支援PoE的Pi為定制遙感平臺提供了極好的基礎(chǔ)。

為遙感平臺提供基礎(chǔ)僅僅是新型以太網(wǎng)供電（PoE）樹莓派3型B +適合的眾多用途之一。在本文中，在探討一個(gè)簡單的真實(shí)世界示例 (該示例使用DesignSpark Pmod HAT和Python腳本從熱電偶Pmod獲取讀數(shù)，并通過MQTT發(fā)布它們。)之前，我們將介紹可用的接口選項(xiàng)以及一些便捷的集成傳感器方法。

接口選項(xiàng)

所以讓我們從基礎(chǔ)開始，并提醒我們自己有可用的本地接口：

• USB. 更多的終端用戶外設(shè)接口，但會有一些傳感器使用它，實(shí)際上也適用于其他總線，如RS-422和CAN。

• Plain GPIO. 我們可以讀取“bitbanging”狀態(tài)的數(shù)字引腳使用軟件/庫來實(shí)現(xiàn)對某些通常速度較低的總線的支持，例如高度流行的DS18B20溫度傳感器使用的單線總線。

• I2C. 一個(gè)簡單的串行主/從總線，它使用兩條線并具有7位地址范圍。 I2C提供了大量的傳感器和ADC，以及數(shù)字I / O擴(kuò)展器，為您提供更多的GPIO引腳，EEPROM和其他器件。

• SPI. 4根時(shí)鐘線，雙向數(shù)據(jù)傳輸和從機(jī)選擇。再次受到許多器件的支援，通常以比I2C更高的速度運(yùn)行，但由于只有2個(gè)芯片使能線可用于選擇外設(shè)，因此只能使用兩個(gè)，除非您還對GPIO進(jìn)行了bit-bit。

我們可以簡單地將傳感器通過面包板，跳線或跳板等進(jìn)行集成。但是，也有非常便利的模塊化系統(tǒng)可用，所以我們來看看其中兩個(gè)。

MikroElektronika點(diǎn)擊

點(diǎn)擊板是緊湊的模塊，可以通過接口適配器“屏蔽”與各種不同的平臺一起使用，其中一種可用于Raspberry Pi 3 Model B +（896-8660），以提供即時(shí)通行方便的模塊范圍。

為以下傳感器提供Python代碼示例Click board：

• 顏色點(diǎn)擊 (923-5999). RGBC顏色傳感器

• 加速點(diǎn)擊 (923-5999). 3軸加速度計(jì) (882-8900)

• 天氣點(diǎn)擊 (912-5170). 溫度，濕度和壓力傳感器

當(dāng)然，還有更多的傳感器和ADC等模塊可供使用，通常提供的C代碼示例代碼可用作您自己項(xiàng)目的起點(diǎn)。

要了解有關(guān)Pi 3 Click Shield的更多信息，請參閱此前的博文。

Digilent Pmod

外設(shè)模塊（簡稱Pmod）是另一個(gè)開放式規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，但是這次是來自Digilent。 DesignSpark Pmod HAT最初與FPGA和微控制器平臺相關(guān)聯(lián)，為與Raspberry Pi一起使用提供了一個(gè)完美的解決方案。

與Click板一樣，有許多不同的Pmod可供使用，并且有很多不同的Pmod提供有用的傳感器和輸入。一個(gè)用于Pmod HAT的Python庫支援六個(gè)Pmod，其中四個(gè)是傳感器/輸入：

• PmodAD1 (134-6443). 雙通道12位ADC。

• PmodISNS20 (136-8069). ±20A直流或交流輸入，高精度電流傳感器。

• PmodMIC3 (134-6475). MEMS麥克風(fēng)模塊。

• PmodTC1 (134-6476). 冷端熱電偶到數(shù)字轉(zhuǎn)換器。

The DesignSpark.Pmod Python庫提供了一個(gè)簡單而一致的界面，可以讀取上述Pmod中的讀數(shù)，并驅(qū)動(dòng)H橋Pmod和RGB OLED Pmod。

有關(guān)Pmod HAT，庫和所有支持的Pmod的詳細(xì)信息，請參閱上一篇博文。

接下來讓我們看一下使用PmodTC1的實(shí)例。

監(jiān)測溫度

PmodTC1配有K型熱電偶線，溫度范圍為 -73°C 至482°C，這意味著它可以用于各種不同的應(yīng)用場合。

舉例來說，我們希望能夠測量熱水箱的溫度，因?yàn)槲覀兿雵L試優(yōu)化我們鍋爐的定時(shí)器程序或可能的恒溫器設(shè)定點(diǎn)。蓄水箱在閣樓上，靠近沒有電源插座，我們不想讓電工出門。沒問題 - PoE供電的Pi適用于這種情況。我們將使用MQTT發(fā)布數(shù)據(jù)饋送，因?yàn)樗子谑褂貌⒌玫綇V泛支援。

K型熱電偶導(dǎo)線

使用Raspbian - Lite版本就足夠了 - 寫入插入到我們的Pi中的Micro SD卡并引導(dǎo)，我們首先需要安裝DesignSpark.Pmod庫。接下來我們將安裝Paho MQTT庫：

pi@3bplus:~$sudopipinstallpaho-mqtt

現(xiàn)在我們擁有易于使用的庫，可以讓我們從PmodTC1讀取數(shù)據(jù)并將其發(fā)布到MQTT代理。以下是我們的代碼最簡單的樣子：

importtimefromDesignSpark.Pmod.HATimportcreatePmodimportpaho.mqtt.publishaspublish broker='localhost'topic='house/boiler/hotwater/temperature'therm=createPmod('TC1','JBA')whileTrue: cel=therm.readCelcius() printcel publish.single(topic,cel,hostname=broker,client_id="temp_sensor") time.sleep(1)

這是做什么的？

• 導(dǎo)入我們需要的Python模塊（庫）

• 定義我們想要發(fā)布讀數(shù)的MQTT代理主機(jī)和主題

• 在端口JBA（JB連接器的頂行）上設(shè)置PmodTC1模塊，

• 每秒鐘讀取一次，將其打印到終端并發(fā)布給代理

如果您有一個(gè)現(xiàn)有的MQTT代理運(yùn)行在某個(gè)地方，則可以在您自己的或基于云的IoT平臺的系統(tǒng)上進(jìn)行配置，您可以將其配置為主機(jī)。在這里我們使用“l(fā)ocalhost”，我們可以通過以下方式輕松測試這種方式：安裝Mosquitto MQTT代理和客戶端：

pi@3bplus:~$sudoapt-getinstallmosquittomosquitto-clients

然后在一個(gè)窗口中，我們可以運(yùn)行我們的Python腳本：

pi@3bplus:~$pythonPmodTC1-MQTT.py

在第二個(gè)窗口中，我們可以訂閱該主題以確認(rèn)消息確實(shí)正在向代理發(fā)布：

pi@3bplus:~$mosquitto_sub-hlocalhost-t'house/boiler/hotwater/temperature'

進(jìn)一步應(yīng)用

當(dāng)然，許多不同的方向可能會進(jìn)一步采用這種應(yīng)用。假設(shè)您有其他傳感器連接到同一個(gè)Pi，那么您可以像在示例中一樣運(yùn)行代理，也可以安裝Node-RED來實(shí)現(xiàn)某些邏輯，將數(shù)據(jù)發(fā)布到網(wǎng)頁，設(shè)置警報(bào)和/或與一些云服務(wù)集成。您可以在Pi上安裝時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫以記錄數(shù)據(jù)，例如InfluxDB，也可能在Grafana中進(jìn)行可視化。

可以使用的云服務(wù)包括IBM Cloud、OpenSensors 和Cayenne，它們都支持MQTT以及其他API。

正如我們所看到的，感謝使用DesignSpark Pmod HAT和支援庫，將傳感器添加到Raspberry Pi 3 Model B +并獲取數(shù)據(jù)。通過這種組合，可以為原型化遙感平臺提供完善的解決方案，并提供大量可用于開發(fā)應(yīng)用程序的開源工具，以及物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)。