Vokiel.com

http://raspberrypi.org

W poprzednim wpisie dotyczącym Raspberry Pi pokazałem co należy zrobić aby uruchomić na nim system oraz mini-server www w postaci prostego skryptu nodejs.

RPi nie jest tylko miniaturową wersją zwykłego komputera, na którym można testować aplikacje czy strony www. Do tego można przecież użyć VM (przy tym przydzielić więcej zasobów). Malina ma coś więcej – wbudowany port rozszerzeń GPIO, za pomocą którego możemy wchodzić w interakcje z zewnętrznymi urządzeniami elektronicznymi. Począwszy od prostego świecenia diodami LED, przez odczytywanie wartości z urządzeń aż po bardziej zaawansowane możliwości sterowania.

W tym wpisie pokażę jedną z możliwości – odczyt temperatury z czujnika 1-wire Dallas 18B20.

Aktualizacja systemu

Niestety, w dostępnym w lipcu obrazie Debiana nie było modułu 1-wire, jądro było w wersji 3.1.9.

vokiel@rpi ~$ uname -a
Linux raspberrypi 3.1.9+ #168 PREEMPT Sat Jul 14 18:56:31 BST 2012 armv6l GNU/Linux

Prace przy RPi ciągle trwają, zatem nowe aktualizacje, dodatki pojawiają się bardzo często. W związku z tym potrzebna jest aktualizacja systemu. Dostępnych jest wiele instrukcji, m.in.: http://elinux.org/RPi_Kernel_Compilation, http://www.bootc.net/projects/raspberry-pi-kernel/. Najłatwiejszą wersją (jeśli nie chcecie sami kompilować jądra) jest Hexxeh’s easy updater tool, którego użycie sprowadza się do trzech komend:

wget http://goo.gl/1BOfJ -O /usr/bin/rpi-update && chmod +x /usr/bin/rpi-update

sudo apt-get install ca-certificates

rpi-update 240 #podział pamięci na 240MB CPU / 16MB GPU

Podany sposób nie aktualizuje nam jądra do najnowszej dostępnej wersji, ale jest ona wystarczająca do uruchomienia 1-wire:

vokiel@rpi ~ $ uname -a
Linux rpi 3.2.18+ #20 Mon May 28 17:27:57 EDT 2012 armv6l GNU/Linux

Moduł 1-wire

Wątek na forum RPi dotyczący 1-wire jest dość obszerny: http://www.raspberrypi.org/phpBB3/viewtopic.php?t=6649, ważne jest dla nas jedno – włączenie modułu jądra.

Sprawdźmy najpierw, czy mamy widoczne urządzenie w1 (1-wire):

vokiel@rpi ~ $ ls /sys/bus/
amba  hid  mmc  platform  scsi  sdio  spi  usb

Jak widać nie, zatem musimy dodać moduł, a następnie zrestartować Malinę

root@rpi:~# modprobe w1-gpio

Po restarcie jest ok:

vokiel@rpi ~ $ ls /sys/bus/
amba  hid  mmc  platform  scsi  sdio  spi  usb  w1

Nasz termometr pojawi się w katalogu /sys/bus/w1/devices/ pod swoim id, np.: 28-00000249bf39. Ale aby to się stało, musimy zabrać się za małe lutowanie.

Elektronika

Dallas 18B20

Dallas 18B20

Na zdjęciu obok widać jak wygląda Dallas 18B20. Jest bardzo mały i poręczny, pasuje do miniaturyzacji samego RPi.

Obok zdjęcia widać schemat oznaczenia nóżek: 0V (GND), DQ, V+ – masa, sygnał, zasilanie. Potrzebujemy jeszcze rezystora o oporności 4,7kΩ, który wstawiamy pomiędzy nóżki 2-3.

Przykładowy schemat: (Dla pewności podłączenia sprawdzajcie datasheet producenta.)

http://nathan.chantrell.net/

Do ukończenia zestawu potrzebne będą jeszcze kabelki. Dobrym źródłem może być stary pc, z którego możemy wymonotować taśmy łączące przedni panel z płytą główną. Zaletą takich kabli są gotowe końcówki, które możemy od razu podpinać do pinów GPIO. Przydadzą się jeszcze rurki termokurczliwe, żeby całość nie wyglądała tak tragicznie jak u mnie – izolowanie za pomocą taśmy.

Jako, że nie jest to blog elektronika, nie będę tu przedstawiał procesu lutowania, w zasadzie nie jest on skomplikowany, ani nawet interesujący. Gotowy zestaw po podłączeniu wygląda następująco:

Podwójna wtyczka (niebieski + szary kabelek) jest podwójna tylko dlatego, że zbrakło mi pojedynczych ;), siwy kabelek jest w tym przypadku niepotrzebny.

Odczyt temperatury

Domyślnie w1-wire dla RPi działa na GPIO4 (pin 7) – niebieski kabelek na zdjęciu powyżej. Proponuję zapoznać się z układem pinów i ich oznaczeniami, wygodny schemat dostępny jest na stronie http://www.raspberrypi-spy.co.uk/2012/06/simple-guide-to-the-rpi-gpio-header-and-pins/. Widoczny na zdjęciu biały kabelek podpięty jest do P1 – zasilanie 3,3V, czarny z tyłu to GND.

Jeśli wszystko zostało podpięte poprawnie, powinniśmy zobaczyć urządzenie w systemie:

vokiel@rpi ~ $ ls -l /sys/bus/w1/devices/
razem 0
lrwxrwxrwx 1 root root 0 wrz 16 08:16 28-00000249bf39 -> ../../../devices/w1_bus_master1/28-00000249bf39
lrwxrwxrwx 1 root root 0 wrz 16 13:04 w1_bus_master1 -> ../../../devices/w1_bus_master1

W katalogu urządzenia zobaczymy kilka plików i katalogów:

vokiel@rpi ~ $ cd /sys/bus/w1/devices/28-00000249bf39
vokiel@rpi /sys/bus/w1/devices/28-00000249bf39 $ ls -la
razem 0
drwxr-xr-x 3 root root    0 wrz 16 08:16 .
drwxr-xr-x 4 root root    0 wrz 16 08:16 ..
lrwxrwxrwx 1 root root    0 wrz 16 13:52 driver -> ../../../bus/w1/drivers/w1_slave_driver
-r--r--r-- 1 root root 4096 wrz 16 13:52 id
-r--r--r-- 1 root root 4096 wrz 16 13:52 name
drwxr-xr-x 2 root root    0 wrz 16 13:52 power
lrwxrwxrwx 1 root root    0 wrz 16 13:52 subsystem -> ../../../bus/w1
-rw-r--r-- 1 root root 4096 wrz 16 13:52 uevent
-r--r--r-- 1 root root 4096 wrz 16 08:16 w1_slave

Najważniejszy dla nas to w1_slave, z którego odczytamy aktualną temperaturę. Możemy to zrobić wykorzystując po prostu program cat:

vokiel@rpi /sys/bus/w1/devices/28-00000249bf39 $ cat w1_slave 
c3 01 4b 46 7f ff 0d 10 2f : crc=2f YES
c3 01 4b 46 7f ff 0d 10 2f t=28187

Jak się nie trudno domyśleć, t=28187 to aktualna temperatura z czujnika (28.187 °C). Oczywiście ta postać nie bardzo nadaje się do dalszego użycia. Sposobów na pobranie temperatury w bardziej czytelnym formacie jest tyle ilu programistów, mój wygląda następująco:

vokiel@rpi /sys/bus/w1/devices/28-00000249bf39 $ \
> cat ./w1_slave | grep t= | cut -f2 -d= | awk '{print $1/1000}'
28.125

Node

Skoro potrafimy już odczytywac temperaturę z czujnika, czas najwyższy połączyć to z nodejs.

Na początek przyda nam się moduł child_process, przy pomocy którego wywołamy sytemową komendę i odbierzemy wynik jej działania.

#!/usr/bin/node
 
var exec = require('child_process').exec;
 
var tempId = '28-00000249bf39',
    dispTempInterval,
    dispTempIntervalClock = 10; //sec
 
var dispTemp = function(){
    exec( "cat /sys/bus/w1/devices/" + tempId + "/w1_slave | grep t= | cut -f2 -d= | awk '{print $1/1000}'", function( error, stdout, stderr ){
        if ( error != null ){
          console.log( "Error: " + error);
        }
 
        var temp = parseFloat(stdout).toFixed(2);
        console.log ( "Current temperature: " + temp + "°C" );
    });
}
 
console.log( 'Started node-temp');
console.log( '-----------------');
 
/* Start interval */
dispTempInterval = setInterval( function(){
  dispTemp();
}, dispTempIntervalClock*1000 );

Uruchamiamy skrypt i co 10 sekund otrzymujemy aktulane odczyty temperatury, które możemy zapisać w bazie danych i zrobić z nich ładny wykres.

Started node-temp
-----------------
Current temperature: 22.50°C
Current temperature: 22.50°C
Current temperature: 24.19°C

Po drobnych modyfikacjach ( github – rpi-node-temp ) efekt wygląda troszeczkę lepiej. Dodałem jeden próg, który oddziela „bezpieczną” temperaturę od krytycznej i odpowiednio sygnalizuje to kolorem. Przyłożenie termometru do czipa pokazuje efekt kolorów:

rpi-node-temp