Raspberry Pi Zero Wifi Point ya Kufikia na Antena ya PCB Maalum: Hatua 6 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:52

Tunafanya nini?

Kichwa cha mafunzo haya kina maneno mengi ya kiufundi ndani yake. Wacha tuivunje.

Je! Raspberry Pi Zero (Rπ0) ni nini? Raspberry Pi Zero ni kompyuta ndogo. Ni toleo dogo la Raspberry Pi kompyuta moja ya bodi, na inaweza kutoshea kwa 30mm kwa 65mm kwa sanduku la 5mm. Mbali na saizi yake ndogo, ni gharama nafuu sana na nguvu ndogo sana. Pia ina nguvu ya kutosha kuendesha mfumo kamili wa uendeshaji wa Linux, Raspbian. Kama ilivyo kwa kompyuta nyingine yoyote, unaweza kutumia Rπ0 kuvinjari wavuti, kucheza michezo, kutumia zana za ofisi, kuandika programu, na kadhalika. Mafunzo haya hutumia Raspberry Pi Zero Model W, ambayo imejengwa katika adapta ya wifi.

Je! Adapta ya wifi ni nini? Ikiwa unataka kutumia wifi kuunganisha simu yako ya rununu, kompyuta kibao, au kompyuta ndogo kwenye mtandao, kifaa chako kinahitaji adapta ya wifi. Adapter ya wifi ina mizunguko na antena. Inabadilisha ishara za data kwenda na kutoka kwa mawimbi ya umeme na masafa karibu, kwa mfano, 2.4 GHz. Simu nyingi za rununu, vidonge, na kompyuta ndogo zina vyenye adapta ya wifi. Walakini, unaweza pia kununua adapta ya wifi ya nje ambayo inaunganisha kwenye kompyuta kupitia USB. Katika mradi huu, tunatumia adapta ya wifi ya ndani ya Rπ0 na vile vile adapta ya nje ya wifi.

Je! Mahali pa kufikia wifi ni nini? Simu za rununu nyingi, vidonge, au kompyuta zinaweza kuwasiliana bila waya na kituo kimoja cha ufikiaji wa wifi, na data kutoka kwa vifaa hivi huhamishwa kupitia njia ya ufikiaji kwenye wavuti. Katika mradi huu, Rπ0 ni kituo cha kufikia wifi. Kwa nini ungetaka kituo chako cha kufikia wifi? Vifaa vinahitaji kuwa karibu mita 100 kutoka mahali pa kufikia mawasiliano. Tuseme kuna kituo cha ufikiaji wa wifi ya umma katikati ya maktaba. Mtu yeyote aliye na kompyuta ndogo ndani ya umbali huo anaweza kutumia njia ya kufikia kuingia mtandaoni bila waya. Je! Ikiwa unataka kufikia katika bustani karibu na maktaba, umbali wa mita 200? Unaweza kuweka kituo kipya cha kufikia pembezoni mwa mali ya maktaba, mita 100 kutoka kituo cha kwanza cha ufikiaji. Halafu, mtu yeyote aliye na kompyuta ndogo kati ya mita 100 kutoka mahali hapo pa kufikia pia anaweza kupata mkondoni. Katika mipaka ya upanaji wa data unaopatikana, sehemu hizi za ufikiaji zinaweza kushikamana pamoja kueneza ufikiaji wa mtandao kwenye eneo pana.

Je! Bodi ya Mzunguko iliyochapishwa ya desturi ni nini? PCB ni mzunguko uliojengwa kwa kuweka tabaka za nyenzo kwenye bodi ya kuhami. Shaba imeundwa katika maeneo yanayotakiwa kuunda waya, na mashimo hupigwa mahali ambapo vifaa vitawekwa. PCB za kawaida zimeundwa kwa kutumia programu maalum. Kwa mradi huu, PCB ya kawaida ilibuniwa kwa kutumia programu wazi ya KiCad. Ubunifu ulipelekwa kwa mtengenezaji ili azalishwe. Kubuni na kuagiza PCB ya kawaida sio ghali wala wakati. Hatua zimeelezewa hapa chini. Ikiwa utaweka PCB kwa kutumia programu na kuitengeneza, unapata mzunguko ambao ni wa kudumu, umetengenezwa kwa usahihi, na umeundwa kwa maelezo yako halisi. Katika mradi huu, tunatumia PCB maalum kutengeneza antenna ya wifi.

Antena ni nini? Antena ni sehemu ya vifaa vya ufikiaji wa wifi ambavyo hubadilisha ishara kwenda na kutoka kwa mionzi ya umeme. Antena nyingi zinaweza kusambaza na kupokea ishara sawa sawa kutoka pande zote. Antena zingine zinaelekeza, zinafanya kazi vizuri zaidi kwa mwelekeo fulani. Katika mradi huu, tulichagua kutumia antena inayoelekeza. Wakati antena inayoelekeza inapopeleka ishara, inazingatia nguvu katika mwelekeo fulani kwa hivyo, yote sawa, antena ya mwelekeo iliyokaa vizuri inaweza kuwasiliana kwa umbali mrefu kuliko ile ambayo sio ya mwelekeo. Inayoweza kufundishwa iliongozwa na mwingine anayefundishwa ambaye alifanya antenna ya wifi ya kuelekeza kutoka kwa paperclip (halisi) na vijiti vya popsicle. Iliyoweza kufundishwa ilikuwa na muundo wa wifi Yagi antenna, na antena yetu imetengenezwa kutoka kwa muundo huo na marekebisho kidogo. Anti ya Yagi, pia inaitwa antenna ya Yagi-Uda, ni aina ya antena ya mwelekeo iliyobuniwa mwanzoni mnamo 1926. Chanzo kingine kizuri cha miundo ya antena, na habari zingine juu ya antena, ni kitabu cha antena cha ARRL.

Wakati watu wengine wanapata mtandao mara nyingi kwa siku, watu wengine wengi hawana ufikiaji wa mtandao wa kuaminika. Ukosefu wa upatikanaji wa mtandao ni shida vijijini na mijini, na ni shida katika nchi zilizoendelea na zinazoendelea. Kwa mfano, 23% ya kaya katika Kaunti ya Wayne County Michigan, ambayo ni pamoja na Detroit, ilikosa ufikiaji wa mtandao mnamo 2017. Suluhisho la shida hii inahitaji kuwa ya bei rahisi kwa sababu watu wengi wasio na ufikiaji wa kompyuta wana rasilimali chache. Kwa kuongeza, suluhisho zinahitaji kufanya kazi bila kuhitaji miundombinu kama vile kuweka waya wa shaba au nyaya za nyuzi. Katika maagizo haya tunaonyesha jinsi ya kujenga kituo chako cha kufikia wifi ili uweze kupanua mtandao mwenyewe.

Kuhusu Mafunzo haya

Maagizo haya ni ya kawaida. Unaweza kufuata sehemu za maagizo haya bila kumaliza sehemu kabla au baada yake. Kwa mfano, ikiwa una nia ya kutumia Rπ0 kama kituo cha kufikia lakini haupendezwi sana na antena, jisikie huru kutumia adapta yoyote ya wifi na kupuuza hatua zinazohusu utengenezaji wa antena. Ikiwa una nia ya kutengeneza antenna maalum ya Yagi, ruka moja kwa moja kwenye sehemu hiyo ya mafunzo. Faili za mpangilio wa PCB kwa antena zimejumuishwa.

Hatua ya kusanikisha adapta ya wifi na hatua ya kusanikisha Rπ0 kama kituo cha kufikia ilijaribiwa kwa kutumia Raspbian Stretch 4.14.52 na 4.14.79. Tunatumahi wataendelea kufanya kazi na matoleo yajayo. Walakini, hatua hizi zinaweza kuhitaji kurekebishwa ikiwa faili za usanidi wa mabadiliko ya ufikiaji wa wifi katika matoleo mapya ya mfumo wa uendeshaji.

Hatua ya 1: Kusanya Vifaa

Vifaa vinavyohitajika kwa Usanidi wa Raspberry Pi Zero

• Raspberry Pi Zero W Hakikisha kupata mfano W ambao umejengwa kwenye wifi.

  

• Kadi ya SD ndogo Pata moja angalau 16GB.
• Msomaji wa Kadi ya MicroSD https://www.amazon.com/IOGEAR-MicroSD-Reader-Write …….
• USB Hub na kiunganishi cha MicroUSB
• Kinanda cha USB na Panya
• Mini-HDMI kwa kebo ya HDMI Hakikisha kupata Mini-HDMI, sio Micro-HDMI, saizi. https://www.amazon.com/AmazonBasics-High-Speed-Min …….
• Mfuatiliaji wa HDMI inayofaa
• Ugavi wa Nguvu Unaweza kutumia kifurushi cha betri ya USB badala yake

Ugavi wa Ziada Unahitajika kwa Kuanzisha Kituo cha Ufikiaji cha Wifi

Misingi ya Amazon USB Wifi Adapter iliyo na Antena inayoweza kupatikana

Ugavi wa Ziada Unahitajika kwa Antena ya PCB Maalum

• Kiunganishi cha Cable cha RG-58 kinachoweza kushonwa
• Bodi ya Mzunguko iliyochapishwa maalum
• Kuchuma Chuma na Kiasi Kidogo cha Solder

Hatua ya 2: Sanidi Raspberry Pi Zero

Pakua faili ya zip ya Raspbian NOOBs Lite kutoka https://www.raspberrypi.org/downloads/noobs na uifungue.

Unganisha kadi ya MicroSD kwenye kompyuta ukitumia kisomaji cha kadi ya MicroSD. Kadi ya MicroSD inapaswa kuwa mpya au iliyopangwa upya. Nakili faili hizo kwenye Kadi ya MicroSD.

Hatua inayofuata ni kuunganisha vifaa vya Rπ0. Ingiza kadi ya MicroSD kwenye Rπ0. Unganisha kitovu cha USB kwa Rπ0, na unganisha kibodi na panya kwenye kitovu cha USB. Unganisha Rπ0 kwenye usambazaji wa umeme, na uiunganishe. Adapta ya wifi ya Misingi ya Amazon haitatumika katika hatua hii, kwa hivyo iache bila kuunganishwa.

Fuata maagizo kwenye mchawi kusakinisha mfumo wa uendeshaji wa Raspbian kwenye Rπ0. Hatua hii inajumuisha:

• Kuingia kwenye mtandao wa wifi ulioanzishwa
• Kuweka Raspbian Kamili (Kuwa na subira, hii inachukua muda.)
• Kuweka nchi, eneo la saa, na lugha
• Kuweka nywila kwa mtumiaji pi
• Kuunganisha kwa mtandao wa wifi ulioanzishwa
• Inasasisha (Kuwa na subira, hii inachukua muda.)
• Kufungua upya

Kwa wakati huu, tuna kompyuta ya Rπ0 inayofanya kazi inayoendesha mfumo wa uendeshaji wa Raspbian. Bonyeza ikoni ya wifi kwenye kona ya juu kulia ya skrini. Inapaswa kuonyesha wlan0 iliyounganishwa na mtandao wako wa wifi uliowekwa.

Hatua ya 3: Sakinisha Dereva ya Wifi Adapter

Adapta ya wifi ya Misingi ya Amazon ni nzuri kwa miradi ya antena kwa sababu antena inayotolewa inaweza kufunguliwa ili antena yetu iweze kuangushwa. Kwa bahati mbaya, Raspbian haitambui adapta hii ya wifi. Ni adapta ya Realtek 818b iliyo na nambari ya serial 70F11C0531F8. Kulingana na https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?…, chip ndani yake inahitaji dereva wa RTL8192EU. Dereva anayehitajika anapatikana mkondoni kutoka kwa MrEngman.

Ili kufunga dereva, ingiza adapta ya Amazon Basic wifi kwenye kitovu cha USB, na ufungue kituo. Ingiza amri zifuatazo kwenye laini ya amri:

wget sudo https://fars-robotics.net/install-wifi -O / usr / bin / kufunga-wifi

sudo chmod + x / usr / bin / kufunga-wifi sudo kufunga-wifi -h sudo kufunga-wifi

Bonyeza ikoni ya wifi upande wa kulia wa juu wa skrini.

Inapaswa kuonyesha wlan0 na wlan1, na zote zinapaswa kushikamana na mtandao wa wifi uliowekwa. Kwa wakati huu, una kompyuta ya Rπ0 inayofanya kazi na adapta mbili zinazofanya kazi za wifi, ile ya ndani na adapta ya wifi ya Misingi ya Amazon.

Hatua ya 4: Sanidi Rπ0 kama Kituo cha Kufikia

Hatua inayofuata ni kusanidi Rπ0 ili iwe kama kituo cha kufikia wifi. Mwisho wa hatua hii, adapta ya nje ya msingi ya Amazon itaitwa wlan1 na Rπ0, na itawasiliana na mtandao wa wifi uliowekwa. Adapter ya ndani ya wifi itaitwa wlan0 na Rπ0, na vifaa kama simu za rununu, vidonge, na kompyuta ndogo zinaweza kuunganisha kwa Rπ0 kwenye mtandao mpya wa wifi. Simu hizi za rununu, vidonge, na kompyuta ndogo zitaweza kutumia njia mpya ya ufikiaji wa wifi kuwasiliana kwenye wavuti.

Rπ0 hii inaweza kupanua wigo wa mtandao wa wifi uliowekwa. Kwa mfano, tuseme tunataka kuunganisha simu ya rununu na wavuti, lakini simu ya rununu ni 200 m kutoka mahali pa kupatikana kwa wifi. Simu ya rununu inaweza kuwa haiwezi kuwasiliana na kituo cha ufikiaji cha wifi kilicho mbali sana. Walakini, tunaweza kuweka Rπ0 na kituo kipya cha ufikiaji katikati. Rπ0 basi inaweza kutumia adapta ya wifi ya nje kuwasiliana na mtandao wa wifi uliowekwa ambao uko umbali wa mita 100 tu, na Rπ0 inaweza kutumia adapta ya ndani ya wifi kuwasiliana na simu ya rununu ambayo pia iko umbali wa mita 100 tu.

Adafruit ina mafunzo bora juu ya jinsi ya kuweka Raspberry Pi kama njia ya kufikia wifi. Mafunzo yanaelezea hatua ambazo ni pamoja na kuanzisha kituo cha kufikia wifi, kusanikisha vifurushi, kuhariri faili za usanidi, na huduma za kuanza. Walakini, utaratibu una hatua nyingi, na maagizo yanahitaji kubadilishwa kwa madhumuni yetu. Tunatumia Rπ0 badala ya Raspberry Pi kubwa, na tunaanzisha unganisho kati ya vituo viwili vya ufikiaji bila waya badala ya kituo cha ufikiaji wa waya na waya. Kwa kuongezea, mabadiliko zaidi ya faili za usanidi zinahitajika ili kufanikisha eneo la ufikiaji.

Tuliandika mpango wa kurahisisha mchakato wa kusanikisha. Faili ya zip iliyoambatanishwa ina faili za usanidi zilizobadilishwa zinahitajika pamoja na programu ndogo ya C ambayo inaweka usanidi wa kituo cha ufikiaji. Inategemea sana mafunzo ya Adafruit. Programu hii inahifadhi faili za usanidi zilizopo, nakala kwenye faili mpya za usanidi zilizomo kwenye faili ya zip, na inakamilisha usanidi wa kituo cha ufikiaji.

Vifurushi vingine vinahitajika kabla ya kutumia hati ya kusanikisha. Tumia amri zifuatazo kusanikisha programu inayohitajika.

Sudo apt-get kufunga hostapd isc-dhcp-server

Sudo apt-get install iptables-endelevu

Pakua faili ya zip iliyoambatishwa na uihifadhi kwenye saraka mpya. Fungua kituo na ubadilishe kwenye saraka hiyo. Hatua zifuatazo ni kufungua faili na kuendesha hati ya kusanikisha.

tar-xzvf insatll-rpiAP.tar.gz

cd kufunga-rpiAP sudo./install-rpiAP.o

Programu hii itakuchochea kuingiza jina la mtandao (uliowekwa) wa wifi na nywila yake. Itasanidi kituo kipya cha ufikiaji kinachoitwa PI_AP na Raspberry nywila.

Baada ya hati kumaliza, reboot Rπ0. Sasa, ukibonyeza ikoni ya mtandao kwenye sehemu ya juu ya kulia ya skrini, inasema hakuna viunganisho vya waya visivyopatikana. Usijali; zipo na zinafanya kazi. Kwa wakati huu, mtandao halisi wa wifi upo, na tuna mtandao mpya wa wifi uitwao Pi_AP. Chukua simu ya rununu au kifaa kingine na ujaribu kuunganisha kwenye kituo kipya cha ufikiaji wa wifi. Fungua kivinjari kwenye wavuti ili ujaribu unganisho la mtandao wakati unatumia njia mpya ya ufikiaji.

Faili saba zifuatazo za usanidi hubadilishwa na programu ya usanikishaji: /etc/dhcp/dhcpd.conf, / nk / default / isc-dhcp-server, / etc / network / interfaces, /etc/hostapd/hostapd.conf, / nk / default / hostapd, /etc/init.d/hostapd, na /etc/sysctl.conf. Unaweza kutaka kufanya marekebisho zaidi kwa faili hizi za usanidi. Mafunzo ya Adafruit yaliyotajwa hapo juu hutoa maelezo ya ziada. Kwa mfano, rekebisha faili /etc/hostapd/hostapd.conf ikiwa unataka kubadilisha jina la kituo chako kipya cha ufikiaji au nywila yake. Ikiwa unataka kuunganisha vituo kadhaa vya ufikiaji wa Rπ0 kwenye mtandao wako uliowekwa, kila moja inahitaji anwani ya kipekee ya IP. Mchakato wa ufungaji hutumia 192.168.42.1. Faili /etc/dhcp/dhcpd.conf na / etc / network / interfaces zitahitaji kurekebishwa. Kwa kuongezea, utahitaji amri sudo ifconfig wlan0 192.168.zz.1 ambapo zz inabadilishwa na nambari nyingine. Pia, kituo hiki cha ufikiaji kimejaribiwa kwa mawasiliano ya IPv4 tu. Marekebisho ya ziada kwa utaratibu wa usakinishaji au faili za usanidi zinaweza kuhitajika kwa mawasiliano ya IPv4 na IPv6 kwenye eneo la ufikiaji.

Hatua ya 5: Tengeneza Antena

Kubuni na kutengeneza antena ni rahisi kuliko inavyosikika. Njia yetu ilikuwa kuanza na muundo, kuibadilisha, kuiga ili kuhakikisha bado inakidhi mahitaji yetu, na kisha kuiweka kwenye PCB. Ikiwa hautaki kutengeneza antenna yako mwenyewe, tumia ile inayokuja na adapta ya wifi. Vinginevyo, ikiwa unataka kutengeneza, lakini sio kubuni au kuiga, antenna yako mwenyewe, tumeambatanisha faili zetu za mpangilio wa PCB. Walakini, soma ikiwa una nia ya muundo wa antena, uigaji wa antena, au mpangilio wa PCB. Antena tunayotumia haijaboreshwa. Kusudi hapa ni kuonyesha jinsi unaweza kutengeneza antena yako mwenyewe, sio kuonyesha antena bora.

Tulitaka antena inayoelekeza ambayo inafanya kazi kwa masafa ya wifi. Ya kufundisha tuliyoanza nayo ni pamoja na muundo wa kina wa antena ya Yagi ya mwelekeo ambayo inaweza kutengenezwa na paperclips na vijiti vya popsicle. Tulifanya marekebisho moja tu. Antena hii ina urefu wa cm 42 na ina vitu 15 vyenye nguvu. Tumeondoa vitu vyote isipokuwa nne tu kwa hivyo antena itakuwa fupi.

Ifuatayo, tuliiga antena ili kuhakikisha kuwa bado ilikuwa ya mwelekeo, hata ikiwa na vitu vichache. EZNEC na Roy Lewallen ni rahisi kutumia zana ya uigaji wa antena. Tulitumia toleo la onyesho la EZNEC 6.0. Hatua ya kwanza ya kutumia programu hii ni kuelezea antena. Bonyeza kitufe cha waya, na uingie mahali pa vipengee vya antena. Ukubwa na eneo la vitu hivi ni kina katika muundo wa antena. Ifuatayo, tuliweka masafa hadi 2.4 GHz kwa ishara za wifi, na tukachagua aina ya ardhi kuwa nafasi ya bure. Faili ya EZNEC inayoelezea antenna, WifiYagi.ez, imeambatishwa.

Pato la uigaji wa EZNEC linaonyeshwa hapa chini, na inathibitisha kuwa antena iliyobadilishwa bado ina mwelekeo. Sehemu ya kushoto ya takwimu inaonyesha antenna. Mistari nyeusi ni vitu vyenye nguvu, na duara nyekundu kwenye kipengee cha pili ni mahali ambapo adapta ya wifi huunganisha. Sehemu ya kulia ya takwimu ni muundo wa muundo wa mionzi ya 3D. Takwimu inaonyesha nguvu ya jamaa ya ishara kwa umbali uliowekwa kutoka kwa antena ya kupitisha kwa pembe tofauti. Kwa kuwa njama hiyo ni kubwa kwa mwelekeo wa x kuliko kwa mwelekeo mwingine, antena inaelekeza. Nguvu nyingi zinazosambazwa na antena zitaenda kwa mwelekeo wa x. Ikiwa tunaelekeza antenna hii vizuri, na tukifikiria yote mengine ni sawa, antena hii inapaswa kuweza kuwasiliana kwa umbali mrefu katika mwelekeo wa x kuliko ikiwa hatukutumia antena ya mwelekeo.

Hatua inayofuata ni kuweka PCB ya kawaida. Wakati muundo wa antena tulioanza nao ni rahisi kujenga, ni ngumu kujenga haswa. Bodi za mzunguko zilizochapishwa zinatengenezwa kwa usahihi zaidi, na ni za kudumu zaidi. Tulitumia programu ya chanzo wazi KiCad. Faili zetu za mpangilio wa PCB zimeambatanishwa, katika wifi_pcb.tar.gz. Ili kufungua faili, tumia amri:

tar -zxvf wifi_pcb.tar.gz

Hatua za kuweka PCB ni:

• Fungua mradi mpya wa KiCad.
• Nenda kwa Mhariri wa Mpangilio wa PCB.
• Chagua kitufe cha Ongeza Mistari ya Picha na safu ya Edge. Cuts, na ufafanue mzunguko wa PCB.
• Chagua kitufe cha Ongeza Mistari ya Picha na safu ya F. Cu, na uchora vitu vya antena kwenye safu ya mbele ya shaba.
• Chagua kitufe cha Ongeza Vias, na ingiza mashimo mawili ambapo adapta ya wifi itaunganishwa.
• Chagua kitufe cha Ongeza Mchoro wa Picha na safu ya F. Mask, na chora shimo kwenye kifuniko cha mbele cha solder ili isitoshe mashimo. Rudia kutumia safu ya B. Mask kuteka shimo kwenye kinyago cha nyuma cha solder pia.
• Ongeza alama yoyote ya ziada au lebo zinazotakikana kwenye tabaka za skrini ya hariri.
• Chagua Faili kisha Njama ili utengeneze faili za Gerber.

Hatua ya 6: Tengeneza Antena

Tulinunua PCB zilizotengenezwa kwa mpangilio wetu. Adafruit ina orodha ya wazalishaji wa PCB wenye urafiki na hobbyist. Wakati tumejaribu Wazalishaji wachache wa PC, hatujui ni bora zaidi. PCB iliyoonyeshwa ilitengenezwa na Oshpark.

Mara tu PCB itakapofika, hatua inayofuata ni kugeuza kwenye kiunganishi cha RG-58. PCB ina mbili kupitia mashimo. Pini inayokuja na kontakt ni fupi sana, kwa hivyo tengeneza waya ndogo kwenye moja ya mashimo. Weka nukta kubwa ya solder inayounganisha ganda hadi nyingine kupitia shimo. Sasa una antenna ya wifi inayoelekeza ya Yagi iliyotengenezwa kutoka kwa PCB maalum.

Chomoa adapta ya wifi ya Misingi ya Amazon. Fungua antena ambayo ilikuja nayo, na unganisha antena mpya ya PCB. Chomeka tena adapta ya wifi kwenye kitovu cha USB. Mradi sasa umekamilika.