树莓派家庭自动化开源

描述

这个项目始于去年，作为德雷克塞尔大学的一个有趣的新生设计项目，一直持续到我自己的夏天。它还有很长的路要走，但基本功能已经过验证。

目前正在寻求调试/测试方面的帮助。也将感谢任何 Web 开发人员或特别是 Javascript 开发人员的帮助，以改进 UI 和后端，并添加更好的任务调度功能。

软件设计基于 JSON 文件。该文件允许轻松更新连接到 Pi 的硬件设备的更改。该软件根据此文件呈现 GUI 并初始化 Pi 上的 GPIO 引脚。以下是去年春天编写的说明手册的示例。 

向 device.json 添加条目

在这个项目的主目录中有一个名为“device.json”的文件。当客户端连接到 Node.js 服务器时，服务器将此文件解析为 Javascript 对象，并将此信息打包为 websocket 数据发送给客户端。整个系统基于此文件中包含的信息。HTML control.html 文件不包含任何设备特定信息，它只是一个框架结构，允许客户端 javascript（包含在 /js/control.js 文件中）解析通过 websockets 发送的数据，并绘制使用 JavaScript 的页面。这使得从 Pi 添加和删除设备变得相对容易。通过简单地编辑这个文件，整个界面都会被重新绘制以适应这些变化。

{

“销”：2，

“状态”：“出”，

“名称”：“警报”，

“id”：“蜂鸣器”

},

{

“销”：27，

“状态”：“在”，

“名称”：“按钮”，

“编号”：“按钮”，

"highmsg" : "按下按钮",

“lowmsg”：“没有变化……”

},

这是在 device.js 文件中找到的对象的两个示例。所有对象都必须包含一个与整数值匹配的“pin”键。Pin 对应于设备连接到的 Pi 上的 GPIO 引脚，应该是一个整数。请注意，有两个编号系统用于指代 Rpi GPIO 引脚。Pi 有 40 个引脚，在参考引脚的相对位置时，板的方向始终是排针位于板的右上角。一种编号方法从 1 到 40 对每个引脚进行编号，从左上角的引脚开始为引脚 1（这不是 DEVICE.JSON 使用的系统）。device.json 文件使用的编号方法使用处理器设计规定的任意编号方案，不遵循排针上的逻辑顺序。使用下图确定您的设备连接到的引脚。

 

 

上面的第一个 JSON 条目是一个输入对象。对于每个连接的输出设备，对象必须包含以下字段：pin、state、name、id。

• pin是设备所连接的 GPIO 引脚，该引脚可以是高电平（3.3V）或低电平（0V 又名接地）

• 状态是“in”或“out”，我们在这里讨论输出设备，所以这应该是“out”

• 名称是将显示在站点界面上的字符串。它可以是任何东西，但应该相对较短（这样页面布局不会受到负面影响）并且独一无二

• id也必须是唯一的。这应该很短，少于 6 个字符，并描述所连接的设备。该值将在调度界面中使用，以指代将在特定日期更改状态的设备。

上面的第二个对象是一个输入对象。输出对象包含与输入相同的四个键，但是它们又添加了两个键：highmsg 和 lowmsg

• 状态是“在”

• highmsg应该有一个字符串值，当输入引脚的状态为高时将显示该值。

• lowmsg应该有一个字符串值，当输入引脚的状态为低时将显示该值。

这些对象的语法称为 JSON，又名 JavaScript Object Notation。这种语法非常挑剔。如果不正确，您的对象将无法正常运行。在上传之前使用 http://jsonlint.com/ 检查您的 JSON 语法。并查看 W3 学校 http://www.w3schools.com/json/ 以获取有关 JSON 的更多信息。

将设备物理连接到 Pi

1. 你想连接什么样的设备？它可以是输入（即传感器，或将测量周围环境的东西）或输出（即与周围环境交互的东西，如 LED 或蜂鸣器，或继电器）。

2. 设备的电源要求是一个重要的考虑因素。树莓派只能提供这么多功率。如果输出设备耗电过多，您的系统可能会出现偶发行为（尤其是“断电”，在这种情况下耗电过多，系统会关闭几分之一秒，似乎会自发重启）。了解您设备的电源要求。如果设备有 3 根线，则这些线将连接到电源（+5V 或 +3.3V）、地线 (0V) 和 GPIO。如果有两条线（例如 LED），则可以直接从 GPIO 驱动设备，但不能没有串联电阻来限制电流。检查设备的数据表以查看哪个引脚/电线对应于什么。如果您的 3 线设备是 5V 设备，它可能直接从 Pi 上的 5V 电源轨供电，只需将 +5V（又名 VCC）引脚插入 Pi 接头上的 5V 引脚即可。3.3V 接头限制为 50 mA 的总电流消耗（对于所有设备）。不要超过这个。您可能需要为 3.3V 设备使用外部电源。

3. 每个 GPIO 引脚可以提供 3.3 伏电压和 16 毫安的最大值。但是，在我看来，您不应尝试从 GPIO 引脚汲取接近 16 mA 的电流。有关从 Pi 为设备供电的更多信息，请参阅：(http://raspberrypi.stackexchange.com/questions/9298/what-is-the-maximum-current-the-gpio-pins-can-output)

4. 确保 Pi 的电源（带有微型 USB 电缆的墙上插座）可以提供至少1.2 安培和 5 伏的电压。最好安全使用并获得 2 安培 5 伏充电器，大多数现代手机（包括 iPhone）都配备能够提供这种功率的充电器。

5. 如果要接LED，找一个在线电阻计算器，或者用笔、纸和欧姆定律（电压=安培数*电阻），计算出适合LED的电阻值。请记住 16 mA 的限制，以及将连接的其他设备数量。

6. 对于 5 伏、3 线设备（输入或输出）、接地、+5V 至 +5V 以及信号（输入或输出）到 GPIO 引脚（记录在 device.json 中）。请记住，如果您的 5V 设备消耗的电流超过 100mA（左右），您可能需要构建一个外部稳压器，请参阅第 8 步。请注意，5V 设备的功率限制受 USB 电源可用功率的限制在 Pi 中，5V 设备比 3.3V 设备有更多的余地。

7. 对于 3.3V 3 线设备，如果所有 3.3V 设备的电源要求都在 50mA 以内，则将 +3.3V 连接到 +3.3V，接地，并将信号发送到 GPIO 引脚（如 device.json 中所记录）。

8. 如果 3.3V 设备消耗的电流超过 50mA，请获得面包板（或原型板）并用价值几美元的零件组装一个简单的 3.3V 稳压器电路。在线查找有关如何执行此操作的说明。完成后，将设备的+3.3V 电源引脚插入外部电路上电源调节器的+3.3V 输出。（这也适用于 5V，只需使用 5V 稳压器即可）。

系统图