ruby hardware programming
これまでのプログラムでは、センサーと RaspberryPi のみで完結していました。今回は Webブラウザでセンサーの値を表示してみましょう。 Web ブラウザで表示するには、 Webサーバーを起動します。Webサーバーは不特定数多数のユーザーからアクセスされるため、セキュリティ上の理由で、物理サーバーを分ける必要があります。今回は、センサーから値を取得するプログラムと Webサーバーを RaspberryPi の上で両方起動します。 Webサーバーには Rails を使用します。
Webサーバーと センサープログラム間は別のサーバーでネットワークでは繋がっていると仮定します。 ネットワークで繋がっているので、 TCPSocket を利用します。
本工程では、TCPSocket でポートをオープンしたり、ハードウェアに繋がったWebアプリを起動することになります。 認証の機構を設ける等、対策が必要です。 今回はテストプログラムなので、考慮していません。
bundle initcd ~/
mkdir get-value-from-sensor ; cd $_
bundle init
# frozen_string_literal: true
source "https://rubygems.org"
git_source(:github) {|repo_name| "https://github.com/#{repo_name}" }
gem "rails", "5.2.5" # ここのコメントアウトを外し、バージョンを指定します。(「,」を忘れずに)
bundle install --path vendor/bundle
# かなり時間がかかります
rails newbundle exec rails new . --skip-yarn --skip-coffee --skip-javascript --skip-webpack-install --skip-bundle
# 途中で Gemfile を上書きするか確認されますが、 Enter キーを押下する
# かなり時間がかかります
Gemfile の最後に次の行を追加します。
gem 'pi_piper' # => PiPiper を使用するので追加
追加した gem をインストールします。
bundle update
phototransistor_server タスクこのタスクは、TCP 2000番ポートで通信を待ち受けて、クライアントから VALUE_REQUEST のトークンが送られた場合に、フォトトランジスターの値を返します。
まず、コンソールでタスクのファイルを作成します。
bundle exec rails generate task phototransistor_server
lib/tasks/phototransistor_server.rake が作成されているので、以下の通り修正します。
require 'socket'
namespace :phototransistor_server do
task wake_up: :environment do
server_method
end
# サーバ接続 OPEN
Server = TCPServer.new(2000)
def server_method
loop do
# ソケット OPEN （クライアントからの接続待ち）
socket = Server.accept
while token = socket.gets
token.chomp!
case token
when 'VALUE_REQUEST'
puts "RECV: #{token}"
lux_value = lux
puts "SEND: #{lux_value}"
# クライアントへ文字列返却
socket.puts lux_value
else
puts "Unknown token type. Recived token: #{token}"
end
end
ensure
# ソケット CLOSE
socket.close
end
end
VOLT = 5.0
def lux
value = read(0)
volt = convert_volt(value)
convert_lux(volt)
end
def read(channel)
PiPiper::Spi.begin do |spi|
adc = spi.write [0x1, (0x8 + channel) << 4, 0x0]
((adc[1] & 0x3) << 8) + adc[2]
end
end
def convert_volt(data)
volt = (data * VOLT) / 1023
volt.round(4)
end
def convert_lux(volt)
volt / 0.0003
end
end
ここまでできたら、動作確認をします。ターミナルを2つ立ち上げて、1つでは、「センサーサーバー」をもう一つでは、「rails console」 を起動します。
rails console でTCPサーバーにアクセスして、応答が返ってくるか確認します。
1つめ
cd ~/get-value-from-sensor
rbenv sudo bundle exec rails phototransistor_server:wake_up
2つめ
cd ~/get-value-from-sensor
bundle exec rails console
socket = TCPSocket.open('localhost', 2000)
socket.puts 'VALUE_REQUEST'
socket.flush
socket.gets
socket.close
TopPageを作成するために、次のコマンドを入力します。
bundle exec rails generate controller Top show
app/controllers/top_controller.rb を修正してフォトトランジスターから値を取得して、Viewに渡すインスタンスを作成します。
class TopController < ApplicationController
def show
@sensor_value = read
@sensor_value = 'Communication was tried to a sensor, but I failed.' if @sensor_value.nil?
end
def read
socket = TCPSocket.open('localhost', 2000)
socket.puts 'VALUE_REQUEST'
socket.flush
response = socket.gets
response if response.present?
rescue
nil
ensure
socket.close if socket
end
end
app/views/top/show.html.erb を修正して @sensor_value の内容を修正します。
<h1>Sensor value</h1>
<div><%= @sensor_value %></div>
このままでは、/top/show にアクセスする必要があります。 config/routes.rb を修正して / でアクセスできるようにします。
Rails.application.routes.draw do
root 'top#show'
get 'top/show'
end
1つめ
cd ~/get-value-from-sensor
rbenv sudo bundle exec rails phototransistor_server:wake_up
2つめ
cd ~/get-value-from-sensor
bundle exec rails server -b 0.0.0.0
-b オプションをつける理由は、外部からアクセスするためです。-b オプションをつけないと、localhostからのみアクセスできます。
RaspberryPi の IPアドレスを調べます。
ifconfig wlan0
wlan0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500
inet <ここの値> netmask 255.255.255.0 broadcast ?????????
inet6 ????????? prefixlen 64 scopeid 0x20<link>
ether ????????? txqueuelen 1000 (イーサネット)
RX packets 110218 bytes 88854717 (84.7 MiB)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 82412 bytes 15156413 (14.4 MiB)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
今操作しているPCでWebブラウザを起動して、<先ほど調べたIP>:3000 にアクセスします。
すると、フォトトランジスターの値が表示されます。
フォトトランジスターを手で覆って、ページをリロードすると、値が変動します。
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