树莓派学习笔记——webiopi网页控制LED

2022-02-19 04:10:21

0.前言

webiopi是一个可控制树莓派GPIO的web框架，该框架面向物联网IoT开发。该项目托管于google，并可在sourceforge上下载到源代码。现在webiopi已经发展到0.7版本，webiopi支持REST Server，CoAP server，并提供python库和javascript库，毫无疑问的说webiopi是一个优秀的框架。

虽然webiopi是一个优秀的框架，但是webiopi由python，javacript语言编写，并提供了REST和CoAP形式访问方式，学习和掌握webiopi需要不少的基础知识。对于那些认为C语言、寄存器操作、16进制协议可以解决一切问题的嵌入式工程师来说，python和javacript，REST和CoAP协议显得臃肿不堪并毫无用处。但是事实并非如此。

【webiopi和其他网页控制LED的区别】

1.后台，完善的RESTAPI可实现GPIO端口的方向控制、输出控制和输入检测。

2.前台，完整的javascript API，方便用户创建标签并和后台API相联系。

【有用的博文】

【树莓派学习笔记——webiopi安装与入门】

【树莓派学习笔记——webiopi配置文件说明】

【代码和配置文件仓库】

config文件中，请修改

doc-root = /home/pi/webiopi_works/simple

【运行本例】

cd进入html文件和config文件所在目录

输入以下指令

sudo webiopi -c config

浏览器中输入（请根据树莓派的具体IP地址修改）

192.168.1.107:8000

1.最终效果

LED1按钮，鼠标按下LED1点亮，鼠标松开LED1熄灭。类似于无自锁功能开关。

LED2按钮，鼠标按下LED2状态翻转。类似带自锁功能开关。

图1 最终效果

2.实现代码

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd">
<html>
<head>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
    <meta name="viewport" content = "height = device-height, width = 420, user-scalable = no" /> 
    <title>WebIOPi | Demo</title>
    <script type="text/javascript" src="/webiopi.js"></script>
    <script type="text/javascript">
    webiopi().ready(function() {
        // GPIO24和GPIO25为输出
        webiopi().setFunction(24, "out");
        webiopi().setFunction(25, "out");
        
        var content, button;
        content = $("#content");
        
        // 创建一个不同按钮，按钮ID为hold，名称为LED1，并绑定按下和松开事件
        button = webiopi().createButton("hold", "LED1", mousedown, mouseup);
        content.append(button);
        
        // 创建一个GPIO按钮，编号为GPIO24，按钮名称为LED2
        button = webiopi().createGPIOButton(25, "LED2");
        content.append(button); // append button to content div
               
        // 不自动刷新界面
        webiopi().refreshGPIO(false);
    });
        
    function mousedown() {
        // GPIO24 输出高电平
        webiopi().digitalWrite(24, 1);
    }
    
    function mouseup() {
        // GPIO24 输出低电平
        webiopi().digitalWrite(24, 0);
    }
    
    </script>
    <style type="text/css">
        button {
            display: block;
            margin: 5px 5px 5px 5px;
            width: 160px;
            height: 45px;
            font-size: 24pt;
            font-weight: bold;
            color: black;
        }
        
        .LOW {
            background-color: White;
        }
        
        .HIGH {
            background-color: Red;
        }
    </style>
</head>
<body>
    <div id="content" align="center"></div>
</body>
</html>

3.代码分析

【1】

<body>
    <div id="content" align="center"></div>
</body>

一个ID为content的div，可使用jquery语法 #content选择该div。可通过$("#content").append加入其他windows DOM。

【2】

webiopi().setFunction(24, "out");

setFunction为webiopi中javascritp部分提供的API函数，该函数利用jquery中的$.post方法调用REST API。实现setFunction部分的代码——webiopi.js：

GPIOPort.prototype.setFunction = function(channel, func, callback) {
 var name = this.name;
 $.post(this.url + "/" + channel + "/function/" + func, function(data) {
  callback(name, channel, data);
 });
}

访问REST API为 /24/function/out。意为GPIO24端口为输出状态。

【3】

content = $("#content");

创建一个jquery对象，选择ID为content的div

【4】

button = webiopi().createButton("hold", "LED1", mousedown, mouseup);

创建一个按钮，按钮的ID为hold，名称为LED1，并注册鼠标按下和鼠标松开事件。

createButton实现部分代码——webiopi.js

WebIOPi.prototype.createButton = function (id, label, callback, callbackUp) {
 var button = $(‘<button type="button" class="Default">‘);
 button.attr("id", id);
 button.text(label);
 if (callback != undefined) {
  button.bind(BUTTON_DOWN, callback);
 }
 if (callbackUp != undefined) {
  button.bind(BUTTON_UP, callbackUp);
 }
 return button;
}

该代码可创建一个button标签——<button type="button" class="Default" id="hold">LED1</button>

【5】

content.append(button);

把button标签加入content中。

【6】

button = webiopi().createGPIOButton(25, "LED2");

创建一个按钮，按钮和GPIO25相关联，名称为LED2。

createGPIOButton实现部分代码——webiopi.js

WebIOPi.prototype.createGPIOButton = function (gpio, label) {
 var button = w().createButton("gpio" + gpio, label);
 button.bind(BUTTON_DOWN, function(event) {
  w().toggleValue(gpio);
 });
 return button;
}

从实现代码中可以看出，GPIOButton本质为一个Button，只是这个Button的ID变为gpio25。除此之外还给该button绑定了一个mousedown事件。

toggleValue实现部分——webiopi.js

WebIOPi.prototype.createGPIOButton = function (gpio, label) {
 var button = w().createButton("gpio" + gpio, label);
 button.bind(BUTTON_DOWN, function(event) {
  w().toggleValue(gpio);
 });
 return button;
}

实现部分的代码调用了digitalWrite。（见【8】）

【7】

webiopi().refreshGPIO(false);

定时刷新界面，如果选择false

refreshGPIO实现代码——webiopi.js

WebIOPi.prototype.refreshGPIO = function (repeat) {
 $.getJSON(w().context + "*", function(data) {
  w().updateALT(w().ALT.I2C, data["I2C"]);
  w().updateALT(w().ALT.SPI, data["SPI"]);
  w().updateALT(w().ALT.UART, data["UART"]);
  w().updateALT(w().ALT.ONEWIRE, data["ONEWIRE"]);
 
  $.each(data["GPIO"], function(gpio, data) {
      w().updateFunction(gpio, data["function"]);
      if ( ((gpio != 4) && ((data["function"] == "IN") || (data["function"] == "OUT"))
       || ((gpio == 4) && (w().ALT.ONEWIRE["enabled"] == false)))){
       w().updateValue(gpio, data["value"]);
      }
      else if (data["function"] == "PWM") {
       w().updateSlider(gpio, "ratio", data["ratio"]);
       w().updateSlider(gpio, "angle", data["angle"]);
      }
     
  });
 });
 if (repeat === true) {
  setTimeout(function(){w().refreshGPIO(repeat)}, 1000);
 }
}

该部分实现较为复杂，请注意updateValue函数——webiopi.js

WebIOPi.prototype.updateValue = function (gpio, value) {
 w().GPIO[gpio].value = value;
 var style = (value == 1) ? "HIGH" : "LOW";
 $("#gpio"+gpio).attr("class", style);
}

选择一个ID为gpio??的标签，然后加入一个class，样式名为HIGH或者LOW。

所以和createButton创建的Button不同，createButton创建的Button标签如下

<button type="button" class="HIGH" id="gpio25">LED2</button>

class="HIGH"或class=“LOW”

使用这样的方法可以方便修改按钮的样式，例如按下背景为红色，松开背景为白色。

【8】

LED1 Button注册的鼠标按下和鼠标松开事件处理

    function mousedown() {
        // GPIO24 输出高电平
        webiopi().digitalWrite(24, 1);
    }
    function mouseup() {
        // GPIO24 输出低电平
        webiopi().digitalWrite(24, 0);
    }

其中digitalWrite实现部分如下

WebIOPi.prototype.digitalWrite = function (gpio, value, callback) {
 if (w().GPIO[gpio].func.toUpperCase()=="OUT") {
  $.post(w().context + ‘GPIO/‘ + gpio + "/value/" + value, function(data) {
   w().updateValue(gpio, data);
   if (callback != undefined) {
    callback(gpio, data);
   }
  });
 }
 else {
  //console.log(w().GPIO[gpio].func);
 }
}

使用jquery中的$.post方法，REST API为

GPIO/24/value/1 表示打开LED

GPIO/24/value/0 表示关闭LED

【9】

Button按钮样式

        button {
            display: block;
            margin: 5px 5px 5px 5px;
            width: 160px;
            height: 45px;
            font-size: 24pt;
            font-weight: bold;
            color: black;
        }

【10】

LED为点亮时和熄灭时 Button样式。在refreshGPIO中给Button加入了一个class，该class只有两个值HIGH和LOW。其中LOW和GIHT的"."，为CSS样式中的选择符号，以为选择class为LOW的标签。使用这种方法可以方便的修改按钮的背景颜色，大小等参数，真正实现定制。

        .LOW {
            background-color: White;
        }
        
        .HIGH {
            background-color: Red;
        }

图2 GPIOButton LED熄灭时

图3 GPIOButton LED点亮时

4.总结

学习过很多网页控制LED的例子，但是webiopi给我留下最为深刻的影响。可总结为两点

1.后台，完善的RESTAPI可实现GPIO端口的方向控制和输出控制，输入检测。

2.前台，完整的javascript API，方便用户创建标签并和后台API相联系。

这样，用户只需关心业务和UI即可，大大方便了IoT开发。

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树莓派学习笔记——webiopi网页控制LED

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