Пользователь
0,0
рейтинг
22 декабря 2012 в 18:40

История взаимодействия «чайника» и DS18B20 посредством Raspberry Pi с отправкой данных на narodmon.ru

Доброе время суток, уважаемое хабрасообщество!
Неделю назад я наконец-то дождался свою Малинку. Этот пост о том, как можно набить шишки в такой простой задаче как работа с датчиками температуры.
Кому интересно — добро пожаловать под кат.

Итак, став обладателем Малинового счастья с 512 МБ ОЗУ на борту, заново начал пересматривать множество постов, в том числе на Хабре, про возможные варианты создания «Умного дома». Но поскольку мое образование далеко от IT, решил не делать сразу Алису, а начал с простого — контроля температуры.
Установку системы на Малинку я опущу, эта тема достаточно детально описана тут и тут. Перейду сразу к настройке Малинки для автоматизации контроля температуры с хранением и отображением результатов через веб.
Я ориентировался на связку 1-wire, ds18b20 и rrdtool, как самый простой и доступный вариант.

1. Установка софта

Патч ядра для 1-wire
cd /boot
wget www.frank-buss.de/raspberrypi/kernel-rpi-w1.tgz
tar -xzf kernel-rpi-w1.tgz
rm -f kernel-rpi-w1.tgz
cd /lib/modules
wget www.frank-buss.de/raspberrypi/modules-rpi-w1.tgz
tar -xzf modules-rpi-w1.tgz
rm -f modules-rpi-w1.tgz
sync
reboot

Установка libwww-perl и rrdtool
sudo apt-get install libwww-perl rrdtool

2. Создание необходимых скриптов

Скрипт создания базы данных create_db.sh
#!/bin/bash
rrdtool create multirPItemp.rrd --step 300 \
DS:in_temp:GAUGE:600:0:50 \
DS:out_temp:GAUGE:600:-30:50 \
RRA:AVERAGE:0.5:1:12 \
RRA:AVERAGE:0.5:1:288 \
RRA:AVERAGE:0.5:12:168 \
RRA:AVERAGE:0.5:12:720 \
RRA:AVERAGE:0.5:288:365

Маленькая ремарка к скрипту создания БД. В скрипте я задал температурные диапазоны для датчика на улице и в квартире. --step 300 — интервал хранения данных температуры — 300 сек (5 минут). 600 — параметр в секундах, при отсутствии в течение которых значений температуры ее значение становится «UNKNOWN».

Скрипт получения температуры из датчиков get_temp.pl
#!/usr/bin/perl
use warnings;
&check_modules;
&get_device_IDs;

foreach $device ( @deviceIDs)
{
$reading = &read_device($device);
if ($reading != «9999»)
{
push(@temp_readings,$reading);
}
}

#update the database
`/usr/bin/rrdtool update /home/pi/temperature/multirPItemp.rrd N:$temp_readings[0]:$temp_readings[1]`;

print «Temp 1 = $temp_readings[0] Temp 2 = $temp_readings[1]\n»;

#######################################################################
# Дополнения для narodmon.ru. По материалам habrahabr.ru/post/166373
open(FILE, ">/home/pi/temperature/temp_out");
print FILE "$temp_readings[0]";
close (FILE);
open(FILE, ">/home/pi/temperature/temp_in");
print FILE "$temp_readings[1]";
close (FILE);
#######################################################################

sub check_modules
{
$mods = `cat /proc/modules`;
if ($mods =~ /w1_gpio/ && $mods =~ /w1_therm/)
{
print «w1 modules already loaded \n»;
}
else
{
print «loading w1 modules \n»;
`sudo modprobe w1-gpio`;
`sudo modprobe w1-therm`;
}
}

sub get_device_IDs
{
# The Hex IDs off all detected 1-wire devices on the bus are stored in the file
# «w1_master_slaves»

# open file
open(FILE, "/sys/bus/w1/devices/w1_bus_master1/w1_master_slaves") or die(«Unable to open file»);

# read file into an array
@deviceIDs = ;

# close file
close(FILE);
}

sub read_device
{
#takes one parameter — a device ID
#returns the temperature if we have something like valid conditions
#else we return «9999» for undefined

$readcommand = «cat /sys/bus/w1/devices/».$_[0]."/w1_slave 2>&1";
$readcommand =~ s/\R//g;
$sensor_temp = `$readcommand`;

if ($sensor_temp !~ /No such file or directory/)
{
if ($sensor_temp !~ /NO/)
{
$sensor_temp =~ /t=(\d+)/i;
$temperature = (($1/1000));
}
else
{
$ret = «9999»;
}
}
else
{
$ret = «9999»
}
}

Это первоначальный вид скрипта, такой каким я его нашел на просторах интернета. Подключенные датчики, находящиеся в комнате, показывали адекватные результаты, Но когда я вынес один датчик на улицу на ПМЖ, я был разочарован тем, что температуру показывало ровно 0 градусов цельсия, что бы я ни делал (а на улице у нас сейчас -5...-10).
Как оказалось, все дело в этой строке:
$:sensor_temp =~ /t=(\d+)/i;
которая предполагает получение температуры с датчика без учета отрицательных температур. Ввиду отсутствия соответствующих знаний я потратил пол-часа и пару чашек кофе на приведение строки к виду:
$:sensor_temp =~ /t=(\D*\d+)/i;
что позволило нормально заносить в БД и отрицательные температуры.

Скрипт создания графиков create_graphs.sh
#!/bin/bash
RRDPATH="/home/pi/temperature/"
INCOLOUR="#990000"
OUTCOLOUR="#009900"
TRENDCOLOUR1="#FF0000"
TRENDCOLOUR2="#00FF00"
#hour
rrdtool graph $RRDPATH/mhour_in.png --start -6h --alt-autoscale \
DEF:intemp=$RRDPATH/multirPItemp.rrd:in_temp:AVERAGE \
DEF:outtemp=$RRDPATH/multirPItemp.rrd:out_temp:AVERAGE \
CDEF:intrend=intemp,1200,TREND \
CDEF:outtrend=outtemp,1200,TREND \
LINE2:intemp$INCOLOUR:"Inside" \
LINE1:intrend$TRENDCOLOUR1:"20 min AVG" \
#LINE2:outtemp$OUTCOLOUR:"Outside" \
#LINE1:outtrend$TRENDCOLOUR2:"20 min AVG"

#hour outside
rrdtool graph $RRDPATH/mhour_out.png --start -6h --alt-autoscale \
DEF:intemp=$RRDPATH/multirPItemp.rrd:in_temp:AVERAGE \
DEF:outtemp=$RRDPATH/multirPItemp.rrd:out_temp:AVERAGE \
CDEF:intrend=intemp,1200,TREND \
CDEF:outtrend=outtemp,1200,TREND \
LINE2:outtemp$OUTCOLOUR:"Outside" \
LINE1:outtrend$TRENDCOLOUR2:"20 min AVG"

#day
rrdtool graph $RRDPATH/mday.png --start -1d --alt-autoscale \
DEF:intemp=$RRDPATH/multirPItemp.rrd:in_temp:AVERAGE \
DEF:outtemp=$RRDPATH/multirPItemp.rrd:out_temp:AVERAGE \
CDEF:intrend=intemp,1800,TREND \
CDEF:outtrend=outtemp,1800,TREND \
LINE2:intemp$INCOLOUR:"Inside" \
LINE1:intrend$TRENDCOLOUR1:"1h min AVG" \
LINE2:outtemp$OUTCOLOUR:"Outside" \
LINE1:outtrend$TRENDCOLOUR2:"1h min AVG"

#week
rrdtool graph $RRDPATH/mweek.png --start -1w --alt-autoscale \
DEF:intemp=$RRDPATH/multirPItemp.rrd:in_temp:AVERAGE \
DEF:outtemp=$RRDPATH/multirPItemp.rrd:out_temp:AVERAGE \
LINE2:intemp$INCOLOUR:"Inside temperature" \
LINE2:outtemp$OUTCOLOUR:"Outside temperature" \

#month
rrdtool graph $RRDPATH/mmonth.png --start -1m --alt-autoscale \
DEF:intemp=$RRDPATH/multirPItemp.rrd:in_temp:AVERAGE \
DEF:outtemp=$RRDPATH/multirPItemp.rrd:out_temp:AVERAGE \
LINE2:intemp$INCOLOUR:"Inside temperature" \
LINE2:outtemp$OUTCOLOUR:"Outside temperature" \

#year
rrdtool graph $RRDPATH/myear.png --start -1y --alt-autoscale \
DEF:intemp=$RRDPATH/multirPItemp.rrd:in_temp:AVERAGE \
DEF:outtemp=$RRDPATH/multirPItemp.rrd:out_temp:AVERAGE \
LINE2:intemp$INCOLOUR:"Inside temperature" \
LINE2:outtemp$OUTCOLOUR:"Outside temperature" \

В этом скрипте я разнес часовые графики температур в квартире и на улице, т.к. большой разброс между температурами делает графики не очень читабельными. Также подправил под себя цвета и подписи к графикам.

После этого я создал скрипт последовательного запуска получения температур с датчиков и генерирования графиков get.sh
#!/bin/bash
/home/pi/temperature/get_temp.pl
/home/pi/temperature/create_graphs.sh

и добавил в crontab -e строку его запуска:
*/5 * * * * /home/pi/temperature/get.sh

что позволяет запускать скрипт автоматически каждые 5 минут.
Это все отображается на простенькой веб-страничке.

2.1. Подключение к narodmon.ru

По просьбе трудящихся добавляю информацию о подключении всего этого хозяйства для пересылки данных на narodmon.ru. Делал по материалам отсюда.
Итак:
1. Вносим изменения в скрипт получения данных из датчиков с целью записи текущих результатов, каждого в свой файл (добавил код в скрипт, см. выше).
2. Устанавливаем (если еще не стоит)
sudo apt-get install php5-cgi
3. Создаем скрипт отправки данных из файлов с показаниями на сайт narodmon.ru
Скрипт отправки данных на narodmon.ru - send.php
#!/usr/bin/php-cgi -q
<?
$file_name="/home/pi/temperature/temp_out";
$file=fopen("$file_name", «r»); 
$gradus_out=fread($file, filesize($file_name));
echo "$gradus_out\n";
fclose($file);

$file_name="/home/pi/temperature/temp_in";
$file=fopen("$file_name", «r»); 
$gradus_in=fread($file, filesize($file_name));
echo "$gradus_in\n";
fclose($file);

$fp = @fsockopen(«tcp://narodmon.ru», 8283, $errno, $errstr);
if(!$fp) exit(«ERROR(».$errno."): ".$errstr);
fwrite($fp, "#01-23-45-67-89-AF\n#0123456789ABCDEF#$gradus_out\n#0123456789ABCDEF#$gradus_in\n##");
fclose($fp);
?>

01-23-45-67-89-AF — МАС-адрес сетевой карты Малинки, 0123456789ABCDEF — серийные номера датчиков температуры.
4. Добавляем в crontab строку для регулярной отправки информации на narodmon.ru (на сайте есть ограничение на частоту приемки информации — не чаще раза в 5 минут, поэтому я сделал отправку каждые 10 минут):
*/10 * * * * /home/pi/temperature/send.php

5. Регистрируемся на проекте narodmon.ru и добавляем МАС-адрес Малинки. Теперь статистика ведется и у них :)

3. Теперь переходим к железу

Порывшись в закромах кладовки, я обнаружил у себя двухрядный коннектор типа «мама» и телефонный удлинитель. От коннектора я откусил 2х4 и подпаял резистор 4k7 между ножкой 1 и ножкой 7 (на ножке 1 у нас +3В, ножка 6 — земля, ножка 7 — PIN4, который в Малинке позволяет общаться по протоколу 1-wire).

В удлинитель был впаян первый датчик ds18b20, а второй датчик я подпаял напрямую к телефонному кабелю, замотал черной (не синей) изолентой и через бывшее отверстие для кабеля спутниковой антенны вывел за пределы квартиры на улицу.
В собранном виде с учетом размещения Малинки в транспортировочном корпусе получилась следующая картина:

Как оказалось, использование микротройничка — очень удобная штука :)
Ну и напоследок — картинка с сайта.

Результат на проекте narodmon.ru.

Вместо послесловия

Если вы ожидали увидеть подключение датчиков температуры к чайнику — приношу свои извинения :) «Чайник» в данной статье — это я. Понемногу разбирался с вопросом в меру сил и знаний, заглядывая в Гугл и используя метод проб и ошибок.
Поставленной цели я добился. Буду признателен всем за подсказки по улучшению или правильному подходу к достижению локальных целей. Спасибо за внимание :)

З.Ы. Ссылку на страничку с графиками не дам — «ляжет» «Малинка» ;)
@BOOTor
карма
17,0
рейтинг 0,0
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (34)

  • +5
    А я уж было хотел порекомендовать термопот)
  • +21
    А я читал статью в надежде увидеть чайник под управлением Linux :(
    • +1
      Аналогично.
  • 0
    Советую посмотреть на openHAB, может пригодиться. Да мне и самому интересно, как он будет чувствовать себя на ARM, теоретически должен встать без особых проблем.
    • 0
      К сожалению, скорее всего не встанет. Он на яве, а софт-флоат сборка работает с плавающими раз в 10 медленнее, к тому же дата сборки аж 28 августа, и все еще залочена под 256 МБ ОЗУ. Wheezy с хард-флоатом обновляется регулярно.
  • 0
    С помощью GPIO к Raspberry Pi можно подключить только одну сеть 1-wire или несколько?
    • 0
      Дефолтный драйвер подразумевает, что 1-wire подключен к GPIO4. Он же (драйвер) и используется в статье.
      Но ничто не мешает самостоятельно реализовать 1-wire програмно на любом из пинов.
      • 0
        Понятно, что драйвер можно поправить, вопрос был в том, можно ли использовать несколько сетей одновременно, например, работать с устройствами вроде DS2408 на одной сети во время опроса термометра на другой (если не всё в порядке с проводами, это может занимать несколько секунд).
  • 0
    Ох уж этот 1wire, ненавижу этот протокол.
    • 0
      Отчего же?
  • 0
    Пардон за оффтоп, но 24-25 градусов в квартире не слишком много? Или просто датчик расположен близко к батареям?
    • 0
      Просто я живу в 9-этажке на среднем этаже, а топят хорошо :)
  • 0
    А почему не привели схему подключения? Схема подключения для датчика DS18B20 и DS18B20P будет отличаться, т.к. DS18B20P с паразитным питанием.
    • 0
      Хм, вторую схему вижу впервые. По датащиту (хорошее слово получилось) ds18b20 подключается двумя способами: с внешним питанием (в этом случае используется сопротивление 4,7кОм) или с паразитным питанием (в этом случае используется транзистор). В тексте я писал про наличие сопротивления на 4,7кОм, и мне казалось, что этого достаточно для того, чтобы иметь представление о способе подключения датчиков.
  • 0
    На графике Hourly inside по шкале Y три раза идет «24» — это разновидность самовнушения у малинки?
    • 0
      Видимо, это разновидность глюка у rrdgraph. Я в скрипте создания графиков использовал параметр --alt-autoscale, что выбирает шкалу по Y с минимальной добавкой вверх и вниз от максимального и минимального значения диапазона, чтобы максимально заполнять область графика. Возможно, у rrdgraph стоит ограничение на количество значащих цифр в шкале, отсюда и такая особенность.
      • 0
        Оказывается, есть такая опция как --alt-y-grid. rrd автоматически определяет шаг сетки, а эта опция обеспечивает автоматический выбор формы представления значений, чтобы была видна разница. Добавил во все графики. Обновил скрин в статье.
  • 0
    >>В скрипте я указал интервал хранения температур — 600 сек. (5 мин.)

    Ммм?
    • 0
      Мдя, видимо промахнулся )))
      • 0
        Подправил текст с описанием.
  • +5
    Возьмите слово «чайник» в заголовке в кавычки. А то многие, к сожалению, увидели не то, что ожидали.
  • 0
    Отдельный орден полагается за ковыряние в перле будучи «чайником»! =)
  • 0
    Относительно Патч ядра для 1-wire: Если Вы установили свежий Raspbian “wheezy”, то патч не нужен, все модули уже на борту. Просто загружаем их
    sudo modprobe w1-gpio
    sudo modprobe w1_therm
    


    Чтобы они загружались при старте системы
    добавляем в /etc/modules
    w1-gpio
    w1_therm
    
  • 0
    Можете дополнить описание как научить «малинку» отправлять данные на Народный мониторинг для отображения статистики и графиков Google Chart c привязкой к карте мира?
    PS Протокол передачи доступен после регистрации на основе email адреса.
    PPS В случае успеха добавлю Ваше решение в каталог поддерживаемых решений ибо «малиновая» аудитория растет и вопросов по ее использованию все больше и больше приходит.
    • 0
      Это детально расписано здесь. Делал 1 к 1. Но если есть необходимость в том, чтобы все было в одном месте — пишите, внесу коррективы в эту статью.
      • +1
        Я только ЗА и считаю правильнее дополнить Вашу статью
        • 0
          Ок, сейчас дополню.
          • 0
            отлично, теперь тема раскрыта полностью)
      • 0
        В указанной статье упор сделан именно на отправку с роутера MR3020, а не «Малинки», что весьма не 1 к 1. Поэтому ожидается отдельное описание в т.ч. и взаимодействия.
        • 0
          Ну там для малинки приведен отдельный скрипт. Я его 1 к 1 без переделки взял — все работает отлично. Если бы были особенности-сложности, я бы написал в комментарии.
        • 0
          Упора на роутер нет, просто большая часть работы была проведена по нему, вот и описания больше, а по молинке большая часть работы в этой статье, а у меня оставшаяся работа описана.
  • 0
    Не получалось завеси датчик, от отчаяния решил установить патч 1-wire, хотя знал, что это лишнее. В результате Raspberry перестал грузиться, что было печально, ведь дело было в поле, в 50км от монитора с HDMI. Стоит обновить статью и указать в ней, что не надо этого делать) Хоть она и старая, в поиске вылезает в топ10
  • 0
    Поднял под Orange PI, тоже работает. Правда в Perl скрипте кавычки испортились, пришлось исправить чуток.
    Вот правильный вариант, если кому интересно. Сервер использовал lighttpd.

    #!/usr/bin/perl
    
    use warnings; 
    #use diagnostics;
    &check_modules; 
    &get_device_IDs;
    
    
    
    foreach $device(@deviceIDs) {
        $reading = & read_device($device);
        if ($reading != "9999") {
            push(@temp_readings, $reading);
    		push(@temp_readings, $reading);
        }
    }
    
    #update the database
    `/usr/bin/rrdtool update /home/RRD/multirPItemp.rrd N:$temp_readings[0]:$temp_readings[1]`;
    #`/usr/bin/rrdtool update /home/RRD/multirPItemp.rrd N:$temp_readings[0]`;
    
    
    print "Temp 1 = $temp_readings[0]\n";
    print "Temp 2 = $temp_readings[1]\n";
    
    
    ########################################################################
    #Дополнения для narodmon.ru.По материалам habrahabr.ru/post/166373
    # open(FILE, ">/home/RRD/pi/temperature/temp_out");#
    #print FILE "$temp_readings[0]";#
    #close(FILE);#
    #open(FILE, ">/home/RRD/temp_in");#
    #print FILE "$temp_readings[1]";#
    #close(FILE);
    #######################################################################
    
    sub check_modules {
        $mods = `cat /proc/modules`;
    
    	if ($mods =~ /w1_gpio/ && $mods =~ /w1_therm/) {
            print "w1 modules already loaded \n";
        } else {
            print "loading w1 modules \n";
            `sudo modprobe w1-gpio`;
            `sudo modprobe w1-therm`;
        }
    
    }
    
    
    
    sub get_device_IDs {#
        #The Hex IDs off all detected 1 - wire devices on the bus are stored in the file
    	# "w1_master_slaves"
    
        #open file
        open(FILE, "/sys/bus/w1/devices/w1_bus_master1/w1_master_slaves") or die("Unable to open file");
    
        #read file into an array
    	@deviceIDs = <FILE>;
    
        #close file
        close(FILE);
    }
    
    sub read_device {
        #takes one parameter — a device ID
    	#returns the temperature
        #if we have something like valid conditions
        #else we return "9999" for undefined
    
    
        $readcommand = "cat /sys/bus/w1/devices/".$_[0]."/w1_slave 2>&1";
        $readcommand =~ s/\R//g;
        $sensor_temp = `$readcommand`;
    
        if ($sensor_temp!~/No such file or directory/) {
            if ($sensor_temp!~/NO/) {
                $sensor_temp =~ /t=(\d+)/i;
                $sensor_temp =~ /t=(\D*\d+)/i;
                $temperature = (($1 / 1000));
            } else {
                $ret = "9999";
            }
        } else {
            $ret = "9999";
        }
    }
    
    • 0
      а, да, в модуле check_modules надо перед `sudo modprobe w1-gpio`; надо добавить `modprobe w1-sunxi`;

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.