Raspberry Pi als intelligenter Wecker

Wiring Pi

Zum Abfragen des Tasters, über den sich später der Alarm abschalten lässt, benötigt das System nun Wiring Pi [3]. Diese Bibliothek ermöglicht einen einfachen Zugriff auf die GPIO-Schnittstelle des Raspberry Pi. Sie stellt einfache Kommandos und eine leistungsfähige C-API zur Verfügung, um die I/O-Ports zu beschreiben oder auszulesen. Unter anderem bringt sie auch Treiber für den I2C-Bus mit. Die Installation stellt für geübte RasPi-Geeks eine leichte Fingerübung dar, mit weniger Erfahrung halten Sie sich an Listing 12.

Listing 12

 

$ cd /tmp
$ git clone git://git.drogon.net/wiringPi
$ cd wiringPi
$ ./build
$ cd ..

Der Build-Vorgang nimmt speziell auf der ersten Raspberry-Pi-Generation eine ganze Weile in Anspruch. Das Build-Skript schiebt dabei die generierten Daten nach einer Root-Abfrage ins System. Anschließend testen Sie mit dem Aufruf von gpio readall, ob die Installation erfolgreich verlief (Listing 13).

Listing 13

 

$ gpio readall
 +-----+-----+---------+------+---+-Model B2-+---+------+---------+-----+-----+
 | BCM | wPi |   Name  | Mode | V | Physical | V | Mode | Name    | wPi | BCM |
 +-----+-----+---------+------+---+----++----+---+------+---------+-----+-----+
 |     |     |    3.3v |      |   |  1 || 2  |   |      | 5v      |     |     |
 |   2 |   8 |   SDA.1 |   IN | 1 |  3 || 4  |   |      | 5V      |     |     |
 |   3 |   9 |   SCL.1 |   IN | 1 |  5 || 6  |   |      | 0v      |     |     |
 |   4 |   7 | GPIO. 7 |   IN | 1 |  7 || 8  | 1 | ALT0 | TxD     | 15  | 14  |
 |     |     |      0v |      |   |  9 || 10 | 1 | ALT0 | RxD     | 16  | 15  |
 |  17 |   0 | GPIO. 0 |   IN | 0 | 11 || 12 | 0 | IN   | GPIO. 1 | 1   | 18  |
 |  27 |   2 | GPIO. 2 |   IN | 1 | 13 || 14 |   |      | 0v      |     |     |
 |  22 |   3 | GPIO. 3 |   IN | 0 | 15 || 16 | 0 | IN   | GPIO. 4 | 4   | 23  |
 |     |     |    3.3v |      |   | 17 || 18 | 0 | IN   | GPIO. 5 | 5   | 24  |
 |  10 |  12 |    MOSI |   IN | 0 | 19 || 20 |   |      | 0v      |     |     |
 |   9 |  13 |    MISO |   IN | 0 | 21 || 22 | 0 | IN   | GPIO. 6 | 6   | 25  |
 |  11 |  14 |    SCLK |   IN | 0 | 23 || 24 | 1 | IN   | CE0     | 10  | 8   |
 |     |     |      0v |      |   | 25 || 26 | 1 | IN   | CE1     | 11  | 7   |
 +-----+-----+---------+------+---+----++----+---+------+---------+-----+-----+
 |  28 |  17 | GPIO.17 |   IN | 0 | 51 || 52 | 0 | IN   | GPIO.18 | 18  | 29  |
 |  30 |  19 | GPIO.19 |   IN | 0 | 53 || 54 | 0 | IN   | GPIO.20 | 20  | 31  |
 +-----+-----+---------+------+---+----++----+---+------+---------+-----+-----+
 | BCM | wPi |   Name  | Mode | V | Physical | V | Mode | Name    | wPi | BCM |
 +-----+-----+---------+------+---+-Model B2-+---+------+---------+-----+-----+

Zeitsteuerung

Um unseren Wecker zu den in der Datenbank definierten Weckzeitpunkten zu aktivieren, benötigen wir noch ein kleines Skript, das in der Datenbank nach einem Weckeintrag sucht und diesen ausführt, sobald es an der Zeit ist.

Das alle 15 Minuten als Cronjob gestartete Skript wertet die Tabellenspalte ts aus, um festzustellen, ob ein Weckauftrag vorliegt. Stellt es dabei fest, dass der Zeitpunkt für einen bestimmten Auftrag gekommen ist, spielt es die in sound definierte Datei ab und startet gleichzeitig das Skript für die Lichtanimation. Danach löscht es den Auftrag aus der Datenbank, damit er nicht noch einmal ausgeführt wird. Nach einer Wartezeit von 5 Minuten schaltet das Skript das Licht dann wieder ab.

Da die Bibliothek zur Steuerung des LED-Bands Root-Rechte benötigt, legen Sie dafür, wie in Listing 14 gezeigt, einen Eintrag in der Crontab von root an (siehe auch Kasten "Cron").

Listing 14

 

$ sudo crontab -e */15 * * * *   php /var/www/alarm.php

Cron

Der Unix-Dienst Cron ermöglicht, beliebige Tasks zu vorbestimmten Zeiten auszuführen. Die Konfiguration nehmen Sie über das Kommandozeilenwerkzeug crontab vor. Mit crontab -l lassen Sie sich die aktuellen Einstellungen für den angemeldeten Benutzer anzeigen. Die Option -e bringt Crontab in den Edit-Modus.

Ein Eintrag baut sich nach dem Schema Minute Stunde Tag Monat Wochentag Task auf. Der letzte Parameter gibt an, welches Programm oder Skript Cron ausführen soll. Dabei gilt es darauf zu achten, dass das System die Aufgabe in der Zeit bis zum nächsten Start auch komplett ausführen kann, sonst läuft der Speicher mit der Zeit zu. Die ersten fünf Parameter steuern den Ausführungszeitpunkt; hier können Zahlen oder Sternchen stehen. Zahlen geben an, wann Cron den Task ausführen soll; das Sternchen dient als Wildcard (siehe Tabelle "Cron-Beispiele").

Es lassen sich alle möglichen Zeitpunkte und Intervalle einstellen; Details schildert die umfangreiche Manpage von Cron. Da das System die Programme und Skripte zwar mit den Rechten des jeweiligen Users ausführt, aber kein Environment setzt, müssen Sie für einen Cronjob alle Pfade absolut angeben und auf Aliase verzichten.

Cron-Beispiele

Parameter

Bedeutung

* * * * *

täglich jede Minute

*/10 * * * *

täglich alle 10 Minuten

0 * * * *

täglich zu Beginn jeder Stunde

0 0 * * *

täglich um 0:00 Uhr

30 18 * * *

täglich um 18:30 Uhr

* * 1 * *

an jedem Monatsersten, den ganzen Tag jede Minute

Das Programm /var/www/alarm.php steuert alle Abläufe (Listing 15). Es schaltet zunächst alle LEDs aus, um sicherzustellen, dass das LED-Band nicht unnötig lange leuchtet (Zeile 3). Danach fragt es bei der Datenbank an, ob es Zeit zum Wecken ist (Zeilen 6 bis 8). Falls ja, spielt es den Weckton ab (Zeile 10) und startet die in light angegebene Lichtshow (Zeile 11). Den dazugehörigen Datensatz löscht es dann aus der Datenbank (Zeile 13). Eine While-Schleife (ab Zeile 16) fragt ab, ob der Taster gedrückt wurde; zur Sicherheit bricht die Schleife nach 600 Sekunden ab (Zeile 17). Falls der Taster gedrückt wurde, beendet das Skript den Musikplayer (Zeile 22).

Listing 15

 

<?php
  $home="/home/pi/alarm/";
  system($home."light/all_off" ); system($home."light/all_off");
  $con=new mysqli("localhost","alarm","alarm","alarm");
  if(!$con){ die ("Database Connect failed"); }
  $sql="select * from alarm where ts < now() order by ts asc";
  $result = $con -> query($sql);
  $row = $result->fetch_assoc();
  if ($row["id"]) {
    system('/usr/bin/nohup /usr/bin/ogg123 '.$home."sound/".$row["sound"].'>/dev/null  &' );
    system('/usr/bin/nohup '.$home."light/".$row["light"].'>/dev/null  &' );
    exec('/usr/local/bin/gpio mode 0 in');
    $sql="delete from alarm where id=".$row["id"];
    $con -> query($sql);
    $sts=time();
    while(!system('/usr/local/bin/gpio read 0',$o)) {
      if(time()> ($sts+600)) {
        break;
      }
    }
  }
system('/usr/bin/killall ogg123 ');
$con->close();
?>

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