صفحه پیام IoT RPi LED: 3 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

در این دستورالعمل ، من یک صفحه پیام LED متصل به وای فای با استفاده از Raspberry Pi (RPi) ساخته ام. کاربران با استفاده از مرورگرهای خود به وب سرور Raspberry Pi متصل می شوند تا پیام های کوتاهی را که روی صفحه نمایش LED 8x8 نمایش داده می شود ، ارسال کنند. از آنجا که رابط ماتریس 8x8 LED با درایور MAX7219 در پایتون توسط دیگران در اینترنت به خوبی مستند شده است ، این پروژه بر ایجاد یک رابط وب سرور و استفاده از ZeroMQ Messaging برای مدیریت پیام های ورودی تمرکز دارد.

به روز رسانی: در اینجا یک پروژه پیگیری IoT Decimal/Hexadecimal 8x8 LED Matrix Drawing Board است

(من یک تسهیل کننده باشگاه برای Girls Who Code Club هستم و این پروژه ساده را برای آموزش طراحی و پیام رسانی رابط وب به دانش آموزان ارائه کردم.)

مرحله 1: راه اندازی سخت افزار

این پروژه به سخت افزار زیر نیاز دارد:

• تمشک پای
• منبع تغذیه USB مانند Anker با کابل USB کوتاه به MicroUSB
• ماژول ماتریس نقطه MAX7219 با کابل روبان (Aliexpress با قیمت کمتر از 2 دلار)
• محفظه (من از جعبه مقوایی تهیه کردم و اسپری را به رنگ مشکی رنگ آمیزی کردم)

راه اندازی سخت افزار قسمت آسانی است. به سادگی یک کابل روبان 5 سیم را از ماتریس LED به RPi در سند کتابخانه MAX7219 وصل کنید.

LED-> RPi ======== VCC-> GPIO Pin #2 (5v) GND-> GPIO Pin #6 (GND) DIN-> GPIO Pin #19CS-> GPIO Pin #24CLK-> GPIO Pin # 23

من از یک نوار فوم دو طرفه برای چسباندن واحد LED به قاب RPi استفاده کردم. سپس ، از جعبه مقوایی یک محفظه برای قرار دادن RPi و باتری ساختم.

مرحله 2: راه اندازی نرم افزار

RPi باید نرم افزار زیر را داشته باشد:

• پایتون 3
• وب سرور آپاچی 2
• درایور Max7219 برای پایتون
• پیام رسانی ZeroMQ

پایتون 3

RPi باید Python 3 را از قبل نصب کرده باشد. در حالی که کد من برای پایتون 3 نوشته شده است ، پایتون 2 باید با چند تغییر جزئی کار کند.

آپاچی 2

Apache را راه اندازی کرده و برنامه نویسی Python CGI را فعال کنید. در زیر چند منبع عالی برای راه اندازی Apache در RPi آمده است ، بنابراین من اینجا را تکرار نمی کنم. برای راه اندازی Apache و CGI ، آموزش های زیر را دنبال کنید. مطمئن شوید که اسکریپت های *.py از مرورگر قابل اجرا هستند.

• https://raspberrywebserver.com/cgiscripting/
• https://www.knight-of-pi.org/apache-web-server-with-cgi-for-python/

درایور Max7291

با دنبال کردن آخرین راهنمای نصب ، درایور Max7219 را نصب کنید:

https://max7219.readthedocs.io/fa/latest/install.html

پس از نصب ، کد نمونه ، matrix_test.py را در هر راهنمای نصب اجرا کنید تا "Hello World" روی ماتریس LED نمایش داده شود. این باید قبل از رفتن به مرحله بعدی کار کند.

پیام های ZeroMQ

چرا به پیام رسانی نیاز داریم؟ سعی کنید کد مثال بالا ، matrix_test.py را همزمان روی دو صفحه پایانه اجرا کنید. این سیستم به چندین کد اجازه می دهد تا همزمان اجرا شوند ، اما می بینید که پیام ها با هم تداخل دارند که مطلوب نیست. در یک محیط کاربر واحد ، این ممکن است مشکلی ایجاد نکند زیرا می توانید مطمئن شوید که فقط یک برنامه می تواند همزمان اجرا شود. در یک محیط چند کاربره مانند وب ، سیستم باید یک صف FIFO (First-In-First-Out) ایجاد کند تا مطمئن شود تنها یک نفر می تواند کد را اجرا کند در حالی که دیگران منتظر می مانند. در حالی که ممکن است راه حل های دیگری برای دستیابی به این هدف وجود داشته باشد ، من تصمیم گرفتم از ZeroMQ برای مدیریت صف FIFO استفاده کنم. کد سرور ZeroMQ شامل فراخوانی عملکرد واقعی برای نمایش یک پیام در ماتریس LED یک به یک در حالی است که وب سرور به عنوان یک سرویس گیرنده ZeroMQ عمل می کند و پیام ها را به سرور ZeroMQ ارسال می کند. به این ترتیب ، در حالی که چندین کاربر می توانند پیامها را از طریق یک صفحه وب به طور همزمان ارسال کنند ، سرور ZeroMQ فقط یک پیام را در یک زمان نمایش می دهد.

برای این پروژه ، ما فقط pyzmq بسته Python را نصب می کنیم و نه کل بسته ZeroMQ.

اجرا کن:

sudo pip3 pyzmq را نصب کنید

راهنمای ZeroMQ را در https://zguide.zeromq.org بخوانید و مثال سرور و سرویس گیرنده hello world را در پایتون امتحان کنید. کد نمونه پایتون را برای سرور و کلاینت در RPi کپی کنید و قبل از رفتن به مرحله بعد از کارکردن آنها مطمئن شوید.

مرحله 3: راه اندازی صفحه وب

در صفحه وب ، از چارچوب bootstrap css/js استفاده کردم تا صفحه زیبا به نظر برسد. این کاملا اختیاری است.

فایل پیوست led_msg.tar.gz را به ریشه یا زیر شاخه Apache بارگیری کنید. برای برداشتن فایل tar gzip'd ، اجرا کنید:

tar -xzvf led_msg.tar.gz

این فایل های زیر را ایجاد می کند:

msg.py (برنامه اصلی)

templates/interstitial.html (قالب html) templates/send_msg.html (قالب html) static/img/led_150x150-j.webp

به صورت اختیاری ، چارچوب bootstrap css/js را در زیر فهرست استاتیک نصب کنید.

نشانی اینترنتی msg.py مرورگر خود را وارد کنید و مطمئن شوید صفحه وب ظاهر می شود. هنوز پیام ارسال نکنید !!!

قبل از ارسال پیام ها ، سرور ZeroMQ باید شروع به پذیرش پیام های سرویس گیرنده صفحه وب و نمایش آنها بر روی ماتریس LED کند. اگر سرور ZeroMQ در حال اجرا نباشد ، چیزی روی صفحه نمایش داده نمی شود.

کد ضمیمه max7219_server.py را در فهرست اصلی خود بارگیری کنید ، نه در ریشه Apache جایی که می تواند توسط کاربران وب اجرا شود. آن را به عنوان root اجرا کنید:

sudo python max7219_server.py

اکنون سرور ZeroMQ آماده دریافت پیام از صفحه وب است. یک پیام ساده را از صفحه وب وارد کرده و ارسال کنید. اگر همه چیز به درستی تنظیم شده باشد ، آن پیام را در صفحه سرور ZeroMQ و همچنین روی ماتریس LED مشاهده خواهید کرد.

اگر می خواهید سرور را خاموش کنید ، کافی است Control-C را برای خروج از صفحه سرور انجام دهید.

خودشه. امیدوارم از این پروژه به اندازه من لذت ببرید.

یکی از پیشرفت هایی که می توانید انجام دهید این است که ارتباط ZeroMQ بین سرور و مشتریان را ناهمزمان کنید تا صفحه وب منتظر نمایش پیام های دیگر نماند. همچنین ، می توانید ماتریس LED اضافی را در حالت آبشاری وصل کنید. آن را به شما واگذار می کنم