WIXLIB

12. Cyfrowe wejścia .32312.0. Wprowadzenie12.1. Podłączanie przełącznika chwilowego12.2. Korzystanie z przełącznika chwilowego12.3. Korzystanie z dwupozycyjnego przełącznika bistabilnego lub suwakowego12.4. Korzystanie z przełącznika trójpozycyjnego12.5. Redukcja drgań styków powstających podczas wciskania przycisku12.6. Korzystanie z zewnętrznego rezystora podciągającego12.7. Korzystanie z (kwadrantowego) enkodera obrotowego12.8. Korzystanie z bloku klawiszy12.9. Wykrywanie ruchu12.10. Raspberry Pi i moduł GPS12.11. Wprowadzanie danych z klawiatury12.12. Przechwytywanie ruchów myszy12.13. Korzystanie z modułu zegara czasu rzeczywistego12.14. Dodanie włącznika do Raspberry Pi32332332632832933233433533834134334734834935313. Czujniki .35713.0. Wprowadzenie13.1. Korzystanie z czujników rezystancyjnych13.2. Pomiar jasności światła13.3. Pomiar temperatury za pomocą termistora13.4. Wykrywanie metanu13.5. Pomiar stężenia dwutlenku węgla13.6. Pomiar napięcia13.7. Stosowanie dzielnika napięcia13.8. Podłączanie rezystancyjnego czujnika do przetwornika analogowo-cyfrowego13.9. Pomiar temperatury za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego13.10. Pomiar temperatury procesora Raspberry Pi13.11. Pomiar temperatury, wilgotności i ciśnienia za pomocą Sense HAT13.12. Pomiar temperatury za pomocą cyfrowego czujnika13.13. Pomiar przyspieszenia przy użyciu modułu MMA8452Q13.14. Wyznaczanie magnetycznej północy przy użyciu Sense HAT13.15. Wykorzystanie inercyjnej jednostki zarządzania nakładki Sense HAT13.16. Wykrywanie magnesu przy użyciu kontraktonu13.17. Wykrywanie magnesu przy użyciu nakładki Sense HAT13.18. Pomiar odległości przy użyciu ultradźwiękowego dalmierza13.19. Pomiar odległości przy użyciu czujnika Time-of-Flight13.20. Pojemnościowy czujnik dotyku13.21. Odczyt kart elektronicznych przy użyciu RFID13.22. Wyświetlanie mierzonych wielkości13.23. Zapisywanie danych do dziennika utworzonego w pamięci USBSpis treściKup 8438838939039139239539739940240411Poleć książkę

14. Wyświetlacze . 40714.0. Wprowadzenie14.1. Korzystanie z czterocyfrowego wyświetlacza LED14.2. Wyświetlanie komunikatów za pomocą wyposażonego w interfejs I2Cwyświetlacza składającego się z matrycy diod LED14.3. Korzystanie z wyświetlacza składającego się z matrycy diod LEDna nakładce Sense HAT14.4. Wyświetlanie komunikatów na alfanumerycznej nakładce LCD HAT14.5. Korzystanie z wyświetlacza OLED14.6. Korzystanie z taśmy LED RGB14.7. Korzystanie z nakładki Unicorn HAT firmy Pimoroni14.8. Korzystanie z papieru elektronicznego40740740941141441641842142315. Dźwięk . 42515.0. Wprowadzenie15.1. Podłączenie głośnika15.2. Kontrolowanie wyjścia audio15.3. Odtwarzanie dźwięku z linii poleceń15.4. Odtwarzanie dźwięku za pomocą Pythona15.5. Użycie mikrofonu na USB15.6. Generowanie brzęczącego dźwięku42542542742942943043316. Internet rzeczy . 43516.0. Wprowadzenie16.1. Sterowanie złączem GPIO za pomocą sieci Web16.2. Wyświetlanie odczytów czujników na stronie internetowej16.3. Rozpoczęcie pracy z Node-RED16.4. Wysyłanie powiadomień z użyciem IFTTT16.5. Wysyłanie tweetów za pomocą ThingSpeak16.6. CheerLights16.7. Wysyłanie odczytów czujnika do ThingSpeak16.8. Odpowiadanie na tweety przy użyciu Dweet i IFTTT43543543944244645045245345617. Inteligentny dom . 46117.0. Wprowadzenie17.1. Raspberry Pi jako Message Broker17.2. Korzystanie z Node-RED i MQTT17.3. Wgrywanie nowego oprogramowania układowego na bezprzewodowyprzełącznik Sonoff Wi-Fi Smart Switch17.4. Konfiguracja przełącznika Sonoff Wi-Fi Smart Switch17.5. Użycie przełącznika Sonoff z MQTT17.6. Użycie przełącznika Sonoff z Node-RED12461461464469475477480Spis treściKup książkęPoleć książkę

17.7. Panel sterowania w Node-RED17.8. Planowanie zdarzeń z Node-RED17.9. Publikowanie wiadomości MQTT z WeMos D117.10. Użycie WeMos D1 z Node-RED48348748949218. Raspberry Pi i Arduino .49518.0. Wprowadzenie18.1. Programowanie Arduino za pośrednictwem Raspberry Pi18.2. Komunikacja z Arduino za pośrednictwem monitora portu szeregowego18.3. Sterowanie Arduino za pomocą biblioteki PyFirmatazainstalowanej na Raspberry Pi18.4. Sterowanie pracą cyfrowych wyjść Arduino za pomocą Raspberry Pi18.5. Sterowanie Arduino za pomocą biblioteki PyFirmata za pośrednictwemportu szeregowego18.6. Odczytywanie danych z cyfrowych wejść Arduinoza pomocą biblioteki PyFirmata18.7. Odczytywanie danych z analogowych wejść Arduinoza pomocą biblioteki PyFirmata18.8. Obsługa wyjść analogowych (PWM) za pomocą biblioteki PyFirmata18.9. Sterowanie pracą serwomotoru za pomocą biblioteki PyFirmata18.10. Podłączanie do Raspberry Pi mniejszych płytek Arduino18.11. Korzystanie z płytki z wbudowanym Wi-Fi (ESP8266)495496498500502504506508510512514515A Komponenty i dystrybutorzy .519B Piny Raspberry Pi .525Spis treściKup książkę13Poleć książkę

14Spis treściKup książkęPoleć książkę

ROZDZIAŁ 16.Internet rzeczy16.0. WprowadzenieInternet rzeczy (ang. Internet of Things — IoT) to bardzo szybko rozwijająca się sieć urządzeń(rzeczy) podłączonych do Internetu. Internet rzeczy to nie tylko komputery, na których korzystamy z przeglądarek internetowych, ale także wszystkie sprzęty, które mogą łączyć się z globalnąsiecią, włączając w to różnego rodzaju inteligentne systemy zarządzania domem, takie jak inteligentne sprzęty domowe i oświetlenie, systemy ochrony, a nawet karmniki dla zwierząt sterowaneprzez Internet lub inne, mniej praktyczne, lecz zabawne projekty.Po lekturze tego rozdziału będziesz wiedzieć, w jaki sposób Twoje Raspberry Pi może stać się częściąInternetu rzeczy.16.1. Sterowanie złączem GPIO za pomocą sieci WebProblemChcesz sterować pracą wyjść złącza GPIO za pośrednictwem sieci Web.RozwiązanieSkorzystaj z biblioteki bottle (zobacz receptura 7.17). Pozwoli ona na stworzenie interfejsu sieciowego umożliwiającego sterowanie złączem GPIO za pośrednictwem dokumentu HTML.Aby skorzystać z tej receptury, musisz zbudować obwód składający się z:xpłytki prototypowej i przewodów połączeniowych (zobacz sekcja „Sprzęt przydatny podczaswykonywania prototypów” w dodatku A),xtrzech rezystorów 1 k: (zobacz sekcja „Rezystory i kondensatory” w dodatku A),xtrzech diod LED (zobacz sekcja „Optoelektronika” w dodatku A),xtrzech przełączników chwilowych (zobacz sekcja „Pozostałe” w dodatku A).Na rysunku 16.1 przedstawiono ułożenie tych elementów na płytce prototypowej.435Kup książkęPoleć książkę

Rysunek 16.1. Schemat obwodu sterowanego za pośrednictwem strony WebZamiast płytki prototypowej możesz użyć przełącznika i diody LED umieszczonych na przewodach i podpinanych bezpośrednio do pinów GPIO (zobacz receptury 9.10 i 9.11), tak jak zostałoto pokazane na rysunku 16.2.Rysunek 16.2. Przełącznik i dioda LED podłączone bezpośrednio do pinów GPIO Raspberry Pi436Rozdział 16. Internet rzeczyKup książkęPoleć książkę

Proces instalacji biblioteki bottle opisano w recepturze 7.17.Umieść poniższy kod (plik r16 web control.py) w oknie środowiska programistycznego IDLE.from bottle import route, runfrom gpiozero import LED, Buttonleds [LED(18), LED(23), LED(24)]switch Button(25)def switch status():if switch.is pressed:return 'Wcisnietyelse:return 'Niewcisniety'def html for led(led number):i str(led number)result " input type 'button' onClick 'changed(" i ")' value 'LED " i "'/ "return result@route('/')@route('/ led number ')def index(led number "n"):if led number ! "n":leds[int(led number)].toggle()response " script "response "function changed(led)"response "{"response " window.location.href '/' led"response "}"response " /script "response ' h1 Sterowanie gniazdem GPIO /h1 'response ' h2 Przycisk ' switch status() ' /h2 'response ' h2 Diody /h2 'response html for led(0)response html for led(1)response html for led(2)return responserun(host '0.0.0.0', port 80)Podobnie jak wszystkie programy pokazane w tej książce, powyższy kod znajdziesz w materiałachdo pobrania (zobacz recepturę 3.22).Program należy uruchomić jako użytkownik posiadający uprawnienia administratora, używającwersji Python 2: sudo python r16 web control.pyJeżeli program zostanie uruchomiony poprawnie, powinien się wyświetlić komunikat o treścipodobnej do poniższej:Bottle server starting up (using WSGIRefServer()).Listening on http://0.0.0.0:80/Hit Ctrl-C to quit.16.1. Sterowanie złączem GPIO za pomocą sieci WebKup książkę437Poleć książkę

Jeżeli otrzymujesz wiadomości o błędach, upewnij się, że uruchamiasz program przy użyciu komendy sudo oraz python, a nie python3.Na dowolnym komputerze, lub na samym Raspberry Pi, pracującym w Twojej sieci uruchomprzeglądarkę. W polu adresu wpisz adres IP swojego Raspberry Pi (zobacz recepturę 2.2). Powinien się wyświetlić interfejs widoczny na rysunku 16.3.Rysunek 16.3. Sieciowy interfejs sterujący pracą złącza GPIOKlikając któryś przycisk LED, zobaczysz, jak skorelowana z nim dioda zapala się i gaśnie.Jeżeli wciśniesz przycisk podłączony do Raspberry Pi i przeładujesz stronę w przeglądarce, to zobaczysz, że obok słowa Przycisk widnieje napis Wciskasz (zamiast Nie wciskasz).OmówienieŻeby przedstawić działanie programu, najpierw przyjrzymy się interfejsowi sieci Web. Działaniewszystkich interfejsów sieciowych opiera się na serwerze odpowiadającym na żądania wysyłaneprzez przeglądarkę. W naszym przypadku funkcję serwera pełni program uruchomiony naRaspberry Pi.Serwer po odebraniu żądania analizuje zawarte w nim informacje i generuje w odpowiedzi dokument HTML (dokument sformatowany w języku hipertekstowego znakowania informacji).Jeżeli żądanie sieciowe odwołuje się do strony głównej (http://192.168.1.8/), to zmiennej led numberprzypisana zostanie domyślna wartość parametru n. Jeżeli w przeglądarce wpisalibyśmy adreshttp://192.168.1.8/2, to liczba 2 znajdująca się na końcu adresu URL zostałaby przypisana do parametru led number.Przypisanie parametrowi led number liczby 2 spowoduje przełączenie diody LED 2.Aby uzyskać dostęp do adresu URL przełączającego diodę, musimy spowodować, że po kliknięciuprzycisku LED 2 strona zostanie przeładowana, a na końcu adresu zostanie dodany dodatkowyparametr. Cała sztuczka polega na umieszczeniu w dokumencie HTML funkcji JavaScript wpływającej na pracę przeglądarki. Gdy funkcja ta zostanie uruchomiona przez przeglądarkę, stronazostanie przeładowana, a na końcu adresu zostanie dodany odpowiedni parametr.438Rozdział 16. Internet rzeczyKup książkęPoleć książkę

Wszystko to sprawia, że mamy do czynienia ze złożoną sytuacją, w której program napisanyw Pythonie generuje kod JavaScript uruchamiany później w przeglądarce internetowej. Poniższelinie kodu generują wspomnianą funkcję eresponse " script " "function changed(led)" "{" " window.location.href '/' led" "}" " /script "Kod HTML nie jest powtarzany dla każdego z przycisków z osobna. Jest on generowany przezfunkcję html for led:def html for led(led):l str(led)result " input type 'button' onClick 'changed(" l ")'value 'LED " l "'/ "return resultKod ten jest używany trzykrotnie — po jednym razie dla każdego przycisku. Przekazuje on informacje na temat kliknięcia przycisku do funkcji changed. Do funkcji w roli parametru przekazywany jest również numer diody LED.Sposób określania, czy przycisk jest wciśnięty, jest o wiele prostszy. Polega on na odczytaniu stanuwejścia i wygenerowaniu kodu HTML informującego odbiorcę o tym, czy przycisk jest wciśnięty.Zobacz równieżDodatkowe informacje na temat biblioteki bottle znajdziesz na stronie https://www.bottlepy.org/docs/dev/.16.2. Wyświetlanie odczytów czujnikówna stronie internetowejProblemChcesz wyświetlać odczyty czujnika podłączonego do Twojego Raspberry Pi na automatycznieaktualizowanej stronie internetowej.RozwiązanieUżyj serwera sieciowego bottle i języka JavaScript, aby aktualizować wyświetlane informacje.Przykładowy projekt, pokazany na rysunku 16.4, polega na wyświetlaniu temperatury procesoraRaspberry Pi, mierzonej za pomocą wbudowanego czujnika.16.2. Wyświetlanie odczytów czujników na stronie internetowejKup książkę439Poleć książkę

Rysunek 16.4. Wyświetlanie temperatury procesora Raspberry PiAby dowiedzieć się, jak zainstalować bibliotekę bottle, zobacz recepturę 7.17.W folderze r16 web sensor, znajdującym się w materiałach do pobrania, znajdziesz 4 pliki dlatego przykładu.web sensor.pyZawiera napisany w Pythonie kod dla serwera bottle.main.htmlZawiera kod HTML, który będzie wyświetlany w Twojej przeglądarce.justgage.1.0.1.min.jsZewnętrzna biblioteka JavaScript, która wyświetla grafikę termometru.raphael.2.1.0.min.jsBiblioteka używana przez bibliotekę justgage.W celu uruchomienia programu zmień folder na r16 web sensor i użyj poniższej komendy: sudo python web sensor.pyPodobnie jak pozostałe programy omówione w tej książce, powyższy program znajdziesz w materiałach do pobrania (receptura 3.22).Następnie otwórz przeglądarkę, na tym samym Raspberry Pi lub na innym komputerze podłączonym do tej samej sieci, i wpisz adres IP Raspberry Pi w pasku adresu. Jeżeli wykonałeś wszystkopoprawnie, pojawi się strona podobna do tej pokazanej na rysunku 16.4.440Rozdział 16. Internet rzeczyKup książkęPoleć książkę

OmówienieGłówny program, web sensor.py, jest tak naprawdę bardzo krótki.import os, timefrom bottle import route, run, templatedef cpu temp():dev os.popen('/opt/vc/bin/vcgencmd measure temp')cpu temp dev.read()[5:-3]return cpu temp@route('/temp')def temp():return cpu temp()@route('/')def index():return template('main.html')@route('/raphael')def index():return )def index():return template('justgage.1.0.1.min.js')run(host '0.0.0.0', port 80)Funkcja cpu temp odczytuje temperaturę procesora Raspberry Pi, tak jak zostało to opisane w recepturze 13.10.W dalszej części programu zostały użyte 4 polecenia @route, które łączą podany w nawiasie adresURL z następującą po nich procedurą. Pierwsza ścieżka (/temp) zwraca temperaturę procesoraRaspberry Pi w stopniach Celsjusza. Wartość ta jest zapisana jako zmienna tekstowa. Głównaścieżka (/) zwraca szablon głównej strony HTML, main.html. Dwie pozostałe ścieżki umożliwiajądostęp do kopii bibliotek JavaScript: justgage i raphael.Plik main.html zawiera głównie kod JavaScript do renderowania interfejsu użytkownika. html head script src /jquery.min.js"type "text/javascript" charset "utf-8" /script script src "raphael" /script script src "justgage" /script script function callback(tempStr, status){if (status "success") {temp Timeout(getReading, 1000);}else {alert("Wystapil problem");}}16.2. Wyświetlanie odczytów czujników na stronie internetowejKup książkę441Poleć książkę

function getReading(){ .get('/temp', callback);} /script /head body div id "gauge" class "200x160px" /div script var g new JustGage({id: "gauge",value: 0,min: 10,max: 60,title: "Temperatura procesora 'C"});getReading(); /script /body /html Biblioteka jquery jest importowana bezpośrednio ze strony internetowej ery. Natomiast biblioteki justgage i raphael importowane są z lokalnych plików.Pobieranie odczytu z Raspberry Pi do przeglądarki jest procesem dwustopniowym. Najpierw wywoływana jest funkcja getReading, która wysyła żądanie przez /temp do programu web sensor.py.Gdy nadejdzie odpowiedź, wywołana zostanie funkcja callback odpowiedzialna za aktualizacjęgrafiki termometru wyświetlanej na stronie. Po sekundzie funkcja getReading zostanie wywołanaponownie, zgodnie z drugim argumentem funkcji setTimeout.Zobacz równieżJeżeli chciałbyś wyświetlać odczyty czujnika w aplikacji napisanej w Pythonie zamiast na stronieinternetowej, zobacz recepturę 13.22.Biblioteka justgage ma wiele użytecznych opcji wyświetlania odczytów z czujników. Aby uzyskaćdodatkowe informacje na jej temat, odwiedź stronę https://justgage.com/.16.3. Rozpoczęcie pracy z Node-REDProblemChcesz stworzyć prosty proces IoT polegający na wysyłaniu tweeta po wci

1.1. Wybór modelu Raspberry Pi 19 1.2. Podłączanie urządzeń zewnętrznych do Raspberry Pi 22 1.3. Zamknięcie Raspberry Pi w obudowie 24 1.4. Wybór zasilacza 26 1.5. Wybór dystrybucji systemu operacyjnego 29 1.6. NOOBS — zapis na kartę mikro-SD 30 1.7. Instalacja systemu operacyjnego bez NOOBS 34 1.8.