domingo, 24 de fevereiro de 2013

Raspberry Pi - Ler valores do GPIO


A primeira experiência no âmbito da leitura de valores para o Raspberry Pi, é feita com base no tutorial proposto por Matthew Kirk aqui.

0. Material necessário

  • Raspberry Pi
  • Sensor Digital de temperatura DS18B20
  • Resistência 4,7 kΩ

1. Esquema para sensor de temperatura

O sensor de temperatura utilizado é um DS18B20, que permite efetuar leituras digitais (9-bits a 12-bist) do valor da temperatura (em Celsius).
Esquema do sensor de temperatura DS18B20
Neste esquema a ligação ao Raspberry Pi efetuou-se atravé do pin7 do Raspberry Pi, correspondendo ao GPIO04.
Esquema de ligações dos componentes

2. Implementação do circuito

Novamente, muito cuidado ao ligar o circuito para não danificar o Raspberry Pi.
Breadboard com o circuito implementado e conectado ao Rpi

3. Carregar módulos necessários

A leitura da temperatura deste sensor pressupõe alguns passos iniciais de configuração, pois por defeito o Raspberry Pi não carrega os módulos que permitem a "conversa" com outros componentes.
Assim, é necessário ativar estes dois módulos:
$ sudo modprobe w1-gpio
$ sudo modprobe w1_therm

Após este passo é necessário verificar qual o número de série carregado para o sensor de temperatura.
$ ls /sys/bus/w1/devices/
28-0000025d1522  w1_bus_master1

É através deste número de série (único para cada sensor) que será possível obter a informação da temperatura do sensor.

4. Obter a temperatura

Para obter a temperatura atual basta ver o conteúdo do ficheiro:
$ cat /sys/bus/w1/devices/28-0000025d1522/w1_slave 
5c 01 4b 46 7f ff 04 10 a1 : crc=a1 YES
5c 01 4b 46 7f ff 04 10 a1 t=21750

Para ficar apenas com o valor é possível:
$ tail -n 1 /sys/bus/w1/devices/28-0000025d1522/w1_slave | tail -c 6
21875

5. Integração com PHP

Em PHP é muito fácil aceder ao ficheiro anterior e obter valor pretendido:
      if (isset($_GET['temp'])&&$_GET['temp']!=''){
        exec("sudo gpio -g mode 4 in"); // Iniciar GPIO04 = pin 7
        if ($_GET['temp']=='on'){
          // Ler do ficheiro
          $filename = '/sys/bus/w1/devices/28-0000025d1522/w1_slave';
          $mode = "r";
          $file = fopen($filename, $mode);
          if ($file){
            fgets($file); // Ler primeira linha e descartar
            $buffer = fgets($file); // Ler linha da temperatura
            fclose($file);
            $temp = substr($buffer, -6); // Obter os últimos 6 caracteres com a temperatura
            echo ""+$temp/1000+"ºC
"; // Converter para as unidades corretas
          }
        }
      }


Para executar basta aceder ao URL do ficheiro PHP e adicionar a variável temp com o valor on:
http://rpi/temp.php?temp=on


domingo, 17 de fevereiro de 2013

Raspberry Pi - Controlar GPIO em PHP

Para controlar o GPIO do Raspberry Pi através do PHP é necessário efetuar algumas configurações.

1. Configuração da execução do gpio

Adicionar no final do ficheiro de sudoers para dar permissão a www-data de execução apenas do comando gpio.
$ whereis gpio
gpio: /usr/local/bin/gpio
$ sudo visudo
...
# GPIO
www-data ALL=(ALL) NOPASSWD: /usr/local/bin/gpio


Em PHP depois é possível fazer a chamadas à ferramenta gpio com sudo.

2. Exemplo de ficheiro PHP para controlar LED

Seguindo o setup eletrónico feito aqui, é possível criar o ficheiro led.php que acende e apaga o led através do PHP.

Exemplo led.php:

if (isset($_GET['led'])&&$_GET['led']!=''){
  exec("sudo gpio -g mode 7 out"); // Iniciar o GPIO07 = pino 26
  if ($_GET['led']=='on'){
    exec("sudo gpio -g write 7 1"); // Acender LED
  }else{
    exec("sudo gpio -g write 7 0"); // Apagar LED
  }
}

Para verificar basta ter uma hiperligação ou inserir o URL que passe a variável led com o valor on para acender o LED e qualquer outro para o apagar.

Para acender:
http://rpi/led.php?led=on

Para apagar:
http://rpi/led.php?led=off

WiringPi - GPIO na linha de comandos

Já foi visto um método que permite aceder ao GPIO do Rpi através de python, aqui.

Outra forma de interação com o GPIO é através do wiringPi que implementa uma ferramenta para a linha de comandos que pode ser invocada de várias formas.
Diretamente pelo utilizador, dentro de shell scripts, em PHP através de exec(), etc.

Esta ferramenta é da autoria de Gordon Henderson e para instalar basta seguir os passos daqui.
O manual da mesma encontra-se aqui ou na linha de comandos: man gpio.

1. Instalar o wiringPi

Instalar o git-clone:
$ sudo apt-get install git-clone

Obter o código:
$ git clone git://git.drogon.net/wiringPi

Instalar:
$ cd wiringPi
$ ./build

A partir daqui é possível utilizar a ferramenta wiringPi.

2. Utilizar o wiringPi

Implementando este circuito é possível através da linha de comandos efetuar o ligar e desligar do led.
Neste caso é indicado 7 para o GPIO07, ou seja, o pino 26. Depois escreve-se 1 para ligar ou 0 para desligar o led.
$ gpio -g mode 7 out
$ gpio -g write 7 1
$ gpio -g write 7 0

Raspberry Pi - webserver

A instalação de um webserver no Raspberry Pi permitirá ter um webserver com muito baixo consumo energético.
Mais para a frente será pretendido ter o webserver a controlar o Raspberry Pi através de PHP.

Normalmente utiliza-se o apache2 como webserver e o mysql-server para base de dados, mas devido às limitações do Raspberry Pi, a utilização do lighttpd webserver deverá ser mais adequada.

Também o mysql-server revela-se muito voraz em RAM... Após a sua instalação a RAM livre passou de 210MB para apenas 96MB...

Assim, ainda se procuram alternativas... 

1. Instalar lighttpd + php5

Para fazer este setup basta:
$ sudo apt-get install lighttpd php5-cgi

2. Configurar o webserver

A configuração básica necessária implica apenas ativar e configurar o suporte para PHP.

Para ativar o suporte para PHP no lighttpd:
$ sudo lighty-enable-mod fastcgi-php

Depois é necessário localizar o binário do php5-cgi para indicar na configuração do lighttpd:
$ whereis php5-cgi
php5-cgi: /usr/bin/php5-cgi ... ...

$ sudo nano /etc/lighttpd/conf-enabled/15-fastcgi-php.conf 

Confirmar se a o binário está correto:
"bin-path" => "/usr/bin/php5-cgi",

Caso esteja tudo correto, carregar as definições:
$ sudo service lighttpd force-reload

3. Testar o funcionamento

Depois de instalado e configurado resta testar. Para tal basta criar um ficheiro .php, por exemplo:
$ sudo nano /var/www/info.php
<?php
phpinfo();
?>

Abrir um browser e introduzir http://a.b.c.d/info.php
Onde a.b.c.d é o IP do Raspberry Pi.

Eletrónica e Raspberry Pi

Para além da excelente vertente relativa ao Sistema Operativo e demais software possível de correr no Raspberry Pi, existe a Eletrónica.

1. Interface Eletrónica do Rpi

O Raspberry Pi possui uma interface com esta finalidade que se designa de GPIO (General Purpose Input Output).
Esta interface possui 26 pinos que podem ser: 5V, 3V3, GND ou de Input/Output.

Consoante o modelo do Rpi existem diferentes layouts destes pinos.

Uma boa fonte de informação sobre isto está no Raspberry Pi Spy (http://www.raspberrypi-spy.co.uk/2012/06/simple-guide-to-the-rpi-gpio-header-and-pins/).

GPIO Revision 2

2. Esquema para Pisca-Pisca controlado pelo Rpi

Atenção!
Algumas das chamadas de atenção existentes em diversos lados são relativas ao cuidado no desenho e, principalmente, implementação dos circuitos de forma a não "queimar" o Raspberry Pi, pois os pinos de IO do GPIO estão ligados diretamente ao chip da CPU.
Por isso, deve verificar-se sempre o circuito que se vai implementar!

A partir do site indicado anteriormente é possível aceder a inúmeros artigos de interesse.
Um dos mais interessantes para quem se inicia nestas lides é o relativo ao led Pisca-Pisca controlado pelo Raspberry Pi, que se encontra aqui.

Aquando da implementação do circuito numa breadboard convém confirmar tudo. Assim, convém confirmar as ligações do transistor T1 (neste caso um BC547C).

3. Implementação do circuito

Breadboard com o circuito ligado ao Rpi e LED aceso
  • O LED deve ser ligado com o pino mais comprido à resistência R1 e o mais curto ao pino 1 do transistor T1.
  • A resistência R2 deverá ser ligada ao pino 2 do transistor T1.
  • O pino 3 do transistor T1 deverá ser ligado ao GND do Rpi (pino 6).
  • A resistência R1 deve ligar também ao Rpi, neste caso no pino 1 (+3V3).
  • A resistência R2 deve ligar também ao Rpi, neste caso no pino 26 (IO).


4. Python e o GPIO

Para se poder controlar o input e output dos pinos do GPIO através de código python é necessário instalar uma biblioteca, por exemplo: raspberry-gpio-python, disponível para download aqui.

Para saber qual a versão a utilizar é possível executar no terminal do Rpi:
$ python --version
Python 2.7.3

Neste caso será necessário descarregar a biblioteca para a versão 2.

Depois de descarregado o ficheiro, é necessário instalá-lo com:
$ sudo dpkg -i python-rpi.gpio_0.4.2a-1_armhf.deb

Após esta instalação é possível importar para o python a biblioteca que interage com o GPIO.

5. Código Pisca-Pisca em Python

Para testar resta agora criar um ficheiro, por exemplo led.py com o conteúdo:
import RPi.GPIO as GPIO
import time

# Use physical pin numbers
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
# Set up header pin 26 (GPIO7) as an input
pin=26
print "Setup Pin %i" % (pin)
GPIO.setup(pin, GPIO.OUT)

var=1
print "Start loop"
while var==1 :
  print "Set Output False"
  GPIO.output(pin, False)
  time.sleep(1)
  print "Set Output True"
  GPIO.output(pin, True)
  time.sleep(1)

Como o código tem que interagir com o GPIO, é necessário executá-lo com privilégios de root, ou seja:
$ sudo python led.py

Portátil com acesso ao Rpi por SSH e execução do código led.py