Pengenalan: Kebangkitan Revolusi Pembuat

Sepanjang dekad yang lalu, pergerakan sumber terbuka bukan sahaja mengubah dunia perisian, tetapi juga memangkin revolusi yang menyapu dalam perkakasan perkakasan. Di tengah -tengah peralihan ini terdapat penumpuan mikrokomputer yang boleh diakses seperti Raspberry Pi dan mikrokontrol seperti Arduino -setiap supercharged oleh ekosistem Linux yang mantap. Gabungan ini menawarkan penggemar, jurutera, dan pencipta yang serba boleh, kos rendah, dan tanpa henti yang disesuaikan untuk mengautomasikan rumah mereka, mengumpul data alam sekitar, dan bahkan bereksperimen dengan kecerdasan buatan di tepi.

Artikel ini berfungsi sebagai menyelam anda ke dunia automasi DIY yang berpangkalan di Linux. Sama ada anda ingin membina taman pintar, stesen cuaca, atau hanya belajar bagaimana menggunakan skrip bash untuk mengawal komponen fizikal, anda berada dalam perjalanan yang menggabungkan logik digital dengan interaksi dunia sebenar.

Memahami platform teras

Raspberry Pi adalah komputer bersaiz kad kredit yang mampu menjalankan pengagihan Linux penuh seperti Raspberry Pi OS, Ubuntu, atau bahkan OS pelayan ringan seperti DietPi. Ia mempunyai SOC Broadcom, port USB, output HDMI, Ethernet, Wi-Fi, dan tajuk GPIO 40-pin untuk interfacing dengan sensor, relay, dan periferal lain.

Ciri -ciri utama:

• Menjalankan OS Linux Penuh.

• Menawarkan persekitaran skrip Python, C/C, dan Shell.

• Sesuai untuk tugas yang memerlukan rangkaian, pangkalan data, sistem fail, dan multimedia.

Gunakan Kes:

• Hab Automasi Rumah.

• Pembalakan dan pemprosesan data.

• Media streaming dan emulasi permainan.

Sebaliknya, Arduino bukan komputer penuh tetapi mikrokontroler. Peranti seperti Arduino UNO atau Nano Excel pada membaca sensor analog, mengawal motor, dan mengekalkan masa yang tepat. Mereka diprogramkan menggunakan Arduino IDE, yang berjalan di Linux, Windows, dan MacOS.

Ciri -ciri utama:

• Kawalan masa nyata komponen elektronik.

• Ringan dan berkuasa rendah.

• Menyokong C/C dengan pelbagai perpustakaan.

Gunakan Kes:

• Suhu membaca, kelembapan, sensor gerakan.

• Memandu LED, motor, dan servos.

• Pelaksanaan yang boleh dipercayai dari tugas -tugas kecil dan berulang.

Menyediakan persekitaran pembangunan DIY Linux

1. Muat turun Raspberry Pi Imager dari raspberrypi.com.

2. Flash Raspberry Pi OS (atau pelayan Ubuntu) ke kad microSD.

3. Boot pi dan lengkapkan persediaan awal.

4. Pasang alat penting:

   sudo apt kemas kini sudo apt memasang python3 python3-pip git binaan-penting

1. Pasang IDE Arduino:

   sudo apt memasang arduino

2. Sambungkan melalui USB dan cari peranti:

   ls /dev /ttyusb*

3. Kebenaran Hibah:

   sudo usermod -ag dialout $ pengguna

Projek DIY: mengautomasikan dan berinovasi

Matlamat: Kawalan lampu dan peralatan menggunakan relay, sensor, dan antara muka web.

Komponen diperlukan:

• Raspberry Pi 4.

• Arduino Uno.

• Modul relay 4 saluran.

• Sensor gerakan PIR.

Langkah:

• Gunakan Arduino untuk mengendalikan input sensor dan kawalan relay.

• PI menjalankan pelayan Flask Python dengan UI mudah untuk bertukar pin GPIO melalui perintah siri yang dihantar ke Arduino.

• Gunakan pekerjaan cron di Linux untuk menjadualkan toggles automatik (contohnya, lampu pada matahari terbenam).

Pengembangan:

• Mengintegrasikan dengan Pembantu Rumah untuk Kawalan Suara melalui Google Assistant atau Alexa.

Matlamat: Memantau suhu, kelembapan, dan tekanan dengan log berasaskan awan.

Komponen:

• Arduino Nano.

• Sensor DHT22 dan BMP280.

• Raspberry Pi Zero W.

Langkah:

• Arduino mengumpul data sensor dan menghantarnya melalui siri ke PI.

• PI Parses dan menyimpan data menggunakan Python SQLite.

• Pilihan: Bina papan pemuka web menggunakan flask atau nod-merah untuk memaparkan trend data.

Bonus:

• Tambah makluman e -mel atau bot telegram untuk pemberitahuan ambang (contohnya, amaran fros).

Matlamat: Secara automatik air taman anda berdasarkan tahap kelembapan tanah.

Komponen:

• Arduino Nano.

• Sensor kelembapan tanah kapasitif.

• Raspberry Pi 3.

• 5V Solenoid Water Injap Relay.

Aliran kerja:

• Arduino memeriksa kelembapan dan menghantar bacaan ke PI.

• Skrip Python pada Pi memutuskan apabila membuka injap.

• Gunakan sistem untuk menjalankan skrip pemantauan sebagai perkhidmatan latar belakang.

Peningkatan:

• Sertakan panel solar dan bateri untuk operasi luar grid.

• Gunakan MQTT untuk kawalan jauh dan akses data dari telefon anda.

Linux untuk Automasi: Skrip dan Perkhidmatan

Linux bersinar ketika datang ke penjadualan dan mengautomasikan tugas. Berikut adalah beberapa alat yang akan anda harapkan:

• Cron : Penjadualan pekerjaan berasaskan masa.

• SystemD : Pengurusan Perkhidmatan (misalnya, Autostart pada boot).

• UDEV : Tindakan mencetuskan apabila peranti dipasang.

• Inotify : bertindak balas terhadap perubahan fail (misalnya, pemantauan log).

Contoh pekerjaan Cron untuk mengaktifkan penyiraman taman pada pukul 6 pagi setiap hari:

0 6 * * */usr/bin/python3 /home/pi/water.py

Rangkaian dan akses jauh

• SSH/VNC : Akses jauh selamat ke Raspberry Pi anda dari mana -mana sahaja.

• MQTT : Protokol pemesejan ringan yang sesuai untuk komunikasi IoT.

• Nginx Flask : Hos papan pemuka web yang selamat di PI anda.

Contoh Senibina MQTT:

• Arduino menerbitkan data tanah melalui siri ke PI.

• Pi menerbitkan semula melalui MQTT ke broker awan (contohnya, nyamuk).

• Aplikasi mudah alih melanggan dan memaparkan bacaan langsung.

Melangkah lebih jauh: Topik Lanjutan

Jalankan perkhidmatan terpencil untuk pembalakan cuaca, kawalan automasi, dan UI web menggunakan docker yang dikarang di PI anda.

Versi: '3' Perkhidmatan: Weather_logger: Imej: Python: 3 Jilid: -

• YOCTO atau BUILDROOT membolehkan anda membuat imej Linux minimalis dengan hanya alat yang anda perlukan -ideal untuk boot cepat dan penggunaan tenaga yang minimum.

• Pasang TensorFlow Lite untuk mengklasifikasikan imej atau bunyi tempatan.

• Gunakan kamera dan PI untuk mengesan penceroboh atau mengenal pasti tumbuhan.

Petua, amalan terbaik, dan sumber

• Perlindungan GPIO : Gunakan perintang, peralihan tahap, dan optocouplers untuk mengelakkan merosakkan Pi atau Arduino anda.

• Pengurusan Kuasa : Gunakan topi UPS untuk PI untuk mengelakkan rasuah data terhadap kehilangan kuasa.

• Perpustakaan Komuniti : Leverage GitHub perpustakaan dari Adafruit, Pimoroni, dan Sparkfun.

• Dokumentasi : Mengekalkan fail ReadMe yang jelas dan komen sebaris -terutamanya untuk projek kerjasama.

Kesimpulan: Melepaskan Tinkerer Inner Anda

Linux, Raspberry Pi, dan Arduino membentuk trifecta yang kuat yang membuka peluang yang tidak berkesudahan untuk penggemar dan profesional. Dari membina taman penyiraman diri untuk menggunakan kamera berkuasa AI, satu-satunya had anda adalah imaginasi anda-dan mungkin kiraan pin GPIO anda.

Merangkul minda pembuat. Dengan setiap sensor anda, setiap skrip yang anda debug, dan setiap relay yang anda beralih, anda membina lebih daripada automasi. Anda membina inovasi, satu baris kod pada satu masa.

Atas ialah kandungan terperinci Terokai Projek DIY Linux yang menarik: Automatikkan Dunia Anda dengan Raspberry Pi dan Arduino. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!