مؤشر حدث RPi-Zero IoT / مصباح ألوان: 6 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

لا توجد وحدة تحكم دقيقة إضافية ، ولا يلزم وجود وحدة إضافية HAT. RPi-Zero يفعل كل شيء. من الأفضل استخدام RPi-Zero W!

استخدام العينة: مؤشر حالة خدمة الويب (مثل تتبع DowJonesIndex) ، مؤشر حالة الحدث السياسي أو الرياضي ، ضوء الحالة المزاجية ، تعقب المستشعر ، سمها ما شئت. اعرض الفيديو في الخطوة 6.

يحتوي Raspberry-Pi على خط PWM واحد يدعم الأجهزة. يحتاج هذا المشروع إلى 3 خطوط PWM ، لذلك استخدمت مكتبة PWM 'c' مدفوعة بالبرمجيات (https://wiringpi.com/reference/software-pwm-library/) ، والتي يجب أن تكون مثبتة بالفعل.

لقد قسمت المعالجة إلى عمليتين. واحد ، المقاطعة مدفوعة ، تحويل خطوط التحكم إلى LED حسب الحاجة ، والحصول على أوامر السير من تيار "stdin". الآخر هو خادم nodeJS مدفوع بالأحداث يستخدم المقبس IO. هذا لمنع أشياء مثل الخفقان الخفيف مع ضمان الاستجابة. عادةً ما تستخدم المجموعة أقل من 5٪ من وحدة المعالجة المركزية. خلال أوقات تحديثات الألوان المستمرة (عبر أشرطة التمرير و / أو العديد من العملاء) ، يمكن بسهولة استخدام أكثر من 50٪ (خاصة عند استخدام المتصفح أيضًا في Pi-Zero GUI). لاحظ أنه عند حدوث تغيير ، تنتقل إشعارات التحديث إلى جميع عملاء المقبس المفتوح.

الخطوة 1: ما سوف تحتاجه

• بطاقة Pi-Zero micro-SD ، يوصى بسعة 8 جيجابايت. مع Raspbian-Linux أو NOOBS
• RGB Led (لقد استخدمت هذا:
• 3 مقاومات (القيمة تعتمد على التيار المطلوب و / أو السطوع المطلوب ، 1/8 وات)
• شبكة WiFi أو USB dongle (على سبيل المثال https://www.ebay.com/itm/252018085448) أو حتى أفضل استخدام Raspberry Pi Z-W (مع WiFi مدمج)
• حالة (مثل حالة صغيرة: https://www.ebay.com/itm/131583579374 بمساحة أكبر:
• ناشر (انظر الأمثلة في الصورة)
• الكابلات والمحولات حسب الحاجة.

اختياريًا ، بناءً على الطريقة التي تريد توصيل المكونات بها

• رأس (https://www.ebay.com/itm/14186077616)
• وصلات العبور (https://www.ebay.com/itm/262235387520)
• مهايئ Micro-USB الزاوية اليمنى (Blue USB 2.0 OTG R)
• محور USB صغير ، يُستخدم فقط أثناء مرحلة الإعداد

الخطوة 2: إعداد Pi-Zero والإعداد للتطوير

اتبع هذا الإعداد الأولي لـ PiZero الخاص بك ، لجعله جاهزًا للتطوير …

بمجرد حصولك على بطاقة microSD مع إعداد NOOBS ، فحينئذٍ:

قم بتوصيل بطاقة microSD. قم بتوصيل محور USB منخفض الطاقة مع دونجل Wifi ولوحة مفاتيح وماوس (يمكنك استخدام ماوس و / أو لوحة مفاتيح لاسلكية ، في كلتا الحالتين ، ولكن ليس من المحتمل ، تتطلب طاقة خارجية إلى المحور). لقد استخدمت محولات ومحورًا لدي بالفعل.

الآن قم بتوصيل شاشة ومحول طاقة microUSB وسيتم تشغيله. تابع وأكمل التوجيهات الخاصة بإعداد Raspbian ، Debian Linux ، كما هو موضح في رابط noobs-setup أعلاه.

بالإضافة إلى ذلك ، كان لدي دقة منخفضة جدًا. لذلك أضفت هذه الأسطر إلى /boot/config.txt

Disable_overscan = 1

hdmi_group = 2 hdmi_mode = 58

يعمل hdmi_mode = 58 لشاشتي ، وقد تحتاج شاشتك إلى شيء آخر.

قم بالإشارة إلى: make-Raspberry-pi-use-full-Resolution-monitor and

raspberrypi.org/documentation/configuration/config-txt.md

بعد بدء التشغيل ، ينتقل Pi-Zero إلى واجهة المستخدم الرسومية.

للاستفادة من الحجم الكامل لبطاقة microSD الخاصة بي ، استخدمت اختيار raspi-config # 1 "توسيع نظام الملفات". من سطر الأوامر ، في نافذة طرفية ، أدخل sudo raspi-config "راجع: التوثيق / التكوين / raspi -config.md

لقد قمت أيضًا بتغيير هذه الإعدادات ضمن رقم 5 "خيارات التدويل"

• الإعدادات المحلية: en_US. UTF-8 UTF-8
• المنطقة الزمنية: أمريكا… Los_Angeles
• تخطيط لوحة المفاتيح: جهاز كمبيوتر عام 105 مفتاح (دولي) … الإنجليزية (الولايات المتحدة)

بالنسبة لي ، كان معيار لوحة مفاتيح بريطانيا العظمى (الذي يأتي Raspbian محددًا مسبقًا) كان يجعل الكثير من تعديلاتي عملاً روتينيًا حقيقيًا.

قم بتغيير هذه الإعدادات حسب الحاجة ، بما يناسبك. لاحظ أنك بحاجة إلى استخدام مفاتيح الأسهم ومفتاح Tab للتنقل في "raspi-config" ؛ وبعد التحديد ، قد يكون الرد بطيئًا جدًا.

لم أجد مشكلة في الاتصال بالإنترنت باستخدام دونجل WiFi-USB (استخدمت جهازين مختلفين). كان علي ببساطة إدخال كلمة مرور مفتاح الوصول إلى WiFi باستخدام قائمة منسدلة في الجزء العلوي الأيمن من واجهة المستخدم الرسومية. بمجرد القيام بذلك ، سيتم الاتصال تلقائيًا بعد أي إعادة تشغيل / تشغيل.

الآن كنت على استعداد للتطوير العام.

للوصول إلى هذه النقطة ، يمكنك اتخاذ العديد من المسارات. حتى هذه اللحظة ، لم أعطي تفاصيل كبيرة هنا ولكن هناك العديد من الأساليب والتكوينات الموضحة بمزيد من التفصيل على الويب. بما في ذلك واحد لإعداد بدون رأس حيث يمكنك استخدام نافذة طرفية بعيدة ssh على جهاز الكمبيوتر الشخصي الخاص بك للقيام بخطوات التطوير التي سيتم تقديمها في هذا الدليل الإرشادي.

الخطوة 3: تطوير البيئة والأدوات

بالنسبة لإعداد تكوين النظام والبرنامج الذي قمت بتطويره للمشروع ، قمت بإجراء البحث والتطوير على Raspberry Pi-2 ؛ لأنه يحتوي على وحدة معالجة مركزية رباعية النوى ، مما يجعل التصفح وتطوير الكود ، مع العديد من النوافذ ، أسرع كثيرًا. يمكنك بالطبع استخدام أي نموذج Raspberry-Pi لتحقيق هذا المشروع.

لإعداد Node.js (دعم JavaScripting من جانب الخادم I / O المستند إلى الأحداث) قمت بما يلي …

sudo apt-get update

sudo apt-get install nodejs npm

إضافة حزم nodeJS هذه (npm هو Nodejs Package Manager)

npm التثبيت السريع

npm تثبيت socket.io

المراجع:

www.npmjs.com/package/express إطار ويب سريع وبسيط

www.npmjs.com/package/socket.io Socket. IO يتيح الاتصال ثنائي الاتجاه المستند إلى الحدث في الوقت الفعلي

الخطوة 4: الأجهزة

تختلف قيم المقاومة المستخدمة جميعها ، حيث يختلف انخفاض الجهد والكفاءة لجميع شرائح ألوان LED الثلاثة. كانت جميع مستويات خرج GPIO العالية تقريبًا 3.2 فولت. تم اختبار كل قطعة LED للتأكد من أنها تستهلك أقل من 20 مللي أمبير كحد أقصى وحوالي 40 مللي أمبير معًا (أقل من 50 مللي متر كحد أقصى إجمالي مسموح به) ، والتي يمكن لـ PiZero التعامل معها بسهولة. حصلت على أكبر قدر ممكن من سطوع الإخراج ، وقيادة LED مباشرة ؛ وهو الكثير من احتياجاتي. لدفع التيارات الأعلى ، للحصول على خرج أكثر إشراقًا ، يمكن استخدام ترانزستورات محرك وسيط مع أنود LED مشترك مع أنود متصل بخط 5 فولت. سيكون خيارًا أفضل بالنسبة لي.

لاحظ أنني استخدمت رأسًا مع دبابيس ذكر ، ومتصلة بأرجل LED مع وصلات عبور F-F. هذا أبقى على ارتفاع إجمالي. لقد قمت بلحام المقاومات في منتصف القافزات. عدم استخدام لوحة دوائر كهربائية أو لوحة بدون لحام ، إلى جانب استخدام محول micro-USB إلى USB بزاوية صحيحة لدونجل WiFi ، جعل التجميع النهائي مضغوطًا إلى حد ما.

بالنسبة إلى ناشر الهواء ، أوصي باستخدام كرة بينج بونج (من السهل حفر حفرة كبيرة بما يكفي لإدخال مؤشر LED مقاس 5-8-10 مم). أو قم بقطع الجزء العلوي من مصباح LED (الذي يستخدم موزع بلاستيكي). من أجل هذه العلامة ، ضع علامة على خط ذي نقطة حادة ، حيث تريد القص ، واستخدم أداة تشبه Dremel بملحق قطع رفيع. إذا كنت ترغب في ذلك ، يمكن استخدام برطمان زجاجي صغير أو كأس للشرب. بمجرد أن تستقر على ناشر واحد ، ألصقه على الجزء العلوي من العلبة.

بالنسبة للعروض التوضيحية ، أحب استخدام بنك طاقة صغير Li يتم وضعه داخل العلبة. هذه الوحدة تبدو أكثر إثارة للإعجاب لاسلكية تمامًا. بالطبع ، سيكون لها وقت تشغيل محدود في هذا التكوين. للاستمرار في التشغيل العادي ، ما عليك سوى استخدام محول جداري micro-USB.

الخطوة 5: برنامج المشروع

لقد استخدمت برنامجين ، عملية Node.js تتحدث إلى عملية فرعية عبر دفق البيانات stdin الخاص بها ، وذلك حتى يتمكن كل منهم من القيام بما يفعله بشكل أفضل والعمل كعمليات مستقلة وفقًا لسرعته الخاصة.

إليكم ما فعلته: لكن ليس عليك ، لأنني قدمت ملف tar-gzip يحتوي على شجرة الملفات الناتجة.

إعداد جانب الخادم NodeJS:

مؤتمر نزع السلاح ~

mkdir node_rgb cd node_rgb mkdir public

ضع 'index.html' و 'style.css' في مجلد '~ / node_rgb / public' rgbDriver.c و 'rgb_main.js' في دليل '~ / node_rgb'

تجميع / بناء عملية c "rgbDriver":

القرص المضغوط ~ / node_rgb

cc -o rgbDriver rgbDriver.c -lwiringPi -lpthread

تحميل وتوسيع المعادلة

لتنزيل node_rgb.tgz (أدناه) إلى Pi-Zero في الدليل الرئيسي (~ pi) ، يمكنك القيام بأحد الإجراءات الثلاثة التالية:

1. تنزيل من المتصفح في Pi-Zero's GUIM انقل الملف إلى ~ pi /

2. في نافذة طرفية متصلة بك Pi-Zero: cd ~ piwget

   mv FZBF9BDIL6VBHKF.tgz rgb_node.tgz

3. قم بالتنزيل من مستعرض على كمبيوتر سطح المكتب الخاص بك. استخدم WinSCP لنسخه إلى دليل ~ pi على Pi-Zero

بعد أداء رقم 1 2 أو 3 أعلاه …

مؤتمر نزع السلاح ~

tar -xzvf node_rgb.tgz tree node_rgb… node_rgb ├── public │ ├── Dow_Jones_Index.html │ ├── index.html │ └── style.css ├── rgbDriver ├── rgbDriver.c ├── rgb_main. js ├── start_rgb kill_rgb track_dji

يمكن استخدام الملف القابل للتنفيذ (من أعلى) "rgbDriver" بشكل مستقل عن عملية واجهة Node.js.

للتحقق من أن برنامج التشغيل والجهاز يعملان ، قم بتغذية مجموعات من ثلاث قيم (من 0-255) ، مفصولة بمسافة ، لبرنامج التشغيل. مثل 'صدى 255 0 0 |./rgbDriver 'للأحمر أو' echo 0 255 0 |./rgbDriver "للأخضر. لاحظ أن "./" يخبر نظام التشغيل بالعثور على برنامجنا "rgbDriver" في الدليل الحالي. عند إصدار ^ c (cntl-c) لإيقاف برنامج التشغيل ، قد يظل المصباح مضيئًا أو لا. بالتناوب ، يمكنك تغذية قيمها بشكل تفاعلي. حاول كتابة هذه الأسطر واحدة تلو الأخرى من سطر الأوامر وشاهد مؤشر LED.

./rgbDriver

0255 0 100 0100 255255 0 … إلخ … ^ ج

تأكد من عدم تشغيل عمليتين من هذه العمليات بالتوازي.

لتشغيل مجموعة تطبيقات البرامج الكاملة ، بما في ذلك خادم Node.js ، استخدم هذا الأمر:

عقدة sudo rgb_main.js

ثم استخدم cntl-c عندما تريد إيقاف خادم Node.js

عقدة sudo rgb_main.js &

لتشغيله في الخلفية ، ولكن بعد ذلك سيتعين عليك استخدام أمر 'sudo kill -9 pid' لإيقافه. إذا كان هذا الأمر يبدو غريبًا بالنسبة لك ، فراجع إخراج هذين الأمرين: "man kill" و "man sudo".

استخدم متصفحًا متصلًا بشبكتك المحلية على سطح المكتب أو الجهاز اللوحي أو الهاتف. انتقل إلى https:// raspberrypi: 8080 / أو إذا كان هذا لا يعمل ، فاستخدم عنوان IP للجهاز (تم الحصول عليه من cmd 'ifconfig') شيئًا مثل 192.168.1.15 بالإضافة إلى مواصفات المنفذ: 8080 أو إذا كنت تستخدم Pi-Zero's واجهة المستخدم الرسومية: المضيف المحلي: ستعمل 8080.

قم بتشغيل منزلقات RGB ، على الصفحة التي تظهر ، وشاهد مصباح RGB-LED يتبع ذلك.

أوامر مفيدة أخرى لاحظ أنه إذا انتهى بك الأمر مع تشغيل أكثر من "rgbDriver" في وقت واحد ، فمن المحتمل أن تحصل على سلوك غير متوقع. إذا حاولت تشغيل نسخة ثانية من rgb_main.js فسوف يحدث خطأ.

سيسرد هذا الأمر جميع العمليات ذات الصلة:

ps aux | grep rgb

سيقتل هذا الأمر جميع عمليات nodeJS ، جنبًا إلى جنب مع العمليات الفرعية "rgbDriver":

sudo ps aux | عقدة grep. * rgb | awk '{print "sudo kill -9" $ 2}' | ش

عملية قائمة بذاتها

لجعل Pi-Zero يبدأ تشغيل تطبيق خادم Node.js عند بدء التشغيل … باستخدام المحرر المفضل لديك (مثل nano ~ /.bash_profile) ، اكتب السطور التالية واحفظها في ~ /.bash_profile

cd node_rgb

عقدة sudo rgb_main.js &

لتجنب تلقي رسائل خطأ مزعجة عند فتح نافذة طرفية ، استخدم الترميز الشرطي مثل برنامج shell النصي في ملف "start_rgb"

عندما يتم تشغيل Pi-Zero مضمنًا ، بدون لوحة مفاتيح أو ماوس أو شاشة ؛ ستستغرق واجهة المستخدم الرسومية الحد الأدنى من وقت وحدة المعالجة المركزية ، حيث لن يكون هناك تفاعل من المستخدم. لا أقوم بتعطيل بدء التشغيل التلقائي لواجهة المستخدم الرسومية ، لأن Pi-Zero بها موارد أكثر مما هو مطلوب ، في هذه الحالة ؛ وأحب أن أكون قادرًا على توصيل بعض الكابلات واستخدامها في أي وقت في المستقبل. رغم ذلك ، هذا ليس ضروريًا حيث يمكنك استخدام طرف SSH بعيد (مثل PuTTY) لإجراء أي صيانة لازمة.

استخدامه كشاشة حدث

لقد أنشأت صفحة ويب لمراقبة التغيير اليومي في مؤشر داو جونز. يمكن استخدام مصدره كدليل إرشادي لصفحتك الخاصة التي تستخدم بعض بيانات الويب وتحرك مؤشر Pi-Zero وفقًا لذلك. تحصل هذه الصفحة على بيانات (json) الخاصة بها من خدمة ويب Google. هناك العديد من أشكال خدمات الويب ، لذا سيتعين عليك البحث عن النوع الذي تريد استخدامه لتحديد كود JavaScript للوصول إليه.

إذا كنت ترغب في استخدام جهازك ، كما أفعل ، كمؤشر تغيير مؤشر داو مخصص ومستقل بذاته ، أضف هذه الأسطر إلى نهاية ملف ~ /.bash_profile ، أو كما هو مطلوب SSH في وإصدار سطر الأوامر الثاني. إذا كنت ترغب لاحقًا في استخدام جهاز التحكم عن بُعد "اقتل -9" ، فإن عملية المتصفح الناتجة.

ينام 20

متصفح epiphany --display =: 0.0 localhost: 8080 / Dow_Jones_Index.html &

سيضيء المؤشر لونًا رماديًا فاتحًا بقيمة 0. ويصبح أكثر فأكثر باللون الأخضر مع قيم أعلى. إنه أخضر نقي شديد السطوع عند حوالي 250. القيم الأعلى تسبب في البداية وميضًا ضحلًا ، يصل إلى وميض أعمق عند حوالي 500. بالنسبة للقيمة السالبة (الانخفاضات اليومية في مؤشر داو) فإنه يفعل نفس الشيء ، ولكن باللون الأحمر.

تحديث مايو 2018

لقد قمت بإنشاء صفحة ويب جديدة (SolarStorm_devCon.html ، مرفقة كملف txt ، نظرًا لعدم تحميل ملف.html) والتي تجمع معلومات GeoMagnetic العاصفة (والتي يمكن أن تتنبأ بحدوث CME مدمر ، EMP) وتستخدم ذلك لتقديم لون مقياس يعكس نوعًا من مؤشر Geo-Storm "DevCon". يشير إلى احتمال وقوع كارثة بسبب نبضة كهرومغناطيسية (EMP) ناتجة عن طقس الفضاء ، من المفترض أن تكون التوهجات الشمسية أو الانبعاث الكتلي الإكليلي (CME). استخدمه كما لو كنت تستخدم "Dow_Jones_Index.html".

الخطوة السادسة: التحكم في صفحة الويب عن بعد

في هذه المرحلة ، يمكنك التحكم في مصباح IOT الملون الخاص بك من أي مكان على شبكتك المحلية ، ولا تعد كيفية جعله مرئيًا عبر الإنترنت العام جزءًا من هذه التعليمات ، إذا قمت بإعداد IP عام لجهازك ، فستحتاج إلى ذلك استخدم عنوان IP هذا في الأمر open socket في JavaScript لصفحاتك (مثل ~ / node_rgb / public / index.html)

أخطط لاستخدام جهاز Pi-Zero IOT الخاص بي كمؤشر لوني في الوقت الفعلي لتغيير اليوم في مؤشر Dow Jones. لقد أنشأت صفحة تقوم بذلك ، وتحصل على بيانات json من google.com/finance ، وأنشأت أيضًا بضع صفحات ويب لتوضيح مجموعة واسعة من الاستخدامات لجهاز IOT الصغير هذا ، بدلاً من وضع PiZero الخاص بي على الإنترنت العام ، فأنا استضافت الصفحات على خادم الويب العام الحالي (حاليًا @ 71.84.135.81 الملقب: https://raspi.ddns01.com/ عندما يعمل خادم اسم المجال الديناميكي المجاني) ، والذي يعمل على الإصدار الأصلي B Raspberry-Pi.

في الكود الموجود على صفحاتي البعيدة ، فتحت اتصالات مأخذ التوصيل إلى 192.168.1.41:8080 ، قمت بإصلاح IP الخاص بي Pi-Zero إلى 192.168.1.41. للقيام بالمثل ، اتبع التوجيهات الموجودة في setup-up-raspberry-pi-with-wifi-and-a-static-ip تحت العنوان: عنوان IP الثابت. لذلك إذا قمت بإعداد PiZero ليكون 192.168.1.41 على شبكتك المحلية ، هذه الصفحات ، المفتوحة من موقع الويب الخاص بي ، ستتواصل مع جهازك ، حيث يتم الاتصال من جانب العميل.

فيما يلي تلك الصفحات التي استخدمتها لاختبار وتشغيل جهاز الإضاءة Pi-Zero IOT. إذا عرضت هذه الصفحات (https://71.84.135.81/iot/rgbLamp/ aka https://raspi.ddns01.com/iot/rgbLamp/ أو أي من الصفحات المؤطرة في تلك الصفحة) فإن JavaScript من جانب العميل قم بتشغيل ضوء IOT الذي تم إنشاؤه (نظرًا لأنه يعمل على عنوان url هذا "192.168.1.41:8080") إذا كنت ترغب في ذلك ، يمكنك نسخ مصدر أي من هذه الصفحات وتعديلها حسب رغبتك.

باستخدام الصفحة الأولى ، يمكنك ضبط جهازك على أي لون. سوف يتتبع مصباح LED واللون الذي تراه في صفحة الويب بشكل جيد إلى حد ما. يمكن تعديل قيم المقاومة المستخدمة (بالإضافة إلى الشاشة) لجعلها أكثر توافقًا. لقد أمضيت القليل من الوقت أو لا أمضي وقتًا طويلاً في ضمان تطابقهما. ستقوم هذه الصفحة بتحديث لونها عندما يغير أي شخص آخر اللون ويرسل الخادم رسالة المعلومات المحدثة.

صفحة واحدة عبارة عن زر بسيط يتم التحكم فيه بإشارة ضوئية.

هناك صفحة مصممة لتتبع مسابقة رياضية (مثل كرة القدم وكرة السلة والبيسبول) ، أو الانتخابات ، أو حتى تم تكييفها لجمع التبرعات أو مؤشر نمط مستوى تنبيه DEFCON. يمكن الحصول على الدرجات (أو الأصوات الانتخابية الملتزمة) تلقائيًا من خدمة الويب أو كشطها من بعض صفحات الويب الأخرى. ليس لدي موجز تلقائي يقود صفحة Contest_demo الخاصة بي. يمكن لأي شخص لديه المعرفة الصحيحة أن يضيف سائقًا قويًا لتشغيل مصابيح LED عالية الطاقة والاستحمام في غرفة (أو شريط رياضي) بلون الفريق عندما يكونون في المقدمة. لسوء الحظ ، لقد فات الأوان مع هذه التعليمات للأحزاب الكبرى لهذا العام ، ولكن في الوقت المناسب لانتخابات 2016.

ثم هناك صفحة مشابهة للصفحة التي سأستخدمها لتحويل جهازي إلى مؤشر تتبع داو جونز. شريط التمرير والأزرار موجودة فقط في صفحة العرض التوضيحي DJI لأغراض العرض التوضيحي. يوجد في مصدر هذه الصفحة رمز قمت بتطويره لإعادة تلوين صورة مستوحاة من الشاشة الخضراء ؛ مع تعليقات كافية قد تجدها مفيدة أيضًا.

تستمع الصفحة الأولى فقط من هذه الصفحات الأربع (جنبًا إلى جنب مع صفحة index.html المستندة إلى Pi-Zero) إلى رسائل تحديث الخادم ، ويتم التحديث وفقًا لذلك. كل ما تبقى ترسل فقط إلى الخادم.