利用PocketBeagle的多合一系统开源设计

动机

每天早上从查看短信、天气、电子邮件开始，有时，当您感觉非常好并且最重要的是，新闻。但是，要查看这些，您需要在手机上打开手机短信应用、天气应用和新闻应用，或者至少滚动浏览手机上的所有通知。

为了让我的早晨，希望你的早晨更轻松一些，我的目标是为你的床头柜制作一个屏幕，显示每日预报和当前温度，以及当天的新闻头条。一目了然，您可以看到开始新的一天所需了解的所有信息：如何穿着得体以及昨晚发生的时事。

概述：系统和电源框图

1 / 2 •系统框图

使用 Wifi Dongle 连接到 Wifi

要连接到 wifi，我需要一个 microUSB 接口、USB 转 microUSB 适配器和一个 wifi 加密狗。在PocketBeagle上，我首先将引脚VBUS（P1_5）和VIN（P1_7）焊接在一起，并将引脚ID（P1_13）和GND（P1_15）焊接在一起，以备使用。然后，我将 microUSB 分线板连接到 PocketBeagle 上的 USB1 总线（引脚 7-15）。最后，我将 wifi 适配器插入 USB 转 microUSB 适配器。有了 wifi 加密狗的硬件，我继续进行连接到 wifi 的软件方面。

USB-A 适配器和 wifi 加密狗。

在 Linux Cloud9 终端中，我运行以下代码来连接到 wifi：

debian@beaglebone:/var/lib/cloud9/ENGI301/Project_01$ connmanctl

connmanctl》 enable wifi

Error wifi： Already enabled

connmanctl》 scan wifi

Scan completed for wifi

connmanctl》 services

*AR Rice IoT wifi_74da38de508b_5269636520496f54_managed_none

*A Rice Visitor wifi_74da38de508b_526963652056697369746f72_managed_none

Rice Owls wifi_74da38de508b_52696365204f776c73_managed_ieee8021x

eduroam wifi_74da38de508b_656475726f616d_managed_ieee8021x

DIRECT-f3-HP M15 LaserJet wifi_74da38de508b_4449524543542d66332d4850204d3135204c617365724a6574_managed_psk

connmanctl》 agent on

Agent registered

connmanctl》 connect wifi_74da38de508b_526963652056697369746f72_managed_none

Connected wifi_74da38de508b_526963652056697369746f72_managed_none

检索天气数据

为了检索每日预报，我使用了 PyOWM，它是 OpenWeatherMap 的客户端 Python 包装库。OpenWeatherMap （ http://openweathermap.com/ ） 是一种 API，可用于通过 API 密钥检索天气数据。

from pyowm import OWM

我创建了一个免费帐户并收到了一个 API 密钥（免费订阅*）。

API_key = ‘ada0a3424a34c9445c81fba49df33410’

owm = OWM（API_key）

接下来，对于我想要收集数据的位置，我找到了得克萨斯州休斯顿市的城市 ID，即 4699006。

#For Houston （city ID = 46990066）

obs = owm.weather_at_id（4699066）

定义这些变量后，我使用 get_weather 和 get_temperature 收集了三个温度测量值。可以在 PyOWM 文档的以下链接中找到其他查询和电话：

https://buildmedia.readthedocs.org/media/pdf/pyowm/latest/pyowm.pdf

# Retrieve daily lows and highs as well as the current temperature

w = obs.get_weather（）

temp = w.get_temperature（‘fahrenheit’）

*免费订阅对您可以调用和访问的数据有限制。幸运的是，我可以访问当前温度以及当天的高低温。有关订阅访问的更多信息，请访问http://openweathermap.com/。

检索新闻标题

为了检索每日新闻标题，我导入了许多库：

要求

bs4（美丽汤）

JSON

约会时间

“requests”是一个库，当我从纽约时报网站上抓取数据（头条新闻）时，它可以帮助我们发出 HTTP 请求。

import requests

url = “https://www.nytimes.com/”

r = requests.get（url）

“bs4”是一个帮助从 HTML 中解析数据的库。有关 bs4 用法的更多信息，请访问：https ：//www.crummy.com/software/BeautifulSoup/bs4/doc/ 。

from bs4 import BeautifulSoup

r_html = r.text

soup = BeautifulSoup（r_html， “html.parser”）

scripts = soup.find_all（‘script’）

“json”是一个可以编码和解码 JSON 的库，JSON 是用 JavaScript 对象表示法编写的文本。我使用 json 将 JSON 从网络抓取的数据解码为 Python。

import json

for script in scripts：

if ‘preloadedData’ in script.text：

jsonStr = script.text

jsonStr = jsonStr.split（‘=’， 1）［1］.strip（）

jsonStr = jsonStr.rsplit（‘;’， 1）［0］

jsonObj = json.loads（jsonStr）

使用这些库，我可以找到并抓取新闻标题，以便稍后在 LCD 屏幕上显示。

设置 LCD 屏幕

硬件：

从 LCD 屏幕到 PocketBeagle 上的 GPIO 和 SPI0 的连接。

为了将 LCD 屏幕物理连接到 PocketBeagle，我在 LCD 屏幕上使用了引脚 Vin、GND、CLK、MISO、MOSI、CS、D/C 和 RST。我将这些引脚连接到 PocketBeagle（SPI0 和 GPIO）上它们各自的引脚。可以在本文档末尾的烧结图中找到这些连接。

我遵循了 LCD 屏幕制造商提供的说明，可在此处找到：https://learn.adafruit.com/adafruit-2-dot-8-color-tft-touchscreen-breakout-v2/overview。*

*起初，尽管连接正确，但我的 LCD 屏幕并未与 PocketBeagle 连接。后来我发现是因为我错过了关键的一步；必须通过焊接闭合 LCD 屏幕背面的 IM1、IM2 和 IM3 跳线：

使用前先将液晶屏上的IM1、IM2、IM3插孔焊好。

软件：

为了在 PocketBeagle 上设置和使用 LCD 屏幕，我导入了几个库。我设置和使用 LCD 屏幕的分步过程基于制造商在此处提供的一组基本说明：http ：//learn.adafruit.com/adafruit-2-dot-8-color- tft-touchscreen-breakout-v2 。

数码

木板

太平船务

adafruit_rgb_display

Adafruit_BBIO

时间

文本换行

“digitalio”是一个提供基本数字引脚支持的库。

“板”是一个库，用于描述和设置使用的引脚和板。“digitalio”和“board”一起使用：

import board

import digitalio

cs_pin = digitalio.DigitalInOut（board.P2_2）

dc_pin = digitalio.DigitalInOut（board.P2_4）

reset_pin = digitalio.DigitalInOut（board.P2_6）

spi = board.SPI（）

“PIL”是 Python 图像库。我特别发现此链接对于了解模块和与模块相关的用法非常有用：https ：//pillow.readthedocs.io/en/stable/ 。该库用于实际显示文本（天气更新和新闻标题）液晶屏。

from PIL import Image， ImageDraw， ImageFont

“adafruit_rgb_display”是用于连接 LCD 屏幕 （ILI9341） 的库。该库是通过 LCD 屏幕的供应商推荐的。我按照此驱动程序的说明操作：https ：//github.com/adafruit/Adafruit_CircuitPython_RGB_Display 。

import adafruit_rgb_display.ili9341 as ili9341

disp = ili9341.ILI9341（spi， rotation=90， cs=cs_pin， dc=dc_pin， rst=reset_pin，

baudrate=BAUDRATE）

为了遵循这一点，我还必须在安装驱动程序之前安装驱动程序的依赖项。说明可在此处找到：https ：//github.com/adafruit/CircuitPython_Community_Bundle 。为了将此驱动程序用于 ILI9341，还进行了其他安装（在驱动程序的 README 文件中进行了描述）。通常，我按照以下步骤安装必要的驱动程序：

sudo pip3 install Adafruit_Blinka

# if the Adafruit_Blinka installation does not work：

# sudo apt-get install python-setuptools

# sudo apt-get install python-dev

pip3 install adafruit-circuitpython-lis3dh

# Download the bundle zip file from the （CircuitPython_Community_Bundle link）

git submodule init

git submodule update

sudo apt-get install python3-venv

python3 -m venv .env

source .env/bin/activate

pip install circuitpython-build-tools

source .env/bin/activate

circuitpython-build-bundles --filename_prefix adafruit-circuitpython-bundle --library_location libraries --library_depth 2

sudo pip3 install adafruit-circuitpython-rgb-display

Adafruit_Blinka 镜像 CircuitPython，这样我就可以使用其他库，例如“board”和“digitalio”。Digitalio 和板用于定义和描述 PocketBeagle 的引脚输出，以便我们可以设置显示。

使用“Adafruit_BBIO”以便我可以使用 GPIO 引脚，特别是按钮。使用这个库，用户可以通过按下按钮来控制显示。

import Adafruit_BBIO.GPIO as GPIO

“时间”是一个库，我专门用来记录按下按钮时经过的时间。记录时间是必不可少的，因为当按下按钮超过 2 秒时，设备将停止运行脚本。当按下按钮少于 2 秒时，用户可以在查看当天的天气预报和新闻标题之间切换。

在液晶屏上显示

为了在 LCD 屏幕上显示内容，我们使用 PIL 库，如下所示。此外，我还下载了一个不同字体的 zip 文件来帮助定义“fnt”。

def createRGB（disp）：

if disp.rotation % 180 == 90：

height = disp.width # we swap height/width to rotate it to landscape！

width = disp.height

else：

width = disp.width # we swap height/width to rotate it to landscape！

height = disp.height

image = Image.new（‘RGB’， （width， height））

# Reset the display

draw = ImageDraw.Draw（image）

draw.rectangle（（0， 0， width， height）， outline=0， fill=（0， 0， 0））

disp.image（image）

# Display the desired output

fnt = ImageFont.truetype（‘Pillow-master/Tests/fonts/FreeMono.ttf’， 16）

draw.text（（0，0）， text=cleand， fill = （255，255，255）， font=fnt）

disp.image（image）

return createRGB（disp）

使用按钮控制显示

我的设备允许用户通过按下按钮来控制他们希望看到的信息（天气预报或新闻标题）。

我使用一个 1k 欧姆电阻将按钮添加到从一个输入到按钮的 3.3V 输入，并将对角线引脚从 3.3V 输入连接到 PocketBeagle 上的 GPIO（白线）。

按钮的电路连接。

具体来说，如果按钮被按下的次数是奇数，则显示天气预报。连接后，设备将开始运行。如果用户按下按钮一次，就会显示当天的天气预报。如果再按一次该按钮，新闻标题就会显示在 LCD 屏幕上。连续按下按钮将导致新闻标题和天气预报在 LCD 屏幕上交替显示。