Raspberry GPIOs als Eingänge verwenden

Diese Anleitung beschreibt, wie man mit einem simplen Python-Skript die GPIOs des Raspberry als Eingänge verwenden kann. Damit können sowohl Aktionen auf dem Raspberry ausgelöst werden als auch der Status der Eingänge an den Loxone Miniserver (per UDP) übermittelt werden. Wenn Du einen eigenen LoxBerry betreibst, kannst Du auch @Jörg Siedhof's GPIO Plugin verwenden: GPIO

Schritt-für-Schritt-Anleitung

Hardware

Einiges zur Hardware für die Verwendung der GPIOs findet sich in dem LoxBerry Artikel: Hardware für GPIOs

Installation

Das Pythoskript zur Abfrage der Taster könnt ihr hier herunterladen: https://github.com/mschlenstedt/raspberry_gpios

Das Skript benötigt die RPi.GPIO Bibliothek. Dazu müssen zunächst noch die Development-Librarys der Distribution installiert werden:

apt-get install python3-dev

Anschließend müssen über pip noch folgende Pakete nachinstalliert werden:

pip install setuptools
pip install RPi.GPIO

Das eigentliche Skript zur Abfrage der Taster kann irgendwo im Filesystem installiert werden. Normalerweise erfolgt die Installation eigener Skripte unter /usr/local/bin. Das wird bei einem Update auch nicht überschrieben. Die Skripte müssen nach dem Download noch ausführbar gemacht werden (chmod +x /usr/local/bin/*)

Alle Einstellungen erfolgen am Anfang des Skriptes. Die Einstellungen sollten selbsterklärend sein.

gpio_inputs.py

#!/usr/bin/env python2
# -*- coding: utf-8 -*-
 
import RPi.GPIO as GPIO
import time
import os
 
#
# Einstellungen
#
 
# GPIO-Bezeichnungien (BCM) im Skript verwenden
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
 
# Angeschlossene GPIOs
in_a = 17
in_b = 27
in_c = 23
in_d = 24
in_e = 25
 
# Bash-Kommandos, die bei Aktivierung eines GPIOs ausgeführt werden
# Doppelte Anführungsstriche müssen mit \ escaped werden!
cmd_a = "echo -n 'input1' > /dev/udp/192.168.3.210/7010 && echo 'UDP Paket gesendet'"
cmd_b = "echo -n 'input2' > /dev/udp/192.168.3.210/7010 && /usr/bin/amixer cset numid=1 -- -400 && /usr/bin/aplay ./klingelsound.wav && echo 'UDP Paket gesendet'"
cmd_c = ""
cmd_d = ""
cmd_e = ""

# Interne Pullup-/Pulldown-Widerstaende einschalten
# Bei Verschaltung gegen GND: GPIO.PUD_UP
# Bei Verschaltung gegen +3.3V: GPIO.PUD_DOWN
pullupdown_in_a = GPIO.PUD_DOWN
pullupdown_in_b = GPIO.PUD_DOWN
pullupdown_in_c = GPIO.PUD_UP
pullupdown_in_d = GPIO.PUD_UP
pullupdown_in_e = GPIO.PUD_UP
 
# Bounce-Zeit in ms
bouncetime = 300
 
#
# Einstellungen Ende
#
 
# GPIO Settings
GPIO.setup(in_a, GPIO.IN, pull_up_down = pullupdown_in_a)
GPIO.setup(in_b, GPIO.IN, pull_up_down = pullupdown_in_b)
GPIO.setup(in_c, GPIO.IN, pull_up_down = pullupdown_in_c)
GPIO.setup(in_d, GPIO.IN, pull_up_down = pullupdown_in_c)
GPIO.setup(in_e, GPIO.IN, pull_up_down = pullupdown_in_c)

if pullupdown_in_a == GPIO.PUD_UP:
    edge_in_a = GPIO.FALLING
else:
    edge_in_a = GPIO.RISING

if pullupdown_in_b == GPIO.PUD_UP:
    edge_in_b = GPIO.FALLING
else:
    edge_in_b = GPIO.RISING

if pullupdown_in_c == GPIO.PUD_UP:
    edge_in_c = GPIO.FALLING
else:
    edge_in_c = GPIO.RISING

if pullupdown_in_d == GPIO.PUD_UP:
    edge_in_d = GPIO.FALLING
else:
    edge_in_d = GPIO.RISING

if pullupdown_in_e == GPIO.PUD_UP:
    edge_in_e = GPIO.FALLING
else:
    edge_in_e = GPIO.RISING

# Input 1
def Input1(channel):
    print "--> Input 1 <--"
    print "Command: ", cmd_a
    os.system('bash -c "' + cmd_a + '"')
 
# Input 2
def Input2(channel):
    print "--> Input 2 <--"
    print "Command: ", cmd_b
    os.system('bash -c "' + cmd_b + '"')
 
# Input 3
def Input3(channel):
    print "--> Input 3 aktiviert <--"
    print "Command: ", cmd_c
    os.system('bash -c "' + cmd_c + '"')
 
# Input 4
def Input4(channel):
    print "--> Input 4 aktiviert <--"
    print "Command: ", cmd_d
    os.system('bash -c "' + cmd_d + '"')

# Input 5
def Input5(channel):
    print "--> Input 5 aktiviert <--"
    print "Command: ", cmd_e
    os.system('bash -c "' + cmd_e + '"')

# Interrupts
GPIO.add_event_detect(in_a, edge_in_a, callback = Input1, bouncetime = bouncetime)
GPIO.add_event_detect(in_b, edge_in_b, callback = Input2, bouncetime = bouncetime)
GPIO.add_event_detect(in_c, edge_in_c, callback = Input3, bouncetime = bouncetime)
GPIO.add_event_detect(in_d, edge_in_d, callback = Input4, bouncetime = bouncetime)
GPIO.add_event_detect(in_e, edge_in_e, callback = Input5, bouncetime = bouncetime)
 
# Schleife (macht gar nichts, da GPIOs über Interrupts ausgelesen werden)
try:
    while True:
        time.sleep(1)
 
except:
  GPIO.cleanup()
  print "\nBye"

Die Abfrage der GPIOs erfolgt per Interrupt (also nicht per Polling), sodass jede Aktivierung auch erkannt wird. Das Skript ist für 5 Eingänge angelegt, natürlich kann man beliebig viele weitere Eingänge ergänzen. Dazu einfach weitere Eingänge an jeder Stelle im Skript hinzufügen. Die Bouncing-Zeit müsst ihr gegebenenfalls bei Euch etwas anpassen, falls ihr Fehlauslösungen habt. Wenn ein Signal an einem der Eingänge erkannt wird, wird das Bashkommando cmd_a, cmd_b usw. ausgeführt. Damit kann man sowohl Befehle direkt auf dem Rapsberry ausführen (Abspielen eines Sounds z. B.) als auch per UDP das Eingangssignal an den Miniserver senden. Alles was in der Bash funktioniert, funktioniert auch im Skript.

Beispiele:

UDP-Paket mit Inhalt "input1" an den Miniserver mit der IP-Adresse 192.168.3.210 und UDP-Port 7010 senden:

echo -n 'input1' > /dev/udp/192.168.3.210/7010

Einen Klingelton am an den Raspberry angeschlossenen Lautsprecher ausgeben, vorher noch die Lautsärke des Audioausgangs anpassen:

/usr/bin/amixer cset numid=1 -- -400 && /usr/bin/aplay /meine/Dateien/klingelsound.wav

Alle 3 Aktionen nacheinander ausführen: 1. UDP Paket senden, 2. Lautsärke setzen 3. Klingelton abspielen. Zum Testen auf der KOmmandozeile noch einen Hinweis ausgeben:

echo -n 'input2' > /dev/udp/192.168.3.210/7010 && /usr/bin/amixer cset numid=1 -- -400 && /usr/bin/aplay ./klingelsound.wav && echo 'UDP Paket gesendet'

Autostart und Überwachung

Damit das Skript automatisch beim Starten des Raspberrys gestartet wird, muss der Aufruf des Skripts in der Datei /etc/rc.local hinzugefügt werden (vor der Zeile mit exit 0):

/etc/rc.local

su pi -c "python /usr/local/bin/gpio_inputs.py &"

Ein kleines "Watchdog" Skript überwacht, ob das eigentliche Pythonskript noch läuft und startet es bei einem Problem gegebenenfalls neu.

watchdog.sh

#!/bin/bash

pgrep -f gpio_inputs.py >/dev/null 2>&1
if [[ $? -eq 1 ]]
then
  echo "Skript wird neu gestartet"
  /usr/local/bin/gpio_inputs.py &
else
  echo "Skript läuft noch"
fi

Das Watchdog-Skript startet man regelmäßig per Cron (z. B. alle 5 Minuten). Dazu fügt man in der Datei /etc/crontab eine entsprechende Zeile hinzu:

LoxWiki