Embedded Linux. Tierfütterungsautomat. Von Jakob Bonhoeffer

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1 Embedded Linux Tierfütterungsautomat Von Jakob Bonhoeffer 0. Inhaltsverzeichnis 1. Einführung 2. Erste Schritte 2.1. Die Entwicklungsumgebung 2.2. Backup der SD-Karte Erstellen Zurückspielen 2.3. Verbindung herstellen Per Picocom Per SSH 2.4. Benuter erstellen und Passwort setzen 2.5. OnBoard LED ansteuern Über das Dateisystem Über die Gnublin-API 2.6. TMUX 2.7. Eclipse zur Remoteentwicklung einrichten C#/C++ einrichten Remote System Explorer installieren Remoteverbindung herstellen Crosscompiler installieren und in Eclipse einrichten Remote Debuggen 3. Netzwerk 3.1. Internetverbindung herstellen 3.2. Internetuhrzeit über NTP-Server 3.3. Webserver

2 3.4. Datenaustausch per SSHFS 4. Projekt: Tierfütterungsautomat 4.1. Hardware Board Schrittmotor mit Treiber Steckbrett Netzteil Taster Widerstände Kabel 4.2. Software 4.3. Webseite 4.4. Autostart 5. Anhang 5.1. Quellcode 5.2. Scripte StartAnimalFeeder.sh WlanConfigHome.sh 5.3. Webseite touch.php switch1enable.php switch1disable.php switch2enable.php switch2disable.php

3 Tierfütterungsautomat 1. Einführung: Im Rahmen der Vorlesung Embedded Linux im Sommersemester 2014, haben wir die Aufgabe bekommen mithilfe eines Gnublin-Boards ein kleines Projekt zu realisieren und dieses zu dokumentieren. Für das Projekt waren folgende Inhalte gefordert: Zugreifen auf die Peripherie (GPIO Sensoren einlesen etc.) Server der die Applikation realisiert Interprozesskommunikation Web Server mit CGI Konfiguration URLs steuern Operationen Ausgaben von Messwerten und Statusmeldungen JavaScript Logging Telnet/SSH-Zugang Applikation durch das System automatisch starten Programmiersprachen: C, Bash, Python oder Perl Ich habe mich dafür entschieden einen Prototypen für einen Tierfütterungsautomaten zu bauen und ihn mithilfe des Gnublin-Boards zu steuern. Der Automat soll eine bestimmte Menge Trockenfutter ausgeben aufgrund von: Drücken eines Tasters durch den Mensch Drücken eines anderen Tasters durch das Tier Aktivierung der Futterausgabe über den Web Server

4 2. Erste Schritte 2.1 Die Entwicklungsumgebung Um mit dem Gnublin-Board zu arbeiten braucht man einen Host-Rechner. In meinem Fall war dies ein Notebook mit auf dem als Betriebssystem die Linux Distribution Fedora 20 installiert war. Die Verbindung zum Gnublin-Board wird dann mithilfe eines USB auf MiniUSB Kabels, welches eine Serielle-Verbindung über RS232 simuliert, hergestellt. Das installieren von einem Betriebssystem auf dem Board war bei mir nicht nötig, da dies bei der Auslieferung bereits vorinstalliert war. 2.2 Backup der SD-Karte Erstellen Da das Gnublin das Komplette Betriebssystem, sowie Kernel und Bootloader auf der SD-Karte liegen hat, ist es sinnvoll gleich zu Anfang ein vollständiges Backup dieser zu erstellen um den Urzustand jederzeit wiederherstellen zu können. Um dies zu bewerkstelligen entnimmt man dem Board die SD-Karte und verbindet sie sie mittels CardReader direkt mit dem Hostrehner. Jetzt muss man noch herrausfinden welche Gerätedatei die SD-Karte repräsentiert. Dazu ist der Befehl dmsg hilfreich. Er erzeugt eine Ausgabe die etwas wie folgt aussehen sollte:

5 wie wir sehen sind gleich 2 Filesysteme (sdb1 und sdb3) gemountet. Für mehr Klarheit kann man nun den Befehl mount eingeben, der dann diese Ausgabe liefert: Wie wir hier sehen können ist unter sdb1 der Kernel gemountet und unter sdb3 das vollständige Betriebssystem. Nun können wir diese Dateien sichern. Dies machen wir mit dem Befehl dd if=/dev/sdb of=/home/jakob/gnublinsicherung.img Wenn keine Fehlermeldung ausgegeben wird, ist das Backup geglückt Zurückspielen Um die Sicherung auf die SD-Karte zurückzuspielen muss wie oben schon beschrieben, wieder herausgefunden werden, welche Datei die Karte darstellt. Wenn dass geschehen ist muss sich noch unmounted werden, dies geht mit dem Befehl umount /dev/sdb Nun gibt man folgenden Befehl ein dd if=/home/jakob/gnublinsicherung.img of=/dev/sdb Jetzt ist der Urzustand wieder hergestellt.

6 2.3 Verbindung herstellen per Picocom Um sich mit dem Gnublin verbinden zu können, muss es per MiniUSB an den Entwicklungsrechner angeschlossen werden. Sobald das passiert ist bekommt das Board Strom über diese Verbindung und bootet. Nun sollte man auf dem Host-Rechner mit dem Befehl ls /dev etwa folgende Ausgabe bekommen: Hier sollte nun die Schnittstelle ttyusb0 vorhanden sein. Wenn alles geklappt hat ist nun alles bereit um eine Verbindung mit dem tool Picocom herzustellen. Hierzu gibt man folgenden Befehl in das Terminal am Entwicklungsrechner ein: picocom -b /dev/ttyusb0 Hierbei legt -b die Baudrate fest und /dev/ttyusb0 gibt die Schnittstelle an mit der sich verbunden werden soll. Nach Bestätigung des Befehls sollte folgende Ausgabe erscheinen:

7 Nach bestätigen durch Enter wird auf dem Terminal je nachdem wie lange das Board schon am Strom ist der Bootvorgang ausgegben. Wenn dieser abgeschlossen wird man aufgefordert einen Username und anschließend ein Password einzugeben. Wenn auch dass erledigt ist sollte folgender Begrüßungsbildschirm erscheinen: Jetzt ist man verbunden und kann mit dem Gnublin arbeiten als wäre es ein ganz normaler PC ohne grafische Oberfläche per SSH Hierzu ist es als erstes notwendig einen SSH Server auf dem Gnublin einzurichten und dafür zu sorgen dass er beim Start des Boards automatisch ausgeführt wird. Dazu muss das Packet openssh-server installiert werden. In der Regel schreibt sich der

8 SSH-Server automatisch in die rc Datei, so dass er beim Start ausgeführt wird. Sollte dies allerdings nicht der Fall sein, so muss dies manuell geschehen. Nach einem Neustart des Boards sollte der SSH-Server nun laufen. Jetzt kann man durch eingabe von: ssh (allgemein: eine Verbindung vom Hostrechner zum Board herstellen. Beim ersten Verbinden erscheint die Meldung: The authenticity of host ' ( )' can't be established. RSA key fingerprint is ec:07:bf:a3:a7:a3:97:b5:48:da:63:4d:d1:6a:a2:5c. Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? Hier yes eingeben und die Verbindung steht. Der Nachteil der Verbindung über SSH gegenüber der direkt über USB und picocom ist, dass der Bootvorgang des Gnublin nicht beobachtet werden kann. Falls hier etwas schief geht oder der SSHServer einfach nicht gestartet wird, ist es nicht möglich eine Verbindung aufzubauen. 2.4 Benutzer erstellen und Passwort setzen Wenn man die Verbindung zum Gnublin hergestellt hat sollte man als erstes einen Benutzer erstellen und diesem ein Passwort zuweisen, da es gefährlich sein kann immer als root zu arbeiten. Dieser hat nämlich alle Rechte und so kann man sich schnell versehentlich das ganze Betriebssystem zerstören. Um einen neuen Benutzer zu erstellen gibt man folgenden Befehl ein: adduser <Username> nun muss man noch das Passwort setzen, hierzu wechselt man mit su - <Username> zu dem Benutzer und gibt nun passwd ein. Es folgt die Aufforderung ein neues Passwort zu vergeben. 2.5 OnBoard LED ansteuern Auf dem Gnublin Board gibt es 2 kleine LED's, die eine ist grün und leuchtet sobald das Board an der Versorgungsspannung angeschlossen ist. Die zweite ist rot und an dem Pin GPIO3 angeschlossen. Sie steht zur freien benutzung.

9 2.5.1 Über das Dateisystem Die erste Möglichkeit die LED zu steuern ist direkt über das Dateisystem. Getreu nach dem Linuxmotto Alles ist eine Datei. Hierzu geht man in das Verzeichnis /sys/class/gpio und exportiert den entsprechend Pin (auf dem Gnublin ist die LED an Pin 3 angeschlossen). Dass geschieht durch folgenden Befehl: echo 3 > export Nun gibt es einen neuen Ordner gpio3 in den wir wechseln. Hier sind sämtliche Einstellungen des Pins konfigurierbar. Um die LED leuchten zu lassen, müssen wir den Pin als Ausgang markieren: echo out > direction Jetzt ist alles bereit, durch das Setzen von 1 oder 0 von Value können wir die LED nun zum leuchten bringen, bzw. sie ausschalten: echo 1 > value bzw. echo 0 > value Über die Gnublin-API Die Gnublin-API ist standardmäßig auf jedem Gnublin-Board vorinstalliert. Mit ihr lassen sich zahlreiche Ansteuerungen verschiedener Art vereinfachen. Auch für GPIO ist eine Reihe von Befehlen verfügbar. Zum einschalten der LED: gnublin-gpio -o 1 -p 3 zum ausschalten der LED: gnublin-gpio -o 0 -p TMUX Da wir auf unserem Gnublin keine grafische Oberfläche haben, ist es sehr hilfreich einen sogenannten Terminal-Multiplexer zu installieren. Diese ermöglichen es in einem Terminalfenster mehrere virtuelle Terminals zu betreiben. Ich empfehle an dieser Stelle das Programm TMUX, Screen ist zwar auch sehr verbreitet, allerdings kommt es zu Problemen bei der Verbindung über Picocom und der gleichzeitigen Benutzung von Screen da diese die gleichen Tastenkombinationen für Befehle an das Programm selbst haben. Zunächst einfach das Paket tmux installieren:

10 yum install tmux Jetzt steht der Benützung auch schon nichts mehr im Wege. Gestartet wird der Multiplexer einfach durch Eingabe von: tmux Am unteren Rand des Terminals ist nun ein Balken zu sehen indem die einzelnen virtuellen Terminalfenster aufgelistet sind. Durch drücken von Cntr + b und anschließend c wird ein neues Fenster geöffnet. Mit Cntr + b und anschließend n wechselt man ins jeweils nächste Fenster. 2.7 Eclipse zur Remoteentwicklung einrichten Wenn man viele Programme für das Targetsystem entwickeln will/muss ist es sehr angenehm, dies in einer IDE wie Eclipse zu tun. Durch das Syntaxhighlighting und die Autovervollständigung sowie Formatierung geht das Coden hier deutlich schneller und komfortabler. Um diesen Luxus auch für unser Gnublin zu bekommen, ist es nötig dass wir Eclipse auf unserem Hostrechner für die Entwicklung und das Debuggen auf einem anderen Zielsystem konfigurieren.

11 2.7.1 C# / C++ einrichten Um in Eclipse auch C bzw. C++ entwickeln zu können, müssen wir erst noch die C++ Development Tools installieren. Hierzu starten wir Eclipse und klicken unter dem Reiter 'Help' auf den Unterpunkt 'Install New Software'. Nun erscheint ein Fenster in dem wir in das Feld 'Work with' eingeben (Wer nicht die Version Kepler benützt muss den Link natürlich dementsprechend anpassen). In der nun erscheinenden Liste markieren wir unter dem Punkt 'Programming Languages' die Punkte wie sie auf dem Bild zu sehen sind. Anschließend auf 'Next' klicken und den Anweisungen folgen. Nach einem Neustart von Eclipse steht uns nun die C/C++ Entwicklungsumgebung zur Verfügung.

12 2.7.2 Remote System Explorer installieren Hierfür geht man erst auf die Seite wählt dort die aktuellste Version aus und lädt auf der Folgeseite unter Client Runtimes die RSEruntime-<Version>.zip herunter. Diese Datei enthält zwei Ordner: Diese beiden Ordner müssen nun in die die gleichnamigen Ordner des Eclips-Verzeichnisses extrahiert werden. Nun ist der RSE bereit zur benutzung Remoteverbindung herstellen Als erstes brauchen wir die Remote Systems ansicht. Dafür klicken wir auf Window Show View Other... Remote Systems Remote Systems. Wir sehen in dem nun erschienenen Reiter erstmal nur Local was unseren Hostrechner repräsentiert. Um Verbindung mit den Gnublin herzustellen klicken wir mit der rechten Maustaste in das Fenster, wählen 'New..' und dann 'Connection'. Hier wählen wir als Remote System Type Linux aus und klicken auf 'Next'.

13 Im folgenden Fenster die IP-Adresse angeben und wieder auf 'Next'. Nun bei Configuration 'ssh.files' auswählen (Das Gnublin muss natürlich an sein und es muss ein SSH Server laufen). Im nächsten Fenster wählen wir 'processes.shell.linux', klicken auf 'Next' und wählen 'ssh.shells', nun auf 'Finish' und die Verbindung wird hergestellt. Wir sollten nun ein Remote Systems -Fenster haben, dass in etwa wie folgt aussieht. Wenn man nun Sftp Files aufklappt wird man nach einem Usernamen und einem Passwort gefragt. Dies gibt man ein und schon steht die Verbindung zum Gnublin und man hat zugriff auf dass Filesystem. Wenn man auf Ssh Terminal klickt, hat man die Möglichkeit ein voll funktionsfähiges Terminal direkt in Eclipse zu starten, was sehr nützlich sein kann Crosscompiler installieren und in Eclipse einrichten Um Programme für unser Gnublin auf dem Hostrechner schreiben zu können, brauchen wir einen Crosscompiler. Um einen zu installieren muss man folgenden Befehl in die Kommandozeile eingeben: sudo apt-get install g++-arm-linux-gnueabi Nun sind wir bereit ein Programm für unser Gnublin in Eclipse zu schreiben. Hierzu starten wir Eclipse und erstellen ein neues C/C++-Projekt. Wenn wir nun ein Programm schreiben würden, würde es allerdings nach wie vor nur auf unserem Hostrechner laufen, wir müssen Eclipse also noch sagen, dass es den Crosscompiler für das Kompilieren benützen soll. Um dies zu erreichen klicken wir auf den Reiter 'Project' und dort auf 'Properties'. In dem erschienenen Fenster dann auf 'C/C++ Build' und auf 'Settings'. Wenn man hier auf 'GCC C++ Compiler' klickt muss man im Feld Command g++ durch arm-linux-gnueabi-g++ ersetzen. Unter 'GCC C Compiler' ersetzt man gcc durch arm-linux-gnueabi-gcc. Beim 'GCC C++ Linker' wird ebenfalls arm-linux-gnueabi-g++ eingetragen und zu guter letzt beim 'GCC Assembler' arm-linux-gnueabi-as.

14 Jetzt müssen wir noch im linken Menü 'C/C++ Generall' und dort 'Paths and Symbols' wählen. Hier unter 'GNU C' auf 'Add...' klicken und dass Verzeichniss include im Installationsordner von

15 unserem Crosscompiler wählen. Bei 'GNU C++' ebenfalls auf 'Add...' und dann <Crosscompilerverzeichnis>/include/c++/<Version> hinzufügen. Zu guter letzt noch unter 'Libary Paths' folgenden Pfad hinzufügen: <Crosscompilerverzeichnis>/lib Jetzt ist alles bereit mit Eclipse Programme für unser Gnublin zu schreiben. Wenn wir nun kompilieren, wird alles so gemacht als würden wir direkt auf dem Board kompilieren. Dank unseres Remote System Explorers, können wir die kompilierten Dateien auch direkt auf das Targetsystem verschieben und mittels integriertem Terminal auch sofort starten Remote Debuggen Eine weitere sehr nützliche Sache ist, dass wir direkt über Eclipse unsere Software auf dem Board debuggen können. Dazu müssen wir das Paket gdb-multiarch wie folgt auf unserem Hostrechner installieren: sudo apt-get install gdp-multiarch Außerdem brauchen wir auf den Targetsystem das Paket gdbserver was wir mit: sudo apt-get install gdbserver bekommen. Jetzt können wir auf dem Gnublin mit dem Befehle sudo gdbserver <IP-des Host>:<Beliebiger Port> <Datei> den Server mit der zu debuggenden Datei starten. Auf dem Hostrechner klichen wir nun in Eclipse (zu debuggendes Projekt ist geöffnet) auf 'Run' und dort auf 'Debug Configuration...'. Im nun offenen Fenster ändern wir unter dem Reiter 'Debugger' in dem Feld GDB debugger den Eintrag von gdb in gdb-multiarch.

16 Bei 'Connection' geben wir nun die IP-Adresse des Boards sowie den Port ein und klicken auf 'Debug'. Jetzt öffnet sich die Debugansicht und wir können vom Hostrechner direkt auf dem Zielsystem debuggen. 3. Netzwerk 3.1 Internetverbindung herstellen Um eine Internetverbindung mit den Gnublin herzustellen verwende ich einen kleinen USB-WLAN Stick der Marke TP-Link. Um eine Verbinung ins Internet herstellen zu können sind allerdings einige Schritte nötig. Als erstes muss der Treiber für den Stick geladen werden, in meinem Fall heist der Treiber 8188eu und wird mit folgendem befehl geladen: modprobe 8188eu jetzt muss das WLAN Interface gestartet werden, was mithilfe von ifconfig wlan0 up passiert. Nun muss das Interface noch konfiguriert werden. Hierzu legt man sich am Besten eine Datei an, in der die Konfigurationen enthalten sind. Der Inhalt der Datei sollte wie folgt aussehen:

17 network={ ssid= <NameDesNetzes> key_mgmt=wpa-psk proto=wpa2 pairwise=tkip CCMP group=tkip CCMP psk= <WLAN-SCHLÜSSEL> } Nun ist es einfach über den Befehl wpa_supplicant -Dwext -i wlan0 -c /Pfad/zur/Datei -dd -B die Konfiguration zu übernehmen. Jetzt kann man entweder mit dem Befehl dhclient wlan0 eine IP-Adresse abrufen, oder aber wir vergeben die Adresse(n) manuell, was nützlich sein kann, wenn man immer die Gleiche IP haben will um vom Host-Rechner eine Verbingung aufzubauen. In meinem Fall sieht das dann so aus: ifconfig wlan netmask broadcast route add default gw echo nameserver > /etc/resolf.conf Nun sollte alles fertig eingestellt sein und eine Internetverbindung bestehen. 3.2 Internetuhrzeit über NTP-Server Das Gnublin-Board hat leider keine integrierte Uhr, deshalb ist es sinnvoll nach dem Start das aktuelle Datum und die Uhrzeit über einen NTP-Server abzurufen. Hierzu installieren wir zu erst das Packet ntpdate. Anschließend muss man noch einen NTP-Server in die Datei /etc/default/ntpdate schreiben; ein Beispiel wäre: NTPSERVERS= ptbtime1.ptb.de 0.debian.pool.ntp.org Um die aktuelle Zeit zu bekommen reicht es nun wenn man folgende Zeile eingibt und ausführt: ntpdate-debian 3.3 Webserver Da mein Fütterungsautomat auch über das Internet aktiviert und eingestellt werden können soll, ist es nötig einen Webserver auf dem Board zu betreiben. Ich habe mich hier für das Programm lighttpd entschieden. Installiert wird es über den Befehl: apt-get install lighttpd Wenn der Webserver läuft sucht er im Verzeichnis /var/www/ nach einer index.html und stellt diese

18 automatisch da wenn er aufgerufen wird. Allerdings sind noch einige Konfigurationen nötig, damit Lighttpd auch PHP ausführen kann, was nötig ist um über die Webseite auf Dateien die auf dem Server liegen zuzugreifen und zu schreiben. Die Konfigurationsdatei liegt unter /etc/lighttpd/ und heist lighttpd.conf. Wichtig für PHP sind vor allem folgende Elemente: server.modules = ( "mod_access", "mod_fastcgi", "mod_cgi", "mod_alias", "mod_compress", "mod_redirect", "mod_rewrite", ) cgi.assign = (".cgi" => "/usr/bin/python", ".py" => "/usr/bin/python", ".sh" => "/bin/sh") $HTTP["url"] =~ "^/cgi-bin/" { cgi.assign = ( ".py" => "/usr/bin/python" ) } Gestartet wird er der Webserver über den Befehl: /etc/init.d/lighttpd start Jetzt ist alles vorbereitet um Webseiten zu erstellen und in das Verzeichnis /var/www/ zu schieben damit sie vom vom Webserver dargestellt werden. 3.4 Datenaustausch per SSHFS Wenn man häufig Dateien zwischen Gnublin und Host-Rechner austauschen will/muss ist SSHFS eine sehr komfortable Lösung. Es erlaubt uns auf unserem Rechner ein über SSH zugängliches System zu mounten. Anschließend kann damit gearbeitet werden als wäre es ein ganz normaler Ordner im lokalen System. Als erstes installieren wir SSHFS auf unserem Host-Rechner apt-get install sshfs Nun müssen wir uns noch einen neuen, leeren Ordner anlegen, in den das Targetsystem gemountet werden soll. Jetzt können wir das Gnublin mithilfe von sshfs /Pfad/zum/leeren/Ordner

19 laden. Um es später wieder zu unmounten, gibt man einfach fusermount -u ~/Ordner ein. 4. Projekt: Tierfütterungsautomat 4.1 Hardware Board Als Board diente mir das Gnublin-DIP mit folgenden Spezifikationen: 180 MHz 8 or 32 MB RAM Boot from SD-Card (up to 16 GB) USB OTG (Host or Device) 15 X Digital in and outputs 4 x Analogue inputs I2C SPI PWM Simple 5V power supply power consumption about 100mA full load (5V power supply) -> 0.5 Watts Schrittmotor mit Treiber Der Schrittmotor den ich verwendet habe war ein 28BYJ-48, er läuft mit 5 VDC, hat 4 Phasen und arbeitet mit einer Frequenz von 100 Hz. Der Treiber ist ein ULN2003, er verfügt über einen Anschluss für eine externe Spannungsversorgung und 4 digitalen Eingängen, für jede Phase einen. Kosten bei Amazon 5,45 + Versand.

20 4.1.3 Steckbrett Um die verschiedenen Komponenten zu verschalten, habe ich mir als Erleichterung ein Steckbrett gekauft. Es hat je 2 in reihe geschaltete bahnen für Plus und Minus und 60 in reihe geschaltete Bahnen für Bauelemente. Kosten bei Amazon 3,19 + Versand Netzteil Da der Schrittmotor mit 5V versorgt werden muss und das Gnublin dies nicht leisten kann, habe ich aßerdem ein externes Universalnetzteil gekauft. Es kann 3; 4,5; 5; 6; 7,5; 9 oder 12 Volt liefern. Kosten bei Amazon 14,85 + Versand.

21 4.1.5 Taster Als Druckschalter habe ich herkömmliche Taster verwendet Widerstände Außerdem habe ich noch ein paar 10k Ohm Widerstände benützt Kabel Und zu guter Letzt noch ein paar Verbindungskabel...

22 4.2 Software Die Software für meinen Tierfütterungsautomat besteht aus einem Python-Script sowie einer Datei, in der die letzte Drehrichtung des Motors gespeichert wird und zwei Dateien in denen festgelegt ist ob die Taster aktiviert sind oder nicht. Außerdem gibt es noch eine dritte Datei die dazu dient den Motor über das Internet zu aktivieren. Zusammen mit der Gnublin-API sieht der Inhalt des Ordners so aus: _gnublin.so gnublin.py gnublin.pyc lastside MainModule.py switch1 switch2 WebRun Wie genau mein Programm aussieht, ist dem Quellcode am Ende der Dokumentation zu Entnehmen. 4.3 Webseite Die Webseite zur Fernsteuerung des Tierfütterungsautomaten ist vom Design her schlicht gehalten. Es stehen 2 Felder zur Verfügung anhand derer man sehen kann ob der zugehörige Schalter Aktiviert oder Deaktiviert ist. Pro Schalter gibt es ein Enable und einen Disable Button der wenn er geklickt wird ein PHP-Script startet, dass den entsprechenden Wert in die dafür Vorgesehenen Dateien schreibt. Außerdem gibt es noch einen extra Button der eine sofortige Futterausgabe zur Folge hat, wenn er gedrückt wird.

23 4.4 Autostart Da man natürlich nicht jedes mal wenn man seinen Fütterungsautomat einschaltet, erst wieder alles neu einstellen will (WLAN, Webserver, etc...) und auch nicht immer erst das Programm selbst starten möchte, richtet man das System so ein dass all dies gleich zu beginn, noch vor dem Login erfolgt. Um dies zu erreichen benützen wir die Datei /etc/rc.local Diese Datei wird vom System beim booten selbständig ausgeführt. Um die Datei selbst nicht all zu sehr aufzublasen, habe ich die verschiedenen Einstellungen und Programmaufrufe in mehrere kleinere Shell-Scripte ausgelagert, welche alle im Anhang enthalten sind. Meine rc.local wurde dann nur um folgende Zeilen erweitert: /usr/local/sbin/wlanconf/wlanconfighome.sh /etc/init.d/lighttpd start /usr/local/sbin/startanimalfeeder/startanimalfeeder.sh 5. Anhang 5.1 Quellcode Dies ist der Quellcode meines Hauptprogramms (MainModule.py): ''' Created on Jakob ''' from time import sleep import gnublin import cgi import pyinotify import sys import signal import logging logging.basicconfig(filename='animalfeeder.log') wm = pyinotify.watchmanager() mask1 = pyinotify.in_modify mask2 = pyinotify.in_open gpio = gnublin.gnublin_gpio() delay = 0.008

24 export = open('/sys/class/gpio/export', 'w') lasttime = open('./lastside', 'r') side = '' side = lasttime.readline().replace('\n','').replace('\r','') lasttime.close() lasttime = open('./lastside', 'w') if(not(side == 'right' or side == 'left')): lasttime.write('right') side = 'right' switch1active = "" switch2active = "" def readswitches(): switch1 = open('./switch1') switch2 = open('./switch2') global switch1active, switch2active switch1active = switch1.readline().replace('\n', '').replace('\r', '') switch2active = switch2.readline().replace('\n', '').replace('\r', '') switch1.close() switch2.close() logging.info("schalter eingelsen...") export.write('11') export.write('12') export.write('13') export.write('14') export.write('15') export.write('16') gpio.pinmode(11, gpio.pinmode(12, gpio.pinmode(13, gpio.pinmode(14, gpio.pinmode(15, gpio.pinmode(16, 'out') 'out') 'out') 'out') 'in') 'in') class EventHandler(pyinotify.ProcessEvent): def process_in_modify(self, event): print("modified") readswitches() def process_in_open(self, event): print("webrun") Decide() notifier = pyinotify.threadednotifier(wm, EventHandler()) def Step1(): gpio.digitalwrite(11,1) sleep(delay) gpio.digitalwrite(11,0) def Step2(): gpio.digitalwrite(12,1) sleep(delay) gpio.digitalwrite(12,0) def Step3():

25 gpio.digitalwrite(13,1) sleep(delay) gpio.digitalwrite(13,0) def Step4(): gpio.digitalwrite(14,1) sleep(delay) gpio.digitalwrite(14,0) def VolleUmdrehungR(): for i in range(512): Step1() Step2() Step3() Step4() def VolleUmdrehungL(): for i in range(512): Step4() Step3() Step2() Step1() def ViertelDrehungR(): for i in range(130): Step1() Step2() Step3() Step4() global side side = 'right' lasttime.write(side) def ViertelDrehungL(): for i in range(130): Step4() Step3() Step2() Step1() global side side = 'left' lasttime.write(side) def DrehungSchritte(schritte, richtung): if(richtung == 'right'): for i in range(schritte): Step1() Step2() Step3() Step4() elif(richtung == 'left'): for i in range(schritte): Step4() Step3() Step2() Step1() else: print ("Wrong direction - 'right' or 'left'...") def Decide(): if(side == 'right'): ViertelDrehungL()

26 logging.info("viertel Drehung nach links...") elif(side == 'left'): ViertelDrehungR() logging.info("viertel Drehung nach rechts...") else: print("error...") logging.error("side ist weder 'right' noch 'left'... Exit...") Exit_Gracefully(signal.SIGINT, Exit_Gracefully) def Exit_Gracefully(signal, frame): gpio.unexport(11) gpio.unexport(12) gpio.unexport(13) gpio.unexport(14) gpio.unexport(15) gpio.unexport(16) notifier.stop() print ("Goodbye!") logging.info("programm regulär beendet...") sys.exit(0) def Main(): readswitches() notifier.start() wdd = wm.add_watch('./switch1', mask1, rec=true) wdd = wm.add_watch('./switch2', mask1, rec=true) wdd = wm.add_watch('./webrun', mask2, rec=true) while(true): if((gpio.digitalread(15) == 0 and switch1active == 'True') or (gpio.digitalread(16) == 0 and switch2active == 'True')): Decide() sleep(0.2) if name == ' main ': signal.signal(signal.sigint, Exit_Gracefully) Main() 5.2 Scripte StartAnimalFeeder.sh sleep 3 /usr/bin/python /AnimalFeeder/MainModule.py & exit WlanConfigHome.sh #!/bin/bash

27 echo "Wlan Treiber wird geladen..." modprobe 8188eu echo "Interface wird gestartet..." ifconfig wlan0 up sleep 1 SCAN=`iwlist wlan0 scan` FH=`echo $SCAN grep rtlabor` HOME=`echo $SCAN grep Kinderclub` if [ -n "$FH" ]; then echo "Spezifische Wlan Daten werden eingestellt..." wpa_supplicant -Dwext -i wlan0 -c /usr/local/sbin/wlanhomeconf/conf-wpa2fh -dd -B sleep 5 echo "IP-Adresse wird abgerufen..." dhclient wlan0 elif [ -n "$HOME" ]; then echo "Spezifische Wlan Daten werden eingestellt..." wpa_supplicant -Dwext -i wlan0 -c /usr/local/sbin/wlanhomeconf/confwpa2home -dd -B sleep 5 echo "IP-Adressen werden gesetzt..." ifconfig wlan netmask broadcast echo "Default Gateway wird gesetzt..." route add default gw echo "Nameserver wird gesetzt..." echo "nameserver " > /etc/resolv.conf fi RESULT=`/usr/bin/wget --spider 2>&1` for x in $RESULT; do if [ "$x" = '200' ]; then INTERNET="on" fi done

28 if [ "$INTERNET" = "on" ]; then echo "NTP Zeit wird abgerufen..." ntpdate-debian else echo "Internetverbindung konnte nicht aufgebaut werden..." fi 5.3 Webseite index.html <!DOCTYPE html> <html> <head> <meta charset="utf-8" /> <title>animalfeeder</title> <script type="text/javascript" src="http://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/1.8.3/jquery.js"></script> </head> <body id="mainpage"> <h2 id="heading">animalfeeder - Websteuerung</h1> <div style="float: left; margin-left:15px; text-align: center">button-animal</div> <div style="float: left; margin-left:100px">button-human</div> <div style="clear:both"></div> <br /> <div id="aon" style="background-color: green; float: left; marginleft: 45px" >ON</div> <div id="aoff" style="background-color: gray; float: left">off</div> <div id="hon" style="background-color: green; float: left; marginleft: 160px">ON</div> <div id="hoff" style="background-color: gray; float: left">off</div> <div style="clear:both"></div> <br /> <input type="button" id="switch1enable" value="enable" style="margin-left: 8px" onclick="enables1()"/> <input type="button" id="switch1disable" value="disable" style="margin-left: 5px" onclick="disables1()"/> <input type="button" id="switch2enable" value="enable" style="margin-left: 65px" onclick="enables2()"/> <input type="button" id="switch2disable" value="disable" style="margin-left: 10px" onclick="disables2()"/>

29 <br /><br /><br /> <div id="textbutton" style="margin-left: 100px">Remote Fütterung</div> <br /> <input id="feed" style="margin-left: 140px" type="button" value="füttern" onclick="make()"/> <script type="text/javascript"> function make(){ var data = $('#feed').val(); $.ajax({ type: 'POST', url: 'touch.php', data: data, success: function(e){ $('#result').html(e); } }); } function enables1(){ document.getelementbyid('aon').style.backgroundcolor = "green"; document.getelementbyid('aoff').style.backgroundcolor = "gray"; } $.ajax({ type: 'POST', url: 'switch1enable.php', data: data, success: function(e){ $('#result').html(e); } }); function disables1(){ document.getelementbyid('aon').style.backgroundcolor = "gray"; document.getelementbyid('aoff').style.backgroundcolor = "red"; } "green"; "gray"; $.ajax({ type: 'POST', url: 'switch1disable.php', data: data, success: function(e){ $('#result').html(e); } }); function enables2(){ document.getelementbyid('hon').style.backgroundcolor = document.getelementbyid('hoff').style.backgroundcolor = $.ajax({ type: 'POST',

30 url: 'switch2enable.php', data: data, success: function(e){ $('#result').html(e); } } }); function disables2(){ document.getelementbyid('hon').style.backgroundcolor = "gray"; document.getelementbyid('hoff').style.backgroundcolor = "red"; $.ajax({ type: 'POST', url: 'switch2disable.php', data: data, success: function(e){ $('#result').html(e); } }); } </script> </body> </html> touch.php <?php?> shell_exec('/bin/touch /AnimalFeeder/WebRun'); switch1enable.php <?php shell_exec('/bin/echo True > /AnimalFeeder/switch1')?> switch1disable.php <?php?> shell_exec('/bin/echo False > /AnimalFeeder/switch1')

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