Выступление на PYCON RUSSIA 2017

1. Python of Things
Борисов Кирилл
PyCon Russia 2017

2. О докладчике
• Имя ему - Кирилл Борисов
• 10 лет программирует за деньги
• 5 лет души не чает в Python
• Работает в Яндексе и не знает забот

3. Disclaimer
• Докладчик - не настоящий сварщик электронщик
• Докладчик не несет ответственности за убитое
время
• Доклад никак не связан с работой

4. О чем этот доклад?
• На дворе - 2017 год
• Интернет вещает из каждой урны и зубной щетки
• Победить это нельзя, самое время присоединиться
• Python + прямые руки = интересные результаты

5. Internet of Things
Великая куча вещей

6. Internet of Things
• Различные устройства связаны между собой
• Все они собирают данные…
• …либо воздействуют на окружающий мир
• Работают автономно

7. Грубая схема

8. Зарождение идеи
Устройство с высоты птичьего полета

9. Weatherful
• Индикатор пригодности погоды для прогулок
• Данные забирает из Яндекс.Погоды
• Отображать разные цвета для каждого часа
• Должен работать на Питоне! (sic!)
• Работает от батарейки

10. Большой конструктор
Source: https://amperka.ru

11. GPIO
Ввод-вывод на каждый день
Source: https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/gpio-plus-and-raspi2/

12. Что это?
• Физический интерфейс для связи с миром вокруг
• Может работать на вход, так и на выход
• Цифровой интерфейс
• Залог успеха Raspberry Pi и Arduino

13. Примерная схема

14. Большой конструктор
Source: https://adafruit.com

15. Связь c внешним миром
“Major Tom to Ground Control…”
Source: https://i-o-t.ru

16. Wi-Fi
• Высокая скорость передачи данных
• Типичная модель работы - точка доступа + клиенты
• Большие расходы на обеспечение связи
• Самый массовый способ связи с Интернетом

17. Bluetooth
• Беспроводная связь двух устройств
• Высокая скорость передачи данных
• Применяется для связи с приложением на смартфоне
• Потребляет много энергии в пассивном режиме

18. Bluetooth Low Energy
• Развитие идеи Bluetooth
• Цель - минимизация энергопотребления
• Требует поддержки со стороны ОС смартфона
• Ещё не достигла такой же популярности

19. Message Queue Telemetry Transport
Простое решение для простой проблемы
Source: https://i-o-t.ru

20. MQTT
• Работает по принципу “Publish-Subscribe”
• Реализован поверх TCP/IP
• Для ограниченных в ресурсах устройств
• Практически незащищен

21. Принцип работы

22. Наша схема

23. Большой конструктор

24. Что нам нужно?
• Маленький размер
• Имеет GPIO-выходы
• Может соединяться с Wi-Fi
• Способен запускать Python

25. Raspberry Pi
Продукт, запустивший тысячи проектов
Source: https://www.sparkfun.com/products/retired/11546

26. Raspberry Pi
• Размером с кредитную карту
• Полноценный компьютер с Linux
• Множество GPIO входов-выходов
• Широко распространен

27. Raspberry Pi 3 Raspberry Pi Zero W
CPU
1.2 GHz,
4 ядра
1 GHz,
1 ядро
Память 1 GB 512 MB
Порты 4 USB
1 USB On-The-Go
1 USB для питания
Связь
Wi-Fi (b/g/n)
Bluetooth 4.0 (BLE)
Ethernet-порт
Wi-Fi (b/g/n)
Bluetooth 4.0 (BLE)
Размер 85,6 × 53,98 × 17 мм 66 x 30,5 x 5 мм

28. gpiozero
• Основная цель - уменьшение избыточности
• Встроенные “батарейки” для многих вещей
• Хорошая документация и много примеров
https://github.com/RPi-Distro/python-gpiozero/

29. Пример
from gpiozero import LED
from time import sleep
led = LED(25)
while True:
led.on()
sleep(1)
led.off()
sleep(1)

30. MicroPython
Новый Python для новых условий
Source: https://www.sparkfun.com/products/retired/11546

31. Микроконтроллеры
• Вычислительные устройства малой мощности
• Специализированное железо
• Имеют на борту ЦАПАЦП, таймеры, и т.д.
• Малые объемы оперативной памяти

32. MicroPython
• Написан с нуля по подобию Python 3.4
• Предназначен для работы на микроконтроллерах
• Работает на “живом железе”
• Имеет много специфики

33. Пример
from machine import Pin
from time import sleep
led = Pin(15, Pin.OUT)
while True:
led.high()
sleep(1)
led.low()
sleep(1)

34. Тонкости MicroPython
• Несколько отличий от синтаксиса Python
• Функциональность отличается для разных устройств
• Сильно урезанный набор “батареек”
• Позволяет использовать REPL на устройстве

35. pyboard
Плата, с которой всё началось
Source: https://www.sparkfun.com/products/retired/11546

36. pyboard
• Референсная плата
• Основная платформа разработки MicroPython
• Удобна для изучения MicroPython
• 2 порта CAN, ЦАП, АЦП, 2 I2C, 2 SPI, 3 (!) UART
• Отсутствует Wi-Fi и Bluetooth

37. WeMOS d1 mini
Дешево и сердито
Source: https://www.sparkfun.com/products/retired/11546

38. WeMOS d1 Mini
• Создан на основе ESP8266 со встроенным Wi-Fi
• Весьма дешевая (~300 рублей с AliExpress)
• Скудные ресурсы: 256 Kb RAM, 1 МБ флэша
• Мало портов: 1 АЦП, 1 I2C, 1 SPI, ~1 UART

39. Конечный результат

40. Конечный результат

41. Домашнее чтение
Книги - это хорошо
Source: https://ourdelhistruggle.com/2008/12/02/delhis-sunday-book-market/

42. Make:
Electronics
Second Edition
Charles Platt

43. Simple
electronics
with
GPIO Zero
Phil King

44. Python
for
Microcontrollers
Donald Norris

45. Дополнительные ссылки
“Я покажу тебе, как глубоко уходит кроличья нора”

46. • https://www.raspberrypi.org/
Официальный сайт “Raspberry Pi Foundation”
• https://raspberrypi.ru
Русскоязычное сообщество пользователей
• https://circuits.io/
Дружелюбный симулятор электронных схем.

47. • https://micropython.org/
Сайт с говорящим названием, на котором вы
можете узнать всё о MicroPython.
• http://amperka.ru/
Интернет-магазин, для тех кто занимается
радиоэлектроникой в свободное время.
• http://fritzing.org/
Отличная утилита для рисования красивых
схем и иллюстраций.

48. - Вопросы?

49. Вперед,
на следующий доклад!

50. - Спасибо!
lensvol
borisov.kir@gmail.com