WebIOPi応用

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ブラウザからGPIO を操作３-WebIOPi応用 †

事前準備 †

• WebIOPi導入
• WebIOPi演習

WebIOPi Tips †

• WebIOPi の起動コマンド

  $ sudo service webiopi start

• WebIOPi の停止コマンド

  $ sudo service webiopi stop

• WebIOPi が起動されているか確認するためのコマンド

  $ ps ax |grep webiopi

  • 起動している

     1612 ?        Ssl    0:00 /usr/bin/python3 -m webiopi -l /var/log/webiopi -c /etc/webiopi/config
     1619 pts/0    S+     0:00 grep --color=auto webiopi

  • 停止している (起動していない)

     1619 pts/0    S+     0:00 grep --color=auto webiopi

• WebIOPi を自動起動するためのコマンド

  $ sudo systemctl enable webiopi

• WebIOPi 自動起動の解除コマンド

  $ sudo systemctl disable webiopi

• 同一ネットワーク内のブラウザからWebIOPi にアクセス

  http://192.168.xxx.xxx:8000

  (パスワード要求がある場合) ユーザー名とパスワードの入力

  ユーザー名：webiopi
  パスワード：raspberry

WebIOPi デバッグ出力機能 †

• スクリプトファイルに下記の行を追加する。

  webiopi.setDebug()

• WebIOPiをサービスとして起動した場合には、デバッグ出力がコンソール画面に表示されない。
  デバッグ出力をコンソール画面に表示させるには、WebIOPiを、アプリケーションとして起動する。

  $ sudo webiopi -c /etc/webiopi/config -d

  ※ 終了は「CTRL+C」の後、「CTRL+Z」

• コンソール出力 webiopi.debug() を使って情報を得ることができる。

WebIOPi の再インストール †

• WebIOPi を再度インストールする場合は次のコマンドでファイル・ディレクトリを消去しておく。

  $ sudo rm -f WebIOPi-0.7.1.tar.gz
  $ sudo rm -rf WebIOPi-0.7.1

WebIOPi 設定ファイル †

• 設定ファイルの編集

  $ sudo vi /etc/webiopi/config

• パスワード設定 [HTTP]セクション

  [HTTP]
    :
  passwd-file = /etc/webiopi/passwd

  パスワードを不要にする。

  #passwd-file = /etc/webiopi/passwd

   

• インストール直後の設定
  
  
  

  [SCRIPT]
    :
  #myscript = /home/pi/webiopi/examples/scripts/macros/script.py
    :
  
  [HTTP]
    :
  passwd-file = /etc/webiopi/passwd
    :
  #doc-root = /home/pi/webiopi/examples/scripts/macros
    :
  #welcome-file = index.html

  ※ 両セクションの設定をコメントアウトする。

• WebIOPi演習終了後の設定
  
  
  

  [SCRIPT]
    :
  myscript = /home/pi/webiopi/my06/script.py
    :
  
  [HTTP]
    :
  #passwd-file = /etc/webiopi/passwd
    :
  doc-root = /home/pi/webiopi/my06
    :
  welcome-file = index.html

  ※ /home/pi/webiopi/bb/06を /home/pi/webiopi/my06 にコピーしている。
   

キャタピラーロボットにLED を追加する。 †

主な仕様 †

• webiopi 動作中はタクトスイッチのLEDを点灯する。
• 前進するときは左右のLEDが点灯する。
• 後退するときは左右のLEDが点滅する。
• 回転するときはその方向のLEDが点滅する。

使用するハードウェア †

スクリプトファイルの変更 †

• /home/pi/webiopi/bb/06をコピーした /home/pi/webiopi/my06 を変更する。

  $ cd ~/webiopi/my06
  $ vi script.py
  
  #!/usr/bin/env python
  # -*- coding: utf-8 -*-
  
  import webiopi
  import time
  
  # デバッグ出力を有効に
  webiopi.setDebug()
  
  # GPIOライブラリの取得
  GPIO = webiopi.GPIO
  
  PWM1 = 25       # R AIN1
  PWM2 = 24       #   AIN2
  PWM3 = 23       # L BIN1
  PWM4 = 22       #   BIN2
  
  LED1 = 21       # SW
  LED2 = 12       # R LED
  LED3 = 13       # L LED
  
  led2_mode = 0
  led3_mode = 0
  
  # WebIOPiの起動時に呼ばれる関数
  def setup():
      webiopi.debug("Script with macros - Setup")
      # GPIOのセットアップ
      GPIO.setFunction(PWM1, GPIO.PWM)
      GPIO.setFunction(PWM2, GPIO.PWM)
      GPIO.setFunction(PWM3, GPIO.PWM)
      GPIO.setFunction(PWM4, GPIO.PWM)
      # 初期のデューティー比を0%に（静止状態）
      GPIO.pwmWrite(PWM1, 0)
      GPIO.pwmWrite(PWM2, 0)
      GPIO.pwmWrite(PWM3, 0)
      GPIO.pwmWrite(PWM4, 0)
      
      # LED
      GPIO.setFunction(LED1, GPIO.OUT)
      GPIO.setFunction(LED2, GPIO.OUT)
      GPIO.setFunction(LED3, GPIO.OUT)
      # LED 初期設定
      GPIO.digitalWrite(LED1, 1)
      GPIO.digitalWrite(LED2, 0)
      GPIO.digitalWrite(LED3, 0)
  
  # WebIOPiにより繰り返される関数
  def loop():
      for num in range(10):
          if led2_mode >= 0 and led3_mode >= 0:
              if led2_mode == 0:
                  GPIO.digitalWrite(LED2, 0)
              else:
                  GPIO.digitalWrite(LED2, 1)
              if led3_mode == 0:
                  GPIO.digitalWrite(LED3, 0)
              else:
                  GPIO.digitalWrite(LED3, 1)
  
          webiopi.sleep(0.25)
  
          if led2_mode >= 0 and led3_mode >= 0:
              if led2_mode == 1:
                  GPIO.digitalWrite(LED2, 1)
              else:
                  GPIO.digitalWrite(LED2, 0)
              if led3_mode == 1:
                  GPIO.digitalWrite(LED3, 1)
              else:
                  GPIO.digitalWrite(LED3, 0)
  
          webiopi.sleep(0.25)
  
  # WebIOPi終了時に呼ばれる関数
  def destroy():
      global led2_mode, led3_mode
  
      webiopi.debug("Script with macros - Destroy")
      # GPIO関数のリセット（入力にセットすることで行う）
      GPIO.setFunction(PWM1, GPIO.IN)
      GPIO.setFunction(PWM2, GPIO.IN)
      GPIO.setFunction(PWM3, GPIO.IN)
      GPIO.setFunction(PWM4, GPIO.IN)
      
      led2_mode = -1
      led3_mode = -1
      GPIO.setFunction(LED1, GPIO.IN)
      GPIO.setFunction(LED2, GPIO.IN)
      GPIO.setFunction(LED3, GPIO.IN)
  
  
  # 4つのPWMにデューティー比をまとめてセットするためのマクロ
  # commandIDは、iOSのSafariでPOSTがキャッシュされることへの対策
  @webiopi.macro
  def pwm4Write(duty1, duty2, duty3, duty4, commandID):
      global led2_mode, led3_mode
      
      GPIO.pwmWrite(PWM1, float(duty1))
      GPIO.pwmWrite(PWM2, float(duty2))
      GPIO.pwmWrite(PWM3, float(duty3))
      GPIO.pwmWrite(PWM4, float(duty4))
  
      d1 = int(float(duty1) * 100.0)
      d2 = int(float(duty2) * 100.0)
      d3 = int(float(duty3) * 100.0)
      d4 = int(float(duty4) * 100.0)
      if d1 == 0 and d2 == 0:
          led2_mode = 0
          led3_mode = 0
          GPIO.digitalWrite(LED2, 0)
          GPIO.digitalWrite(LED3, 0)
      else:
          if d1 > 0 and d2 == 0:              # R 前進
              led2_mode = 1
              GPIO.digitalWrite(LED2, 1)
          elif d1 == 0 and d2 > 0:            # R 後退
              led2_mode = 2
          if d3 > 0 and d4 == 0:              # L 前進
              led3_mode = 1
              GPIO.digitalWrite(LED3, 1)
          elif d3 == 0 and d4 > 0:            # L 後退
              led3_mode = 2
      
      webiopi.debug("led2_mode = " + str(led2_mode))
      webiopi.debug("led3_mode = " + str(led3_mode))

キャタピラーロボットに日本語を喋らせる †

主な仕様 †

• OpenJTalk で必要な音声ファイルを作成して組み込む。
• webiopi の起動時と終了時に。
• 前進・後退・回転・停止時に。

OpenJTalk で音声ファイルを作成 †

• OpenJTalk のパラメータ

   usage:
        open_jtalk [ options ] [ infile ]
   options:                                                         [  def][ min-- max]
     -x  dir        : 辞書ファイルのあるディレクトリ                [  N/A]
     -m  htsvoice   : HTS voice ファイル                            [  N/A]
     -ow s          : 出力音声ファイル名(wavファイル)               [  N/A]
     -ot s          : トレース情報出力ファイル名                    [  N/A]
     -s  i          : サンプリング周波数                            [ auto][   1--    ]
     -p  i          : fフレーム周期                                 [ auto][   1--    ]
     -a  f          : オールパス値                                  [ auto][ 0.0-- 1.0]
     -b  f          : ポストフィルター係数                          [  0.0][ 0.0-- 1.0]
     -r  f          : スピーチ速度係数                              [  1.0][ 0.0--    ]
     -fm f          : 追加ハーフトーン                              [  0.0][    --    ]
     -u  f          : 有声/無声境界値                               [  0.5][ 0.0-- 1.0]
     -jm f          : スペクトラム系列内変動の重み                  [  1.0][ 0.0--    ]
     -jf f          : F0系列内変動の重み                            [  1.0][ 0.0--    ]
     -g  f          : ボリューム (dB)                               [  0.0][    --    ]
     -z  i          : オーディオバッファサイズ (if i==0, turn off)  [    0][   0--    ]
   infile:
     text file      : 入力テキストファイル名                        [stdin]

• speech.sh をmakewav.sh としてコピーし音声ファイル作成コマンドをつくる。
  音声ファイルは /pi/home/Voice ディレクトリに置くものとする。

  $ sudo cp /usr/local/bin/speech.sh ~/Voice
  $ cd ~/Voice
  $ mv speech.sh makewav.sh
  $ vi makewav.sh
  
  #!/bin/bash
  
  #HTSVOICE=/usr/share/hts-voice/nitech-jp-atr503-m001/nitech_jp_atr503_m001.htsvoice
  #HTSVOICE=/usr/share/hts-voice/mei/mei_happy.htsvoice
  #HTSVOICE=/usr/share/hts-voice/mei/mei_angry.htsvoice
  #HTSVOICE=/usr/share/hts-voice/mei/mei_bashful.htsvoice
  HTSVOICE=/usr/share/hts-voice/mei/mei_normal.htsvoice
  #HTSVOICE=/usr/share/hts-voice/mei/mei_sad.htsvoice
  
  DICDIR=/var/lib/mecab/dic/open-jtalk/naist-jdic/
  #TMPVOICE=/home/pi/Voice/vioce.wav
  
  #echo "$1" | open_jtalk -x $DICDIR -m $HTSVOICE -ow $TMPVOICE 
  echo "$1" | open_jtalk -x $DICDIR -m $HTSVOICE -ow $2
  
  # for the device on Raspberry Pi
  #aplay -q $TMPVOICE
  aplay -q $TMPVOICE $2
  
  # for USB sound card (old Raspbian)
  #  or earphone jack on Raspberrry Pi (Raspberry Pi OS 2020-05-27 or later)
  #aplay -D plughw:1,0 -q $TMPVOICE
  #aplay -D plughw:1,0 -q $2
  
  # for USB sound card (Raspberry Pi OS 2020-05-27 or later)
  #aplay -D plughw:2,0 -q $TMPVOICE
  
  #rm -f $TMPVOICE

  ・音声ファイル名(TEMPVOICE)はコマンドラインから指定するので、コメントアウト。
  ・最後のできた音声ファイル削除の行をコメントアウト。
  

• 音声ファイルを作成する。 ※2020/11/28追加

  $ ls
  makewav.sh
  $ ./makewav.sh "前進します" foward.wav
  $ ./makewav.sh "バックします" back.wav
  $ ./makewav.sh "右に曲がります" right.wav
  $ ./makewav.sh "左に曲がります" left.wav
  $ ./makewav.sh "停止します" stop.wav
  $ ./makewav.sh "ラズベリーパイを起動しました" boot.wav
  $ ./makewav.sh "ラズベリーパイを終了します" shutdown.wav
  $ ./makewav.sh "ウエブアイオーピーアイをスタートします" webiopi-start.wav
  $ ./makewav.sh "ウエブアイオーピーアイをストップします" webiopi-stop.wav
  
  $ ls -l
  合計 1092
  -rw-r--r-- 1 pi pi 118604  8月 24 09:45 back.wav
  -rw-r--r-- 1 pi pi 221324  8月 24 09:47 boot.wav
  -rw-r--r-- 1 pi pi 128204  8月 24 09:44 foward.wav
  -rw-r--r-- 1 pi pi 150764  8月 24 09:46 left.wav
  -rwxr-xr-x 1 pi pi    908  8月 24 09:36 makewav.sh
  -rw-r--r-- 1 pi pi 139724  8月 24 09:45 right.wav
  -rw-r--r-- 1 pi pi 218924  8月 24 09:48 shutdown.wav
  -rw-r--r-- 1 pi pi 120524  8月 24 09:56 stop.wav

スクリプトファイルの変更 †

• 前節のスクリプトファイルを変更する。

  $ cd ~/webiopi/my06
  $ vi script.py
  
  #!/usr/bin/env python
  # -*- coding: utf-8 -*-
  
  import webiopi
  import time
  import subprocess
     :
  
     :
  # WebIOPiの起動時に呼ばれる関数
  def setup():
      webiopi.debug("Script with macros - Setup")
      subprocess.call("aplay -q /home/pi/Voice/boot.wav", shell=True)
  # GPIOのセットアップ
     :
  
     :
  # WebIOPi終了時に呼ばれる関数
  def destroy():
      global led2_mode, led3_mode
  
      webiopi.debug("Script with macros - Destroy")
      subprocess.call("aplay -q /home/pi/Voice/shutdown.wav", shell=True)
      # GPIO関数のリセット（入力にセットすることで行う）
     :
  
     :
  # 4つのPWMにデューティー比をまとめてセットするためのマクロ
  # commandIDは、iOSのSafariでPOSTがキャッシュされることへの対策
  @webiopi.macro
  def pwm4Write(duty1, duty2, duty3, duty4, commandID):
      global led2_mode, led3_mode
      
      GPIO.pwmWrite(PWM1, float(duty1))
      GPIO.pwmWrite(PWM2, float(duty2))
      GPIO.pwmWrite(PWM3, float(duty3))
      GPIO.pwmWrite(PWM4, float(duty4))
  
      d1 = int(float(duty1) * 100.0)
      d2 = int(float(duty2) * 100.0)
      d3 = int(float(duty3) * 100.0)
      d4 = int(float(duty4) * 100.0)
      if d1 == 0 and d2 == 0:
          led2_mode = 0
          led3_mode = 0
          GPIO.digitalWrite(LED2, 0)
          GPIO.digitalWrite(LED3, 0)
      else:
          if d1 > 0 and d2 == 0:              # R 前進
              led2_mode = 1
              GPIO.digitalWrite(LED2, 1)
          elif d1 == 0 and d2 > 0:            # R 後退
              led2_mode = 2
          if d3 > 0 and d4 == 0:              # L 前進
              led3_mode = 1
              GPIO.digitalWrite(LED3, 1)
          elif d3 == 0 and d4 > 0:            # L 後退
              led3_mode = 2
      
      wav_file = "aplay -q /home/pi/Voice/"
      wav_mode = 0
      if led2_mode == 0 and led3_mode == 0:
          wav_file += "stop.wav"
          wav_mode = 1
      elif led2_mode == 1 and led3_mode == 1:
          wav_file += "foward.wav"
          wav_mode = 1
      elif led2_mode == 2 and led3_mode == 2:
          wav_file += "back.wav"
          wav_mode = 1
      elif led2_mode == 1 and led3_mode == 2:
          wav_file += "right.wav"
          wav_mode = 1
      elif led2_mode == 2 and led3_mode == 1:
          wav_file += "left.wav"
          wav_mode = 1
  
      if wav_mode == 1:
          subprocess.call(wav_file, shell=True)
  
      webiopi.debug("led2_mode = " + str(led2_mode))
      webiopi.debug("led3_mode = " + str(led3_mode))

• 動画 (111MB 1分41秒) iPhoneで操作の様子

トラブルシューティング †

スピーカーから音が出ない。 †

• ハードウェア構成を調べる

  $ aplay -l

• 内蔵オーディオ「snd_bcm2835」の優先度が高くなっているか確認する。

  $ cat /proc/asound/modules
   0 snd_bcm2835

• 他のオーディオの優先度が高くなっていれば設定を変更する。
  

  $ sudo raspi-config

  ・「7 Advanced Option」を選択
  ・「A4 Audio」を選択
  ・「bcm2835 ALSA (‘headphone’) jack」を選択
  ※ HDMI接続のディスプレイの接続有り無しでオーディオデバイスの構成が変化することに注意。

参考資料 †

• WebIOPi資料
• デバッグする（WebIOPi 利用）
• Open JTalk (テキストを音声へ変換)をインストールし、使ってみる
• opencv　integer argument expected,got float
• 画像解析 opencv python入門