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2016/04/23

Raspberry Pi 3の GPIOに LEDとスイッチを接続してシャットダウンボタンを実装する方法 Raspberry Pi 3の GPIOに LEDとスイッチを接続してシャットダウンボタンを実装する方法

(ラズパイ3の GPIOにボタンを取り付けて再起動&シャットダウン機能を作成する方法)

Tags: [Raspberry Pi], [電子工作]






● Raspberry Pi 3 Model Bを遂に購入

 Raspberry Pi3 Model B RPI2 RPI3

 大人気の CPUボードの Raspberry Piに WiFiと Bluetoothが搭載されたモデルが新発売となりました。
 以前から Raspberry Pi 2を買おうかどうか迷っていましたが、Raspberry Pi 3 Model Bの発売を機に購入を決意してラズベリアンになる事にしました。

 ※ ラズパイの OS Raspbianはバージョンが上がる毎に過去の版と OSの内部の作りが変わり、過去に書かれた製作記事(例えば Raspbian Wheezyの時代の記事)がそのままではエラーが出たりして動かない事が有ります。
 ※ 当方のホームページのラズパイ記事は全て Raspberry Pi 3 Model Bと Raspbian Jessieの組み合わせで動作確認をしております。
(ただし、将来的に新しい Raspbian OSが出た場合に、当方の Raspbian Jessieを基にした内容がそのままでは動かない可能性が有ります。)
 ※ 2017/08/16から Raspbian OSは Raspbian Jessieから Raspbian Stretchに変わりました。

Download Raspbian for Raspberry Pi

ちなみに、歴代のバージョンと名称は
Debianコードネーム年月備考
Debian 9Stretch2017/08/16~
Debian 8Jessie2015~2016/02からラズパイ3対応
Debian 7Wheezy2013~2016
Debian 6.0Squeeze2011~2014
Debian GNU/Linux 5.0Lenny2009~2012


● Raspberry Pi 3 Model Bの GPIOに LEDとスイッチを接続して Lチカする方法

 下記で LEDとタクトスイッチを GPIOに接続して入出力を行ないました。

2016/04/02
Raspberry Pi 3の GPIOに LEDとスイッチを接続して Lチカする方法
Raspberry Pi 3の GPIOに LEDとスイッチを接続して Lチカする方法

  ラズパイ3の GPIOに LEDとスイッチを取り付けて Lチカ実験する方法

 今回は、これを使って再起動&シャットダウン機能を作成します。
 この再起動&シャットダウン機能の実装は既に沢山のブログ等で紹介が有りますが、ここでは C言語で WiringPiライブラリを使用して実装してみます。

 ボタンを押して最初の 2秒以内に離した場合は再起動
 2秒~ 4秒以内に離した場合はシャットダウン
 4秒以降に離した場合は何もしない(再起動やシャットダウン操作をキャンセルしたい時)
 となります。
 また、LED点滅パターンも上記の各ステートで区別が付く様に異なるパターンで点滅します。

 実行時にコマンドの後に &を付けて実行すれば良いので C言語でデーモン化する際の専用の関数 daemon関数は使用していません。
 また、起動時に自動実行する設定は supervisorctlコマンドを使用します。

 事前に WiringPiライブラリのインストールが必要です。

● WiringPiライブラリのインストール(コンパイル)

Wiring Pi - GPIO Interface library for the Raspberry Pi
Gordons Projects wiringPi / summary

$ sudo apt-get -y install libi2c-dev
$ sudo apt-get -y install git-core
$ git clone git://git.drogon.net/wiringPi
$ cd wiringPi
$ ./build
$ gpio -v
gpio version: 2.32 ← 2016-02-29版
$ gpio readall


●コンパイル方法
$ nano gpio_shutdown_daemon.c
$ gcc -o gpio_shutdown_daemon gpio_shutdown_daemon.c -I/usr/local/include -L/usr/local/lib -lwiringPi

 実行方法(デバグ用、実使用時は下記の方法でサービスとして常駐化する)
$ sudo ./gpio_shutdown_daemon

gpio_shutdown_daemon.c
 //======================
 //  Raspberry Pi GPIO Reboot & Shutdown daemon
 //  http://www.neko.ne.jp/~freewing/
 //  Copyright (c)2016 FREE WING, Y.Sakamoto
 //
 //  gcc -o gpio_shutdown_daemon gpio_shutdown_daemon.c -I/usr/local/include -L/usr/local/lib -lwiringPi
 //======================
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <wiringPi.h>

 // LED 0="ON" 1="OFF"
#define GPIO_LED 22
 // BUTTON 0="PUSH" 1="OPEN"
#define GPIO_BTN 27


void shutdown(void)
{
    system("shutdown -h now");
}

void reboot(void)
{
    system("reboot");
}

int check_button(int pat[])
{
    int i;

    for (i=0; i<10; ++i)
    {
        digitalWrite(GPIO_LED, pat[i]);
        delay(100);

        if (digitalRead(GPIO_BTN) != 0)
        {
            digitalWrite(GPIO_LED, 1);
            return 0;
        }
    }

    return 1;
}

void interrupt(void)
{
    // チャタリング避け(これが無いと割り込み処理が誤動作した)
    delay(50); // 50ms
    if (digitalRead(GPIO_BTN) != 0)
    {
        return;
    }

    // 0~2秒は再起動
    int pat1[10] = { 0,1,0,1,1,1,1,1,1,1 };
    if (!check_button(pat1)) { reboot(); return; }
    if (!check_button(pat1)) { reboot(); return; }

    // 2~4秒はシャットダウン
    int pat2[10] = { 0,0,1,1,1,0,0,1,1,1 };
    if (!check_button(pat2)) { shutdown(); return; }
    if (!check_button(pat2)) { shutdown(); return; }

    // 4秒以降は何もしない
    int pat3[10] = { 0,1,1,1,1,1,1,1,1,1 };
    while(1)
    {
        if (!check_button(pat3)) break;
    }

    delay(100);

    return;
}

int main_loop(void)
{
    if (wiringPiSetupGpio() < 0)
    {
        fprintf(stderr, "ERROR: WiringPi initialize (%s)\n", strerror(errno));
        return 1;
    }

    pinMode(GPIO_BTN, INPUT);
    pullUpDnControl(GPIO_BTN, PUD_UP);

    pinMode(GPIO_LED, OUTPUT);
    digitalWrite(GPIO_LED, 1);

    // interrupt H to L edge
    if (wiringPiISR(GPIO_BTN, INT_EDGE_FALLING, &interrupt) < 0)
    {
        fprintf(stderr, "ERROR: WiringPi set interrupt (%s)\n", strerror(errno));
        return 1;
    }

    while(1)
    {
        delay(1000); // 1000ms
    }

    return 0;
}


int main(int argc, char *argv[])
{
    // 通常モード
    return main_loop();

 /*
    // 通常モード
    if (argc < 2)
    {
        return main_loop();
    }

    // 何か引数が有れば daemonモード
    if (daemon(0, 0) == 0)
    {
        return main_loop();
    }
    else
    {
        fprintf(stderr, "ERROR: daemon\n");
    }

    return 1;
 */
}

●起動時に自動実行する様に supervisorctlコマンドを設定する

 supervisorをインストールする
$ sudo apt-get -y install supervisor

 起動用の設定ファイルを作成する
$ sudo nano /etc/supervisor/conf.d/gpio_shutdown_daemon.conf
command行の最後の &を忘れない様に注意
[program:gpio_shutdown_daemon]
command=sudo /home/pi/gpio_shutdown_daemon &
numprocs=1
redirect_stderr=true
stdout_logfile=/var/log/gpio_shutdown_daemon.log
user=pi

 上記で作成した設定ファイルを認識させる
$ sudo supervisorctl reread

 上記で作成した設定ファイルを追加する
$ sudo supervisorctl add gpio_shutdown_daemon
gpio_shutdown_daemon: added process group

 追加した設定ファイルを確認する(RUNNINGが出れば常駐している)
$ sudo supervisorctl status
gpio_shutdown_daemon RUNNING pid 1333, uptime 0:00:07
 これで gpio_shutdown_daemonが常駐した(RUNNINGが出れば常駐している)

●一時的に常駐を停止したい場合
 stopしてから removeする
$ sudo supervisorctl stop gpio_shutdown_daemon
gpio_shutdown_daemon: stopped
$ sudo supervisorctl remove gpio_shutdown_daemon
gpio_shutdown_daemon: removed process group

●常駐解除は /etc/supervisor/conf.d/gpio_shutdown_daemon.confファイルを削除する
$ sudo rm /etc/supervisor/conf.d/gpio_shutdown_daemon.conf


● 上記の一連のインストール設定を全自動で行なう方法

 GitHubに必要なファイルを置いたので、簡単にセットアップ出来ます。
GitHub FREEWING-JP/RaspberryPi_Files

$ wget https://raw.githubusercontent.com/FREEWING-JP/RaspberryPi_Files/master/gpio_shutdown_daemon/install.sh
$ chmod +x install.sh
$ ./install.sh
 詳しい処理は install.shの中身を参照してください。



Tags: [Raspberry Pi], [電子工作]

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