Управление светодиодом с помощью веб-сервера на Node.js и Raspberry Pi

Ранее на нашем сайте мы уже рассматривали различные варианты управления светодиодом с помощью платы Raspberry Pi: непосредственно при помощи программы на Python, через Bluetooth, по радиоканалу, из приложения Telegram. Чтобы расширить горизонты применения платы Raspberry Pi в данной статье, мы рассмотрим управление светодиодом с помощью веб-сервера на Node.js, представляющую собой весьма популярную платформу для программирования на JavaScript. При этом светодиодом можно будет управлять как локально (со своего рабочего места), так и глобально (из сети интернет). Первоначально платформа Node.js была разработана для браузера Google Chrome, но позже компания Google сделала ее продуктом с открытым исходным кодом. Более подробно про данную платформу вы можете прочитать в статье про использование Node.js в плате Arduino.

В данной статье мы будем управлять светодиодом, подключенным к плате Raspberry Pi, двумя способами:

Сначала мы просто напишем код JavaScript используя Node.js чтобы мигать светодиодом.
Затем мы создадим HTML страницу с размещенными на ней двумя кнопками: для включения и выключения светодиода. Эта веб-страница будет располагаться (хоститься) на Raspberry Pi и может быть открыта в любом веб-браузере. Таким образом, плата Raspberry Pi будет работать в качестве веб-сервера.

Необходимые компоненты

Плата Raspberry Pi (купить на AliExpress) с установленной операционной системой.
Светодиод (купить на AliExpress).

Реклама: ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН: 7703380158

Установка Node.js на Raspberry Pi

Для установки платформы Node.js на плату Raspberry Pi выполните следующую последовательность шагов.

Шаг 1. Проверьте arm версию вашей платы Raspberry Pi с помощью команды:

uname -m

uname -m

На момент написания данной статьи ее авторами (конец 2018 г.) у них номер версии был 7.

Шаг 2. Скачайте установщик Node.js с помощью следующей команды. Не забудьте изменить номер версии в представленной ссылке на скачивание.

wget https://nodejs.org/dist/v4.6.1/node-v4.6.1-linux-armv%5bversion%5dl.tar.gz

1	wget https://nodejs.org/dist/v4.6.1/node-v4.6.1-linux-armv%5bversion%5dl.tar.gz

Шаг 3. Извлеките файлы скачанного установщика с помощью команды:

tar -xvf node-v4.6.1-linux-armv[version]l.tar.gz

1	tar -xvf node-v4.6.1-linux-armv[version]l.tar.gz

Шаг 4. Выполните следующие команды чтобы добавить некоторые важные файлы в локальный каталог.

cd node-v4.3.1-linux-armv[version]l
sudo cp -R * /usr/local/

1 2	cd node-v4.3.1-linux-armv[version]l sudo cp -R * /usr/local/

Теперь Node.js установлена на вашу плату Raspberry Pi. Проверить номер ее версии можно с помощью команды:

node –version

1	node –version

Перед тем, как разворачивать веб-сервер Node.js, мы сначала рассмотрим как написать скрипт для мигания светодиодом с помощью Node.js.

Мигание светодиодом с помощью Node.js

Чтобы управлять контактами ввода/вывода (GPIO) платы Raspberry Pi с помощью Node.js мы используем onoff module (модуль включения/выключения).

Мы используем менеджер пакетов npm для установки onoff модуля:

npm install onoff

1	npm install onoff

После этого мы напишем скрипт для мигания светодиодом. Откройте редактор nano и задайте имя для файла с помощью команды:

nano blink_led.js

1	nano blink_led.js

Если вы начинающий в Node.js и его пакетах, вы можете изучить документацию по npm для лучшего понимания рассматриваемого в данной статье скрипта.

Объяснение скрипта на Node.js для мигания светодиодом

Полный код скрипта приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты.

Первым делом объявим переменные для светодиода, задержки (интервала между миганиями) и GPIO. Для подключения светодиода мы использовали контакт GPIO 4.

var Gpio = require('onoff').Gpio; 
var LED = new Gpio(4, 'out'); 
var blinkInterval = setInterval(blinkLED, 500);

var Gpio = require('onoff').Gpio;

var LED = new Gpio(4, 'out');

var blinkInterval = setInterval(blinkLED, 500);

После этого запрограммируем функцию для мигания светодиодом.

function blinkLED() {
  if (LED.readSync() === 0) {
    LED.writeSync(1); //set output to 1 i.e turn led on
  } else {
    LED.writeSync(0); //set output to 0 i.e. turn led off 

 }
}

function blinkLED() {

if (LED.readSync() === 0) {

LED.writeSync(1); //set output to 1 i.e turn led on

} else {

LED.writeSync(0); //set output to 0 i.e. turn led off

}

Также запрограммируем функцию для остановки мигания светодиода.

function endBlink() { 
  clearInterval(blinkInterval); 
  LED.writeSync(0); 

  LED.unexport(); // Unexport GPIO to free resources
}
setTimeout(endBlink, 10000);

function endBlink() {

clearInterval(blinkInterval);

LED.writeSync(0);

LED.unexport(); // Unexport GPIO to free resources

}

setTimeout(endBlink, 10000);

Скопируйте и вставьте код скрипта, приведенный в конце статьи, в созданный нами файл led_blink.js, сохраните его используя Ctrl+x, затем нажмите Y и затем enter.

Чтобы запустить скрипт на выполнение, откройте окно терминала и выполните следующую команду:

node blink_led.js

1	node blink_led.js

В результате выполнения этой команды вы увидите как светодиод будет мигать в течение 10 секунд, после чего он перестанет мигать. Более подробно все эти процессы вы можете посмотреть на видео, приведенном в конце статьи.

Схема для мигания светодиодом с помощью Node.js

Схема для мигания светодиодом с помощью платформы Node.js и платы Raspberry Pi представлена на следующем рисунке.

Внешний вид собранной схемы на макетной плате:

Веб-сервер на Raspberry Pi с использованием Node.js

В этой части проекта мы сделаем свой собственный веб-сервер, с помощью которого можно будет управлять контактами ввода/вывода (GPIO) платы Raspberry Pi с использованием веб-страницы.

Для этого нам необходимо сделать HTML страницу и написать скрипт, который будет выполнять задачу для конечного пользователя (back-end task), то есть управлять контактами GPIO платы Raspberry Pi. Для этого выполните следующую последовательность шагов.

Шаг 1. Создадим каталог чтобы хранить все файлы проекта в одном месте.

mkdir nodejs_server

1	mkdir nodejs_server

Шаг 2. Внутри каталога nodejs_server создадим еще один каталог, в котором мы будем хранить HTML файл.

cd nodejs_server
mkdir views

1 2	cd nodejs_server mkdir views

Шаг 3. Если вы хотите добавить изображения на свою html страницу, то вам необходимо создать еще один каталог для хранения изображений внутри каталога nodejs_server.

Шаг 4. Теперь приступим к созданию HTML страницы. Для этого перейдем в наш основной каталог, откроем текстовый редактор nano и создадим файл index.ejs. В скрипте, который мы хотим написать, нет ничего сверхъестественного – он будет просто создавать кнопки On (включение) и Off (выключение).

Скопируйте следующий фрагмент HTML кода в текстовый редактор nano и сохраните изменения в файле.

<meta name="viewport" content="width=500, initial-scale=1"> 

<div class="BorderMargin">
<image src = '/images/circuitdigest.jpg' alt="LED" style="width:500px;height:250px;" align="left">
<h1>Welcome to Nodejs Server</h1>

<form action="/led/on" method="post">
<button type="submit" class="button">LED On </button>

<button type="submit" formmethod="post" formaction="/led/off" class="button button3">LED Off</button>
</form>
<a>Led Status: <%=status %></a>
</div>

<h1>Welcome to Nodejs Server</h1>

</form>

<a>Led Status: <%=status %></a>

</div>

Шаг 5. Теперь мы приступим к написанию кода JavaScript. Мы будем использовать node express framework чтобы отвечать на http запросы, формируемые пользователем.

Откройте окно терминала и текстовый редактор nano, в редакторе nano создайте файл index.js в каталоге nodejs_server, затем скопируйте в этот файл нижеприведенный фрагмент кода java script и сохраните изменения в файле.

var express = require('express'); 
var app = express();
var path = require('path');
var gpio = require('rpi-gpio');

gpio.setup(7, gpio.DIR_OUT);
app.set('view engine', 'ejs');
app.use(express.static(path.join(__dirname, 'public')));
console.log(path.join(__dirname, 'public'));
app.get('/', function(req, res){ 
  res.render('index',{status:"Press Button"});
});

app.post('/led/on', function(req, res){
gpio.write(7, true, function(err) {

        if (err) throw err;
        console.log('Written True to pin');
console.log(path.join(__dirname, 'public'));
return res.render('index', {status: "Led is On"});
    });
});

app.post('/led/off', function(req, res){
gpio.write(7, false, function(err) {

        if (err) throw err;
        console.log('Written False to pin');
console.log(path.join(__dirname, 'public'));
return res.render('index',{status: "Led is Off"});
    });
});

app.listen(3000, function () {
  console.log('Server Started on Port: 3000!')
})

var express = require('express');

var app = express();

var path = require('path');

var gpio = require('rpi-gpio');

gpio.setup(7, gpio.DIR_OUT);

app.set('view engine', 'ejs');

app.use(express.static(path.join(__dirname, 'public')));

console.log(path.join(__dirname, 'public'));

app.get('/', function(req, res){

res.render('index',{status:"Press Button"});

});

app.post('/led/on', function(req, res){

gpio.write(7, true, function(err) {

if (err) throw err;

console.log('Written True to pin');

console.log(path.join(__dirname, 'public'));

return res.render('index', {status: "Led is On"});

});

app.post('/led/off', function(req, res){

gpio.write(7, false, function(err) {

if (err) throw err;

console.log('Written False to pin');

console.log(path.join(__dirname, 'public'));

return res.render('index',{status: "Led is Off"});

});

app.listen(3000, function () {

console.log('Server Started on Port: 3000!')

})

Шаг 6. Внутри каталога nodejs_server необходимо выполнить следующую команду чтобы установить библиотеки платформы node.js.

npm install

1	npm install

Шаг 7. Теперь ваш сервер готов к работе. Чтобы запустить в работу наш локальный сервер выполните следующую команду внутри каталога nodejs_server:

node index.js

1	node index.js

После выполнения этой команды вы увидите сообщение в терминале о том, что ваш сервер начал работу на определенном порту.

Шаг 8. Откройте ваш браузер и откройте URL Raspberry Pi с номером порта, то есть необходимо открыть адрес raspberrypi:3000.

Убедитесь в том, что ваша плата Raspberry Pi и ваш компьютер, на котором вы открываете браузер, находятся в одной и той же сети.

Если все идет так, как надо, вы должны увидеть следующую страницу в браузере:

На этой странице вы можете нажимать кнопку LED On чтобы включать светодиод и кнопку LED Off чтобы выключать светодиод.

Исходные коды программ

Код программы для мигания светодиодом с помощью Node.js

var Gpio = require('onoff').Gpio; 
var LED = new Gpio(4, 'out'); 
var blinkInterval = setInterval(blinkLED, 500); 
function blinkLED() {
  if (LED.readSync() === 0) {
    LED.writeSync(1); //включаем светодиод
  } else {
    LED.writeSync(0); //выключаем светодиод 
 }
}
function endBlink() { 
  clearInterval(blinkInterval); 
  LED.writeSync(0); 
  LED.unexport(); // Unexport GPIO to free resources (освобождаем занятые ресурсы)
}
setTimeout(endBlink, 10000);

var Gpio = require('onoff').Gpio;

var LED = new Gpio(4, 'out');

var blinkInterval = setInterval(blinkLED, 500);

function blinkLED() {

if (LED.readSync() === 0) {

LED.writeSync(1); //включаем светодиод

} else {

LED.writeSync(0); //выключаем светодиод

}

function endBlink() {

clearInterval(blinkInterval);

LED.writeSync(0);

LED.unexport(); // Unexport GPIO to free resources (освобождаем занятые ресурсы)

}

setTimeout(endBlink, 10000);

Код программы для управления светодиодом с помощью Node.js веб-сервера

var express = require('express'); 
var app = express();
var path = require('path');
var gpio = require('rpi-gpio');
gpio.setup(7, gpio.DIR_OUT);
app.set('view engine', 'ejs');
app.use(express.static(path.join(__dirname, 'public')));
console.log(path.join(__dirname, 'public'));
app.get('/', function(req, res){ 
  res.render('index',{status:"Press Button"});
});
app.post('/led/on', function(req, res){
gpio.write(7, true, function(err) {
        if (err) throw err;
        console.log('Written True to pin');
console.log(path.join(__dirname, 'public'));
return res.render('index', {status: "Led is On"});
    });
});
app.post('/led/off', function(req, res){
gpio.write(7, false, function(err) {
        if (err) throw err;
        console.log('Written False to pin');
console.log(path.join(__dirname, 'public'));
return res.render('index',{status: "Led is Off"});
    });
});
app.listen(3000, function () {
  console.log('Server Started on Port: 3000!')
})

var express = require('express');

var app = express();

var path = require('path');

var gpio = require('rpi-gpio');

gpio.setup(7, gpio.DIR_OUT);

app.set('view engine', 'ejs');

app.use(express.static(path.join(__dirname, 'public')));

console.log(path.join(__dirname, 'public'));

app.get('/', function(req, res){

res.render('index',{status:"Press Button"});

});

app.post('/led/on', function(req, res){

gpio.write(7, true, function(err) {

if (err) throw err;

console.log('Written True to pin');

console.log(path.join(__dirname, 'public'));

return res.render('index', {status: "Led is On"});

});

app.post('/led/off', function(req, res){

gpio.write(7, false, function(err) {

if (err) throw err;

console.log('Written False to pin');

console.log(path.join(__dirname, 'public'));

return res.render('index',{status: "Led is Off"});

});

app.listen(3000, function () {

console.log('Server Started on Port: 3000!')

})

Видео, демонстрирующее работу проекта

Источник статьи

Необходимые компоненты

Установка Node.js на Raspberry Pi

Мигание светодиодом с помощью Node.js

Объяснение скрипта на Node.js для мигания светодиодом

Схема для мигания светодиодом с помощью Node.js

Веб-сервер на Raspberry Pi с использованием Node.js

Исходные коды программ

Код программы для мигания светодиодом с помощью Node.js

Код программы для управления светодиодом с помощью Node.js веб-сервера

Видео, демонстрирующее работу проекта

Похожие статьи

Добавить комментарий Отменить ответ

Добавить комментарий