Criar uma interface web para controlar o Raspberry Pi

Etiquetas: Python, Raspberry Pi, WebUI

O Raspberry Pi é um microcomputador muito potente que tem a particularidade de ser equipado com um chip que gerencia a conexão Wifi. Isso faz dele um equipamento ideal para desenvolver objetos conectados e, sobretudo, servidores web. Neste tutorial, veremos como criar e hospedar uma interface web para controlar o Raspberry Pi.

Pré-requisitos: Programar o Raspberry Pi, Conectar o Raspberry ao Wifi

Material

Computador
Raspberry Pi 3 B+ ou Zero (com Raspbian e conexão remota VNC)
Fonte de alimentação 5V 2A

Obs: Este tutorial foi escrito para um Raspberry Pi, mas pode ser aplicado a qualquer computador com o Python instalado e acesso ao WiFi.

Código

Para criar uma página web, é necessário um sistema de arquivos: um arquivo HTML combinado com um CSS para descrever a página (front-end) e um script Python para tratar os pedidos enviados do navegador para o servidor (back-end). É possível adicionar arquivos PHP e JavaScript para estruturar e dar funcionalidades à aplicação web.

Para organizar esses arquivos, iremos colocá-los em subpastas:

Na pasta principal (acwebapp), o script RaspWebInterface.py
Uma subpasta static, onde colocamos o script css
Uma subpasta templates para o script HTML

Código Python com Flask

Vamos criar um script Python utilizando o Flask para exibir a página rpi3b_webcontroller.html quando o navegador da web o solicitar. A biblioteca utilizada para gerar um aplicativo web de forma simples é o micro-framework Flask.

Funções para lembrar:

app=Flask(name) para instanciar o aplicativo Flask
@app.route(‘/’) decorador para gerir pedidos de URL
return render_template(‘rpi3b_webcontroller.html’,**templateData) para enviar a página web para o navegador
return ” OK 200 ” para confirmar a recepção de um pedido
app.run(debug=True, port=5000, host=’0.0.0.0′,threaded=True) para executar o aplicativo no IP local com a entrada 5000

import os
import RPi.GPIO as GPIO
from flask import Flask, render_template, Response
import datetime

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
dataPin=[i for i in range(2,28)]
for dp in dataPin: GPIO.setup(dp,GPIO.IN)#,pull_up_down=GPIO.PUD_UP)

data=[]
now=datetime.datetime.now()
timeString=now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M")
templateData={
	'title':'Raspberry Pi 3B+ Web Controller',
	'time':timeString,
	'data':data,
}

def getData():
	data=[]
	for i,dp in enumerate(dataPin): data.append(GPIO.input(dataPin[i]))
	
	return data

app=Flask(__name__)
	
@app.route('/')
def index():
	#return 'hello world!'
	now=datetime.datetime.now()
	timeString=now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M")
	data=getData()
	templateData={
		'title':'Raspberry Pi 3B+ Web Controller',
		'time':timeString,
		'data':data,
	}
	#return render_template('rpi_index.html',**templateData)
	return render_template('rpi3b_webcontroller.html',**templateData)           

@app.route('/<actionid>') 
def handleRequest(actionid):
	print("Button pressed : {}".format(actionid))
	return "OK 200"   
	                      	
if __name__=='__main__':
	os.system("sudo rm -r  ~/.cache/chromium/Default/Cache/*")
	app.run(debug=True, port=5000, host='0.0.0.0',threaded=True)
	#local web server http://192.168.1.200:5000/
	#after Port forwarding Manipulation http://xx.xx.xx.xx:5000/

Código HTML da página

O arquivo .html contém a descrição da página web e também o código JavaScript, que permite gerir os botões.

<!DOCTYPE HTML>
	<html>
		<head>
			<title> AranaCorp </title>

			<meta http-equiv='content-type' content='text/html; charset=UTF-8'>
			<meta name='apple-mobile-web-app-capable' content='yes' />
			<meta name='apple-mobile-web-app-status-bar-style' content='black-translucent' />
			<meta http-equiv='refresh' content='10'>

			<link rel="stylesheet" href='../static/rpi_style.css'/>
			<script src="//ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/1.9.1/jquery.min.js"></script>
		</head>
		
		<body bgcolor = '#70706F'> 
			<hr/><hr>
			<h1 style='color : #3AAA35;'><center> AranaCorp - {{title}} </center></h1>
			<hr/><hr>
			<br><br>
			<h2><center><p>Date and time :  {{time}}</p></center></h2>
			<br><br><h2> Digital Inputs/Ouputs </h2>
			<div id='btnContainer'>
				  <center>
				  Pin GPIO2
				  <input value={{data[0]}} readonly></input>
				  <button id='dig2on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig2off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center>
				  <center>
				  Pin GPIO3
				  <input value={{data[1]}} readonly></input>
				  <button id='dig3on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig3off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center><center>
				  Pin GPIO4
				  <input value={{data[2]}} readonly></input>
				  <button id='dig4on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig4off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center><center>
				  Pin GPIO5
				  <input value={{data[3]}} readonly></input>
				  <button id='dig5on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig5off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center><center>
				  Pin GPIO6
				  <input value={{data[4]}} readonly></input>
				  <button id='dig6on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig6off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center><center>
				  Pin GPIO7
				  <input value={{data[5]}} readonly></input>
				  <button id='dig7on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig7off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center><center>
				  Pin GPIO8
				  <input value={{data[6]}} readonly></input>
				  <button id='dig8on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig8off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center><center>
				  Pin GPIO9
				  <input value={{data[7]}} readonly></input>
				  <button id='dig9on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig9off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center><center>
				  Pin GPIO10
				  <input value={{data[8]}} readonly></input>
				  <button id='dig10on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig10off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center><center>
				  Pin GPIO11
				  <input value={{data[9]}} readonly></input>
				  <button id='dig11on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig11off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center><center>
				  Pin GPIO12
				  <input value={{data[10]}} readonly></input>
				  <button id='dig12on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig12off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center><center>
				  Pin GPIO13
				  <input value={{data[11]}} readonly></input>
				  <button id='dig13on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig13off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center><center>
				  Pin GPIO14
				  <input value={{data[12]}} readonly></input>
				  <button id='dig14on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig14off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center><center>
				  Pin GPIO15
				  <input value={{data[13]}} readonly></input>
				  <button id='dig15on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig15off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center><center>
				  Pin GPIO16
				  <input value={{data[14]}} readonly></input>
				  <button id='dig16on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig16off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center><center>
				  Pin GPIO17
				  <input value={{data[15]}} readonly></input>
				  <button id='dig17on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig17off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center>
				  <center>
				  Pin GPIO18
				  <input value={{data[16]}} readonly></input>
				  <button id='dig18on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig18off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center><center>
				  Pin GPIO19
				  <input value={{data[17]}} readonly></input>
				  <button id='dig19on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig19off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center>
				  <center>
				  Pin GPIO20
				  <input value={{data[18]}} readonly></input>
				  <button id='dig20on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig20off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center>
				  <center>
				  Pin GPIO21
				  <input value={{data[19]}} readonly></input>
				  <button id='dig21on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig21off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center>
				  <center>
				  Pin GPIO22
				  <input value={{data[20]}} readonly></input>
				  <button id='dig22on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig22off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center>
				  <center>
				  Pin GPIO23
				  <input value={{data[21]}} readonly></input>
				  <button id='dig23on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig23off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center>
				  <center>
				  Pin GPIO24
				  <input value={{data[22]}} readonly></input>
				  <button id='dig24on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig24off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center>
				  <center>
				  Pin GPIO25
				  <input value={{data[23]}} readonly></input>
				  <button id='dig25on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig25off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center>
				  <center>
				  Pin GPIO26
				  <input value={{data[24]}} readonly></input>
				  <button id='dig26on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig26off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center>
				  <center>
				  Pin GPIO27
				  <input value={{data[25]}} readonly></input>
				  <button id='dig27on'>Turn On </button></a>
				  <button id='dig27off'>Turn Off </button></a><br /> 
				  </center>
			 </div>

			 <script>
				// Event Listener
				var buttonClick = document.getElementById('btnContainer').addEventListener('click', function(event) {
				  if (event.target.nodeName == "BUTTON") {
					var tar = event.target.id;
					console.log(tar);
					$.getJSON('/'+tar,
						function(data) {
					  //do nothing
					});

					return false;
				  }
				});
			</script>
	</body>
</html>

Foco no código JavaScript

O código JavaScript permite gerir o acionamento dos botões da interface. Para esse fim, criaremos um listener de eventos “click” no elemento “btnContainer”, que irá detectar se um botão (Button) é clicado e devolver o seu identificador através de um pedido json.

// Event Listener

		var buttonClick = document.getElementById('btnContainer').addEventListener('click', function(event) {

		  if (event.target.nodeName == "BUTTON") {

			var tar = event.target.id;

			console.log(tar);

			$.getJSON('/'+tar,

                function(data) {

              //do nothing

            });

            return false;

		  }

		});

Arquivo rpi_style.css

O arquivo css contém o estilo da página, em particular os botões, para conferir a ela um visual personalizado.

body{
background-color:#70706F;
}

h1{
	color:#3AAA35;
}

h3{
	#width:100%;
	border: 3px solid #3AAA35;
	border-radius: 6px;
	overflow: hidden; 
	text-align:center;
	padding:20px;
}


button{
  width:auto;
  height:60px;
  background-color: #3aaa35;/* Green */
  border: none;
  color: white;
  /*padding: 15px 32px;*/
  text-align: center;
  vertical-align:middle;
  text-decoration: none;
  display: inline-block;
  font-size: 20px;
  border-radius: 12px;
  -webkit-transition-duration: 0.4s; /* Safari */
  transition-duration: 0.4s;
  margin: 5px;
}
button:hover{
  background-color: #4CAF50; /* Green */
  color: white;
}

Obter o endereço IP do Raspberry Pi

Para acessar a interface web hospedada no Raspberry Pi, é preciso conhecer o endereço IP para poder conectar-se à rede local a partir de um navegador web. Para isso, basta introduzir a linha de comando ifconfig no terminal do Raspberry Pi.

Obs: É possível acessar o Raspberry Pi por fora da rede local realizando um procedimento no roteador no qual o Raspberry Pi está conectado. Este procedimento chama-se “Port Forwarding”.

Resultado

Depois de executar o script Python no Raspberry Pi, pode introduzir o endereço IP do seu Raspberry Pi seguido da porta (aqui 192.168.1.200:5000) no seu computador ou smartphone. A página web deverá então aparecer.

Então já pode ver o que acontece quando os botões do terminal são apertados por meio do aplicativo VNC.

Aplicações

Criar um sistema de domótica controlável via Wifi
Controlar o seu Raspberry Pi de qualquer lugar

Fontes

Retrouvez nos tutoriels et d’autres exemples dans notre générateur automatique de code
La Programmerie