制作定时台灯项目

现在已经学会了如何通过Linux命令行来控制 LED 或读取按钮的状态，下面通过用一些常用的Linux内置工具操作数字输入输出接口来完成一个简单的项目。

假如用户明天一早需要离开家去外地度假，希望不在家的这段时间里，不要有小偷来“光顾”。用一个定时开关定时控制家里的台灯可以实现这个目的，可是附近的电器商店已经关门了，明天早上飞机起飞前也没有足够时间去商店购买现成的定时开关，还好，有智能家居机器人在家，现在有以下器材：

（1）连接线；

（2）PowerSwitch Tail II；

（3）电线；

（4）面包板。

有了这些器件，用户就可以自己动手编写一个定时开关，这需要使用两个强大的 Linux工具：Shell脚本和cron。

1. 脚本命令

所谓 Shell 脚本，是指包含了很多Shell 命令（如在上一节中用来控制 GPIO接口的命令）的文件。看看下面的 Shell 脚本和本书对关键行的解释：

#!/bin/bash #①

echo Exporting pin $1. #②

echo $1〉 /sys/class/gpio/export #③

echo Setting direction to out.

echo out 〉/sys/class/gpio/gpio$1/direction #④

echio Setting pin high.

Echo 1 〉/sys/class/gpio/gpio$1/value

① 所有的Shell脚本都以这一行开头。

②“$1”指代第一个命令行参数。

③ 这个脚本不是固定地暴露某个特定的 GPIO 接口，而且通过命令行参数来指定接口号。

④ 注意，这里的 GPIO 接口号也会被命令行参数替换。

把这个文本文件存为“on.sh”，并通过 chmod 命令把它设置为可执行：

root@raspberrypi :/home/pi# chmod +x on.sh

命令行参数是一种向程序或脚本传递信息的方式，通过在命令后面加上参数、程序或脚本就可以在运行时获取相应的值。当用户在编写一个Shell脚本时，“$1”代表了第一个命令行参数，“$2”代表了第二个命令行参数，以此类推。在上面“on.sh”的例子中，用户可以输入想要暴露和打开的 GPIO 接口编号（25）作为命令行参数，并且通过命令行参数来指定接口编号，而不是在 Shell 脚本中硬编码（Hard-code）具体的接口编号，这样可以让Shell脚本变得更加通用。当需要对GPIO 25 进行操作时，只需执行以下命令：

Root@raspberrypi:/home/pi/# ./on.sh 25①

Exporting pin 25.

Setting direction to out.

Setting pin high.

① 文件名前的“./”表示用户正在执行当前工作目录下的脚本。

如果GPIO 25 上仍然连接着LED，则脚本执行后，它即被点亮。用户还可以编写另一个名为“off.sh”的脚本，用来把 LED熄灭。这个脚本程序如下：

#!/bin/bash

echo Setting pin low.

echo 0 〉 /sys/class/gpio/gpio$1/value

echo Unexporting pin $1

echo $1〉 /sys/class/gpio/unexport

为它加上可执行权限并执行它：

root@raspberrypi :/home/ pi/temp# chmod +x off .sh

root@raspberrypi : /home/pi/temp# ./off.sh 25

Setting pin low.

Unexporting pin 25

如果一切正常，原来被点亮的LED现在会熄灭。

2. 连接台灯

显然一个小小的LED所发出的光线不足以“欺骗”一个小偷让他误以为用户在家中，所以下一步需要把台灯与嵌入式控制板连接起来。

（1）断开LED与GPIO 25的连接。

（2）从面包板上引出两条接线，分别引自嵌入式控制板的GPIO 25与地线。

（3）把从 GPIO 25上引出的接线接到PowerSwitch Tail 上标有“+in”标记的引脚上。

（4）把从地线引出的接线接到PowerSwitch Tail上标有“-in”标记的引脚上。

（5）把PowerSwitch Tail 插到插座上，并把台灯插到PowerSwitch Tail上。请注意，需要把台灯的电源开关打开。

（6）这时，如果执行“./on.sh 25”，台灯就会被打开；如果执行“./off.sh 25”，台灯就会被关闭，详见图2.5.1。

图2.5.1 连接PowerSwitch Tail与嵌入式控制板（示意）

3. 用cron设置定时任务

现在已经把控制 GPIO 接口开关的命令整合成了两个简单的脚本，台灯也已经通过 PowerSwitch Tail连接到嵌入式控制板并且可以用单条的命令来控制其开或关。下面就可以通过 cron来设置每天定时开关灯的时间了。cron是Linux中用于定时执行任务的程序。通过使用cron程序，可以设置在指定的日期或者时间执行指定的命令，或者以指定的时间间隔 （如1小时）来执行命令。在本项目中可以设定两个定时任务：每天晚上8点打开台灯，每天凌晨2点关闭台灯。

若要添加这些定时任务，需要修改Linux 的cron表，cron表包含一系列要求 Linux在指定时间执行的命令：

root@raspberrypi:/home/pi/# crontab -e

这条命令会打开一个文本编辑器，用于修改root 用户的 cron表。在这个文件的顶端，用户能看到一些关于如何修改 cron表的描述。用光标移动键把光标移动到文件的末尾，然后添加下面两行代码：

0 20 ＊ ＊ ＊ /home/pi/on.sh 25

0 2 ＊ ＊ ＊/home/pi/off.sh 25

按【Control-X】键退出，在提示用户是否要保存文件时输入“y”，并按回车键接受它提示的默认文件名。当系统把这个文件保存好并退回命令行状态时，屏幕上会显示“installing new crontab”，表示对cron 表所做的修改会被 cron 程序运行。