描述

這個(gè)項(xiàng)目始于去年，作為德雷克塞爾大學(xué)的一個(gè)有趣的新生設(shè)計(jì)項(xiàng)目，一直持續(xù)到我自己的夏天。它還有很長(zhǎng)的路要走，但基本功能已經(jīng)過(guò)驗(yàn)證。

目前正在尋求調(diào)試/測(cè)試方面的幫助。也將感謝任何 Web 開發(fā)人員或特別是 Javascript 開發(fā)人員的幫助，以改進(jìn) UI 和后端，并添加更好的任務(wù)調(diào)度功能。

軟件設(shè)計(jì)基于 JSON 文件。該文件允許輕松更新連接到 Pi 的硬件設(shè)備的更改。該軟件根據(jù)此文件呈現(xiàn) GUI 并初始化 Pi 上的 GPIO 引腳。以下是去年春天編寫的說(shuō)明手冊(cè)的示例。?

向 device.json 添加條目

在這個(gè)項(xiàng)目的主目錄中有一個(gè)名為“device.json”的文件。當(dāng)客戶端連接到 Node.js 服務(wù)器時(shí)，服務(wù)器將此文件解析為 Javascript 對(duì)象，并將此信息打包為 websocket 數(shù)據(jù)發(fā)送給客戶端。整個(gè)系統(tǒng)基于此文件中包含的信息。HTML control.html 文件不包含任何設(shè)備特定信息，它只是一個(gè)框架結(jié)構(gòu)，允許客戶端 javascript（包含在 /js/control.js 文件中）解析通過(guò) websockets 發(fā)送的數(shù)據(jù)，并繪制使用 JavaScript 的頁(yè)面。這使得從 Pi 添加和刪除設(shè)備變得相對(duì)容易。通過(guò)簡(jiǎn)單地編輯這個(gè)文件，整個(gè)界面都會(huì)被重新繪制以適應(yīng)這些變化。

{

“銷”：2，

“狀態(tài)”：“出”，

“名稱”：“警報(bào)”，

“id”：“蜂鳴器”

},

{

“銷”：27，

“狀態(tài)”：“在”，

“名稱”：“按鈕”，

“編號(hào)”：“按鈕”，

"highmsg" : "按下按鈕",

“l(fā)owmsg”：“沒(méi)有變化……”

},

這是在 device.js 文件中找到的對(duì)象的兩個(gè)示例。所有對(duì)象都必須包含一個(gè)與整數(shù)值匹配的“pin”鍵。Pin 對(duì)應(yīng)于設(shè)備連接到的 Pi 上的 GPIO 引腳，應(yīng)該是一個(gè)整數(shù)。請(qǐng)注意，有兩個(gè)編號(hào)系統(tǒng)用于指代 Rpi GPIO 引腳。Pi 有 40 個(gè)引腳，在參考引腳的相對(duì)位置時(shí)，板的方向始終是排針位于板的右上角。一種編號(hào)方法從 1 到 40 對(duì)每個(gè)引腳進(jìn)行編號(hào)，從左上角的引腳開始為引腳 1（這不是 DEVICE.JSON 使用的系統(tǒng)）。device.json 文件使用的編號(hào)方法使用處理器設(shè)計(jì)規(guī)定的任意編號(hào)方案，不遵循排針上的邏輯順序。使用下圖確定您的設(shè)備連接到的引腳。

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上面的第一個(gè) JSON 條目是一個(gè)輸入對(duì)象。對(duì)于每個(gè)連接的輸出設(shè)備，對(duì)象必須包含以下字段：pin、state、name、id。

• pin是設(shè)備所連接的 GPIO 引腳，該引腳可以是高電平（3.3V）或低電平（0V 又名接地）

• 狀態(tài)是“in”或“out”，我們?cè)谶@里討論輸出設(shè)備，所以這應(yīng)該是“out”

• 名稱是將顯示在站點(diǎn)界面上的字符串。它可以是任何東西，但應(yīng)該相對(duì)較短（這樣頁(yè)面布局不會(huì)受到負(fù)面影響）并且獨(dú)一無(wú)二

• id也必須是唯一的。這應(yīng)該很短，少于 6 個(gè)字符，并描述所連接的設(shè)備。該值將在調(diào)度界面中使用，以指代將在特定日期更改狀態(tài)的設(shè)備。

上面的第二個(gè)對(duì)象是一個(gè)輸入對(duì)象。輸出對(duì)象包含與輸入相同的四個(gè)鍵，但是它們又添加了兩個(gè)鍵：highmsg 和 lowmsg

• 狀態(tài)是“在”

• highmsg應(yīng)該有一個(gè)字符串值，當(dāng)輸入引腳的狀態(tài)為高時(shí)將顯示該值。

• lowmsg應(yīng)該有一個(gè)字符串值，當(dāng)輸入引腳的狀態(tài)為低時(shí)將顯示該值。

這些對(duì)象的語(yǔ)法稱為 JSON，又名 JavaScript Object Notation。這種語(yǔ)法非常挑剔。如果不正確，您的對(duì)象將無(wú)法正常運(yùn)行。在上傳之前使用 http://jsonlint.com/ 檢查您的 JSON 語(yǔ)法。并查看 W3 學(xué)校 http://www.w3schools.com/json/ 以獲取有關(guān) JSON 的更多信息。

將設(shè)備物理連接到 Pi

1. 你想連接什么樣的設(shè)備？它可以是輸入（即傳感器，或?qū)y(cè)量周圍環(huán)境的東西）或輸出（即與周圍環(huán)境交互的東西，如 LED 或蜂鳴器，或繼電器）。

2. 設(shè)備的電源要求是一個(gè)重要的考慮因素。樹莓派只能提供這么多功率。如果輸出設(shè)備耗電過(guò)多，您的系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)偶發(fā)行為（尤其是“斷電”，在這種情況下耗電過(guò)多，系統(tǒng)會(huì)關(guān)閉幾分之一秒，似乎會(huì)自發(fā)重啟）。了解您設(shè)備的電源要求。如果設(shè)備有 3 根線，則這些線將連接到電源（+5V 或 +3.3V）、地線 (0V) 和 GPIO。如果有兩條線（例如 LED），則可以直接從 GPIO 驅(qū)動(dòng)設(shè)備，但不能沒(méi)有串聯(lián)電阻來(lái)限制電流。檢查設(shè)備的數(shù)據(jù)表以查看哪個(gè)引腳/電線對(duì)應(yīng)于什么。如果您的 3 線設(shè)備是 5V 設(shè)備，它可能直接從 Pi 上的 5V 電源軌供電，只需將 +5V（又名 VCC）引腳插入 Pi 接頭上的 5V 引腳即可。3.3V 接頭限制為 50 mA 的總電流消耗（對(duì)于所有設(shè)備）。不要超過(guò)這個(gè)。您可能需要為 3.3V 設(shè)備使用外部電源。

3. 每個(gè) GPIO 引腳可以提供 3.3 伏電壓和 16 毫安的最大值。但是，在我看來(lái)，您不應(yīng)嘗試從 GPIO 引腳汲取接近 16 mA 的電流。有關(guān)從 Pi 為設(shè)備供電的更多信息，請(qǐng)參閱：(http://raspberrypi.stackexchange.com/questions/9298/what-is-the-maximum-current-the-gpio-pins-can-output)

4. 確保 Pi 的電源（帶有微型 USB 電纜的墻上插座）可以提供至少1.2 安培和 5 伏的電壓。最好安全使用并獲得 2 安培 5 伏充電器，大多數(shù)現(xiàn)代手機(jī)（包括 iPhone）都配備能夠提供這種功率的充電器。

5. 如果要接LED，找一個(gè)在線電阻計(jì)算器，或者用筆、紙和歐姆定律（電壓=安培數(shù)*電阻），計(jì)算出適合LED的電阻值。請(qǐng)記住 16 mA 的限制，以及將連接的其他設(shè)備數(shù)量。

6. 對(duì)于 5 伏、3 線設(shè)備（輸入或輸出）、接地、+5V 至 +5V 以及信號(hào)（輸入或輸出）到 GPIO 引腳（記錄在 device.json 中）。請(qǐng)記住，如果您的 5V 設(shè)備消耗的電流超過(guò) 100mA（左右），您可能需要構(gòu)建一個(gè)外部穩(wěn)壓器，請(qǐng)參閱第 8 步。請(qǐng)注意，5V 設(shè)備的功率限制受 USB 電源可用功率的限制在 Pi 中，5V 設(shè)備比 3.3V 設(shè)備有更多的余地。

7. 對(duì)于 3.3V 3 線設(shè)備，如果所有 3.3V 設(shè)備的電源要求都在 50mA 以內(nèi)，則將 +3.3V 連接到 +3.3V，接地，并將信號(hào)發(fā)送到 GPIO 引腳（如 device.json 中所記錄）。

8. 如果 3.3V 設(shè)備消耗的電流超過(guò) 50mA，請(qǐng)獲得面包板（或原型板）并用價(jià)值幾美元的零件組裝一個(gè)簡(jiǎn)單的 3.3V 穩(wěn)壓器電路。在線查找有關(guān)如何執(zhí)行此操作的說(shuō)明。完成后，將設(shè)備的+3.3V 電源引腳插入外部電路上電源調(diào)節(jié)器的+3.3V 輸出。（這也適用于 5V，只需使用 5V 穩(wěn)壓器即可）。

系統(tǒng)圖

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