此文为葡萄牙语，不懂它。可以使用百度翻译。
Após ter visto um artigo sobre o Raspberry PI na atmosfera com o projecto Pi in the Sky, decidi, porque não experimentar ? No projeto eles usam uma placa de telemetria para dar informações sobre temperatura, pressão , etc.. Como não tenho acesso a nenhuma placa dessas, porque não fazer o mesmo, mas com componentes disponiveis no mercado? Então, começou a nascer este projeto.
English version
Em primeiro lugar, como localizar o Raspberry PI por GPS.
Material
Raspberry PI B/B+ (usei ambos)
2 GPSs (embora só seja necessário 1, experimentei com os dois)
GPS Receiver – EM-406A SiRF III (20 Channel) – Já não é fabricado
GY-NEO6MV2 Flight Controller GPS Module For Arduino EEPROM MWC APM 2.5
Ligações
Para ligar o(s) GPS(s) ao Raspberry PI precisamos de usar o GPIO. A tabela seguinte mostra os PINs para a versão B onde ligar o GPS.
Raspberry PIN GPS PIN
2 – 5v VIN/VCC
6 – GND GND
8 – TX RX
10 – RX TX
Nota: Reparar que o TX e o RX trocam quando se ligam ao GPS: RX -> TX e TX -> RX
Aqui fica o Pinout do Raspberry PI versão B
GPS GY-NEO6Mv2
Ligação do GPS GY-NEO6Mv2 ao PI
Algumas imagens das ligações do GPS ao Raspberry PI versão B
GPS EM-406A
Para ligar o GPS EM-406A precisei de comprar um cabo JST SH Jumper 6 – de 6 pins para encaixar no GPS – embora só sejam necessários 4 pins.
Esquema das ligações do GPS EM-406A
Neste caso, o GPS EM-406A foi ligado a um Raspberry PI B+. Os PINs no GPS são ambos os mesmos e as ligações iguais. A unica coisa que muda é o GPIO do RPI B+.
Ligar o PI e efetuar login
Assim que tiverem uma prompt, é necessário alterar umas configurações para que a UART esteja disponivel para o GPS, uma vez que é usada para permiter ligar-se a um terminal e autenticar-se.
Editar o ficheiro /boot/cmdline.txt e alterar:
dwc_otg.lpm_enable=0 console=ttyAMA0,115200 kgdboc=ttyAMA0,115200 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline rootwait
para
dwc_otg.lpm_enable=0 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline rootwait
Depois, editar o ficheiro inittab para comentar uma linha para que não seja lançada uma consola na ligação serie:
Comentar a seguinte linha (deverá ser a ultima):
#T0:23:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100
Após estas alterações, efetuar reboot ao PI
sudo reboot
Assim que possivel, instalar as aplicações para o GPS
sudo apt-get install gpsd gpsd-clients
Executar o gpsd
gsudo gpsd /dev/ttyAMA0 -F /var/run/gpsd.sock
Executar o cliente e esperar que o GPS funcione
cgps -s
E ao final de alguns segundos (talvez mais – sair do cgps e voltar a entrar) devem conseguir sinal.
Poupar energia
Podem-se poupar cerca de 20mA (mais ou menos) desligando a saída PAL/HDMI (partindo do principio que não vamos usar) .
Para tal, basta adicionar a linha seguinte ao arranque (Geralmente adicionando a linha ao ficheiro /etc/rc.local)
/opt/vc/bin/tvservice -off
dica via http://www.daveakerman.com/?page_id=1294
Atualizar um mapa com a posição corrente do Raspberry PI
Não serve de nada ter um GPS ligado ao PI se não for para criar uns pontos e uns trilhos com ele.
Criar um mapa com as coordenadas GPS
Agora que já temos os módulos de python para o GPS, vamos usar para reportar as coordenadas.
Como vai o PI fazer isto? Bem, a minha solução foi, com um servidor web, a aplicação em Python coloca as coordenadas num diretório especifico e a aplicação web a correr num outro computador (ou no PI – mais à frente esta solução) vai aceder ao PI e ler esse ficheiro com as coordenadas, que posteriormente vai coloca no mapa.
Instalar um servidor web para partilhar as coordenadas.
sudo apt-get install nginx
Configurar o nginx
é a primeira vez que trabalho com o nginx. Decidi instala-lo porque consome menos recursos que o apache.
Por questões de segurança, alteramos o porto do nginx. Em vez do 80, vamos usar o 2121 (por exemplo).
sudo vi /etc/nginx/sites-available/default
Alterar a linha de
#listen 80;
para
listen 2121;
Alterar o document_root
Na linha que diz root, alteramos para
root /home/pi/gps/www;
Nota: Não esquecer de criar as diretorias gps/www
mkdir -p gps/www
Uma vez que o nginx corre com o grupo www-data, vamos adicionar o pi ao grupo para que a diretoria configurada em cima seja acessivel pelo nginx.
sudo gpasswd -a pi www-data
Nota: Para que fique ativo, têm que terminar a sessão e voltar a entrar
Alterar as permissões para que qualquer ficheiro criado seja lido pelo grupo porque qualquer ficheiro criado pertencerá ao grupo www-data – (setgid)
chmod g+s www
Reiniciar o nginx
sudo /etc/init.d/nginx restart
Nota: Não esquercer que, se configurado como em cima, têm que aceder usando
http://<rpi_ip>:2121/
Código
PI
Todo o código para este projeto encontra-se na minha conta do bitbucket.
A diretoria rpi contém um ficheiro chamado gpswww.py .Este ficheiro é colocado no Raspberry PI, onde desejarem – mas têm que posteriormente criar uma diretoria chamada www no mesmo nível – é nesta diretoria que este script vai colocar o ficheiro – chamado coords.txt – que contém as coordenadas naquele momento.
Para o executar, nada mais simples que:
sudo python gpswww.py
Antes de o executar, tenham a certeza que o GPS está bem ligado e a funcionar. Podem usar os examplos em cima, com o comando cgps -s
Para mais informações sobre os módulos de Python do gpsd, basta visitar a página.
# Feiticeir0 - Bruno Santos (feiticeir0@whatgeek.com.pt)
# date: 10.12.2014
#
# Python script para guardar as coordenadas
# correntes num ficheiro para ser lido via script em PHP
# de um computador remoto
from sys import argv
import gps
import gpxpy
import gpxpy.gpx
#Listen on port 2947 of gpsd
session = gps.gps("localhost", "2947")
session.stream(gps.WATCH_ENABLE | gps.WATCH_NEWSTYLE)
while True:
try:
report = session.next()
# wait for a 'TPV' report and display the current time
# to see all report data, uncomment the line below
#print report
if report['class'] == 'TPV':
# Abrir ficheiro para guardar as coordenadas
coords = open ("www/coords.txt","w")
coords.write(str(report.lat))
coords.write(",");
coords.write(str(report.lon))
coords.close()
except KeyError:
pass
except KeyboardInterrupt:
quit()
except StopIteration:
session = None
print "GPSD has terminated"
Computador
No computador que vai mostrar os mapas, é necessário um servidor web (com suporte PHP) e acesso à internet para que possa mostrar os mapas.
No bitbucket encontram-se os ficheiros necessários.
Só é necessário alterar 2 linhas, uma em cada um dos seguintes ficheiros:
– getcoords.php : alterar a linha $rpi_host para o IP do vosso PI
– pingPHP.php : alterar a linha $host novamente com o IP do vosso PI
Atualização: Com a nova versão, não é preciso alterar ficheiros nenhuns, bastando para isso colocar o IP do RPI na caixa para o efeito e pressionar “Track”
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>RPI Tracking</title>
<meta charset="utf-8">
<link rel="stylesheet" href="http://cdn.leafletjs.com/leaflet-0.7/leaflet.css"/>
<style>
#map {
margin-left: auto;
margin-right: auto;
width: 1500px;
height: 900px;
float: right;
}
input[type="button"] {
border: 1px solid #b5c1d5;
background-color: #94aecf;
color: white;
height: 28px;
border-radius: 3px;
width: 100px;
}
</style>
<script src="https://code.jquery.com/jquery-2.1.1.js"></script>
</head>
<body>
<div id="map"></div>
<script src="http://cdn.leafletjs.com/leaflet-0.7/leaflet.js"></script>
<script>
var map = L.map('map').setView([39.823006667, -7.490308333], 14);
mapLink = '<a href="http://openstreetmap.org">OpenStreetMap</a>';
L.tileLayer ('http://{s}.tile.openstreetmap.org/{z}/{x}/{y}.png', {
attribution: '© ' + mapLink + ' Contributors',
maxZoom: 18,
}).addTo(map);
var ongoing = 1;
$(document).ready(function() {
$('#startTrack').click(function() {
if (ongoing == 1) {
startTrackingRPI();
ongoing = 0;
/*$(this).css('background-color','#d79d9c');
$(this).attr('value','Stop');*/
}
/*
else {
ongoing = 1;
$(this).css('background-color','#94aecf');
$(this).attr('value','Track');
}*/
});
function startTrackingRPI() {
var oldlon = 0.00; //define old coords
var oldlat = 0.00; //define old coords
//get status from robot
//get IP Address
var ip = $('#ip').val();
// red offline - green online
function getStatus() {
//new image
if (!ip.length == 0) {
//alert (ip);
var online = 'images/online.png';
var offline = 'images/offline.png';
//gerar url
$.post ('pingPHP.php',{ip:ip},processaDados);
function processaDados (data) {
//alert ('data ' + data);
if (data == 1)
$('#status').attr('src',online);
else
$('#status').attr('src',offline);
}
}
}
// 3s em 3s verifica
setInterval(getStatus,3000);
//colocar marcador
function getCoords() {
$.post('getcoords.php',{ip:ip},processCoords);
function processCoords(data) {
$('#coordstoput').val(data);
//TODO: Verificar se dados devolvidos sao validos
//TODO: Verificar se nao houver conectividade, nao tentar inserir marcador
var coords = data.split(",");
//verificar se sao iguais as que ja temos
//para nao colocar marcadores no mesmo local
if ((coords[0] != oldlon) && (coords[1] != oldlat)) {
//se sao diferentes, inserir marcador
// insert a new marker
var marker = L.marker([coords[0],coords[1]]).addTo(map);
//atribuir estas coordenadas antigas
oldlon = coords[0];
oldlat = coords[1];
}
}
}
// 4s em 4s verifica coordenadas - diminir para aumentar detalhe do mapa
setInterval(getCoords,4000);
var newCoord = getCoords();
//Marker
//var marker = L.marker([39.823366667, -7.490128333]).addTo(map);
};
});
</script>
<!-- <textarea id="coordstoput" rows="2" cols="30"></textarea> -->
<img src="images/offline.png" id="status" style="vertical-align:middle;"> <input type="text" size="15" maxlenght="15" placeholder="RPI Endereço IP" name="ip" id="ip">
<input type="button" value="Track" id="startTrack">
</body>
</html>
Seguindamente, os ficheiros auxiliares:
<?php
$host = $_POST['ip'];
if (!$socket = @fsockopen($host,2121))
echo 0;
else
echo 1;
?>
<?php
$rpi_host = $_POST['ip'];
$port = ":2121";
$url = $rpi_host.$port.'/coords.txt';
$ch = curl_init();
$timeout = 5;
curl_setopt($ch, CURLOPT_URL, $url);
curl_setopt($ch, CURLOPT_RETURNTRANSFER, 1);
curl_setopt($ch, CURLOPT_CONNECTTIMEOUT, $timeout);
$data = curl_exec($ch);
curl_close($ch);
//return preg_replace("/\r|\n/", "", $data);
echo preg_replace("/\r|\n/", "", $data);
?>
E está tudo configurado.
Num browser, executem o ficheiro RPITracking.html e fiquem à espera que marca a posição do vosso PI.
Nesta versão eu optei por usar marcadores em vez de uma linha. Noto que, ao final de algum tempo, começa a ficar um pouco confuso – mas irei alterar isso numa futura versão para colocar uma linha em vez de marcadores.
Aqui fica o resultado de uma experiencia que fiz hoje de manhã (Imagem da versão anterior)
Usar o PI para mostrar o mapa (em atualização)
Em vez de usar outro computador para ir buscar as coordenadas ao RPI e mostrar no mapa, podemos usar antes o RPI para fazer tudo – acedendo a ele via browser –
Alterar o nginx
Instalar o PHP
sudo apt-get install php5-fpm
A seguir, editar o ficheiro /etc/nginx/sites-available/default
sudo vi /etc/nginx/sites-available/default
e descomentar as seguintes linhas:
location ~ .php$ {
fastcgi_split_path_info ^(.+.php)(/.+)$;
# # NOTE: You should have "cgi.fix_pathinfo = 0;" in php.ini
# fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
fastcgi_pass unix:/var/run/php5-fpm.sock;
fastcgi_index index.php;
include fastcgi_params;
}
Guardar e recarregar o nginx
sudo /etc/init.d/nginx reload
Para funcionar, os ficheiros que colocaram no PC, coloquem no PI – alterando o IP nos ficheiros indicados para o do PI e devem ter a funcionar o mapa dentro do PI. Conforme configuraram o root no nginx, é nesse local que devem colocar os ficheiros. Uma nota neste caso, e uma vez que está tudo no mesmo local, não havia necessidade de usar o curl – no PHP – para ir buscar as coordenadas, mas mal também não faz e funcionará sem problemas.
Mobilidade do PI
Para que isto tudo funcione, é necessário que o PI funcione com baterias.
No meu caso, estou a usar baterias lipo para alimentar o PI – com duração de cerca de 2h e 30m – não é muito, mas para já é o suficiente.
O material que uso é (Foi nesta loja de comprei) :
– Lithium Ion Polymer Battery – 3.7v 1200mAh
– PowerBoost 500 Basic – 5V USB Boost @ 500mA from 1.8V+ (para aumentar os 3.7v da bateria para os 5v do PI)
– USB/DC Lithium Polymer battery charger 5-12V (3.7/4.2v cells) (para carregar as baterias)
Com um cabo mini-usb ligam isto tudo ao PI. Eu acredito que não seja a forma mais eficiente de alimentar o PI, mas após alguns dias de leitura foi o que arranjei. Não sou expert em eletrónica – se houver alguem aí que tenha uma forma mais eficiente de alimentar o PI – faça favor de dizer alguma coisa !
Antes de ter resolvido ficar assim – testei com pilhas AA de 1.5v – um adaptador de 6 pilhas AA de 1.5v e um Pololu 5v Step-up/Step-down voltage regulator 5v para controlar a voltagem (6 * 1.5v = 9v). No entanto, não sei o que fiz mal, mas só durava cerca de 40m – além de pesar imenso…
RPI alimentado com pilhas
NOTA: Este projeto (para já) tem a atenuante que, no computador onde estejam a ver a localização do PI tenha que estar ligado à Internet para poder ir buscar os mapas. Tem também outra atenuante que, tanto o PI como o computador têm que estar ligados na mesma rede (ou se preferirem, via internet – com DNS dinamico é possivel conseguir isto) – Essencialmente têm que ter conetividade. Para alterar isto, brevemente (assim que chegarem) quero testar isto com o Xbee ! Os modelos que mandei vir têm alcance de 1,5km – Isto deve ser interessante. Atualizações para essa altura.
Espero que gostem. Algum erro e/ou omissão, avisem. |
