[PYTHON] Machen wir einen Fahrradcomputer mit Raspberry Pi Zero (W, WH)

github repository is here https://github.com/hishizuka/pizero_bikecomputer

(2020/4/30) Wir haben die Artikelstruktur überprüft und das "neueste Update" in den Originalartikel "[Eine Geschichte, die ich versucht habe, einen Fahrradcomputer mit Darm zu bauen, aber sie war relativ erfolgreich](https: // qiita) geändert. .com / hisi / items / 8f77fd4655027fac7c7d) ”.

Dies ist der 22. Tag des Rennrad-Adventskalenders 2019. Dies ist ein sehr einzigartiger Beitrag, aber danke.

Ich habe mehrere Jahre lang versucht, einen Fahrradcomputer von Grund auf neu zu bauen. Da ich im Frühjahr 2019 eine bestimmte Form erreicht hatte, veröffentlichte ich "Die Geschichte, dass ich versucht habe, einen Fahrradcomputer mit einem Gachi herzustellen, und das war relativ gut" tat. ~~ Eigentlich war es ein Bewerbungstext für die Maker Faire Tokyo 2019, also habe ich ihn mit vielen Gedichtzutaten geschrieben, aber ich wurde brillant abgelehnt (lacht) ~~

Zum Glück erhielt dieser Beitrag selbst eine großartige Resonanz, so dass ich diesmal die Gelegenheit nutzte, die Fortsetzung zu transkribieren.

Dieses Mal veröffentlichen wir das Rezept (Programm + Zusammenbau). Bitte versuchen Sie es, indem Sie tatsächlich Ihre Hände bewegen! Wir hoffen, dass Sie die neue Freude haben werden, Ihr eigenes Gerät von einem kleinen Computer aus zu erstellen.

Da das Volumen des Artikels ziemlich groß geworden ist, wird die Erklärung des Programms zu einem späteren Zeitpunkt veröffentlicht und tägliche detaillierte Updates werden auf Twitter veröffentlicht. Danke für Ihre Kooperation.

(29.4.2020) Die Beschreibung von "Letztes Update" wird im ersten Artikel "Geschichte, dass ich versucht habe, mit Gachi einen Fahrradcomputer herzustellen, aber es war relativ erfolgreich beschrieben. Ich habe es in items / 8f77fd4655027fac7c7d) "zusammengeführt und aus diesem Artikel gelöscht.

Einführung

Es sieht jetzt so aus. Es ist bis zu einem gewissen Grad wasserdicht, indem es die Smartphone-Hülle von Topeak ersetzt. title-02.png title-01.png

Da es kein äußeres Gehäuse gibt, sind die Tasten etwas schwer zu drücken, können aber normal verwendet werden. Im Jahr 2019 erhielten wir Daten von über 2.500 km (= ungefähr einen halben Tag 50 km x 4 Wochen x 12 Monate irgendwo am Samstag und Sonntag). (Ich vermisse die Zeit, in der ich samstags und sonntags ohne Einschränkungen insgesamt 200 km oder mehr laufen konnte ...)

Wie man ... macht

Na dann, warte, das Rezept wird enthüllt. Es ist ziemlich lang, also benutzen Sie es bitte, wenn Sie Zeit haben.

Bestätigung des Starts auf dem PC

Versuchen Sie zunächst, die Software auf Ihrem PC zu starten.

Dinge notwendig

Ausführungsumgebung --python (Version 3) Befehl --pip3

Bis zum Start

Bringen Sie es mit dem Befehl git aus dem Repository.

$ git clone https://github.com/hishizuka/pizero_bikecomputer.git

Erstellen Sie eine Kopie der Initialisierungsdatei.

$ cd pizero_bikecomputer
$ cp install/setting-orig.conf setting.conf
$ cp layouts/layout-cycling.yaml layout.yaml

Installieren Sie die erforderlichen Pakete. PyQtGraph wurde teilweise geändert. Bitte installieren Sie das in meinem Repository.

$ pip3 install PyQt5 numpy oyaml pillow
$ pip3 install git+https://github.com/hishizuka/pyqtgraph.git

Überprüfen Sie, ob es gestartet werden kann.

$ python3 pizero_bikecomputer.py

app-01.png

Mit der Option --demo werden die Zahlen möglicherweise entsprechend angezeigt oder nicht.

Die erforderlichen Verzeichnisse und Einstellungsdateien (settings.conf) werden beim ersten Start erstellt. Schließen Sie sie daher einmal.

Wie benutzt man

Die Schaltflächen am unteren Bildschirmrand sind wie Sie sehen, aber die folgenden Funktionen werden in der Reihenfolge von links zugewiesen. (Tatsächlich können sowohl kurzes als auch langes Drücken geändert werden.)

Weiter ist der Menübildschirm. Bis Dezember 2019 habe ich es noch nicht geschafft, also erwarte es nicht (lacht) app-02.png

Wie du dir vorstellen kannst,

Eine der Hauptfunktionen dieses Programms besteht darin, dass Sie ein Programm entwickeln können, das den Bildschirm direkt auf die tatsächliche Maschine eines PCs zeichnet, ohne ihn zu schreiben. Die Werte des Drucksensors und des GPS können nur auf der tatsächlichen Maschine bestätigt werden, aber es ist viel effizienter, den Bildschirm und die Hauptlogik auf einem PC zu schreiben.

Nachdem Sie diesen Punkt erreicht haben, zeigen wir ihn auf dem eigentlichen Desktop an!

Raspberry Pi Zero + Pi TFT-Version

Es ist einfach, insgesamt rund 10.000 Yen zu erhalten, was in "Geschichte, dass ich einen Fahrradcomputer mit viel Geld gemacht habe und es relativ gut war" eingeführt wurde. Lassen Sie uns tatsächlich einen Fahrradcomputer mit verschiedenen Konfigurationen erstellen.

pitft-01.png

Dinge notwendig

Hardware-

Es gibt ziemlich viele, also geben Sie bitte Ihr Bestes für IYH oder kaufen Sie sie in Akihabara!

Fertigkeit

Andere

--Unzerbrechliches Herz

Versammlung

Das Hauptmaterial ist so. assembly-01.png

Ich werde diese zusammenbauen.

Wenn Sie Schwierigkeiten haben, empfehlen wir Ihnen, zuerst zu überprüfen, ob der PiTFT funktioniert, dann das GPS-Modul, Enviro pHAT und den ANT + USB-Dongle nacheinander und dann Schritt für Schritt zu überprüfen.

Zunächst ist es auch besser, das GPS-Modul mit einem Überbrückungskabel an das Enviro pH AT anzuschließen, das sich leicht vom GPIO-Pin im PiTFT entfernen lässt. Wenn Sie es so kompakt wie möglich gestalten möchten, wie der Autor, entfernen Sie die zusätzlichen Stifte so weit wie möglich und führen Sie komplizierte und seltsame Antennenverkabelungen durch. Beachten Sie jedoch, dass diese Art der magischen Modifikation Zeit und Mühe kostet.

assembly-02.png Installieren Sie den Enviro pH AT- und ANT + USB-Dongle. Enviro pHAT hat einen Sensor auf der bedruckten Seite, daher denke ich, dass es besser ist, ihn nach außen zu richten. (Wenn es sich im Inneren befindet, nimmt es mehr Wärme von der CPU auf.) Stecken Sie außerdem den ANT + USB-Dongle in den Micro-USB-Anschluss im Inneren.

assembly-03.png Enviro pHAT wird direkt dort verdrahtet, wo es benötigt wird. Der berühmte pHAT auf dem Markt kann Ihnen sagen, welchen Pin Sie auf der Website Raspberry Pi Pinout verwenden.

assembly-04.png Schließen Sie den PiTFT 2,4 Zoll an.

assembly.png Der PiTFT 2,4 Zoll hat einen seitlich hervorstehenden GPIO-Pin, sodass er mit einem Überbrückungskabel verbunden werden kann.

Es wird so aussehen, wenn es vollständig hergestellt ist.

pitft-02.png Jedes Teil ist mit Schrauben befestigt. Da es sich bei der PiTFT-Taste um einen Typ handelt, der von oben gedrückt wird, wird sie manchmal zu stark gedrückt, wenn sie nicht fixiert ist, und die Verbindung zum Hauptkörper wird unterbrochen, was mich sehr traurig macht. Darüber hinaus sind der ANT + USB-Dongle und das Netzkabel mit Klebeband befestigt, um Vibrationen zu vermeiden. Ich hatte keine Probleme, seit ich zu dieser Methode gekommen bin. Wenn zwischen dem Stecker und der Platine eine Lücke besteht, legen Sie ein geeignetes Polstermaterial ein und befestigen Sie es mit Klebeband.

Ich möchte meinen Prototyp so dünn wie möglich machen, deshalb habe ich alle nach außen gerichteten GPIO-Pins im PiTFT entfernt. (Es gibt zwei vertikale Spalten zwischen dem ANT + -Dongle und GPS unten rechts in der Mitte des obigen Bildes.)

pitft-03.png Darüber hinaus wird es direkt mit Raspberry Pi Zero WH verlötet, ohne dass eine Pin-Buchse auf der PiTFT-Seite verwendet wird.

Bis zum ersten Start

Es wird davon ausgegangen, dass Folgendes getan wird.

--Raspbian Buster ist installiert (nicht Lite) --Benutzer ist pi

Wenn Sie es bisher schaffen, ist das Ziel nah.

Melden Sie sich zunächst mit SSH an und ändern Sie einige Einstellungen mit raspi-config.

$ sudo raspi-config

Wenn Sie diesen Punkt erreicht haben, starten Sie neu ( `sudo reboot `).

Als nächstes kommt das Update Festival.

$ sudo apt update
$ sudo apt upgrade
$ sudo rpi-update
$ sudo apt-get remove piwiz
$ sudo reboot

Zu diesem Zeitpunkt sollte es keine Apps geben, die den Bildschirm beim Start alleine ausfüllen. (Aufgrund einer Kennwortänderung, piwiz des Assistenten für die Ersteinrichtung)

Es ist ein Installationsfestival von hier. Führen Sie erneut den Installationsvorgang unter "Start auf PC bestätigen" und den für Raspberry Pi spezifischen Vorgang aus.

Bringen Sie es mit dem Befehl git aus dem Repository.

$ cd $HOME
$ git clone https://github.com/hishizuka/pizero_bikecomputer.git
$ cd pizero_bikecomputer
$ cp layouts/layout-cycling.yaml layout.yaml

Installieren Sie die erforderlichen Pakete. Raspbian Buster scheint von Anfang an mit Ausnahme von Cython enthalten zu sein. PyQtGraph wurde teilweise geändert. Bitte installieren Sie das in meinem Repository.

$ sudo apt-get install python3-pip cython3 cmake gawk python3-numpy python3-pyqt5
$ sudo apt-get install wiringpi python3-smbus python3-rpi.gpio python3-psutil python3-pil
$ sudo pip3 install oyaml
$ sudo pip3 install git+https://github.com/hishizuka/pyqtgraph.git

(Hinzugefügt am 30. April 2020) Bitte installieren Sie auch Folgendes, um die sqlite3-Verbindung zu stabilisieren.

sudo pip3 install git+https://github.com/dashawn888/sqlite3worker#egg=sqlite3worker

Installieren Sie das Programm zur Steuerung der Hintergrundbeleuchtung für PiTFT 2.4 und das Programm zum Herunterfahren.

(PiTFT 2.Programm zur Steuerung der Hintergrundbeleuchtung für 4)
$ sudo cp install/usr/local/bin/disable-pitft /usr/local/bin/
$ sudo chmod 755 /usr/local/bin/disable-pitft
$ sudo cp install/usr/local/bin/enable-pitft /usr/local/bin/
$ sudo chmod 755 /usr/local/bin/enable-pitft
$ sudo cp install/etc/systemd/system/disable-pitft.service /etc/systemd/system/

(Programm zum Herunterfahren)
$ sudo cp install/usr/local/bin/pizero_bikecomputer_shutdown /usr/local/bin/
$ sudo chmod 755 /usr/local/bin/pizero_bikecomputer_shutdown
$ sudo cp install/etc/systemd/system/pizero_bikecomputer_shutdown.service /etc/systemd/system/

(Reflexion im Service)
$ sudo systemctl daemon-reload
$ sudo systemctl enable disable-pitft.service

Überprüfen Sie, ob es an dieser Stelle gestartet werden kann. Der erste Befehl ist eine Magie, die auf PiTFT beginnt.

$ export DISPLAY=:0.0
$ python3 pizero_bikecomputer.py -f

Ein Beispiel für das Ausführungsprotokoll ist unten dargestellt. Da Enviro pHAT angeschlossen ist, wird zu Beginn die Meldung "True (Existenz)" um I2C angezeigt. Der erste Start dauert einige Zeit, da eine Kompilierung für Cython ausgeführt wird.

Loading original modules...
	config : 2.125001 sec
  GPS :  False
  ANT :  False
  RPi GPIO :  True
  I2C( ENVIRO ) :  True
  I2C( LSM303D ) :  True
  I2C( BMP280 ) :  True
  SPI :  True
/usr/lib/python3/dist-packages/Cython/Compiler/Main.py:367: FutureWarning: Cython directive 'language_level' not set, using 2 for now (Py2). This will change in a later release! File: /home/pi/pizero_bikecomputer/modules/logger/cython/crc16_c.pyx
  tree = Parsing.p_module(s, pxd, full_module_name)
	logger_core : 26.252219 sec
	gui_pyqt : 3.164116 sec
Loading modules... done : 31.548674 sec
/proc/device-tree/hat/product : Adafruit PiTFT HAT - 2.4 inch Resistive Touch
/proc/device-tree/hat/vendor : Adafruit Industries
	logger_core : init...
  PiTFT 2.8(r) :  True
	GPS/ANT+/I2C/GPIO/integrate/start: ['0.000380', '0.001742', '0.239424', '0.000563', '0.000490', '0.493737']
	logger_core : setup ambient...: done 9.1e-05 sec
	logger_core : loading course...
	logger_core : loading course...: done 0.011168 sec
	config/logger: ['0.073537', '0.870578']
running in PyQt...
libEGL warning: DRI2: failed to authenticate
calibrated position
Qt version: 5.11.3
['rfkill', '--json']
	pyqt_graph : get_track(init) :  0.005978 sec
  gui_pyqt:
    base          : 1.5448
    widget        : 2.8341
    button        : 0.0854

test-01.png

Vielen Dank.

Es ist sehr schwierig zu verwenden, wenn Sie es jedes Mal vom Terminal aus starten. Daher werde ich es Ihnen später leicht machen, vom Bildschirm aus zu starten. Beenden Sie das Terminal mit Strg -c.

Zusätzliche Installation

Wenn Sie so weit kommen, ist es ein weiterer Atemzug!

Bei Verwendung von GPS

Installieren Sie den GPSd-Dienst und das von Python verwendete Paket.

$ sudo apt-get install python3-tz gpsd gpsd-clients python3-pyproj
$ sudo pip3 install gps3 timezonefinder
$ sudo cp install/etc/default/gpsd /etc/default/gpsd
$ sudo systemctl restart gpsd

Um zu überprüfen, ob GPSd ordnungsgemäß ausgeführt wird, verwenden Sie den Befehl `cgps``` oder` gpsmon```, um zu überprüfen, ob der Wert erhalten wird. Wenn Sie es einige Minuten im Freien lassen, kann GPS ergänzt werden und Informationen wie Breiten- und Längengrade fließen.

Bei Verwendung von ANT +

Wie bei PyQtGraph wurde openant teilweise geändert. Installieren Sie daher das Openant in meinem Repository.

$ sudo apt-get install libusb-1.0-0 python3-usb
$ sudo pip3 install git+https://github.com/hishizuka/openant.git

Wenn Sie sowohl GPS als auch ANT + installieren können, ändert sich der Anfang des Ausführungsprotokolls in True.

Loading original modules...
	config : 2.952061 sec
  GPS :  True
  ANT :  True

Bearbeiten Sie den Anfang des [ANT] -Blocks in der Datei settings.conf, während das Programm (pizero_bikecomputer.py) nicht ausgeführt wird.

[ANT]
status = True

Einstellungen rund um den Start

Wenn Sie so weit kommen, ist es ein weiterer Atemzug! (Zum zweiten Mal mit einem Rauchgeruch)

Für die Verwendung als kleines Gerät anstelle eines Desktop-Computers können Sie entweder automatisch starten oder eine Startschaltfläche in einem einfach zu drückenden Formular hinzufügen.

Führen Sie vorerst nur den vorherigen automatischen Start durch und fügen Sie nach Bedarf Schaltflächen hinzu. Wenn keine Schaltfläche vorhanden ist, liegt das Problem darin, dass sie in der Mitte einfriert. In diesem Fall müssen Sie SSH von Ihrem Smartphone aus eingeben und den Befehl zum Neustart oder Neustart manuell eingeben.

Automatischer Start (X-Fenster)

Es endet mit den folgenden drei Zeilen. Buster ab 2020/1 ist Voraussetzung. Es ist möglicherweise nicht möglich, wenn sich die Version usw. ändert.

$ mkdir -p ~/.config/lxsession/LXDE-pi
$ cp /etc/xdg/lxsession/LXDE-pi/autostart ~/.config/lxsession/LXDE-pi/
$ echo "@/home/pi/pizero_bikecomputer/exec.sh" >> ~/.config/lxsession/LXDE-pi/autostart

Referenz: Raspberry Pi Offizielles Forum https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?t=249620

Es ist klüger, direkt zu gehen, ohne X zu durchlaufen. Wenn Sie jedoch direkt starten, ohne X zu durchlaufen, wobei PyQt5 mit dem Befehl apt installiert ist, scheint das Touchpanel nicht zu funktionieren. Erstellen Sie daher Qt5 und PyQt5 mit aktiviertem tslib. wird gebraucht. Wenn Sie den Touchscreen wirklich verwenden möchten, erhöhen Sie 4 GB Rasberry Pi 4 zum Kompilieren. Dieser Bereich wird in der Folge beschrieben.

Button hinzugefügt

(Da es ziemlich lang ist, überspringen Sie es bitte, wenn Sie es nicht benötigen)

Da es nicht möglich ist, die Einstellungen auf dem kleinen Desktop-Bildschirm von PiTFT zu ändern, ändern Sie die Bildschirmeinstellungen über VNC.

$ sudo apt install tightvncserver
$ tightvncserver :1

(Beim Beenden von tightvncserver)
$ $ tightvncserver -kill :1

Melden Sie sich nach dem Festlegen des Anmeldekennworts mit VNC an. Installieren Sie unter Windows den VNC-Viewer (RealVNC usw.). Der Servername ist derselbe wie der über SSH usw. verbundene, und der Port ist die Version 5901.

macOS ist standardmäßig enthalten. Drücken Sie daher im Finder unten im Menü "Gehe zu" auf "Mit Server verbinden" (Befehl + k) und melden Sie sich unter vnc: //raspberrypi.local: 5901 an. vnc.png

vnc-01.png Es schadet nicht, es mit normaler Auflösung zu verwenden, aber wenn Sie es mit 320 x 240 verwenden, ist alles überflüssig, also werde ich es löschen.

vnc-02.png Die 2. bis 4. Anwendungsstarter von links sind nicht erforderlich. Klicken Sie zum Entfernen mit der rechten Maustaste (3. von oben).

vnc-03.png Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die obere Leiste, um die Bedienfeldeinstellungen aufzurufen.

vnc-04.png Pannel Applets löscht sowohl unnötige als auch unnötige Tray-Symbole ganz rechts.

menu-01.png Als nächstes gibt es zu viele Menüs, also löschen Sie sie auch. Starten Sie den Hauptmenü-Editor in den Einstellungen.

menu-02.png Deaktivieren Sie bei ausgewählten Anwendungen oben links die Kontrollkästchen der einzelnen Menüs in der Mitte mit Ausnahme der Einstellungen. Erstellen Sie als Nächstes ein Element mit der zweiten Schaltfläche Neues Element oben rechts.

menu-03.png Geben Sie den Namen des Programms ein und klicken Sie auf die Schaltfläche Durchsuchen neben dem Feld Befehl.

menu-05.png Wählen Sie exec.sh in dem Ordner aus, in dem Sie das Programm abgelegt haben (/ home / pi / pizero_bikecomputer /).

menu-06.png Damit ist die Eingabe abgeschlossen. Drücken Sie OK, um zurückzukehren.

menu-07.png Das neue Element wird unter "Einstellungen" platziert. Drücken Sie also bei ausgewähltem hinzugefügten Element die Schaltfläche "Nach oben" ganz rechts auf dem Bildschirm, um es mindestens über den Einstellungen zu platzieren.

menu-08.png Damit hat sich die Anzahl der Menüs verringert, und dieses Programm wird zuerst veröffentlicht.

menu-09.png Starten Sie das Gerät neu und überprüfen Sie es auf dem Bildschirm des tatsächlichen Computers.

Wie benutzt man

Die Hardwaretasten sind so konzipiert, dass sie ungefähr zum Softwarebildschirm passen. Es ist wie folgt in der Reihenfolge von links. (Kurzes Drücken / langes Drücken kann geändert werden. Außerdem wird nur die GPIO-Nummer von PiTFT 2.4 unterstützt. Bei anderen Modellen muss sie in modules / config.py geändert werden.)

Außerdem wird die Zuordnung auf dem Menübildschirm geändert. Die folgenden Zuordnungen werden in der Reihenfolge von links vorgenommen.

Vielen Dank. Jetzt kannst du draußen rennen.

Bis du anfängst zu rennen

** Kursdatei **

Wenn Sie es verwenden möchten, platzieren Sie die Datei course.tcx im TCX-Format im Kursordner. Der Dateiname ist jetzt festgelegt. Wenn sich beim Start eine Datei befindet, wird diese gelesen.

** Installation auf Rennrad ** Befestigen Sie das Gehäuse am Lenker und verbinden Sie es mit der Batterie im Oberrohrbeutel. Es gibt keinen bestimmten Schalter, daher wird er gestartet, sobald Sie ihn anschließen. Nur für den Fall. bike-01.png

** Nach dem Start ** Die Ergänzung des GPS dauert einige Minuten. Warten Sie daher an einem Ort, an dem der Himmel so weit wie möglich geöffnet ist. Führen Sie in der Zwischenzeit eine ANT + -Paarung und gegebenenfalls eine erweiterte Korrektur durch.

Drücken Sie die Starttaste, um die Aufnahme zu starten, drücken Sie die Runden-Taste, um den Abschnitt zu messen, drücken Sie die Start-Taste erneut, um die Aufnahme zu beenden, und halten Sie dann die Runden-Taste gedrückt, um die Aufnahme zurückzusetzen und zu schreiben. Bitte rufen Sie die aufgezeichnete Datei über SFTP ab. Ich werde in naher Zukunft die Methode zum Hochladen auf STRAVA hinzufügen.

abschließend

end-01.png

Was haben Sie gedacht?

Wir würden uns freuen, wenn Sie uns Ihre Eindrücke im Kommentarbereich oder auf Twitter mitteilen könnten. Besonders für diejenigen, die es ausprobiert haben, möchte ich es als Referenz verwenden.

Dieses Hobbyprojekt steht noch am Anfang, da wir nicht viele wirkungsvolle Funktionen implementiert haben, die nicht auf dem Markt verfügbar sind, aber wir planen, weiter daran zu arbeiten. Wenn Sie also interessiert sind, schließen Sie sich uns an.

Die Dokumentation hat überhaupt nicht aufgeholt, und ich möchte die Methode zum direkten Starten ohne Durchlaufen von X, die MIP-Version für farbreflektierende Flüssigkristalle und das Programm erläutern, aber ich werde diese Gelegenheit erneut nutzen.

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