用树莓派通过Java实现远程控制电灯【转】

haothree

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。

先看看效果演示吧：


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，（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://pi4j.googlecode.com/files/pi4j-0.0.5.deb  
   

复制代码

（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  
   

复制代码

安装Pi4j库和示例文件：

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

复制代码

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  
   

复制代码

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  
   

复制代码

编译：

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

复制代码

运行：

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

复制代码

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;  
   
6.       
   
7.       
   
8.     public class Test {  
   
9.          
   
10.         public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
    
11.             // 创建一个GPIO控制器  
    
12.            final GpioController gpio = GpioFactory.getInstance();  
    
13.               
    
14.             // 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。  
    
15.            final GpioPinDigitalOutput pin = gpio.provisionDigitalOutputPin(RaspiPin.GPIO_01, "LED", PinState.HIGH);  
    
16.       
    
17.         while(true){  
    
18.             //设置高电平  
    
19.             pin.high();  
    
20.             System.out.println("打开继电器");  
    
21.             //睡眠1秒  
    
22.                Thread.sleep(1000);  
    
23.             //设置低电平  
    
24.             pin.low();  
    
25.             System.out.println("关闭继电器");  
    
26.                Thread.sleep(1000);  
    
27.             //切换状态  
    
28.                //pin.toggle();  
    
29.         }  
    
30.         }  
    
31.     }  

复制代码

进入到程序的目录：

1. cd code/java  

复制代码

编译：

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

复制代码

运行：

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

复制代码

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  
    
22.   
    
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  
    
27.   
    
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)   
    
46.   
    
47. url.openConnection();  
    
48.             conn.setRequestMethod("GET");  
    
49.             InputStream in = conn.getInputStream();  
    
50.             BufferedReader rd = new BufferedReader(new   
    
51.   
    
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  
    
59.   
    
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. }

复制代码

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。

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

ddkangfu

好教程啊，用自带的python做也不赖嘛

fj1161

给力，顶一个~~~~~~~~~~~~·

Mr.Zeng_3016245

我要的就是这种效果，学习了~今天买一个回来试试

garfieldtom

一直用Python，学习了，这个还结合了Yeelink！