内容介绍

项目介绍

本项目使用BeagleBone Black作为主控，选择的任务是网页点灯

项目详情

通过在系统中建立一个网页，并且与LED联动，使用网线连接到设备上时，可以从网页中控制LED的开关与闪烁

开发环境

芯片介绍

AM335x 微处理器以 ARM Cortex-A8 处理器为基础，通过图像、图形处理、外设以及 EtherCAT 和 PROFIBUS 等工业接口选件得到增强。这些设备支持高级操作系统（HLOS）。处理器 SDK Linux® 和 TI-RTOS 可从 TI 免费获得。 AM335x 微处理器包含功能框图所示的子系统：微处理器单元 (MPU) 子系统基于 ARM Cortex-A8 处理器，PowerVR SGX™ 图形加速器子系统提供 3D 图形加速，支持显示和游戏效果。

PRU-ICSS 与 ARM 内核分离，允许独立运行和时钟，从而提高了效率和灵活性。PRU-ICSS 支持额外的外设接口和实时协议，如 EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP、PROFIBUS、Ethernet Powerlink、Sercos 等。此外，PRU-ICSS 的可编程特性及其对引脚、事件和所有片上系统 (SoC) 资源的访问，为实现快速、实时响应、专用数据处理操作、定制外设接口以及卸载 SoC 其他处理器内核的任务提供了灵活性。

开发板介绍

BeagleBone Black 是一款面向开发人员和业余爱好者的低成本、高扩展、社区支持的开发平台，板卡处理器选用的是 TI 公司 AM3358 芯片，处理器集成了高达 1GHz 的 ARM Cortex™ A8 内核，具有强大的处理能力并提供了丰富的外设接口。BeagleBone® Black面向开源社区用户、开源硬件爱好者和任何对Arm Cortex-A8低成本处理器感兴趣的人而设计，配备精简，旨在为不需要搭建完整开发平台并想体验Arm处理器功能的用户提供入门的捷径。它配备了最低限度的外设，使用户能够体验处理器的强大功能，还提供了许多接口，用户还可以开发自己的电路板或添加自己的电路。

板卡框图

设计思路

1、搭建一个本地Nginx服务器

Nginx是一款轻量级的Web服务器、反向代理服务器及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器

主要特点

高性能：Nginx设计重点是高并发、高性能和低资源消耗，特别适用于静态内容的分发和反向代理服务。官方测试Nginx能够支撑5万并发连接，并且CPU、内存等资源消耗非常低。
稳定性：Nginx运行非常稳定，启动特别容易，并且几乎可以做到7×24不间断运行，即使运行数个月也不需要重新启动。
丰富的功能集：Nginx具有反向代理、负载均衡、缓存、虚拟主机等多种功能。
简单的配置文件：Nginx的配置文件非常简洁，还能够支持perl语法，Bug非常少。
广泛的兼容性：Nginx可以在大多数Unix、Linux OS上编译运行，并有Windows移植版。

2、了解如何操作gpio

操作gpio的流程是先确认gpio的引脚编号，然后就可以通过open函数打开对应的led文件，通过write函数就能控制gpio输出是高低电平，最后通过close函数关闭对应的文件

3、编写网页代码

想要编写网页就得了解HTML、CSS和JavaScript。

HTML 是网页的基础结构，用于定义网页的内容和布局。它通过标签（tags）来标记内容，浏览器会根据这些标签渲染出网页的结构

CSS 用于控制网页的外观和样式，包括颜色、字体、布局、动画等。它使网页内容与样式分离，便于维护和复用

JavaScript 是一种脚本语言，用于为网页添加动态功能和交互行为。它可以直接操作 HTML 和 CSS，实现复杂的逻辑和动态效果

通过对HTML、CSS和JavaScript的编写就能完成网页的设计

程序流程

代码介绍

下面的代码是对板载的灯进行一个流水灯展示，操作gpio的流程是先通过open打开led文件，然后进行write操作，最后关闭文件

import time
import os


LEDs=4
LEDPATH='/sys/class/leds/beaglebone:green:usr'


# Turn off triggers
for i in range(LEDs):
    # print(LEDPATH+str(i)+"/trigger")
    f = open(LEDPATH+str(i)+"/trigger", "w")
    f.write("none")
    f.close()


# Open a file for each LED
f = []
for i in range(LEDs):
    f.append(open(LEDPATH+str(i)+"/brightness", "w"))


# Sequence
while True:
    for i in range(LEDs):
        f[i].seek(0)
        f[i].write("1")
        time.sleep(0.25)
    for i in range(LEDs):
        f[i].seek(0)
        f[i].write("0")
        time.sleep(0.25)

要用网页控制灯，要先安装flask

Flask 被称为“microframework”，因为它使用简单的核心，并通过 extension 增加其他功能。Flask 没有默认使用的数据库、窗体验证工具，但支持功能扩展，可以根据需求扩展所需的模块。相较于 Django，Flask 更加轻量、灵活，可定制化高，更适用于小型项目开发。

下面的代码是导入对应的库和设置led的路径，并且设置了ledRedSts 接收led的状态

import os
import time
# import Adafruit_BBIO.GPIO as GPIO
from flask import Flask, render_template, request
app = Flask(__name__)
GPIOPATH=GPIOPATH="/sys/class/gpio"
LEDPATH='/sys/class/leds/beaglebone:green:usr'


#define actuators GPIOs
ledRed = "3"  # "P9_14"

ledRedSts = 0

下面的代码设置了网页的根路径，并且读取了led的状态赋值到ledRedSts ，然后传送给网页显示

@app.route("/")
def index():
    # Read GPIO Status
    f = open(LEDPATH+ledRed+"/brightness", "r")
    ledRedSts = f.read()[:-1]
    f.close()


    templateData = {
            'led'  : ledRedSts,
            
        }
    return render_template('index5.html', **templateData)

下面的代码是根据接收到网页传递的值进行判断。然后进行相应的控制，点击TURN OFF会关闭USER4

点击TURN ON会点亮USER4，点击TURN TOGGLE会让USER4以800ms闪烁3次

@app.route("/<deviceName>/<action>")
def action(deviceName, action):
    if deviceName == 'ledRed':
        actuator = ledRed

    f = open(LEDPATH+ledRed+"/brightness", "w")
    if action == "on":
        f.write("1")
    if action == "off":
        f.write("0")
    if action == "toggle":
        f.close()
        f = open(LEDPATH+ledRed+"/brightness", "w")
        f.seek(0)
        f.write("1")
        time.sleep(0.8)


        f.seek(0)
        f.write("0")
        time.sleep(0.8)
        f.seek(0)
        f.write("1")
        time.sleep(0.8)


        f.seek(0)
        f.write("0")
        time.sleep(0.8)


        f.seek(0)
        f.write("1")
        time.sleep(0.8)


        f.seek(0)
        f.write("0")
        time.sleep(0.8)


        
    f.close()
             
    f = open(LEDPATH+ledRed+"/brightness", "r")
    ledRedSts = f.read()[:-1]
    f.close()


    templateData = {
            'led'  : ledRedSts,
            
        }
    return render_template('index5.html', **templateData)

下面是html代码

<!DOCTYPE html> 
  <head> 
     <title>GPIO Control</title> 
     <link rel="stylesheet" href='../static/style.css'/> 
  </head> 
  <body> 
        <h1>GPIO Control</h1> 
        <h2> LED Status </h2> 
        <h3> LED ==>  {{ led  }}</h3> 
        <h2> Actuator Status & Control </h2> 
        <h3> RED LED ==>   
              
            
                <a href="/ledRed/off"class="button">TURN OFF</a> 
            
                <a href="/ledRed/on" class="button">TURN ON</a>  
                <a href="/ledRed/toggle" class="button">TURN TOGGLE</a>
        </h3> 
        </h3> 
  </body> 
</html>

网页控制界面

实物图

心得体会

通过这次活动我学习到了Linux开发板是怎么控制led的、怎么利用网页控制led，收获了许多知识，在这里非常感谢硬禾学堂和digikey联合赞助的Funpack活动让我收获了许多知识。