一起玩树莓派3+体验物联网云服务

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一起玩树莓派3+体验物联网云服务 [复制链接]

Raspberry Pi 3拥有一组GPIO接口，上面有SPI、I2C等常用的总线接口，还集成了蓝牙功能，可以比较方便地连接各种传感器件，另外其无线网络可以很轻松的连接到各大云平台。

通过本文可以搭建的系统结构图：

之前的分享一直把Raspberry Pi作为一个小服务器使用，对用户提供服务。而这篇分享会把Raspberry Pi用作一个物联网接入的网关，并利用GPIO，衔接传感器和物联网平台。 接入外部传感器 与其精挑细选，犹豫再三，不如立即行动。手边正好有个传感器模块，看看能不能接到Raspberry Pi上。 名称是BH1750数字环境光强度传感器

模块通过3.3V供电，使用I2C总线通信，连接到Raspberry Pi上的供电口和I2C接口就可以了（ADDR是地址线，这里接地）。 用i2cdetect –y 1看一下，确认已经连上：

看到那个23，说明接线都正确了，接下来就要写程序读取传感器数据了。 一种方法是读datasheet，慢慢调试。但是bh1750不是特别新的传感器，已经有热心网友写好了类库，我找了一个python版本的(bh1750.py)。

1. https://gist.github.com/oskar456/95c66d564c58361ecf9f

复制代码

1. #!/usr/bin/python2
2. # vim: expandtab ts=4 sw=4
3. # Inspired by http://www.raspberrypi-spy.co.uk/2015/03/bh1750fvi-i2c-digital-light-intensity-sensor/
6. import smbus
7. import time
9. class BH1750():
10. """ Implement BH1750 communication. """
11. # Define some constants from the datasheet
12. POWER_DOWN = 0x00 # No active state
13. POWER_ON = 0x01 # Power on
14. RESET = 0x07 # Reset data register value
15. # Start measurement at 4lx resolution. Time typically 16ms.
16. CONTINUOUS_LOW_RES_MODE = 0x13
17. # Start measurement at 1lx resolution. Time typically 120ms
18. CONTINUOUS_HIGH_RES_MODE_1 = 0x10
19. # Start measurement at 0.5lx resolution. Time typically 120ms
20. CONTINUOUS_HIGH_RES_MODE_2 = 0x11
21. # Start measurement at 1lx resolution. Time typically 120ms
22. # Device is automatically set to Power Down after measurement.
23. ONE_TIME_HIGH_RES_MODE_1 = 0x20
24. # Start measurement at 0.5lx resolution. Time typically 120ms
25. # Device is automatically set to Power Down after measurement.
26. ONE_TIME_HIGH_RES_MODE_2 = 0x21
27. # Start measurement at 1lx resolution. Time typically 120ms
28. # Device is automatically set to Power Down after measurement.
29. ONE_TIME_LOW_RES_MODE = 0x23
31. def __init__(self, bus, addr=0x23):
32. self.bus = bus
33. self.addr = addr
34. self.power_down()
35. self.set_sensitivity()
37. def _set_mode(self, mode):
38. self.mode = mode
39. self.bus.write_byte(self.addr, self.mode)
41. def power_down(self):
42. self._set_mode(self.POWER_DOWN)
44. def power_on(self):
45. self._set_mode(self.POWER_ON)
47. def reset(self):
48. self.power_on() #It has to be powered on before resetting
49. self._set_mode(self.RESET)
51. def cont_low_res(self):
52. self._set_mode(self.CONTINUOUS_LOW_RES_MODE)
54. def cont_high_res(self):
55. self._set_mode(self.CONTINUOUS_HIGH_RES_MODE_1)
57. def cont_high_res2(self):
58. self._set_mode(self.CONTINUOUS_HIGH_RES_MODE_2)
60. def oneshot_low_res(self):
61. self._set_mode(self.ONE_TIME_LOW_RES_MODE)
63. def oneshot_high_res(self):
64. self._set_mode(self.ONE_TIME_HIGH_RES_MODE_1)
66. def oneshot_high_res2(self):
67. self._set_mode(self.ONE_TIME_HIGH_RES_MODE_2)
69. def set_sensitivity(self, sensitivity=69):
70. """ Set the sensor sensitivity.
71. Valid values are 31 (lowest) to 254 (highest), default is 69.
72. """
73. if sensitivity < 31:
74. self.mtreg = 31
75. elif sensitivity > 254:
76. self.mtreg = 254
77. else:
78. self.mtreg = sensitivity
79. self.power_on()
80. self._set_mode(0x40 | (self.mtreg >> 5))
81. self._set_mode(0x60 | (self.mtreg & 0x1f))
82. self.power_down()
84. def get_result(self):
85. """ Return current measurement result in lx. """
86. data = self.bus.read_word_data(self.addr, self.mode)
87. count = data >> 8 | (data&0xff)<<8
88. mode2coeff = 2 if (self.mode & 0x03) == 0x01 else 1
89. ratio = 1/(1.2 * (self.mtreg/69.0) * mode2coeff)
90. return ratio*count
92. def wait_for_result(self, additional=0):
93. basetime = 0.018 if (self.mode & 0x03) == 0x03 else 0.128
94. time.sleep(basetime * (self.mtreg/69.0) + additional)
96. def do_measurement(self, mode, additional_delay=0):
97. """
98. Perform complete measurement using command
99. specified by parameter mode with additional
100. delay specified in parameter additional_delay.
101. Return output value in Lx.
102. """
103. self.reset()
104. self._set_mode(mode)
105. self.wait_for_result(additional=additional_delay)
106. return self.get_result()
108. def measure_low_res(self, additional_delay=0):
109. return self.do_measurement(self.ONE_TIME_LOW_RES_MODE, additional_delay)
111. def measure_high_res(self, additional_delay=0):
112. return self.do_measurement(self.ONE_TIME_HIGH_RES_MODE_1, additional_delay)
114. def measure_high_res2(self, additional_delay=0):
115. return self.do_measurement(self.ONE_TIME_HIGH_RES_MODE_2, additional_delay)
118. def main():
120. #bus = smbus.SMBus(0) # Rev 1 Pi uses 0
121. bus = smbus.SMBus(1) # Rev 2 Pi uses 1
122. sensor = BH1750(bus)
124. while True:
125. print "Sensitivity: {:d}".format(sensor.mtreg)
126. for measurefunc, name in [(sensor.measure_low_res, "Low Res "),
127. (sensor.measure_high_res, "HighRes "),
128. (sensor.measure_high_res2, "HighRes2")]:
129. print "{} Light Level : {:3.2f} lx".format(name, measurefunc())
130. print "--------"
131. sensor.set_sensitivity((sensor.mtreg + 10) % 255)
132. time.sleep(1)
135. if __name__=="__main__":
136. main()

复制代码

写一个bh1750_test.py简单测试一下：

1. # -*- coding: utf-8 -*-
2. from bh1750 import BH1750
3. import smbus
4. bus = smbus.SMBus(1) # Rev 2 Pi uses 1
5. bhsensor = BH1750(bus)
6. bhsensor.set_sensitivity(254)
7. result = bhsensor.measure_high_res()
8. print int(result)

复制代码

工作正常，可以读取光照值。 另外加个CPU温度的监控吧： Raspberry Pi的CPU温度可以通过如下代码获得：

1. # -*- coding: utf-8 -*-
2. # 打开文件
3. file = open("/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp")
4. # 读取结果，并转换为浮点数
5. temp = float(file.read()) / 1000
6. # 关闭文件
7. file.close()
8. # 向控制台打印
9. print "temp : %.1f" %temp

复制代码

本质上就是读取一个文件，结果如下（有小风扇吹着，温度不高）：

接入云平台服务 接下来该推送到云端，先找个云平台注册。 我使用的是中国移动物联网开放平台OneNET：

1. http://open.iot.10086.cn

复制代码

网站上有详细的教程，说明如何接入，这里就不重复说明了。 主要流程是创建一个产品，产品下面接入设备，每个设备可以设置多个数据流。 这里创建2个数据流：

1. bh1750
2. cputemp

复制代码

用来接收上述2个传感器的数据。 注意创建后，记下设备ID，是7位数字，还有APIkey，相当于接入密钥。 然后在Raspberry Pi上编写访问云平台的代码（文件名iot10086.py）

1. # -*- coding: utf-8 -*-
2. import requests
3. import json
5. #接入类：中国移动物联网开放平台http://open.iot.10086.cn/
6. class Iot10086(object):
7. #api-key
8. apikey =''
9. #apiurl只能精确到项目----设备，设备下的datastream在set_data时指定
10. apiurl=''
12. def __init__(self,apikey,apiurl):
13. self.apikey = apikey
14. self.apiurl = apiurl
15. self.apiheaders={'api-key':apikey}
16. #设置传感器
17. def set_data(self,datastream,value):
18. apiurl_set = self.apiurl + '?type=3' #上传用的url要加上type3
19. payload={datastream:str(value)}
20. r=requests.post(apiurl_set, headers=self.apiheaders, data=json.dumps(payload), timeout=30)
21. return r.status_code
22. #获取传感器数值(返回dict)
23. def get_data(self,datastream):
24. apiurl_get = self.apiurl + '?datastream_id=' + datastream
25. r=requests.get(apiurl_get, headers=self.apiheaders, timeout=20)
26. if r.status_code == 200:
27. return json.loads(r.text)
28. else:
29. return r.status_code

复制代码

通过HTTP接入，只需要构造合适的HTTP请求就可以了。 最后编写主程序，把获取传感器数据，推送到云端等流程写好（主程序名称：main_iot10086.py）：

1. # -*- coding: utf-8 -*-
2. from iot10086 import Iot10086
3. import datetime
4. from bh1750 import BH1750
5. import smbus
7. apikey ='xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx' #这里要输入默认APIKEY，默认关联本产品所有设备
9. apiurl='http://api.heclouds.com/devices/xxxxxxx/datapoints'#这个apiurl里的设备ID是云平台上可以查到。
11. iot = Iot10086(apikey,apiurl)
13. ################################################################
14. #处理bh1750数据
15. ################################################################
16. #获取时间戳
17. timestamp = datetime.datetime.now().isoformat()[0:19] #获取ISO8601格式时间，如2016-12-30T11:00:00
18. print timestamp
19. #获取BH1750传感器数据
20. bus = smbus.SMBus(1)
21. bhsensor = BH1750(bus)
22. bhsensor.set_sensitivity(254)
23. bh1750_result = '%.1f'%bhsensor.measure_high_res()
24. print 'bh1750_result = ' + bh1750_result
25. #上传到iot10086
26. iot_post_status =iot.set_data('bh1750', bh1750_result)
27. print iot_post_status
28. #读回iot10086记录
29. #iot_result = iot.get_data('bh1750')
30. #print 'iot_result = ',iot_result
32. ################################################################
33. #处理CPU Temperature数据
34. ################################################################
35. #获取时间戳
36. timestamp = datetime.datetime.now().isoformat()[0:19] #获取ISO8601格式时间，如2016-12-30T11:00:00
37. print timestamp
38. #获取CPU temperature 数据
39. #打开文件
40. file = open("/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp")
41. # 读取结果，并转换为浮点数
42. cputemp_result = '%.1f'%(float(file.read()) / 1000)
43. # 关闭文件
44. file.close()
46. print 'cputemp_result = ', cputemp_result
47. #上传到iot10086
48. iot_post_status =iot.set_data('cputemp', cputemp_result)
49. print iot_post_status

复制代码

测试一下程序，如果iot_post_status返回200，就成功了，在云平台的数据查看页面上应该也能实时看到推送的数据。 定时执行 上面的程序执行一次只能推送当前时间点的一次数据，并不具备周期性执行的功能。 要定时执行这个程序，可以用Linux的计划任务cron程序。 Raspberry Pi上的cron程序默认已经开启，我们只需要编写需要执行的内容就可以了。 执行：

1. crontab –l

复制代码

注意不用加sudo，我们的程序以pi用户运行就可以了。 首次运行需要选择一个编辑器打开，在末尾加上一行：

1. */1 * * * * /usr/bin/python /home/pi/IOTpy/main_iot10086.py >/dev/null 2>&1

复制代码

表示每分钟运行1次，注意程序要写完整路径。最后的>/dev/null 2>&1是输出重定向，程序是后台运行，把输出丢弃。 查看结果 运行一段时间后，云平台上应该已经收到不少数据了。用云平台的应用管理功能，在线创建一个简单的应用，方便查看数据：

qwerghf

很好，不错，谢谢分享

damiaa

谢谢分享，看看那个云平台去！

无可取代5426

谢谢分享