhúng có khả năng kết nối với nhiều loại giao thức khác nhau như:
Serial (SCI): RS-232, RS-422, và RS-485 là những giao thức serial tiêu chuẩn cho
các ứng dụng công nghiệp
Bus Serial đa năng (USB): Mặc dù RS-232/422/485 vẫn là tiêu chuẩn cho các ứng
dụng công nghiệp, tuy nhiên USB đang bắt đầu xâm nhập thị trường.
Kết nối mạng: Ethernet giờ đây đang phổ biến ở môi trường văn phòng và nhà ở,
đang được sử dụng ngày càng nhiều hơn trong các hệ thống công nghiệp. Ngoài ra,
một số ứng dụng công nghiệp sử dụng giao thức CAN (Control Area Network).
IO rời rạc: Các hệ thống điều khiển diện rộng ứng dụng rộng rãi công nghệ
General Purpose Input/Output (GPIO).
Chuyển từ Analog sang Digital/Digital sang Analog (ADC/DAC): Khả năng
chuyển đổi tín hiệu analog sang tín hiệu số và ngược lại là một yêu cầu đối với nhiều
ứng dụng công nghiệp.
Giao thức truyền thông không dây: Các ứng dụng công nghiệp trong hệ thống khó
kết nối dây có thể phù hợp với việc sử dụng kết nối không dây để truyền dữ liệu qua
mạng.
 Máy tính nhúng hoạt động trong môi trường khắc nghiệt:


Trái ngược với môi trường văn phòng an toàn, nhiệt độ ổn định, các ứng dụng
trong môi trường khắc nghiệt cần đến thiết bị có thiết kế cứng vững. Máy tính nhúng
cần đến một vỏ bọc kim loại chắc chắn và nhỏ gọn, sử dụng ít cáp (nếu có), và không
sử dụng các bộ phận chuyển động như ổ cứng và quạt làm mát. Đặc biệt, ổ cứng
thường bị xước hoặc hỏng làm cho việc sử dụng bộ nhớ flash trở thành một lựa chọn lí
tưởng. Bên cạnh đó, khả năng chống rung và sốc có thể nâng cao độ ổn định của hệ
thống được sử dụng trên xe bus, tàu hỏa, xe tải và các vật thể chuyển động.
 Thiết kế dải nhiệt độ rộng:
Đây là một nhân tố quan trọng đối với các ứng dụng trong một trường khắc nghiệt,
ngoài trời, do nhiệt độ có thể dao động từ thấp -35°C đến cao +70°C
 Bảo vệ cách ly:

Thiết bị điện tử có thể được hưởng lợi từ việc sử dụng công nghệ cách li quang học
để bảo vệ vòng tiếp đất và các tác nhân gây nhiễu điện khác. Công cụ cách li này hoạt
động bằng cách chuyển đổi tín hiệu điện sang ánh sáng, tín hiệu mà được truyền qua
một khe hở nhỏ trong các thiết bị điện tử. Khi tín hiệu ánh sáng đến mặt bên kia của
khe hở, nó được chuyển đổi trở lại thành tín hiệu điện. Khe hở được tạo ra trong mạch
điện tử thường được đặt giữa bộ truyền và bộ nhận.
 Thân thiện với người sử dụng:
Đối với vấn đề thời gian tung ra thị trường, máy tính nhúng cần nhiều hơn như chỉ
là một hộp ổ cứng cần cài đặt và cấu hình mở rộng.
Hệ điều hành sẵn sàng hoạt động: Hầu hết các nhà tích hợp hệ thống và những
người sử dụng máy tính nhúng khác đều tìm những máy tính với hệ điều hành, drivers,
các hệ thống file và các ứng dụng thông thường như Open VPN hay IPsec VPN được
cài sẵn.
Chuyển đổi giao thức: máy tính nhúng phải thường kết nối được với nhiều thiết bị
không thường xuyên sử dụng cùng giao thức truyền thông.
Truy cập từ xa: Người quản lí của nhiều hệ thống hiện nay vẫn còn phải đối mặt
với thách thức của việc cần phải gửi kỹ sư tại hiện trường tới quản lí máy tính nhúng
của mình. Một cách đơn giản để biến thách thức này thành memorable dream là sử
dụng máy tính nhúng có thể truy cập từ xa qua Ethernet hay mạng tế bào. Ngoài ra,
các công cụ quản lí thiết bị online hiệu quả có thể tiết kiệm hàng giờ của kỹ sư.


2.3.

Giới thiệu về Raspberry Pi

2.3.1. Lịch sử ra đời:

a) Tác giả:

Eben Upton
Eben Upton là người sáng lập, ủy viên ban quản trị , đồng thời là giám đốc điều
hành của Raspberry Pi Foundation . Ông là người chịu trách nhiệm về toàn bộ phần
mềm và kiến trúc phần cứng của Raspberry Pi. Trước đó, ông cũng đã lập nên 2 công
ty rất thành công về mobile games và middleware (phần mềm trung gian giữa máy
khách và cơ sở dữ liệu) là Ideaworks 3d Ltd. và Podfun Ltd.. Ông giữ học vị tiến sĩ
đồng thời có bằng BA và MBA của đại học Cambrige. Hiện tại Eben Upton đang làm
việc tại Broadcom.
b) Sự ra đời của Raspberry Pi

Raspberry Pi 1 Model B -phát hành năm 2012


Vào năm 2006, Eben Upton cùng các đồng nghiệp làm việc tại phòng thí
nghiệm máy tính đại học Cambridge bắt đầu cảm thấy quan ngại về việc trình độ đầu
vào của các tân sinh viên ngày càng giảm. Vào thời điểm những năm 90, các sinh viên
khi mới nhập học ngành khoa học máy tính đều đã có những kinh nghiệm nhất định về
lập trình; nhưng mọi chuyện rất khác vào những năm 2000, khi mà ngay cả những sinh
viên khá nhất cũng chỉ biết đôi chút về lập trình web.
Eben Upton và các đồng nghiệp muốn làm điều gì đó để thay đổi thực trạng này.
Họ nảy ra ý tưởng về những chiếc máy tính mini, giá rẻ và có khả năng lập trình được
dành cho trẻ em. Họ dự tính vào ngày mở của đại học Cambridge sẽ trao chúng cho các
em học sinh có đam mê với khoa học máy tính; rồi sau đó vài tháng họ sẽ liên lạc để tìm
hiểu xem bọn trẻ đã làm được gì với những mini pc này. Như vậy, những thiết kế đầu
tiên của Raspberry Pi ra đời vào năm 2006.
Đến năm 2008, Eben Upton vào làm việc tại Broadcom với vai trò thiết kế chip.
Công việc này giúp ông có nhiều điều kiện tốt hơn để phát triển Raspberry Pi. Ông đã
sử dụng các linh kiện và chip điện tử có hiệu năng cao (nhưng giá thành rẻ gấp nhiều
lần ngoài thị trường) ở chính công ty ông làm việc để hoàn thiện sản phẩm của mình .
Về nguồn gốc của cái tên Raspberry Pi, phòng thí nghiệm máy tính của đại học

Cambridge thường đặt tên các sản phẩm của mình bằng tên các loại trái cây,
“Raspberry” nghĩa là “quả dâu” còn “Pi” là ám chỉ “python” ngôn ngữ lập trình chính
thức của Raspberry Pi.


2.3.2. Raspberry Pi là gì?
Raspberry Pi là từ để chỉ các máy tính chỉ có một board mạch (hay còn gọi là
máy tính nhúng) kích thước chỉ bẳng một thẻ tín dụng, được phát triển tại Anh
bởi Raspberry Pi Foundation với mục đích ban đầu là thúc đẩy việc giảng dạy về khoa
học máy tính cơ bản trong các trường học và các nước đang phát triển
Raspberry Pi gốc và Raspberry Pi gốc 2 được sản xuất theo nhiều cấu hình
khác nhau thông qua các thỏa thuận cấp phép sản xuất với Newark element14 (Premier
Farnell), RS Components và Egoman. Các công ty này bán Raspberry Pi trực tuyến.
Egoman sản xuất một phiên bản phân phối duy nhất tại Đài Loan, có thể được phân
biệt với Pis khác bởi màu đỏ của chúng và thiếu dấu FCC/CE. Phần cứng là như nhau
đối với tất cả các nhà sản xuất.
Raspberry Pi ban đầu được dựa trên hệ thống trên một vi
mạch (SoC) BCM2835 của Broadcom, bao gồm một vi xử lý ARM1176JZF-S
700 MHz, VideoCore IV GPU, và ban đầu được xuất xưởng với 256 MB RAM, sau đó
được nâng cấp (model B và B +) lên đến 512 MB. Board này cũng có socket Secure
Digital (SD) (model A và B) hoặc MicroSD (model A + và B +) dùng làm thiết bị khởi
động và bộ lưu trữ liên tục.
Raspberry Pi là cái máy tính chạy HĐH Linux. Với mục tiêu chính của
chương trình là giảng dạy máy tính cho trẻ em. Được phát triển bởi Raspberry Pi
Foundation – là tổ chức phi lợi nhuận với tiêu chí xây dựng hệ thống mà nhiều người
có thể sử dụng được trong những công việc tùy biến khác nhau.
Raspberry Pi sản xuất bởi 3 OEM: Sony, Qsida, Egoman. Và được phân phối
chính bởi Element14, RS Components và Egoman.
Nhiệm vụ ban đầu của dự án Raspberry Pi là tạo ra máy tính rẻ tiền có khả năng
lập trình cho những sinh viên , nhưng Pi đã được sự quan tầm từ nhiều đối tượng khác

nhau . Đặc tính của Raspberry Pi xây dựng xoay quanh bộ xử lí SoC Broadcom
BCM2835 ( là chip xử lí mobile mạnh mẽ có kích thước nhỏ hay được dùng trong điện
thoại di động ) bao gồm CPU , GPU , bộ xử lí âm thanh /video , và các tính năng khác
… tất cả được tích hợp bên trong chip có điện năng thấp này .
Raspberry Pi không thay thế hoàn toàn hệ thống để bàn hoặc máy xách tay .
Bạn không thể chạy Windows trên đó vì BCM2835 dựa trên cấu trúc ARM nên không
hỗ trợ mã x86/x64 , nhưng vẫn có thể chạy bằng Linux với các tiện ích như lướt web ,
môi trường Desktop và các nhiệm vụ khác . Tuy nhiên Raspberry Pi là một thiết bị đa
năng đáng ngạc nhiên với nhiều phần cứng có giá thành rẻ nhưng rất hoàn hảo cho
những hệ thống điện tử , những dự án DIY , thiết lập hệ thống tính toán rẻ tiền cho
những bài học trải nghiệm lập trình …


2.4.

Cấu tạo:

2.4.1. Phần cứng:

Phần cứng Raspberry Pi qua nhiều phiên bản được trang bị cấu hình khác nhau,
về dung lượng bộ nhớ, vi xử lí, thiết bị ngoại vi,...
RAM

I/O

CPU/GPU

USB hub

Ethernet

2x USB

Sơ đồ khối trên mô tả cấu tạo của các model A, B, A+, B+. Model A và A+ không có
cổng Ethernet và USB. Bộ chuyển đổi Ethernet phải kết nối qua một cổng USB. Trong
model A và A+, cổng USB kết nối trực tiếp đến SoC. Trên model B+, chip này có chứa
một hub USB với 5 đầu ra, trong đó có 4 cổng, model B chỉ cung cấp 2 cổng.
 BỘ VI XỬ LÝ:
SoC được sử dụng trong Raspberry Pi thế hệ đầu tiên khá giống với chip được sử
dụng trong những chiếc điện thoại thông minh đời cũ (như iPhone 3G / 3GS).
Raspberry Pi dựa trên SoC BCM2835 của Broadcom, trong đó gồm một bộ xử
lý ARM1176JZF-S 700 MHz, GPU VideoCore IV và RAM. Nó có bộ nhớ cache cấp 1
16 KB và bộ nhớ cache cấp 2 128 KB. Cache cấp 2 này được sử dụng chủ yếu bởi
GPU. SoC được xếp chồng lên nhau dưới chip RAM, vì vậy ta chỉ thấy được cạnh của
nó.
a) Hiệu suất của các model thế hệ đầu tiên:
Khi hoạt động theo xung nhịp mặc định 700 MHz, thế hệ đầu tiên của Raspberry Pi
có hiệu suất thực tế tương đương 0,041 GFLOPS. CPU đem lại hiệu suất tương đương
một chiếc Pentium II 300 MHz của những năm 1997-1999. GPU cung cấp khả năng
xử lý đồ họa 1 GPixel/s hoặc 1,5 Gtexel/s hoặc 24 GFLOPS của hiệu suất máy tính
cho tác vụ chung. Khả năng đồ họa của Raspberry Pi tương đương với Xbox của năm
2001.
Kết quả benchmark tính toán đơn nút LINPACK trong hiệu suất chính xác
đơn trung bình là 0.065 GFLOPS và Raspberry Pi Model-B có hiệu suất chính xác
kép là 0,041 GFLOPS. Một nhóm 64 máy tính Raspberry Pi Model-B, có nhãn "Iridis-


pi", đạt được kết quả LINPACK HPLlà 1,14 GFLOPS (n = 10.240) tại công suất 216
watt với c. US $ 4,000.
Raspberry Pi 2 dựa trên Broadcom BCM2836 SoC, gồm CPU Cortex-A7 lõi tứ

chạy ở 900 MHz và 1 GB RAM. Nó được giới thiệu là mạnh gấp 4-6 lần so với bản
tiền nhiệm. Hai phiên bản có GPU giống hệt nhau.
b) Ép xung:
Thế hệ chip đầu tiên của Raspberry Pi mặc định hoạt động ở 700 MHz và không
quá nóng để cần một miếng tản nhiệt hoặc biện pháp làm mát đặc biệt nào khác, trừ
khi con chip này được ép xung. Thế hệ thứ hai chạy ở 900 MHz theo mặc định, và
cũng không đủ nóng để cần một miếng tản nhiệt hoặc biện pháp làm mát đặc biệt. Ép
xung có thể làm SoC này nóng lên nhiều hơn mức bình thường.
Hầu hết các chip Raspberry Pi có thể được ép xung tới 800 MHz và một số thậm
chí còn cao hơn đến 1000 MHz. Thế hệ thứ hai được người dùng cho rằng có thể ép
xung tương tự như vậy, thậm chí đến 1500 MHz (loại bỏ tất cả các tính năng an toàn
và vượt quá giới hạn điện áp). Trong Raspbian Linux distro, các tùy chọn ép xung
khi khởi động có thể được thực hiện bởi lệnh "sudo raspi-config" mà không vô hiệu
hóa chế độ bảo hành. Có những trường hợp Pi tự động tắt ép xung khi chip đạt đến 85
°C (185 °F), nhưng nó có thể bỏ qua tự động quá điện áp và các thiết lập ép xung (làm
vô hiệu chế độ bảo hành). Trong trường hợp đó, người ta có thể thử đặt một tản nhiệt
có kích thước thích hợp vào nó để giữ cho các chip không bị nóng lên đến quá 85°C.
Phiên bản firmware mới hơn có chứa tùy chọn để lựa chọn giữa năm chế độ
overclock ("turbo") để khi bật lên sẽ thử để có được hiệu suất tối đa của SoC mà
không làm giảm tuổi thọ của Raspberry Pi. Điều này được thực hiện bằng cách theo
dõi nhiệt độ bên trong lõi của chip, và tải CPU, và điều chỉnh động tốc độ đồng hồ và
điện áp lõi. Khi nhu cầu trên CPU thấp, hoặc nó đang chạy quá nóng, hiệu suất sẽ
được can thiệp, nhưng nếu CPU có nhiều việc phải làm, và nhiệt độ của chip là chấp
nhận được, hiệu suất sẽ được tạm thời gia tăng, với tốc độ xung nhịp lên đến 1 GHz,
tùy thuộc vào từng loại board, và trên đó các thiết lập Turbo được sử dụng. Năm thiết
lập này là:
• không (none); 700 MHz ARM, 250 MHz core, 400 MHz SDRAM, 0 volt
quá áp,
• khiêm tốn (modest); 800 MHz ARM, 250 MHz core, 400 MHz SDRAM, 0
volt quá áp,

• trung bình (medium); 900 MHz ARM, 250 MHz core, 450 MHz SDRAM, 2
volt quá áp,
• cao (high); 950 MHz ARM, 250 MHz core, 450 MHz SDRAM, 6 volt quá
áp,
• turbo; 1000 MHz ARM, 500 MHz core, 600 MHz SDRAM, 6 volt quá áp.
Trong chế độ cao nhất (turbo) xung SDRAM ban đầu 500 MHz, nhưng sau đó đã
được thay đổi đến 600 MHz vì 500 MHz đôi khi gây hư thẻ nhớ SD. Đồng thời trong
chế độ cao tốc độ xung lõi đã được hạ xuống 450-250 MHz, và ở chế độ trung
bình 333-250 MHz.
 RAM:
Trên các bảng mạch model B beta cũ hơn, 128 MB đã được phân bổ theo mặc định
cho GPU, để lại 128 MB cho CPU.[13] On the first 256 MB release model B (and


model A), three different splits were possible. The default split was 192 MB (RAM for
CPU), which should be sufficient for standalone 1080p video decoding, or for simple
3D, but probably not for both together. 224 MB was for Linux only, with just a 1080p
framebuffer, and was likely to fail for any video or 3D. 128 MB was for heavy 3D,
possibly also with video decoding (e.g. XBMC). Comparatively the Nokia 701 uses
128 MB for the Broadcom VideoCore IV. For the new model B with 512 MB RAM
initially there were new standard memory split files released(arm256_start.elf,
arm384_start.elf, arm496_start.elf) for 256 MB, 384 MB and 496 MB CPU RAM (and
256 MB, 128 MB and 16 MB video RAM). But a week or so later the RPF released a
new version of start.elf that could read a new entry in config.txt (gpu_mem=xx) and
could dynamically assign an amount of RAM (from 16 to 256 MB in 8 MB steps) to
the GPU, so the older method of memory splits became obsolete, and a single start.elf
worked the same for 256 and 512 MB Raspberry Pi.
 MẠNG:
Mặc dù model A và A+ không có một cổng 8P8C ("RJ45") Ethernet, chúng có thể
được kết nối với một mạng sử dụng một bộ adapter USB Ethernet hoặc Wi-Fi ngoại vi

do người dùng cung cấp. Trên model B và B+ cổng Ethernet được cung cấp bởi một
adapter USB Ethernet có sẵn.
 THIẾT BỊ NGOẠI VI:
Raspberry Pi có thể hoạt động với bất kỳ bàn phím máy tính và chuột thông qua kết
nối với các cổng USB.
 VIDEO:
Bộ điều khiển video có khả năng phân giải chuẩn truyền hình hiện đại, chẳng hạn
như HD và Full HD, và các độ phân giải màn hình và cao hơn hoặc thấp hơn và độ
phân giải TV CRT chuẩn cũ hơn. Khi vận chuyển (tức là không có tùy chỉnh ép xung)
nó có các khả năng như sau: 640 × 350 EGA; 640 × 480 VGA; 800 × 600 SVGA;
1024 × 768 XGA; 1280 × 720 720p HDTV; 1280 × 768 WXGA biến; 1280 × 800
WXGA biến; 1280 × 1024 SXGA; 1366 × 768 WXGA biến; 1400 × 1050 SXGA +;
1600 × 1200 UXGA; 1680 × 1050 WXGA +; 1920 × 1080 1080p HDTV; 1920 ×
1200 WUXGA.[18] Nó có thể tạo ra các tín hiệu video composite 576i và 480i
cho PAL-BGHID, PAL-M, PAL-N, NTSC và NTSC-J.
 ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC:
Raspberry Pi không được trang bị đồng hồ thời gian thực, có nghĩa là nó không thể
theo dõi thời gian trong ngày, khi nó không hoạt động.
Thay vào đó, một chương trình chạy trên Pi có thể lấy thời gian từ một máy chủ
thời gian mạng hoặc do người dùng nhập vào lúc khởi động.
Một đồng hồ thời gian thực (như DS1307) với pin dự phòng có thể được thêm vào
(thường thông qua giao tiếp I²C).
 THÔNG SỐ KĨ THUẬT:
• Vi xử lý: Broadcom BCM2837B0, quad-core A53 (ARMv8) 64-bit SoC
@1.4GHz
• RAM: 1GB LPDDR2 SDRAM
• Kết nối: 2.4GHz and 5GHz IEEE 802.11 b/g/n/ac wireless LAN, Bluetooth
4.2, BLE, Gigabit Ethernet over USB 2.0 (Tối đa 300Mbps).

• Hỗ trợ: 40-pin GPIO, 4 cổng USB2.0
• Video và âm thanh: 1 cổng full-sized HDMI, Cổng MIPI DSI Display, cổng
MIPI CSI Camera, cổng stereo output và composite video 4 chân
• Multimedia: H.264, MPEG-4 decode (1080p30), H.264 encode (1080p30);
OpenGL ES 1.1, 2.0 graphics
• Lưu trữ: MicroSD
• Điện áp hoạt động: 5V/2.5A DC cổng microUSB, 5V DC trên chân GPIO,
Power over Ethernet (PoE) (yêu cầu thêm PoE HAT).
 CÁC CỔNG KẾT NỐI:

Trong đó sơ đồ chân của cổng GPIO được biểu diễn như sau:

GPIO#

Chức năng thứ 2 pin# pin# Chức năng thứ 2

GPIO#

N/A

+3V3

1

2

+5V

N/A

GPIO2

SDA1 (I2C)

3

4

+5V

N/A

GPIO3

SCL1 (I2C)

5

6

GND

N/A

GPIO4

GCLK

7

8

TXD0 (UART)

GPIO14

N/A

GND

9

10

RXD0 (UART)

GPIO15


GPIO17

GEN0

11

12

GEN1

GPIO18

GPIO27

GEN2

13

14

GND

N/A

GPIO22

GEN3

15

16

GEN4

GPIO23

N/A

+3V3

17

18

GEN5

GPIO24

GPIO10

MOSI (SPI)

19

20

GND

N/A

GPIO9

MISO (SPI)

21

22

GEN6

GPIO25

GPIO11

SCLK (SPI)

23

24

CE0_N (SPI)

GPIO8

N/A

GND

25

26

CE1_N (SPI)

GPIO7

(Models A and B stop here)
EEPROM ID_SD

27

28

ID_SC

EEPROM

GPIO5

N/A

29

30

GND

N/A

GPIO6

N/A

31

32

-

GPIO12

GPIO13

N/A

33

34

GND

N/A

GPIO19

N/A

35

36

N/A

GPIO16

GPIO26

N/A

37

38

Digital IN

GPIO20

N/A

GND

39

40

Digital OUT

GPIO21

 PHỤ KIỆN:
Camera - Ngày 14 tháng 5 năm 2013, the Foundation và các nhà phân phối RS
Components & Premier Farnell / Element 14 đã ra mắt board camera Raspberry Pi với
một bản cập nhật firmware kèm theo.[23] Board camera được vận chuyển đi kèm với


một cáp phẳng linh hoạt để cắm vào đầu nối CSI nằm giữa cổng Ethernet và HDMI.
Trong Raspbian, ta kích hoạt hệ thống sử dụng board camera này bằng cách cài đặt
hoặc nâng cấp lên phiên bản mới nhất của hệ điều hành (OS) và sau đó chạy Raspiconfig và chọn tùy chọn camera. Giá của mô-đun camera này là €20 ở châu Âu (09
Tháng 9 năm 2013).
Gertboard – một thiết bị được Raspberry Pi Foundation khuyến khích, được thiết
kế cho mục đích giáo dục, nó sẽ giúp mở rộng các chân GPIO của Raspberry Pi để cho

phép giao tiếp với và điều khiển các đèn LED, tiếp điểm, tín hiệu analog, cảm biến và
các thiết bị khác. Nó cũng bao gồm một trình điều khiển tương thích với Arduino theo
tùy chọn để giao tiếp với Pi.
Infrared Camera – Vào tháng 10 năm 2013, tổ chức này đã tuyên bố rằng họ sẽ bắt
đầu sản xuất một module camera không có bộ lọc hồng ngoại, được gọi là Pi NoIR.
Các board mở rộng HAT (Hardware Attached on Top-Phần cứng đính kèm ở mặt trên)
– Cùng với model B+, được lấy cảm hứng bởi các board Arduino shield, giao diện cho
các board HAT được trang bị bởi Raspberry Pi Foundation. Mỗi board HAT mang theo
một EEPROM nhỏ (điển hình là một CAT24C32WI-GT3) [26] chứa các chi tiết có liên
quan tới board này,[27] do đó hệ điều hành của Raspberry Pi được sẽ được thông báo về
HAT, và chi tiết kỹ thuật của nó, liên quan tới hệ điều hành sử dụng HAT.[28] Board
HAT có 4 lỗ định vị ở 4 góc hình chữ nhật của nó.
2.4.2. Phần mềm:
Gồm 10 hệ điều hành có thể chạy trên Raspberry Pi :
1. Các hệ điều hành Linux dựa trên ARM
Người ta ước tính rằng có hơn 80 bản phân phối dựa trên Linux cho Raspberry
Pi, từ Raspbian, PiDora và ArchLinux (tất cả đều có sẵn thông qua trình cài đặt
NOOBS), cho đến Linutop và PiBang. Ở tầm trung, bạn sẽ tìm thấy Ubuntu MATE. Hãy
xem xét Kano OS. Nó có sẵn cho tất cả các máy tính Pi, chứ không chỉ những máy tính
được bán bởi Kano.
Trong đóphần mềm Raspbian được sử dụng khá phổ biến trên Raspberry Pi:
• Raspbian là một hệ điều hành miễn phí dựa trên Debian được tối ưu hóa cho
phần cứng Raspberry Pi. Một hệ điều hành là tập hợp các chương trình và tiện
ích cơ bản giúp Raspberry Pi của bạn chạy. Tuy nhiên, Raspbian cung cấp
nhiều hơn một hệ điều hành thuần túy: nó đi kèm với hơn 35.000 gói, phần
mềm được biên dịch sẵn được đóng gói trong một định dạng đẹp để dễ dàng cài
đặt trên Raspberry Pi của bạn.
• Bản dựng ban đầu của hơn 35.000 gói Raspbian, được tối ưu hóa để có hiệu
suất tốt nhất trên Raspberry Pi, đã được hoàn thành vào tháng 6 năm 2012. Tuy
nhiên, Raspbian vẫn đang được phát triển tích cực với sự nhấn mạnh vào việc

cải thiện tính ổn định và hiệu suất của càng nhiều gói Debian càng tốt.


2. Các media center Raspberry Pi
Một trong những mục đích sử dụng máy tính là coi nó như một media center
(trung tâm truyền thông). Người dùng Raspberry Pi có sẵn rất nhiều lựa chọn. Mặc dù
chúng luôn được xây dựng trên Raspbian/Debian, chúng cũng dựa trên Kodi, một phần
mềm media center phổ biến. Những gì bạn nhận được với các hệ thống này là một
hình ảnh ổ đĩa để cài đặt, giống như bất kỳ hệ điều hành Raspberry Pi nào khác.
Một số tùy chọn có sẵn, tất cả đều cung cấp Kod:
• OpenELEC - phiên bản có sẵn cho tất cả các mô hình tiêu dùng của Raspberry
Pi.
• OSMC - tương thích với Raspberry Pi 1, 2, 3 và Zero, với các cập nhật thường
xuyên.
• LibreELEC - cung cấp công cụ tạo thẻ SD cho người dùng Raspberry Pi 2 và 3.


3. RISC OS PI
Hệ điều hành RISC do Cambridge phát triển là hệ điều hành đầu tiên cho bộ vi
xử lý ARM, được phát triển vào những năm 1980. Nó đã được sử dụng rộng rãi trong
Acorn Archimedes, được tìm thấy trong các tổ chức giáo dục vào giữa những năm
1990, cuối cùng được thay thế bằng các máy tính dựa trên Windows.

4. Plan 9
Nếu bạn đang tìm kiếm một giải pháp thay thế cho các hệ điều hành máy tính
để bàn, thì Plan 9 có thể là lựa chọn hoàn hảo cho bạn. Đây là một hệ điều hành
barebones nguồn mở, được thiết kế bởi cùng một nhóm phát triển UNIX.
Hình ảnh thẻ microSD có thể được ghi theo cách thông thường, và việc khởi
động sẽ đưa bạn gần như ngay lập tức vào hệ điều hành Plan
Trong thực tế, một giao diện người dùng dòng lệnh thuần túy có thể hơi khó

hiểu. Tuy nhiên, nếu bạn có kinh nghiệm sử dụng UNIX hoặc muốn thử nghiệm với
giao diện kiểu này, Plan 9 là một lựa chọn tốt để bắt đầu.


5. Các Retro Gaming Suite
Quay trở lại Linux, có một cặp hệ điều hành chơi game retro mà bạn có thể cài
đặt trên Raspberry Pi. Các công cụ này - cả hai đều chạy trên Raspbian/Debian - cho
phép bạn khởi động các game ROM và trình giả lập. Chúng có giao diện người dùng
điều khiển rất hoàn hảo và có thể được duyệt bằng bộ điều khiển game.
Hai công cụ có sẵn hiện nay là RetroPie và RecalBox
• RetroPie - cung cấp mô phỏng một bộ sưu tập các nền tảng retro từ những năm
80, 90 và đầu những năm 2000.
• RecalBox - tương tự như RetroPie, nhưng Recalbox cung cấp hỗ trợ cho một số
hệ thống mà RetroPie không hỗ trợ. Ví dụ, v4.1 có thể chạy một số game
Dreamcast với Reicast. Nó cũng dễ dàng hơn để thiết lập và sử dụng.

6. FreeBSD
Đây không phải là Linux. Nhưng nó trông khá giống Linux và hoạt động theo
cùng một cách với hệ điều hành này. Xuất phát từ nghiên cứu Unix thông qua phân phối
phần mềm Berkeley (hay còn gọi là BSD - Berkeley Software Distribution), FreeBSD
(hoặc phần lớn code của nó) là một trong những hệ điều hành được sử dụng rộng rãi
nhất trên thế giới.
Chạy trên một Raspberry Pi phần lớn dựa vào kinh nghiệm đối với các dòng
lệnh, cũng như khả năng khởi động các ứng dụng và game vào Windows. FreeBSD có
sẵn một bộ sưu tập các phần mềm với số lượng lớn.


7. Chromium OS
Cùng một nguồn với hệ điều hành Chrome, Chromium OS có thể được cài đặt
trên netbook, máy tính xách tay và cả Raspberry Pi nữa. Với Chromium OS được cài

đặt, bạn sẽ có quyền truy cập vào cùng các công cụ dựa trên đám mây, như trong
Chrome OS.
Trên thực tế, bạn có thể xây dựng Chromebook của riêng bạn bằng một chiếc
Raspberry Pi! Việc này đang được phát triển liên tục, do đó, lưu ý các tính năng mới
có thể được giới thiệu thêm hoặc xóa bỏ đi.


8. Windows 10 loT Core
Đã có rất nhiều cuộc thảo luận và cả sự nhầm lẫn về Windows 10 IoT Core cho
Raspberry Pi. Tóm lại, nó không phải là Windows như bạn biết và (có lẽ) yêu thích.
Thay vào đó, nó là một phiên bản được sửa chữa lại của Windows Embedded và
không có môi trường desktop. Mục đích của nó, được minh chứng bằng “IoT”, là một
hệ điều hành Internet.
Điều này có nghĩa là Pi có thể được sử dụng cho mục đích phát triển, nhưng để
có kết quả tốt nhất, bạn cần phải kết nối từ xa với thiết bị Windows I IoT Core bằng
một máy tính khác. Từ đây, bạn có thể triển khai phần mềm từ Visual Studio đến nó.
Một Raspberry Pi trong Windows 10 IoT Core cũng sẽ chạy các ứng dụng Python.
Tuy nhiên, lưu ý rằng, mặc dù hữu ích cho một số công việc cụ thể, nhưng
Windows 10 IoT Core không thể thay thế Linux cho Raspberry Pi.

9. Android
Có thể chạy Android trên Raspberry Pi. Điều này không quá bất ngờ, vì ngày
nay Android dường như chạy trên bất kỳ phương tiện nào, từ máy tính đến các đầu thu
kỹ thuật số.
Các phiên bản Android khác nhau có sẵn cho Pi, với các phiên bản hiện tại dựa
trên Android 7.0 Nougat.
Cài đặt Android trên Raspberry Pi cho phép bạn truy cập vào bộ sưu tập khổng
lồ các ứng dụng và game Android. Có thể có một số vấn đề về sự tương thích.

10. AROS
Với vai trò một trong những hệ điều hành phổ biến nhất của năm qua,
AmigaOS là một dự án nguồn đóng, hiện đang được sở hữu bởi Amiga, Inc, và được cấp
phép độc quyền, vĩnh viễn cho Hyperion Entertainment. Một số bản sao đã được phát
triển trong nhiều năm qua (đáng chú ý nhất là MorphOS), nhưng chỉ AROS có sẵn cho
Pi.


2.5.

Một số ưu nhược điểm của Raspberry Pi

 Ưu điểm:
• Giá rẻ
• Nhỏ gọn
• Siêu tiết kiệm điện
• GPU mạnh
• Phục vụ cho nhiều mục đích
• Khả năng hoạt động 24/7
• Có tính ứng dụng cao: thích hợp để làm máy nghe nhạc di động, máy đọc
ebook, máy dò pass Wi-Fi, máy chơi game cầm tay, làm VPN cá nhân, thiết bị
điều khiển mọi thiết bị điện tử trong nhà, điều khiển robot, làm camera an
ninh...
 Nhược điểm:
• CPU cấu hình thấp
• Yêu cầu phải có kiến thức cơ bản về Linux


CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ CÁCH CHẾ TẠO SMART MIRROR
3.1.

Giới thiệu về Smart Mirror
 Đây là một dự án cài phần mềm mã nguồn mở MagicMirror của tác giả
MichMich lên Raspberry Pi 3.
 Giao diện của Magic Mirror

 Kết hợp với một chiếc kính 2 chiều Acrylic thì sẽ có một sản phẩm thông minh.

Việc này đem lại lợi ích rất lớn, vì ngoài việc xem thông tin thì chúng ta có thể
điều khiển một chiếc gương theo ý muốn của bản thân, có thể giáo tiếp với nó
 Magic Mirror có thể tích hợp được Google Assistant tiếng Việt hoặc Home

Assistant hoặc để điều khiển các thiết bị trong gia đình
3.2.

Dụng cụ để tạo ra một chiếc Smart Mirror
 1 Raspberry Pi 3 B+ (kèm nguồn, vỏ, tản nhiệt, thẻ nhớ, quạt...)
 1 con chuột để cắm vào Pi
 1 dây HDMI để nối với TV hoặc màn LCD
 Kính 2 chiều Acrylic - kính này giúp bạn vừa thấy được hình ảnh bên dưới, vừa

soi gương
 Khung gỗ
 Màn hình LCD hoặc TV (mua loại cũ hay mới được, mình khuyên nên mua cũ

cho tiết kiệm, kích thước thì bằng kích thước kính Acrylic hoặc nhỏ hơn).
 1 Laptop hoặc PC để cấu hình cho Pi.


3.3.

Cách làm:

 Bước 1: Cài hệ điều hành cho Pi

Truy cập vào trang chủ của Raspberry Pi để tải về bản Raspbian Buster.

Tiếp theo sử dụng phầm mềm SD Card Formatterđể định dạng cho thẻ nhớ:

Sau khi tải về thì các bạn dùng phần mềm Etcher để flash file vừa tải về vào thẻ
nhớ. Các bạn cắm thẻ nhớ vào đầu đọc, cắm vào máy tính:
 Đầu tiên chọn file zip Raspbian Buster mới tải về
 Tiếp theo chọn thẻ nhớ


 Cuối cùng bấm Flash

 Bước 2:Cắm thẻ nhớ vào Pi sau đó kết nối các cổng cần sử dụng như:
• Cổng USB: kết nối chuột và bàn phím.
• Cổng nguồn: kết nối cục nguồn cho Pi hoạt động.
• Cổng HDMI: kết nối để hiển thị lên màn hình.

 Bước 3: Sau khi cắm dây màn hình thì chúng ta sẽ thấy dao diện của hệ
điều hành được hiển thị như sau: