Делаем интернет-кофеварку с Raspberry Pi. Raspberry Pi: управление светодиодом

06.07.2019

Сегодня научимся управлять включением и выключением реле с помощью raspberry pi 2 , для примера будем включать и выключать розетку , управлять светильником или других электроприбором. Я использовал реле SRD-05VDC-SL-C .
1) Подключаем его к raspberry pi и к линии 220В. Я подключал только одно реле, но на плате у меня их два.

Перенесу сюда изображение разъемов GPIO raspberry pi 2

GPIO raspberry pi 2

На изображении ниже схема подключения реле к raspberry pi 2 и линии 220 В .

Схема подключения реле к raspberry pi 2 и линии 220 В
(изображение кликабельно)

Ещё раз поясню.
По схема реле соединяется с одной стороны с GPIO портами raspberry pi 2, а с другой с розеткой 220 В. На плате с реле есть 4-е пина — GND, IN1, IN2, VCC.
a) GND на реле надо соединить с GND на raspberry pi.
b) IN1 и IN2 — это как раз два реле. IN1 я подключил к GPIO17(пин 11), а IN2 к GPIO25(пин 22). Они у меня просто свободны, у вас могут быть свободны другие GPIO разъемы.
с) к пину VCC на реле подключаем 5v на raspberry pi 2. Я решил использовать пин №2 на raspberry.
Так же на плате есть контакты по три штуки возле каждого реле. От линии 220В я подвёл провод к контакту NO1 на реле 1. Контакт COM1 на реле 1 соединяю с одним из разъемов розетки. На второй контакт розетки я сразу подаю 220 B, то есть он идёт напрямую, минуя реле и raspberry. Если подключить не к NO1, а к NC1 то питание будет подаваться постоянно, розетка будет давать ток и без raspberry, поэтому NC1 я просто не использую.
С физическим подключением думаю понятно. Будьте аккуратны. Вы всё выполняете на свой страх и риск.

Перейдём к программной части.
2) пишем 2-а простейших скрипта:
sudo nano /script/gpio/relay01-01-down.sh

#!/bin/bash

echo 17 > /sys/class/gpio/export
echo out >
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio17/value

и второй скриптик:
sudo nano /script/gpio/relay01-01-up.sh
содержимое должно быть таким:
#!/bin/bash

echo 17 > /sys/class/gpio/export
echo out > /sys/class/gpio/gpio17/direction
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio17/value

3) делаем их исполняемыми:
sudo chmod +x /script/gpio/relay01-01-down.sh
sudo chmod +x /script/gpio/relay01-01-up.sh

В целом можно уже поиграться, подсоединив к розетке лампу поочерёдно запуская каждый скрипт, будет то включать лампу, то выключать
sudo /script/gpio/relay01-01-up.sh
sudo /script/gpio/relay01-01-down.sh

4) Но интересней сделать кнопки управления реле в веб-интерфейсе. Веб-сервер уже поднят по , поэтому в его корне(по умолчанию это директория /var/www/) пишем в файл index.php код с кнопками. Код можно .
Там же в корне веб-сервера создаём файл style.css с содержимым, которое можно .

Заходим на веб-сервер http://ip-адрес-raspberru-pi/ и должны увидеть две кнопки(они ещё не работают).

5) добавляем права для www-data следующим образом:
sudo visudo
там дописываем:
www-data ALL=(ALL) NOPASSWD: ALL

6) пробуем понажимать кнопки в веб-интерфейсе. Они уже должны работать и щёлкать релюшкой.
Результат сборки:

В данной статье мы рассмотрим управление входами/выходами (GPIO) микрокомпьютера Raspberry Pi через Web-интерфейс. Это дает возможность управлять различными устройствами через интернет.

Особенности данного проекта:
- серверная программа, запущенная на Raspberry Pi для чтения значений GPIO
- использование MySQL базы данных для хранения состояния GPIO
- использование веб-сервера Apache2 для контроля GPIO через веб-браузер

Итак, первое, что вам необходимо установить на Raspberry Pi, это:
- Apache веб-сервер
- PHP5
- MySQL сервер
- phpMyAdmin (есть русская версия)

Т.к. микрокомпьютер Raspberry Pi работает на Linux-системах, то в интернете полно описаний на русском языке как устанавливать все эти пакеты. Поэтому зацикливаться на этом мы не будем. Есть неплохая инструкция применительно к Raspberry Pi, но на английском языке: почитать .

Полноценный root-доступ
Для получения полного root доступа необходимо в терминале набрать команду sudo -i , которая переводит пользователя в сессию под root-ом.

Если вы уже включили root эккаунт, то дальше можете пропустить, если нет, то после команды sudo -i необходимо задать пароль пользователю root, делается это командой passwd root. После чего введите 2 раза пароль. Теперь можно закрыть SSH-сессию и войти заново уже под root"ом.

Настройка базы данных

Для упрощения работы, все действия с MySQL будем делать из оболочки phpMyAdmin.

Для начала скачайте данный SQL файл . Он содержит команды для создания базы данных, таблиц и их содержимого. Затем, войдите в phpMyAdmin и в вкладках выберите Import (Импорт). Выберите файл gpio.sql на вашем диске и нажмите кнопку Go для импортирования. После этого, phpMyAdmin создаст БД, таблицы и данные в них.

Вбиваем User name (Имя пользователя) gpio (желательно, чтобы оно совпадало с именем базы данных), Host - localhost, и 2 раза пароль.

Затем переходим к списку пользователей, находим нашего и нажимаем ссылку Edit Privileges (Редактировать права). В вкладке Database-specific privileges в выпадающем списке находим и выбираем нашу БД gpio. А затем нажимаем Go.

Нажимаем Check All (Выбрать все), чтобы назначить пользователю gpio все права на БД gpio.

На этом установка и настройка БД завершена.

Шелл скрипт

Скачайте скрипт, введя следующие команды:
sudo -i
wget http://raspberrypi-gpio.googlecode.com/files/GPIOServer.sh

После того, как скрипт скачается, выполните команды установки прав на файл и редактирования скрипта в редакторе nano:
chmod +x GPIOServer.sh
nano GPIOServer.sh

В строки mysqlusername="USERNAME HERE" и mysqlpassword="PASSWORD HERE" вы должны вписать имя пользователя (gpio) и пароль к нему.

Затем сохраните изменения в файле нажав ctrl+x, а затем y и ввод.

Настройка Web-страницы

Теперь необходимо скачать файлы для работы веб-интерфейса. Войдите под root"ом и выполните следующие команды:
wget http://raspberrypi-gpio.googlecode.com/files/control.php
wget http://raspberrypi-gpio.googlecode.com/files/off.jpg
wget http://raspberrypi-gpio.googlecode.com/files/on.jpg

После того, как эти файлы скачаются, наберите:
mv control.php /var/www/control.php
chmod 755 /var/www/control.php
mv off.jpg /var/www/off.jpg
chmod 755 /var/www/off.jpg
mv on.jpg /var/www/on.jpg
chmod 755 /var/www/on.jpg

Этими командами мы переместим файлы в папку www и установим для них соответствующие права.

Находим следующие строки:
$MySQLUsername = "USERNAME HERE";
$MySQLPassword = "PASSWORD HERE";
и вписываем имя пользователя и пароль.

Открываем в браузере файл control.php (у меня полный путь выглядит как http://raspberryPi/control.php)
Если спросит авторизацию, то:
Username: admin
Password: gpio

Предисловие

Тема неисчерпаемая, и эта заметка не руководство к действию, а попытка не забыть, что я уже успел попробовать.

Из трех вариантов компьютера Raspberry Pi A, B и B+ мне удалось познакомится с двумя последними. Модель B продается с февраля 2012 года, а B+ с июля 2014. С точки зрения работы с камерой различий между этими моделями нет. Они оснащены ARM11 процессором Broadcom BCM2835 с тактовой частотой 700 МГц и модулем оперативной памяти 512МБ.

Различия в количестве портов USB и в расположении и типе разъемов. Модель B имеет раздельные аудио и видеовходы и разъем для карт SD, а D+ объединенный разъем для аудио и видео, как и на многих фотоаппаратах и разъем для карт памяти micro SD. Некая защита и стабилизация по питанию существует только, если подавать 5 В на разъем micro USB, и эта часть реализована у этих моделей по-разному. Если подавать питание на разъем GPIO, то о качестве питания надо заботиться самому. Успех проекта Arduino доказал, что для многих задач не в производительности счастье и надо использовать компьютеры той производительности, которая необходима для решения поставленной задачи. Оценки показывают, что по производительности центрального процессора Raspberry Pi сопоставима с 300 MHz Pentium II образца далекого 1997 года. Однако, графический процессор Broadcom VideoCore IV с частотой 250 МГц уже вполне из 21 века и обеспечивает вывод видео1080p с частотой 30 кадров в секунду и аппаратным декодированием H.264, MPEG-4 AVC.

Компьютеры Raspberry Pi моделей B и B+ (слева)

Модель B в фирменном корпусе.

Хотя в корпусе и предусмотрены щели для шлейфа, ведущего к камере, он мало полезен при создании установок для съемки. Корпус для камеры и компьютера надо делать в соответствии с задачей. Например, для уличной камеры с емкими аккумуляторами и большим сроком автономной работы я изготовил следующую конструкцию.

Безымянный адаптер 802:11n заработал из коробки, но постоянно терял сеть. Были куплены два внешне разных и разных фирм адаптера, но при детальном рассмотрении они оказались на одном чипе: REALTEK RTL8188ETV. Сборка драйверов из исходников дала для Raspberry Pi неработоспособные драйвера. Однако в сети нашлись уже скомпилированные бинарники на сайте www.fars-robotics.net / и с ними все стабильно заработало. Однако у этого пути оказался смертельный враг - sudo apt-get upgrade. Очередное обновление системы, коснувшееся в том числе и камеры и потому оправданное, привело адаптеры в нерабочее состояние и на вышеуказанном сайте обновлений не появилось. Поиск показал, что я не первый, кто обновился, и решение уже найдено и даже выложены бинарники драйверов для последней версии.

Адаптер USB-Bluetooth (первый на снимке) может быть использован для управления камерой, но соединение должно быть установлено до запуска программы, и поэтому оказалось удобнее использовать адаптер com-Bluetooth, поскольку последовательный порт от и в Африке последовательный порт и независимо от наличия соединения программа ругаться не будет. Для спаривания устройств в этом случае от ОС ничего не требуется, если на адаптер подано питание, то с ним может быть установлено соединение.

Подключив цифровой приемник ИК сигнала (например TSOP1736) к GPIO, можно воспользовавшись результатами трудов проекта LIRC , организовать управление камерой от пульта дистанционного управления.

На фото внизу фотоприемник вставлен в плату расширения, которая в данном случае нужна только для удобства подключения.

Для работы с компьютером существует множество ОС. Мне, например, без проблем удалось установить Slackware ARM , но это получилась огромная базовая система, которую еще предстояло адаптировать для работы с камерой. Поэтому, несмотря на всю мою любовь к этому дистрибутиву, я остановился на самой массовой и соответственно наиболее адаптированной и документированной системе - Raspbian (Debian Wheezy) . В нем камера поддерживается из коробки, однако при первом включении надо разрешить к ней доступ вызвав sudo raspi-config. Операционная система устанавливается копированием командой dd на карту памяти и здесь отмечу, что к картам система оказалась весьма привередлива. Моя попытка использовать старые 4 ГБ карты в большинстве случаев окончилась неудачей, либо не записывалось, либо система с этих карт не стартовала.

Наиболее полный список ресурсов, на мой взгляд, расположен на elinux.org/RPi_Hub . И соответственно раздел, посвященный камере: elinux.org/Rpi_Camera_Module .

С точки зрения построения своих систем отличных от серийно выпускаемых наибольший интерес представляют огромные возможности дистанционного управления камерой. Это и проводная сеть, и Wi-Fi, и Bluetooth, и ИК пульт дистанционного управления, и цифровые входы, позволяющие опрашивать как простейшие кнопки, так и организовать передачу данных по самым разным последовательным протоколам.

Подключиться к сети можно как по витой паре через Ethernet, так и через Wi-Fi. Можно подключаться к роутеру, а можно и напрямую. При прямом подключении через Wi-Fi превращаем в роутер телефон, а в случае Ethernet, если сеть предварительно не настроена, задать IP локальному компьютеру и поднять сеть можно командой:

Bash-4.2# ifconfig eth0 192.168.0.214 up

А отключить командой:

Bash-4.2# ifconfig eth0 down

В случае подключения по сети простейший способ получить доступ к Raspberry Pi и соответственно к камере это в командной строке набрать команду: ssh -l pi 192.168.0.198 где 192.168.0.198 адрес Raspberry Pi и ввести пароль raspberry

Bash-4.1$ ssh -l pi 192.168.0.198 [email protected]"s password: Linux raspberrypi 3.12.22+ #691 PREEMPT Wed Jun 18 18:29:58 BST 2014 armv6l Last login: Sat Sep 27 16:49:37 2014 from 192.168.0.215 pi@raspberrypi ~ $

Постоянный IP-адрес можно присвоить, отредактировав файл etc/network/interfaces, примерно так, как приведено ниже. Т.е. комментируем строку с dhcp и добавляем настройки, соответствующие Вашей локальной сети.

Auto lo iface lo inet loopback #iface eth0 inet dhcp iface eth0 inet static address 192.168.0.199 netmask 255.255.255.0 network 192.168.0.0 broadcast 192.168.0.255 gateway 192.168.0.1 allow-hotplug wlan0 iface wlan0 inet manual wpa-roam /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf #iface default inet dhcp iface default inet static address 192.168.0.198 netmask 255.255.255.0 network 192.168.0.0 broadcast 192.168.0.255 gateway 192.168.0.1

На телефоне с Android надо установить какой-нибудь SSH Client. У меня установлен . Это общее решение аналогичное по стилю и возможностям с работой с большого компьютера. Есть и множество программ, заточенных именно под работу с Raspberry Pi. Я попробовал работать с и . Хотя в первой уже есть предустановки для работы с камерой, мне вариант с составлением собственного списка команд, который предлагается во второй, понравился больше.

Теперь у нас есть возможность напрямую обратится к камере и, например, заставить ее делать снимки при нажатии Enter:

Pi@raspberrypi ~ $ raspistill -o foto%03d.jpg -k -v -t 999999
raspistill Camera App v1.3.6 Width 2592, Height 1944, quality 85, filename foto%03d.jpg Time delay 999999, Raw no Thumbnail enabled Yes, width 64, height 48, quality 35 Link to latest frame enabled no Full resolution preview No Capture method: Capture on keypress Preview Yes, Full screen Yes Preview window 0,0,1024,768 Opacity 255 Sharpness 0, Contrast 0, Brightness 50 Saturation 0, ISO 0, Video Stabilisation No, Exposure compensation 0 Exposure Mode "auto", AWB Mode "auto", Image Effect "none" Metering Mode "average", Colour Effect Enabled No with U = 128, V = 128 Rotation 0, hflip No, vflip No ROI x 0.000000, y 0.000000, w 1.000000 h 1.000000 Camera component done Encoder component done Starting component connection stage Connecting camera preview port to video render. Connecting camera stills port to encoder input port Press Enter to capture, X then ENTER to exit

Программа raspistill предоставляет доступ практически ко всем возможностям камеры.

Image parameter commands -?, --help: This help information -w, --width: Set image width -h, --height: Set image height -q, --quality: Set jpeg quality <0 to 100> -r, --raw: Add raw bayer data to jpeg metadata -o, --output: Output filename (to write to stdout, use "-o -"). If not specified, no file is saved -l, --latest: Link latest complete image to filename -v, --verbose: Output verbose information during run -t, --timeout: Time (in ms) before takes picture and shuts down (if not specified, set to 5s) -th, --thumb: Set thumbnail parameters (x:y:quality) or none -d, --demo: Run a demo mode (cycle through range of camera options, no capture) -e, --encoding: Encoding to use for output file (jpg, bmp, gif, png) -x, --exif: EXIF tag to apply to captures (format as "key=value") or none -tl, --timelapse: Timelapse mode. Takes a picture every ms -fp, --fullpreview: Run the preview using the still capture resolution (may reduce preview fps) -k, --keypress: Wait between captures for a ENTER, X then ENTER to exit -s, --signal: Wait between captures for a SIGUSR1 from another process -g, --gl: Draw preview to texture instead of using video render component -gc, --glcapture: Capture the GL frame-buffer instead of the camera image Preview parameter commands -p, --preview: Preview window settings <"x,y,w,h"> -f, --fullscreen: Fullscreen preview mode -op, --opacity: Preview window opacity (0-255) -n, --nopreview: Do not display a preview window Image parameter commands -sh, --sharpness: Set image sharpness (-100 to 100) -co, --contrast: Set image contrast (-100 to 100) -br, --brightness: Set image brightness (0 to 100) -sa, --saturation: Set image saturation (-100 to 100) -ISO, --ISO: Set capture ISO -vs, --vstab: Turn on video stabilisation -ev, --ev: Set EV compensation -ex, --exposure: Set exposure mode (see Notes) -awb, --awb: Set AWB mode (see Notes) -ifx, --imxfx: Set image effect (see Notes) -cfx, --colfx: Set colour effect (U:V) -mm, --metering: Set metering mode (see Notes) -rot, --rotation: Set image rotation (0-359) -hf, --hflip: Set horizontal flip -vf, --vflip: Set vertical flip -roi, --roi: Set region of interest (x,y,w,d as normalised coordinates ) -ss, --shutter: Set shutter speed in microseconds Exposure mode options: auto,night,nightpreview,backlight,spotlight,sports,snow,beach,verylong, fixedfps,antishake,fireworks AWB mode options: off,auto,sun,cloud,shade,tungsten,fluorescent,incandescent,flash,horizon Image Effect mode options: none,negative,solarise,sketch,denoise,emboss,oilpaint,hatch,gpen,pastel, watercolour,film,blur,saturation,colourswap,washedout,posterise, colourpoint,colourbalance,cartoon Metering Mode options: average,spot,backlit,matrix Preview parameter commands -gs, --glscene: GL scene square,teapot,mirror,yuv,sobel -gw, --glwin: GL window settings <"x,y,w,h">

Если надо на удаленном компьютере получить живую картинку с камеры, то надо воспользоваться программой raspivid. Тут возможны два варианта.

Первый с использованием netcat . Сперва запускаем на локальном компьютере:

Nc -l -p 5001 | mplayer -fps 31 -cache 1024 -

А затем на Raspberry Pi:

Raspivid -t 999999 -w 640 -h 480 -fps 10 -o - | nc -v 192.168.0.24 5001

Где 192.168.0.24 IP адрес локального компьютера.

Второй вариант с использованием VLC. Повторить при написании этой статьи мне этот подвиг не удалось. Я следовал инструкции, изложенной . Причина, как оказалось, в обновлении до версии до 3.12.28+. Решается переустановкой VLC.

Задержка конечно будет, причем довольно сильно варьирующаяся от настроек управляющего компьютера.

Для удобства работы с командной строкой можно сделать некий графический интерфейс. Его можно запускать, как на удаленном компьютере, так и если установить VNC, то можно получить удаленный доступ к рабочему столу и соответственно запускать его на Raspberry Pi. Есть уже готовые решения: Pi Vision и RaspiCam Remote . Другой штатный способ управления камерой это python, для которого существует специальная библиотека picamera . Для меня главное это повторяемость результатов, т.е. от программы мне в первую очередь требуется возможность задать выдержку и чувствительность. Поскольку готового решения мне сразу не попалось, то я написал свое. (Вариант Pi Sight меня не устроил.) Подробнее программу я планирую рассмотреть в отдельной статье, а пока для желающих покопаться привожу исходный текст для Python 2.7.3 и picamera 1.8.

Для доступа через сеть к папкам Raspberry Pi можно в Dolphin набрать следующий адрес:

Fish://[email protected]:22/home/pi/

Для доступа к рабочему столу с удаленного компьютера я установил на Raspberry Pi с ОС Raspbian:

Sudo apt-get install tightvncserver

Если есть желание в дальнейшем пользоваться буфером обмена с локальной машиной через меню F8, то дополнительно устанавливаем:

Sudo apt-get install gsfonts-x11 xfonts-75dpi xfonts-100dpi autocutsel

И в файле /home/pi/.vnc/xstartup добавляем сточку autocutsel -fork после строки xsetroot -solid grey.

Включаем vncserver:

Pi@raspberrypi ~ $ vncserver:1 -geometry 800x480 New "X" desktop is raspberrypi:1 Starting applications specified in /home/pi/.vnc/xstartup Log file is /home/pi/.vnc/raspberrypi:1.log

Для доступа с настольного компьютера и ноутбука с ОС Slackware я установил пакет tightvnc.

Запускаем vncviewer, в появившемся окне вводим, в моем случае, адрес 192.168.0.198:1, затем пароль и получаем:

Теперь запускаем программу управления камерой. В случае управления с удаленного компьютера с использованием этой программы предварительный просмотр возможен только на мониторе, подключенном непосредственно к Raspberry Pi.

Для Android существует множество приложений. Мне показались относительно приемлемыми Remote Ripple , VNC Viewer , DesktopVNC В моем случае для подключения надо было задать адрес и порт 5901 и при подключении ввести пароль заданный для vncserver. Общая проблема этого способа управления камерой - эмуляция мыши, которую на маленьком экране телефона назвать комфортной сложно. На маленьком экране телефона для меня, пожалуй, наиболее удобным оказался VNC Viewer с постоянным размещением кнопок мыши внизу экрана.

В если отвлечься от индивидуальных пристрастий к удобству интерфейса, то для сетевых подключений уже написано достаточно программ, чтобы реализовать любой вид съемки. При работе с ноутбуком tightvnc, на мой взгляд, вполне комфортно позволяет работать с программой управления камерой запущенной на Raspberry Pi. Если необходима живая картинка именно на нем, то, возможно, стоит написать некий интерфейс к командам, отправляемым через SSH для удобства переключения между режимом потокового видео для просмотра и режимом съемки фотографий. В этом случае особых преимуществ в использовании python я не вижу и можно ограничиться вызовом raspistill и raspivid.

Особенности данного проекта:

– серверная программа, запущенная на Raspberry Pi для чтения значений GPIO

– использование MySQL базы данных для хранения состояния GPIO

– использование веб-сервера Apache2 для контроля GPIO через веб-браузер

Итак, первое, что вам необходимо установить на Raspberry Pi, это:

– Apache веб-сервер

– MySQL сервер

– phpMyAdmin (есть русская версия)

Полноценный root-доступ

Для получения полного root доступа необходимо в терминале набрать команду sudo -i , которая переводит пользователя в сессию под root-ом.