Funpack3-5 基于BeagleBone® Black的以太网通讯工具

内容介绍

项目介绍

这里是我参加Funpack第三季第五期活动板卡一的任务总结报告，我所完成的是任务二，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，实现数据传输。

大体上经过以下步骤：

系统镜像选择与烧录：
首先，我们需要为BBB（BeagleBone Black）开发板寻找一个合适的操作系统镜像。这个镜像应该是专为嵌入式设备设计的Linux发行版，以确保它能够与BBB板子的硬件兼容。在众多的Linux发行版中，我们可以选择如Ubuntu、Debian或者Yocto Project等，这些系统通常都有很好的社区支持和丰富的软件包。找到合适的镜像后，我们需要使用专用的烧录工具，比如Etcher或者Raspberry Pi Imager，将系统镜像烧录到SD卡中。完成烧录后，将SD卡插入BBB板子，开机即可启动并运行Linux系统。
开发环境搭建：
官方提供的Linux系统中已经集成了Visual Studio Code（VSCode）这一强大的代码编辑器和开发平台。VSCode不仅提供了代码编辑、调试等功能，还通过插件支持了多种编程语言和开发框架。在VSCode中，我们可以找到许多为BBB板子预装的示例程序，这些程序覆盖了控制板上各个外设的基本操作，如PWM（脉冲宽度调制）、SPI（串行外设接口）、I2C（互连集成电路）、串口通信等。
Webserver开发与功能定制：
接下来，我们将基于官方提供的Webserver示例程序进行修改和扩展。Webserver程序允许我们通过网页界面与BBB板子进行交互。我们需要对示例程序进行分析，理解其工作原理，并根据我们的需求进行定制。例如，如果我们想要通过网页控制LED灯的开关和闪烁，我们需要在Webserver程序中添加相应的接口和逻辑。这可能涉及到编写新的HTML页面来提供用户界面，以及在服务器端编写处理HTTP请求的代码，以控制GPIO（通用输入输出）引脚的电平，从而控制LED灯的状态。
功能测试与优化：
在完成代码的修改和功能添加后，我们需要对整个系统进行测试，确保网页界面能够正确地控制LED灯。这包括测试LED灯的开关响应是否灵敏，闪烁频率是否符合预期等。在测试过程中，我们可能需要对代码进行调试和优化，以解决可能出现的问题，比如响应延迟、界面不友好等。

通过以上步骤的实施，我们可以能够实现通过网页控制BBB板子上的LED灯，还能够为其他外设的控制打下基础，进一步扩展BBB板子的功能和应用范围。

主要硬件介绍

高性能处理器：1GHz ARM Cortex-A8，支持3D图形和浮点运算。
实时处理能力：2个200MHz PRU，适合实时任务。
内存与存储：512MB DDR3L SDRAM和4GB eMMC闪存。
电源管理：TPS65217C PMIC和LDO，确保稳定供电。
调试支持：板载JTAG和串行调试接口。
多种电源方式：miniUSB或直流插孔供电。
丰富接口：高速USB 2.0、以太网、UART、HDMI。
用户交互：复位、启动、电源按钮和LED指示灯。
扩展能力：46针扩展接口，支持LCD、UART、eMMC等多种功能。

主要软件介绍

未命名绘图.jpg

BBB板卡是一块高性能的板卡，开发该板子一般是在它运行的linux系统的基础上进行开发的，所以我们需要给它的sd卡中烧录linux系统，至于选择什么版本，可以直接去官网下载，方便快捷，不用自己编译系统。

在官方的介绍里面，官方系统中，已经自带了示例程序，需要通过打开系统已经安装了的vscode平台，进行查看编写，这里我们来到/home/debian/beaglebone-cookbook-code/06iot/flask/app3.py路径下

示例程序都是python文件，对其中一个进行改写

#!/usr/bin/env python
# From: https://towardsdatascience.com/python-webserver-with-flask-and-raspberry-pi-398423cc6f5d
# import Adafruit_BBIO.GPIO as GPIO
import os
from flask import Flask, render_template, request
app = Flask(__name__)//webserver
#define LED GPIO
ledRed = "P9_14"  //led引脚号
pin = '50' #  P9_14 is gpio 50
GPIOPATH="/sys/class/gpio"

pwm     = '1'  # pwm to use
channel = 'a'  # channel to use
PWMPATH='/dev/bone/pwm/'+pwm+'/'+channel

#initialize GPIO status variable
ledRedSts = 'led off'
# Make sure pin is exported
f = open(PWMPATH+'/period', 'w')
f.write(str(1000000000))
f.close()

f = open(PWMPATH+'/enable', 'w')
f.write('1')
f.close()

f = open(PWMPATH+'/duty_cycle', 'w') 
f.write('0')
f.close()

@app.route("/")
def index():
	# Read Sensors Status
	templateData = {
              'title' : 'GPIO output Status!',
              'ledRed'  : ledRedSts,
        }
	return render_template('index3.html', **templateData)
	
	@app.route("/<deviceName>/<action>")
def action(deviceName, action):
	if deviceName == 'ledRed':
		actuator = ledRed
	f = open(PWMPATH+'/duty_cycle', 'w') 
	if action == "on":
		f.write('1000000000')
		ledRedSts = 'led on'
	if action == "off":
		f.write("0")
		ledRedSts = 'led off'
	if action == "flash":
		f.write('500000000')
		ledRedSts = 'led flashing'
	f.close()

	templateData = {
              'ledRed'  : ledRedSts,
	}
	return render_template('index3.html', **templateData)
if __name__ == "__main__":
   app.run(host='0.0.0.0', port=8080, debug=True)

上面代码是一个使用Python编写的简单Web服务器，使用了Flask框架。它允许用户通过Web界面控制连接到树莓派（或其他支持的硬件）上的LED灯：

导入模块：代码开始部分导入了必要的模块，包括操作系统模块os和Flask框架的相关模块。
定义LED和PWM设置：代码定义了LED的GPIO引脚号（P9_14），对应的pin编号（50），以及PWM（脉冲宽度调制）的相关设置。
初始化PWM：代码初始化了PWM的周期（period）、启用状态（enable）和占空比（duty_cycle），这些设置控制LED的亮度和闪烁。
创建Flask应用：app = Flask(__name__)创建了一个Flask应用。
定义首页路由：@app.route("/")定义了根目录的路由，当用户访问Web服务器的根目录时，会显示一个名为index3.html的HTML模板，其中包含LED的状态信息。
定义动作路由：@app.route("/<deviceName>/<action>")定义了一个动态路由，允许用户通过URL指定设备名称和动作（如/ledRed/on）。这个路由会根据用户请求的动作（开、关、闪烁）来控制LED的状态。
控制LED状态：根据用户请求的动作，代码会写入不同的值到PWM的占空比文件中，从而控制LED的亮灭和闪烁。
更新模板数据：在执行了LED控制操作后，代码会更新templateData字典，将最新的LED状态传递给index3.html模板。
启动Web服务器：if __name__ == "__main__":确保当脚本作为主程序运行时，会启动Flask应用，并设置监听所有网络接口的8080端口，开启调试模式。

效果展示

上面中红色箭头的led灯会受到网页端的控制。

总结

在本次活动中，学习了如何在linux系统环境下进行开发。在过程中遇到的问题，通过百度搜索都能找到适合的答案，使自我得到了提升，感谢硬禾学堂平台。