树莓派通过Java实现远程控制电灯

资料

本文章由 亓根火柴 原创，转载请注明出处：http://blog.csdn.net/qigenhuochai/article/details/17661845

1、前言

科幻电影里电脑特效总是令人兴奋，现在我们自己动手也能实现几个特别好玩的功能。比如说远程控制家里的电灯，虽然这已不是什么稀奇的高科技，而且市面上也有很多智能家居系统，但是有些人就是想自己动手做，我们这里是用Java来进行程序编写的，呵，万能的Java啊。

2、准备工作

在这个教程中要用到树莓派、电脑、继电器、智能手机，下面一一为大家简单介绍一下。

1) 树莓派

我的是树莓派raspberry pi 2代B版，不知道什么是树莓派的请看这里：树莓派。（就让我说一句吧：树莓派是时下最流行的卡片式电脑，外形只有信用卡大小，却具有电脑的所有基本功能。开源的Linux系统，1080p的影片播放。。。）这是我在淘宝上买的（225羊）：

2) 电脑

没有显示器或者树莓派没有键盘和鼠标时，可以用电脑对树莓派进行远程命令和桌面控制（ssh和VNC）。具体可以看这里：http://tieba.baidu.com/p/2600192167

3) 继电器

继电器是一种电控制器件，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。我们都知道家里的电灯是220V的，所以我们这里用它来控制电灯。控制了继电器就等于控制了电灯。对了，买树莓派和继电器的时候顺便买上杜邦线。

4) 智能手机

用手机客户端控制来远程控制电灯，无论你在北京、上海还是乌鲁木齐，只要你的手机能联网就能远程控制。

3、配置树莓派

1) 安装Java

要 想控制继电器，我们必须先学会控制树莓派上的GPIO，控制GPIO有很多方式：python、wiringPi、pi4j。前两种方式的介绍网上有很 多，所以我们这里介绍pi4j，该项目旨在为全面进入Raspberry Pi的提供本地库和Java之间的桥梁 (This project is intended to provide a bridge between the native libraries and Java for full access to the Raspberry Pi.)。 要想使用pi4j必须给树莓派安装Java，不过在最新的树莓派系统Raspbian中已经内置了Java(2013-12-20-wheezy-raspbian.zip)，如果不知道你的树莓派中有没有Java，你可以使用javac -version 来查看是否有安装了Java。如下图出现了版本信息，就表示安装了Java。如果没有就去下载最新的Raspbian系统吧。

看到这里是不是很兴奋了，好的，依照国际惯例我们运行一个HelloWorld程序：

作为Java程序员，看到这个在树莓派上运行，真是爽爆了。这意味着你以前在Windows上编写的程序都可以直接放到树莓派上运行，而不需要重新编译，Java嘛，跨平台地球人都知道。是不是很想试试呢，看看我的吧：

2) 安装Pi4j

打开树莓派的控制台输入下面的命令下载Pi4j文件：

  1. wget http://get.pi4j.com/download/pi4j-0.0.5.deb

（如果你已经安装了Pi4j的其他版本，请先执行如下命令将其卸载掉：sudo dpkg -r pi4j）

下载完成后使用下面的命令安装：

  1. sudo dpkg -i pi4j-0.0.5.deb

安装Pi4j库和示例文件：

  1. /opt/pi4j/lib
  2. /opt/pi4j/examples

到这里就已经安装完成了，如果想要卸载Pi4j执行如下命令：

  1. sudo dpkg -r pi4j

3) Pi4j程序的编译与运行示例

要想编译使用Pi4j的程序必须指明其包的路径比如说我在home/pi/code/java/下编写了一个叫Test.java的程序，应该执行如下命令：

首先进入到程序的目录：

  1. cd code/java
  1. javac -classpath .:classes:/opt/pi4j/lib/'*' -d . Test.java

运行：

  1. sudo java -classpath .:classes:/opt/pi4j/lib/'*' Test

4、连接GPIO和继电器

这便是树莓派的GPIO针脚，来看一下pi4j官网提供的图片：

通过GPIO我们对继电器进行控制，控制了继电器就等于控制了电灯。

继电器的这个地方有四个针脚：

分别为：GND（接地）、IN1（控制继电器1）、IN2（控制继电器2）、VCC（电源）放大来看：

下面来连接GPIO和继电器：

GND接树莓派上的6号针脚，VCC接树莓派的2号针脚，因为继电器工作电压为5V，所以不需要电阻，IN1接在树莓派的12号针脚（GPIO1）。连接如下图：

连接好之后就是这个样子的（这个图片中IN1连接的是26号针脚）：

5、控制继电器

在home/pi/code/java/下新建java程序Test.java，功能就是让继电器每隔一秒就切换一下状态：

  1. import com.pi4j.io.gpio.GpioController;
  2. import com.pi4j.io.gpio.GpioFactory;
  3. import com.pi4j.io.gpio.GpioPinDigitalOutput;
  4. import com.pi4j.io.gpio.PinState;
  5. import com.pi4j.io.gpio.RaspiPin;
  7. /**
  8. * 控制树莓派上的GPIO实例
  9. * @author 亓根火柴
  10. */
  11. public class Test {
  13. public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  14. // 创建一个GPIO控制器
  15. final GpioController gpio = GpioFactory.getInstance();
  17. // 获取1号GPIO针脚并设置高电平状态，对应的是树莓派上的12号针脚，可以参考pi4j提供的图片。
  18. final GpioPinDigitalOutput pin = gpio.provisionDigitalOutputPin(RaspiPin.GPIO_01, "LED", PinState.HIGH);
  20. while(true){
  21. //设置高电平
  22. pin.high();
  23. System.out.println("打开继电器");
  24. //睡眠1秒
  25. Thread.sleep(1000);
  26. //设置低电平
  27. pin.low();
  28. System.out.println("关闭继电器");
  29. Thread.sleep(1000);
  30. //切换状态
  31. //pin.toggle();
  32. }
  33. }
  34. }

进入到程序的目录：

[plain] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片

  1. cd code/java

编译：

  1. javac -classpath .:classes:/opt/pi4j/lib/'*' -d . Test.java

运行：

  1. sudo java -classpath .:classes:/opt/pi4j/lib/'*' Test

运行结果如下图：

看着继电器一闪一闪地是不是很爽啊，呵呵。

6、搭建Yeelink环境

现在我们已经实现了用java控制树莓派的GPIO，要想在公网下控制树莓派，要么你有自己的服务器，要么你就用人家的。我们这里用的是Yeelink平台。

先简单介绍一下流程：我们用Yeelink的手机客户端（浏览器也行）去改变服务上设备的状态（0/1），然后让树莓派检测该设备上的状态，最后根据获取到的状态控制继电器。

1) 注册Yeelink账号

访问Yeelink的官方网站（http://www.yeelink.net/），点击快速开始，按照步骤注册账号。

2) 添加一个设备

下面是Yeelink的官方向导：

2.1 进入用户中心

2.2 增加新设备

2.3 增加传感器

3) 下载Yeelink的客户端

访问Yeelink的下载页面下载手机客户端来控制开关：http://www.yeelink.net/developer/tools

打开后点击“我的Yeelink“，然后点击你的设备，使用开关来控制设备的状态。

7、完整的Java代码

搭 建好Yeelink平台后，我们可以用树莓派访问设备的状态链接以获得设备的当前状态，然后根据得到的状态来控制GPIO。编写程序每2秒获取一次状态， 访问时间间隔不建议设置的太短。在home/pi/code/java/下新建java程序ControlLed.java，代码没有什么算法，都是基本 的操作。如有不足望高手指点一二。

  1. import java.io.BufferedReader;
  2. import java.io.IOException;
  3. import java.io.InputStream;
  4. import java.io.InputStreamReader;
  5. import java.net.HttpURLConnection;
  6. import java.net.URL;
  7. import com.pi4j.io.gpio.GpioController;
  8. import com.pi4j.io.gpio.GpioFactory;
  9. import com.pi4j.io.gpio.GpioPinDigitalOutput;
  10. import com.pi4j.io.gpio.PinState;
  11. import com.pi4j.io.gpio.RaspiPin;
  12. /**
  13. * 远程控制树莓派上的GPIO实例
  14. * @author 亓根火柴
  15. */
  16. public class ControlLed {
  17. GpioController gpio;
  18. GpioPinDigitalOutput pin;
  19. public static void main(String s[]){
  20. //下面的链接就是你在Yeelink的设备的状态URL
  21. String urlStr = "http://api.yeelink.net/v1.0/device/《这
  23. 里是你的设备编号》/sensor/《这里是你的传感器编号》/datapoints";
  24. ControlLed cl = new ControlLed();
  25. cl.gpio = GpioFactory.getInstance();
  26. cl.pin = cl.gpio.provisionDigitalOutputPin
  28. (RaspiPin.GPIO_01, "LED", PinState.HIGH);
  29. boolean current = cl.getStatus(urlStr);
  30. cl.setLedStatus(current);
  31. while(true){
  32. try{
  33. if(cl.getStatus(urlStr) != current){
  34. current = cl.getStatus(urlStr);
  35. cl.setLedStatus(current);
  36. }
  37. Thread.sleep(2000);
  38. }catch(Exception e){e.printStackTrace();}
  39. }
  40. }
  41. public boolean getStatus(String urlStr){
  42. URL url;boolean on = false;
  43. try {
  44. url = new URL(urlStr);
  45. HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection)
  47. url.openConnection();
  48. conn.setRequestMethod("GET");
  49. InputStream in = conn.getInputStream();
  50. BufferedReader rd = new BufferedReader(new
  52. InputStreamReader(in));
  53. StringBuilder tempStr = new StringBuilder();
  54. while (rd.read() != -1) {
  55. tempStr.append(rd.readLine());
  56. }
  57. //System.out.print("--> 服务器上传感器的信息：");
  58. String status = tempStr.substring
  60. (tempStr.lastIndexOf(":")+1, tempStr.length()-1);
  61. //System.out.println(status);
  62. on = status.equals("1")? true:false;
  63. //System.out.println(on);
  64. return on;
  65. } catch (IOException e) {
  66. e.printStackTrace();
  67. }return on;
  68. }
  69. public void setLedStatus(boolean sta){
  70. if(sta){
  71. pin.low();
  72. //因为我的继电器是低电平有效
  73. System.out.println("--> 更新GPIO的状态: 开");
  74. }else {
  75. pin.high();
  76. System.out.println("--> 更新GPIO的状态: 关");
  77. }
  78. }
  79. }

8、总结

因 为不是太懂Linux所以不知道如何将cd code/java和sudo java -classpath .:classes:/opt/pi4j /lib/'*' ControlLed命令开机的时候自动执行（谁会教我吧），所以我暂时将命令放到了记事本里面用来复制。其实本教程只是一个非常简单 的实例，大家可以发挥自己的聪明才智打造自己的智能家居。好了，就说到这里了，有什么问题大家可以一起解决260383473@qq.com。

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传说,女娲娘娘炼就七根火柴,来帮助人类度过第一个冬季,从此,七根火柴散落人间,不见踪迹...

 

参考文章
树莓派上搭建SVN及配置
树莓派介绍
树莓派上Java程序作为linux服务并开机自动启动

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