どうもcaketetuです。

今回は、前回製作したデバイスにアクセスするためのインターフェースをNode.jsで作ります。

より具体的にはRaspberry Pi上にWEBサーバを作り、スマホやPCのブラウザからアクセスし指示コマンドを受け付けるようにします。受信した指示コマンドをBLE信号に変換し前回製作したデバイスに飛ばせるようにします。要するに以下の経路を作ります。

webブラウザ　→ 　<<socket.io通信>　 → 　webサーバ　-> 　<<BLE通信>> 　→　 BLEデバイス

ちなみに現在のRaspberry Piの様子は…

こんな感じになってます。

３B＋です。OSはちょっと古いStretch。

Amazonで安く購入できたタッチパネル付き液晶を付けている以外は特にいじっていません。いずれは音楽プレイヤー機能、キオスク機能、フォトフレーム機能を搭載したいと考えております。

PythonでBLE

bluepyでPythonからBLE信号を出せるようにします。

送信と読み込みのサンプルを貼っておきます。

ble_write.py

# -*- coding: utf-8 -*-
import time
import bluepy

HANDLE_LED = 0x002d		#ハンドル
devadr = "3C:71:BF:F0:66:26"   # アドレス

def main():
    peri = bluepy.btle.Peripheral()
    peri.connect(devadr, bluepy.btle.ADDR_TYPE_PUBLIC)
    peri.writeCharacteristic(HANDLE_LED, b'Ms' )
    time.sleep(5)
    peri.disconnect()

if __name__ == "__main__":
    main()

ble_read.py

# -*- coding: utf-8 -*-
import bluepy
import time

HANDLE_SERIAL = 0x002d		#ハンドル
devadr = "24:6F:28:9D:C6:6A"   # アドレス

def main():
    peri = bluepy.btle.Peripheral()
    peri.connect(devadr, bluepy.btle.ADDR_TYPE_PUBLIC)
    time.sleep(1)
    serialnum = peri.readCharacteristic(HANDLE_SERIAL)
    print(len(serialnum))
    print( serialnum.decode('utf-8') )
    peri.disconnect()

if __name__ == "__main__":
    main()

bluepyの簡単な使い方ですが、

まず

peri = bluepy.btle.Peripheral()で宣言、

peri.connect(デバイスアドレス, bluepy.btle.ADDR_TYPE_PUBLIC)　

で接続します。読み込みは　

データ = peri.readCharacteristic(ハンドル)、

送信は

peri.writeCharacteristic(ハンドル, データ )

です。最後に

peri.disconnect()

でクローズしましょう。

デバイスのハンドル、アドレスの調べ方はここでご紹介しています。

ここで、前回作ったデバイスの通信コードですが、
//*****命令コード表****
CMD_SERVO_MOVE 0x78 //照明用サーボ動作指令
命令コード　+ 角度(2byte) + 動作時間(2byte)
CMD_LIGHT_LIV 　 0x80 //リビング照明
命令コードのみ
CMD_LIGHT_ENT 0x81 //エントランス照明
命令コードのみ
CMD_IR_SEND 0x79 //エアコン、データ書き込み
命令コード　 + ボタン + 温度+ 風力+ 動作モード + ON/OFF　(全1byte)
CMD_IR_POWER_OFF 0x82 //エアコンOFF
命令コードのみ
CMD_IR_REPEAT 0x83 //エアコン指令をリピート
命令コードのみ
REQ_DATA 0x50 //全データリクエスト
　　　命令コードのみ(読み取りで実行)

となっていました。これにあわせて作るとこんな感じになります。参考にどうぞ。

コードを書く時詰まったのがバイト操作です。WEBソケット通信の命令は文字列なのに対しBLE通信はバイト列になっているので数値を送るときはバイト単位の結合、分離が必要です。これはpythonのpack,unpackモジュールで実現できます。

Raspberry Pi上にWEBブラウザを作る

WEBブラウザの作り方はこちらに別記事でまとめました。これに上記で作成したPython

プログラムを呼び出すコードを追加することでWEBブラウザから指示を出せるようになります。現在は以下のようになってます。

app.js

	
//********************************************************** */
//      モジュールオブジェクトの初期化
//********************************************************** */
var express = require('express');
var app = express();
var http = require('http').Server(app);
const io = require('socket.io')(http);          //Socket.io
const execSync = require('child_process').execSync; //外部コマンド実行(同期)

//********************************************************** */
//      グローバル変数
//********************************************************** */
//エアコン送信パラメータ
var ac_para = ['b_off', '27', 'auto', 'cooling', 'off'];

//********************************************************** */
//      EXPRESS関連
//********************************************************** */
//サーバー実装の前に、エラーハンドリングを記載します。
process.on('uncaughtException', function(err) {
    console.log(err);
  });
//テンプレートエンジンの指定s
app.set("view engine", "ejs");
//ルーティング
app.get('/', (req, res)=> { res.render('index'); });
//3000番ポートで待ち受けてサーバー開始
http.listen(3000, function () {
    console.log("Start server at port:3000...");
});

//********************************************************** */
//    SocketIOリクエスト処理
//********************************************************** */
io.sockets.on("connection", function (socket) {
    //=====照明コントロール=====
    socket.on("light", function (msg) {
        var res;
        if(msg=='living'){
            res = request_shellsync("python3 ble_light_ctrl.py servo 55 1000");
        }else if(msg=='entrance'){
            res = request_shellsync("python3 ble_light_ctrl.py servo 115 1000");
        }
        console.log(res.toString());
    });
    //=====エアコンコントロール=====
    socket.on("aircon", function (msg) {
      var res;
      var cmd = "python3 ble_aircon_ctrl.py ";
      if(msg.cmd=='send'){
          cmd += msg.btn + " ";
          cmd += msg.temp + " ";
          cmd += msg.level + " ";
          cmd += msg.select;
          res = request_shellsync(cmd);
      }else if(msg.cmd=='off'){
          cmd += "off";
          res = request_shellsync(cmd);
      }
      console.log(res.toString());
    });
    //=====画面コントロール=====
    socket.on("display", function (msg) {
      var res;
      if(msg=='on'){
          res = request_shellsync("vcgencmd display_power 1");
      }else if(msg=='off'){
          res = request_shellsync("vcgencmd display_power 0");
      }
      console.log(res.toString());
    });

    //端末データリクエスト
    socket.on("data_req", function (msg) {
        var res;
        res = request_shellsync("python3 ble_read.py");
        socket.emit("req_data", res.toString());
        console.log(res.toString());
    });
});

  //********************************************************** */
  //Shellに指示を投げる関数　同期
  //********************************************************** */
  var request_shellsync = function(command){
    var str_cmd =  command;   //コマンド列生成
    //child_processでシェルコマンドを実行
    result = execSync(str_cmd, function(error, stdout, stderr) {
      if (error !== null) {
        console.log('exec error: ' + error);    //エラーなら表示
      }
    });
    return result;  //結果を返す
  }

index.ejs

	
<!DOCTYPE html><html>
    <head>
        <title>Home Ctrl</title>
    </head>
    <body>
        <script src="/socket.io/socket.io.js"></script>
        <script type="text/javascript">
            var socket = io.connect('http://ip_adress:3000');
            //ライトコントロール
            function cmd_light(cmd) {
                socket.emit("light",cmd);
            }
            //エアコンコントロール
            function cmd_aircon(cmd) {
                var btn = document.getElementById('ac_btn');
                var temp = document.getElementById('ac_temp');
                var level = document.getElementById('ac_level');
                var select = document.getElementById('ac_select');
                var send_data = {
                    "cmd" : cmd,
                    "btn" : btn.value,
                    "temp" : temp.value,
                    "level" : level.value,
                    "select" : select.value,
                }
                socket.emit("aircon",send_data);
            }
            function cmd_display(cmd) {
                socket.emit("display",cmd);
            }
            //端末データリクエスト
            function cmd_request() {
                socket.emit("data_req",0);
            }
            //リクエストデータ受信時
            socket.on("req_data", function (data) {
                document.getElementById("request_data").innerHTML=data;
            });

        </script>
        <div class="title"><h1>My Home Automation</h1></div>
        <!-- 端末データ表示 -->
        <div class="function">
            <div class="fc_title">Sensor data</div>
            <div id="request_data">Info:</div>
            <button type="button" onClick="cmd_request()">Data Request</button></br>
        </div>
        <!-- 照明コントロールボタン -->
        <div class="function">
            <div class="fc_title">light switch</div>
            <button type="button" onClick="cmd_light('living')">Living</button>
            <button type="button" onClick="cmd_light('entrance')">Entrance</button>
        </div>
        <!-- エアコン操作ボタン -->
        <div class="function">
            <div class="fc_title">Air Con Controll</div>
            <select id="ac_btn">
                <option value="off">off</option>
                <option value="up">up</option>
                <option value="down">down</option>
                <option value="tistop">tistop</option>
                <option value="tiwkup">tiwkup</option>
                <option value="wind_lev">wind_lev</option>
                <option value="wind_dir">wind_dir</option>
            </select>
            <select id="ac_temp">
                <option value="19">19</option>
                <option value="20">20</option>
                <option value="21">21</option>
                <option value="22">22</option>
                <option value="23">23</option>
                <option value="24">24</option>
                <option value="25">25</option>
                <option value="26">26</option>
                <option value="27">27</option>
                <option value="28">28</option>
                <option value="29">29</option>
            </select>
            <select id="ac_level">
                <option value="auto">auto</option>
                <option value="strong">strong</option>
                <option value="nomal">nomal</option>
                <option value="week">week</option>
            </select>
            <select id="ac_select">
                <option value="cooling">cooling</option>
                <option value="dehumid">dehumid</option>
                <option value="heating">heating</option>
            </select>
            <button type="button" onClick="cmd_aircon('send')">send</button>
            <button type="button" onClick="cmd_aircon('off')">off</button>
        </div>
        <!-- 画面バックライト制御ボタン -->
        <div class="function">
            <div class="fc_title">Display Controll</div>
            <button type="button" onClick="cmd_display('on')">on</button>
            <button type="button" onClick="cmd_display('off')">off</button>
        </div>
    </body>
</html>

Node.jsで外部プログラムを呼び出すにはchild_processモジュールを使います。

const execSync = require('child_process').execSync; //外部コマンド実行(同期)

//********************************************************** */
//Shellに指示を投げる関数　同期
//********************************************************** */
var request_shellsync = function(command){
  var str_cmd =  command;   //コマンド列生成
  //child_processでシェルコマンドを実行
  result = execSync(str_cmd, function(error, stdout, stderr) {
    if (error !== null) {
      console.log('exec error: ' + error);    //エラーなら表示
    }
  });
  return result;  //結果を返す
}

res = request_shellsync("vcgencmd display_power 1");

端末で実行するようなコマンドを文字列で渡すだけなので楽です。pythonだけではなく

シェルコマンドや多言語のプログラムも同じように実行できます。

同じ手法でRaspberry Piの画面をON/OFFするコードも作っています。

実行コマンドは

vcgencmd display_power 1 //画面ON

vcgencmd display_power 0　 //画面OFF

です。覚えておくといつか使う時があるかも。

サーバ起動！

ディレクトリ内でnode app.jsを打ち込みサーバを起動します。ブラウザから"http://アドレス:ポート"にアクセスするとコントローラ画面が表示されます。

動作の様子

今回は以上です。インターフェースの見た目がだいぶアレですがかなり実用的になったと思います。私も日常生活では非常に活用していて、電気を消すためいちいち立ち上がったりしなくてよいので便利になったなぁと思います。さらにIoTしてる感による近未来感が良い。

とはいえRaspberry Piでサーバーを動かしている割にはまだまだ機能がショボいので、もっとデバイスを作って機能を増やし、より快適な自動化生活を目指します。

てつひラボ

2020年8月23日日曜日

【家の自動化プロジェクト】#4　Node.jsでWEBインターフェースを作る

ちなみに現在のRaspberry Piの様子は…

PythonでBLE

Raspberry Pi上にWEBブラウザを作る

サーバ起動！

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2020年8月23日日曜日

【家の自動化プロジェクト】#4 Node.jsでWEBインターフェースを作る

ちなみに現在のRaspberry Piの様子は…

PythonでBLE

Raspberry Pi上にWEBブラウザを作る

サーバ起動！

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【家の自動化プロジェクト】#4　Node.jsでWEBインターフェースを作る