搭建树莓派手机远程开门系统

 
【目标】
按下手机app中的按钮，寝室的门锁打开。

【基本原理】
Raspberry Pi 作为控制装置：其运行Linux系统，因此功能强大；提供GPIO接口，因此便于控制物理开门机构。
yeelink 平台作为云提供者：自己搭建web服务器成本高难度大，yeelink提供免费的物联网云服务，并开放API，可以用于编写手机app。

在yeelink 平台注册一个开关型传感器，平时其value为0。
RasPi 每5s 通过yeelink HTTP API 检查value 值，当检测到1时开门。
开发可以通过yeelink HTTP API操作value值的安卓app，实现手机远程开门。
 
【初次配置RasPi】
组装RasPi外壳。应当加装散热片。夏天时考虑加装散热风扇。
（查看CPU温度命令：cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp）
 
将TF卡通过读卡器连接到Windows电脑，用 Win32DiskImager 烧录RasPi系统到TF卡。
RasPi系统镜像可以从官网下载。
如需恢复TF卡，可以烧录bootsector镜像。

配置视频输出：
在Windows上打开TF卡，找到config.txt，修改一下内容
hdmi_force_hotplug=1
hdmi_group=2
hdmi_mode=16
hdmi_drive=2
config_hdmi_boost=4
sdtv_mode=2
arm_freq=800

将TF卡，键盘，HDMI线，和其它需要的外设接入RasPi，打开电源。

初次开机进入半图形设置界面，选择扩展存储卡空间，修改pi用户密码，选择开机默认启用命令行，TimeZone设置为Asia，键盘设置为104-US，确认并自动重启。

配置自动连接WiFi：
前提确保无线网卡正常工作。

sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

在文件末尾添加形如以下内容

network={

        ssid="名称"

        psk="密码"

}

保存退出。
 

sudo reboot
测试开机后能否自动连接到指定WiFi。

从启动输出或从路由器查看RasPi的ip地址，。
在Windows上使用putty，在安卓手机上使用ConnectBot，进行SSH连接。
在Windows上使用FileZilla，进行sftp连接，连接地址以sftp://开头。

从此可以不再使用独立显示器和键盘。

【定时关机】
sudo crontab -u root -e
添加如下内容
35 22 * * * /sbin/init 0 

【开机运行】
 sudo nano /etc/rc.local
添加以下内容
sudo nohup python -u /home/pi/unlockhandler.py >/home/pi/unlockhandler.log 2>&1 &

【下载安装依赖】 

sudo apt-get install python-dev

下载 RPi.GPIO-0.5.11.tar.gz 到/home/pi/

tar xvzf RPi.GPIO-0.5.11.tar.gz

cd RPi.GPIO-0.5.11

sudo python setup.py install

下载 requests-2.7.0.tar.gz 到/home/pi/
tar xvzf requests-2.7.0.tar.gz
cd requests-2.7.0
sudo python setup.py install

rm requests-2.7.0.tar.gz
rm  RPi.GPIO-0.5.11.tar.gz
sudo rm -rf requests-2.7.0
sudo rm -rf RPi.GPIO-0.5.11
 
【基于Python的GPIO】
四个GPIO针脚控制步进电机，三个GPIO针脚控制RGB三色LED灯。
 

 
编写unlockhandler.py 

源代码：

import json

import requests   

import RPi.GPIO as GPIO  

import time 

 

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

 

led_R = 40

led_G = 38

led_B = 36

stepper_A = 37

stepper_B = 35

stepper_C = 33

stepper_D = 31

 

GPIO.setwarnings(False)

GPIO.setup(led_R, GPIO.OUT)

GPIO.setup(led_G, GPIO.OUT)

GPIO.setup(led_B, GPIO.OUT)

GPIO.setup(stepper_A, GPIO.OUT)

GPIO.setup(stepper_B, GPIO.OUT)

GPIO.setup(stepper_C, GPIO.OUT)

GPIO.setup(stepper_D, GPIO.OUT)

GPIO.setwarnings(True)

 

GPIO.output(led_R, 0)

GPIO.output(led_G, 0)

GPIO.output(led_B, 0)

GPIO.output(stepper_A, 0)  

GPIO.output(stepper_B, 0)

GPIO.output(stepper_C, 0)

GPIO.output(stepper_D, 0)

 

 

def setStep(w1, w2, w3, w4):

    GPIO.output(stepper_A, w1)

    GPIO.output(stepper_B, w2)

    GPIO.output(stepper_C, w3)

    GPIO.output(stepper_D, w4)

 

def forward(delay, steps):  

  for i in range(0, steps):

    setStep(1, 0, 1, 0)

    time.sleep(delay)

    setStep(0, 1, 1, 0)

    time.sleep(delay)

    setStep(0, 1, 0, 1)

    time.sleep(delay)

    setStep(1, 0, 0, 1)

    time.sleep(delay)

 

def backwards(delay, steps):  

  for i in range(0, steps):

    setStep(1, 0, 0, 1)

    time.sleep(delay)

    setStep(0, 1, 0, 1)

    time.sleep(delay)

    setStep(0, 1, 1, 0)

    time.sleep(delay)

    setStep(1, 0, 1, 0)

    time.sleep(delay)

 

  

apiurl = 'http://api.yeelink.net/v1.0/device/*****/sensor/*****/datapoints'  

apiheaders = {'U-ApiKey': '********************************'}  

 

payload={'value': 0}

rpost = requests.post(apiurl, headers=apiheaders, data=json.dumps(payload))

print time.strftime('%H:%M:%S'), 

print("Ready.") 

GPIO.output(led_R, 1)

time.sleep(0.5) 

GPIO.output(led_R, 0)

GPIO.output(led_G, 1)

time.sleep(0.5) 

GPIO.output(led_G, 0)

GPIO.output(led_B, 1)

time.sleep(0.5) 

GPIO.output(led_B, 0)

 

while True:    

  rget = requests.get(apiurl,headers=apiheaders)

  dic = json.loads(rget.text)

  #print time.strftime('%H:%M:%S'),

  

  if dic['value'] == 1: 

    print time.strftime('%H:%M:%S'),  

    print("Unlocking!")

    GPIO.output(led_R, 1)

 

    # unlock work flow 

    forward(0.01, 128)
    time.sleep(2)

    backwards(0.01, 128)

    setStep(0, 0, 0, 0)

 

    payload={'value': 0}

    rpost = requests.post(apiurl, headers=apiheaders, data=json.dumps(payload))

    print("Done.")

    GPIO.output(led_R, 0)

    time.sleep(1)

 

  else:  

    #print("Stand by.")

    GPIO.output(led_G, 1)

    time.sleep(0.2)  

    GPIO.output(led_G, 0)

    time.sleep(4.8)

   

简述：
用 requests 库操作HTTP请求，用 json 库处理返回的 json 数据。
刚运行时，配置好针脚，将value初始化为0，三灯闪烁。
每5s读取一次value值：如果是1则操作步进电机开门，然后将value置回0，过程中亮红灯；如果是0则闪绿灯。

【安卓app】
主要源代码：
 public class MainActivity extends ActionBarActivity {

 

    PostHandler handler = null;

    TextView textView = null;

    Button startButton = null;

 

    @Override

    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

        super.onCreate(savedInstanceState);

        setContentView(R.layout.activity_main);

 

        handler = new PostHandler();

        textView = (TextView) findViewById(R.id.textView);

        startButton = (Button) findViewById(R.id.startButton);

        startButton.setOnClickListener(new OCL());

 

    }

 

    private class OCL implements View.OnClickListener {

        public void onClick(View v) {

            PostThread pt = new PostThread();

            new Thread(pt).start();

        }

    }

 

    class PostHandler extends Handler {

        public PostHandler() {

        }

        public PostHandler(Looper L) {

            super(L);

        }

        @Override

        public void handleMessage(Message msg) {

            super.handleMessage(msg);

            // 接收消息更新UI

            Integer statusCode = msg.what;

            String status = null;

 

            switch (statusCode){

                case 0: status = "未能发送指令，请检查网络！";break;

                case 200: status = "指令发送成功！";startButton.setEnabled(false);break;

                default: status = "错误的返回值：" + statusCode + " ！";break;

            }

            textView.append("\n\n" + status);

        }

    }

 

    class PostThread implements Runnable {

        public void run() {

 

            HttpClient httpClient = null;

            HttpGet httpGet = null;

            HttpPost httpPost = null;

            HttpResponse response = null;

            Integer statusCode = 0;

 

            httpClient = new DefaultHttpClient();

            httpGet = new HttpGet("http://api.yeelink.net/v1.0/device/*****/sensor/*****/datapoints");

            httpPost = new HttpPost("http://api.yeelink.net/v1.0/device/*****/sensor/*****/datapoints");

            httpGet.addHeader("U-ApiKey", "***************************************");

            httpPost.addHeader("U-ApiKey", "******************************************");

            JSONObject obj = new JSONObject();

            try {

                obj.put("value", 1);

                httpPost.setEntity(new StringEntity(obj.toString()));

                response = httpClient.execute(httpPost);

                statusCode = response.getStatusLine().getStatusCode();

            } catch (Exception e) {

                e.printStackTrace();

            }

 

            // 网络线程发送消息

            Message msg = new Message();

            msg.what = statusCode;

            handler.sendMessage(msg);

        }

    }