Configuration Raspberry Pi 3B, module caméra, et iRobot Create : Guide complet CS424

1. Introduction

   Le Raspberry Pi 3 Model B est un ordinateur monocarte polyvalent équipé d'USB, Wi-Fi, Bluetooth, Ethernet, HDMI, audio, et broches GPIO. En CS424 nous l'utiliserons pour contrôler un iRobot Create, tirant parti de son matériel robuste : processeur 4 cœurs 1,2 GHz et 1 Go RAM. Le matériel minimum requis inclut :

   • Une carte mère Raspberry Pi 3B
   • Une carte microSD 32 Go (avec adaptateur si nécessaire)
   • Une alimentation 5 V (ex: CanaKit)
   • Le module caméra Raspberry Pi v2 pour la vision
   Ce tutoriel couvre l'installation de l'OS, la configuration Wi-Fi, la mise en place d'un protocole de découverte, et l'assurance de la communication sans fil avec le robot. Il inclut aussi des précautions de sécurité pour manipuler les contacts électriques exposés du Pi.

2. Installer le système d'exploitation Raspbian
   1. Méthode 1 : Utiliser NOOBS (New Out-of-Box Software)

      NOOBS offre le chemin le plus simple. Téléchargez le paquet « offline and network install » depuis Téléchargements Raspberry Pi et suivez le guide d'installation NOOBS. Extrayez le ZIP et copiez son contenu sur la carte microSD. Éjectez la carte proprement pour éviter la corruption.

      Démarrez le Pi avec la carte insérée, connectez un écran HDMI, clavier USB, et souris, et alimentez-le. L'assistant d'installation de l'OS vous guidera pour régler locale, fuseau horaire, et identifiants utilisateur. Une fois Raspbian installé, passez à la section configuration.

   2. Méthode 2 : Flasher une image Raspbian directement

      Téléchargez l'image desktop complète depuis Téléchargements Raspberry Pi OS. Suivez les instructions spécifiques à la plateforme pour Mac, Linux, ou Windows (Mac, Linux, Windows) pour écrire l'image sur la carte microSD. Après flash, insérez la carte dans le Pi et alimentez-le pour compléter le premier démarrage.

3. Configuration initiale
   1. Définir le nom d'hôte

      Éditez /etc/hosts et /etc/hostname pour changer le défaut raspberrypi en un nom unique comme robotpi4 (remplacez « 4 » par votre numéro de groupe). Utilisez sudo nano ou votre éditeur préféré. N'oubliez pas de sauvegarder et quitter.

   2. Configurer le Wi-Fi

      Ajoutez vos identifiants réseau domestique à /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf :

      network={ ssid="your_home_wifi_name" psk="your_home_wifi_passphrase" key_mgmt=WPA-PSK } 

      Pour IllinoisNet Enterprise, générez un hash de mot de passe avec :

      echo -n 'your_netid_password' | iconv -t utf16le | openssl md4 

      Insérez le hash résultant dans le bloc de configuration :

      network={ ssid="IllinoisNet" key_mgmt=WPA-EAP proto=WPA2 eap=PEAP ca_cert="/etc/ssl/certs/AddTrust_External_Root.pem" identity="your_net_id" password=hash:6602f435f01b9173889a8d3b9bdcfd0b phase1="peapver=0" phase2="MSCHAPV2" } 

      Remplacez le hash et your_net_id en conséquence. Supprimez le mot de passe en clair de votre historique shell avec history -cw.

   3. Activer DHCP pour interfaces réseau

      Éditez /etc/network/interfaces pour changer toutes occurrences de manual à dhcp :

      auto lo iface lo inet loopback iface eth0 inet dhcp allow-hotplug wlan0 iface wlan0 inet dhcp wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf allow-hotplug wlan1 iface wlan1 inet dhcp wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf 

   4. Mettre en place un protocole de découverte simple

      Créez un script qui notifie le serveur central quand une interface réseau monte. Exécutez :

      sudo touch /etc/network/if-up.d/robotpi sudo chmod 755 /etc/network/if-up.d/robotpi sudo nano /etc/network/if-up.d/robotpi 

      Insérez le contenu suivant (remplacez les backticks par de vrais backticks dans votre éditeur) :

      #!/bin/sh curl --data "hostname=$(hostname)&data=$(ifconfig)" \ https://apollo3.cs.illinois.edu/robotpi/controller.py/send_heartbeat 

      Sauvegardez et quittez. Redémarrez le Pi avec sudo reboot pour appliquer les changements.

4. Configuration initiale alternative via SSH ou édition directe carte
   1. Via connexion filaire

      Connectez le Pi à un routeur par câble Ethernet. Après démarrage, trouvez son IP (ex: 192.168.x.x) via le panneau admin du routeur ou en pingant raspberrypi.local. SSH dedans :

      ssh [email protected] 192.168.x.x 

      Appliquez les réglages nom d'hôte, Wi-Fi, DHCP, et découverte comme ci-dessus.

   2. Édition directe carte microSD (sans démarrage)

      Démarrez un système Linux (ou Ubuntu Live USB), insérez la carte microSD, et montez le système de fichiers racine. Les répertoires sont généralement sous /media/username/ ou /run/media/username/. Éditez les mêmes fichiers que la méthode démarrée, mais avec chemins préfixés par un point (ex: ./etc/hosts). Après édition, démontez et éjectez la carte proprement.

5. Test de la configuration

   Alimentez le Pi avec la carte microSD et l'alimentation CanaKit. Attendez quelques minutes pour le démarrage. Ouvrez un navigateur web sur n'importe quel ordinateur connecté au réseau et allez à https://apollo3.cs.illinois.edu/robotpi. Le tableau de bord listera tous les nœuds Raspberry Pi actifs, montrant nom d'hôte, timestamp, et IP sans fil.

   Vérifiez la connectivité en SSH dans le Pi avec l'IP affichée :

   ssh [email protected] 10.195.29.33 

   Utilisez le mot de passe par défaut raspberry sauf si vous l'avez changé. Pour arrêter proprement, lancez sudo shutdown now. Pour redémarrer immédiatement, utilisez sudo reboot now.