树莓派折腾记——射频控制开关

前几日看了一篇知乎上面的从零开始打造智能开关的教程https://zhuanlan.zhihu.com/p/34219448，问了作者几个问题之后，便摩拳擦掌想试试，将自己的过程，还有安装中遇到的坑记录于此。建议保留这个网页，看看知乎教程之后，再回来看这个，因为知乎教程由于年代原因，坑还是蛮多的。

树莓派初始化

安装系统，连接wifi这一套操作网上一抓一大把，就直接从安装了系统开始吧，由于我不搞啥图像之类的，显示器也只是在第一次用的时候采用，所以图形化界面简直是鸡肋，平常我就接一根电源线和一个gpio，因此直接选择用lite版本的系统

换源

由于墙的原因，树莓派默认的源，巨慢无比，严重干扰后面的操作，强烈建议换源，但是没有vim换源的操作都很困难，于是只能卑微用默认源先安装了vim

建议使用清华源，里面的教程还是比较详尽的https://mirror.tuna.tsinghua.edu.cn/help/raspbian/

下面是我的树莓派3B的Debian 10版本

1
2
3
4
5
6
# 编辑 `/etc/apt/sources.list` 文件，删除原文件所有内容，用以下内容取代：
deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspbian/raspbian/ buster main non-free contrib rpi
deb-src http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspbian/raspbian/ buster main non-free contrib rpi

# 编辑 `/etc/apt/sources.list.d/raspi.list` 文件，删除原文件所有内容，用以下内容取代：
deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspberrypi/ buster main ui

然后sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade -y && sudo apt-get dist-upgrade -y

来一次大升级

新建用户并sudo

建议新建一个用户自己来玩一玩，默认的pi用户也不是不能用，只是那个密码有点难输，再加上强迫症有点难受

sudo adduser username 添加用户和用户信息，设置密码

adduser username sudo完事儿

开启ssh

默认是安装好了openssh-server的，但是没有开，于是sudo systemctl enable ssh 开机自启， sudo systemctl start ssh开启ssh

随后就可以通过ssh的方式来连接树莓派进行操作了，方便好多。

折腾射频模块

安装wiringpi

网上教程大多数是

1
2
3
git clone git://git.drogon.net/wiringPi （git我假设大家已经安了哦，没有的话搜一下安装很简单的哦）
cd wiringPi
./build

然而这个作者早就关闭这个仓库了，进入官网也提示手动下载源码的方式无效，但是新版树莓派已经的apt里面已经自带这个了，只需要sudo apt-get install wiringpi -y即可

当你安装了之后，使用gpio -v查看gpio情况的时候，问题就来了，报错

1
2
3
4
5
6
7
Unable to determine hardware version. I see: Hardware : BCM2835,

expecting BCM2708 or BCM2709.
If this is a genuine Raspberry Pi then please report this
to projects@drogon.net. If this is not a Raspberry Pi then you
are on your own as wiringPi is designed to support the
Raspberry Pi ONLY.

带着这个问题我找了好久，官方也不提供下载包了，甚至还找到了你电的一个仓库里面有作者删除之后的遗留

https://github.com/mm1994uestc/WiringPi

然而下载下来手动build似乎也无济于事，github上面逛了一圈issue，说是要升级pi4j，官方的是1.1，升级成1.2之后就好了，然而升级了之后也没有啥用

最后找到了一篇，叫安装wiring-pi，出现这个是wiring-python的库没更新导致的，得，按照流程一顿操作，问题解决

1
2
3
4
5
6
7
8
sudo apt-get install swig2.0 python-dev git python-pip python3-pip -y
git clone --recursive https://github.com/neuralpi/WiringPi-Python.git
cd WiringPi-Python/WiringPi
sudo ./build
cd ..
swig -python wiringpi.i
sudo python setup.py install
sudo python3 setup.py install

一通操作之后，gpio终于有了响应

安装433Utils

由于我买的是个433MHz的控制器，所以直接git上面下载一个就是了，好在这个433Utils比较方便一下子就找到了

1
2
3
git clone --recursive git://github.com/ninjablocks/433Utils.git
cd 433Utils/RPi_utils
make

make之后，由于你的针脚是要自己定义的。

打开RFSniffer.cpp（接收器）

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
/*
  RFSniffer

  Usage: ./RFSniffer [<pulseLength>]
  [] = optional

  Hacked from http://code.google.com/p/rc-switch/
  by @justy to provide a handy RF code sniffer
*/

#include "../rc-switch/RCSwitch.h"
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
     
     
RCSwitch mySwitch;
 


int main(int argc, char *argv[]) {
  
     // This pin is not the first pin on the RPi GPIO header!
     // Consult https://projects.drogon.net/raspberry-pi/wiringpi/pins/
     // for more information.
     int PIN = 2;// 大概在这个位置，26行，改成你想要的针脚
     
     if(wiringPiSetup() == -1) {
       printf("wiringPiSetup failed, exiting...");
       return 0;
     }

然后是codesend.cpp和send.cpp如法炮制，改成一样的就行

codesend.cpp

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
/*
Usage: ./codesend decimalcode [protocol] [pulselength]
decimalcode - As decoded by RFSniffer
protocol    - According to rc-switch definitions
pulselength - pulselength in microseconds

 'codesend' hacked from 'send' by @justy
 
 - The provided rc_switch 'send' command uses the form systemCode, unitCode, command
   which is not suitable for our purposes.  Instead, we call 
   send(code, length); // where length is always 24 and code is simply the code
   we find using the RF_sniffer.ino Arduino sketch.

(Use RF_Sniffer.ino to check that RF signals are being produced by the RPi's transmitter 
or your remote control)
*/
#include "../rc-switch/RCSwitch.h"
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
     

int main(int argc, char *argv[]) {
    
    // This pin is not the first pin on the RPi GPIO header!
    // Consult https://projects.drogon.net/raspberry-pi/wiringpi/pins/
    // for more information.
    int PIN = 0;// 大概在27行，改成你想要的针脚
    
    // Parse the first parameter to this command as an integer
    int protocol = 0; // A value of 0 will use rc-switch's default value
    int pulseLength = 0;

send.cpp

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
/*
 Usage: ./send <systemCode> <unitCode> <command>
 Command is 0 for OFF and 1 for ON
 */

#include "../rc-switch/RCSwitch.h"
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    
    /*
     output PIN is hardcoded for testing purposes
     see https://projects.drogon.net/raspberry-pi/wiringpi/pins/
     for pin mapping of the raspberry pi GPIO connector
     */
    int PIN = 0;// 大概在17行，改成你想要的针脚
    const char* code[6] = { "00000", "10000", "01000", "00100", "00010", "00001" };

注意很坑的一点是，这个定义的针脚不是物理针脚，是Wiring Pi 针脚

这里放上针脚对应图

树莓派GPIO引脚定义

定义好你的接收器和发射器的GPIO，不一定要按照教程里面的定义，自己想怎么用怎么用，只要是GPIO就行，改好了之后重新make一下就好了

截获和发送开关信号

运行sudo ./RFSniffer 之后就可以对着接收器狂按按钮，看看输入是个啥，记下来数字对应的功能，你的输入大概是这个样子

1
2
Received 3984646
Received 3984646

然后通过sudo ./codesend 3984646的方式就能够调用发射器发送相同的信号了，用同样的方式模拟其他按钮的功能，记录下来发送即可

使用flask部署

安装flask简单快捷，比java springMVC之类的简单多了

pip3 install flask

然后我的脚本如下

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
from flask import request, Flask, render_template
import os
import json

app = Flask(__name__)


@app.route('/', methods=['POST', 'GET'])
def helloWorld():
    return render_template('index.html')



@app.route('/action', methods=['POST'])
def action():
    data = request.form
    data = json.loads(list(data.to_dict().keys())[0])
    code = data['code']
    on_cmd = '/root/433Utils/RPi_utils/codesend 1919810'
    off_cmd = '/root/433Utils/RPi_utils/codesend 1145141'
    if code == 0:
        print('received off command')
        os.system(off_cmd)
    elif code == 1:
        print('received on command')
        os.system(on_cmd)
    else:
        print('unknown command')


if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=True, port=11451, host='0.0.0.0')

模板文件如下，发现由于只有1个设备，而且教程这么写传参收不到参数，于是我给魔改了一下

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
<html>
  <head>
    <style type="text/css">
      body {
        margin: 0px;
        font-size: 20px;
        font-family: sans-serif;
      }
      table {
        width: 100%;
        text-align: center;
      }
      table tr th:first-child,table tr td:first-child{
        width:120px;
      }
      button {
        border: none;
        color: white;
        padding: 5px 1px;
        width: 100%;
      }
    </style>
    <script>
      function sendAction(code) {
        ajax = new XMLHttpRequest();
        ajax.open("post", "/action", true);
        ajax.setRequestHeader( "Content-Type" , "application/x-www-form-urlencoded");
        ajax.send(JSON.stringify({"code": code}));
      }
    </script>
    <title>我的智能家居</title>
  </head>
  <body>
    <table>
      <tr>
        <th>设备</th><th>打开</th><th>关闭</th>
      </tr>
      <tr>
        <td>小灯</td>
        <td>
          <button style="background-color:#59b968;" onclick="sendAction(1)">ON</button>
        </td>
        <td>
          <button style="background-color:#fd6a5f;" onclick="sendAction(0)">OFF</button>
        </td>
      </tr>
    </table>
  </body>
</html>

谅解一下一个不会前端的菜鸡硬改出来html代码吧/(ㄒoㄒ)/~~

找到本地运行sudo python3 app.py，挂在后台就行了

然后本地调通，能用，但是每次都要输入192.168.1.48:11451太麻烦了，能不能转化成网址的形式

端口映射到公网并安上一个域名

frp端口映射

玩linux基本上都知道的神器，爽的一批，好在之前花了10刀开了1年的辣鸡小鸡，不过跑这种应用应该蛮够了，在有公网IP的下载frp

1
2
3
wget https://github.com/fatedier/frp/releases/download/v0.33.0/frp_0.33.0_linux_amd64.tar.gz
tar -zxvf frp_0.33.0_linux_amd64.tar.gz
cd frp_0.33.0_linux_amd64

然后编辑一下里面的frps.ini

1
2
[common]
bind_port = 8844

开个screen或者是用tmux，运行./frps -c frps.ini挂着即可

随后在树莓派上面下载

1
2
3
wget https://github.com/fatedier/frp/releases/download/v0.33.0/frp_0.33.0_linux_arm.tar.gz
tar -zxvf frp_0.33.0_linux_arm.tar.gz
cd frp_0.33.0_linux_arm

编辑一下里面的frpc.ini

1
2
3
4
5
6
7
8
9
[common]
server_addr = x.x.x.x #你服务器的公网IP
server_port = 8844 #你刚才定义的端口

[tcp]
type = tcp
local_ip = 127.0.0.1
local_port = 11451
remote_port = 8845 # 随便指定一个

然后也开个screen或者是tmux运行./frpc -c frpc.ini挂在后台

然后就可以通过公网IP:端口的方式来访问你的网站了

配置域名

这个直接nginx一把梭

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
server{
    listen 443 ssl;
    listen [::]:443 ssl;
    ssl_certificate /home/you/cert1.pem;
    ssl_certificate_key /home/you/privkey1.pem;
    ssl_session_timeout 5m;
    ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
    ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;
    server_name subdomain.domain.main;
    

    location / {
        proxy_pass http://127.0.0.1:8845/;
        proxy_http_version 1.1;
        proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
        proxy_set_header Connection "upgrade";
    }
}

具体这个原理见上一篇博文，用nginx配https

但是部署到了公网之后有个很头痛的问题，万一别人也知道了这个网站，然后不也能控制了？

解决方法就是加一个密码验证，但是nginx的密码验证在手机端跑得并不好，非常难受

1
2
3
4
htpasswd -c /root/passwd username
New password: 
Re-type new password: 
Adding password for user username

然后修改nginx配置文件

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
server{
    listen 443 ssl;
    listen [::]:443 ssl;
    ssl_certificate /home/you/cert1.pem;
    ssl_certificate_key /home/you/privkey1.pem;
    ssl_session_timeout 5m;
    ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
    ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;
    server_name subdomain.domain.main;
    

    location / {
         #新增下面两行
         auth_basic "Please input password"; #这里是验证时的提示信息 
         auth_basic_user_file /root/passwd;
        proxy_pass http://127.0.0.1:8845/;
        proxy_http_version 1.1;
        proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
        proxy_set_header Connection "upgrade";
    }
}

然后就折腾完了，发现效果还8错