Raspberry pi에 연결된 DS18B20으로부터 온도 값 읽어오기

Raspberry pi에 연결된 DS18B20으로부터 온도 값 읽어오기Raspberry Pi/Raspberry Pi 활용2016. 5. 26. 16:50@webnautes

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DS18B20와 Raspberry pi는 아래처럼 연결됩니다.

라즈비안에서 1-wire 통신에 대한 구현이 GPIO4 핀에 대해 커널 모듈로 구현되어 있기 때문에 이렇게 연결해줍니다.

1-wire 통신에서 bus의 idle 상태는 High level입니다. 따라서 VDD와 DQ 선 사이에 풀업 저항이 연결되어야 합니다.

다수의 DS18B20을 연결 시에는 다음 그림처럼 해주면 됩니다.

/boot/config.txt 파일을 열어서 마지막에 다음을 한 줄을 추가하고 라즈베리파이를 재부팅합니다.

dtoverlay=w1-gpio

이제 다음 명령을 이용하여 w1통신 관련 커널 모듈을 로드합니다.

$ sudo modprobe w1-gpio

$ sudo modprobe w1-therm

다음 명령을 사용하면 현재 라즈베리파이에 연결된 센서의 개수를 알 수 있습니다. 현재 1개의 센서가 연결되어 있습니다.

$ cat /sys/bus/w1/devices/w1_bus_master1/w1_master_slave_count

다음 명령을 사용하면 현재 라즈베리파이에 연결된 센서들의 고유 아이디를 알 수 있습니다.

$ cat /sys/bus/w1/devices/w1_bus_master1/w1_master_slaves

28-0000061796ff

다음 명령을 사용하면 ID가 28-0000061796ff인 센서의 값을 얻어 올 수 있습니다. 두번째 줄의 t=27312에서 27312가 온도를 나타내는 값으로 27.312도를 의미합니다.

$ cat /sys/bus/w1/devices/28-0000061796ff/w1_slave

b5 01 4b 46 7f ff 0b 10 a3 : crc=a3 YES

b5 01 4b 46 7f ff 0b 10 a3 t=27312

센서값을 읽어 올 수 있는 /sys/bus/w1/devices/28-0000061796ff/w1_slave 위치들을 찾아서 화면에 출력해주는 C언어 소스코드입니다.

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <dirent.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
#include <errno.h>
 
 
 
#define PROBEPATH    "/sys/bus/w1/devices"      // Location of the probes
#define MAXPROBES    5                          // Max number of probes
#define PROBENAMELEN 80                         // Max length of the probenames including directory.
#define BUFSIZE      256                        // Typical charbuffer
 
char probepath[MAXPROBES][PROBENAMELEN];
char probename[MAXPROBES][PROBENAMELEN];
char alias[MAXPROBES][BUFSIZE];
FILE *probefd;
int numOfSensor;
 
 
///sys/bus/w1/devices 아래에 위치하는 센서의 ID값을 찾기 위한 함수
int findprobes(void)
{
        struct dirent *pDirent;
        DIR *pDir;
        int count;
 
        count = 0;
 
        pDir = opendir(PROBEPATH);
        if (pDir == NULL) {
                printf("Cannot open directory '%s'\n", PROBEPATH);
                return 0;
        }
 
        while ((pDirent = readdir(pDir)) != NULL)
        {
                //모든 DS18B20의 아이디는 28-로 시작한다.
                if (pDirent->d_name[0] == '2' && pDirent->d_name[1] == '8' && pDirent->d_name[2] == '-')
                {
                        snprintf(probepath[count], PROBENAMELEN-1, "%s/%s/w1_slave", PROBEPATH, pDirent->d_name);
                        snprintf(probename[count], PROBENAMELEN-1, "%s", pDirent->d_name);
 
                        printf ("Found DS18B20 compatible probe named '%s':\nDevice file '%s'\n",
                                probename[count], probepath[count]);
                        count++;
                }
 
        }
 
        closedir(pDir);
 
        return count;
}
 
 
int main()
{
        int i;
        double temperature;
        char *temp;
        time_t now;
        struct tm *t;
        char buf[BUFSIZE];
 
 
        numOfSensor = findprobes(); //몇개의 센서가 연결되어 있는지 확인하고 그 위치를 저장한다.
        if (numOfSensor == 0)
        {
                printf("Error: No DS18B20 compatible probes located.\n");
                exit(-1);
        }
 
 
        while(1)
        {
                for (i = 0; i < numOfSensor; i++) //발견된 센서수 만큼 반복한다.
                {
                        probefd = fopen(probepath[i], "r"); //probepath에 저장된 위치로부터 센서값을 읽어올 수 있다.
 
                        if (probefd == NULL)
                        {
                                printf( "Error: Unable to open '%s': %s\n",
                                                probepath[i], strerror(errno));
                                exit(-1);
                        }
 
                        fgets(buf, sizeof(buf)-1, probefd); // 첫번째 줄은 무시 함
                        memset(buf, 0, sizeof(buf));
 
                        fgets(buf, sizeof(buf)-1, probefd); //두번째 줄을 불러와서
                        temp = strtok(buf, "t="); //"t="뒤에 오는 온도값을 파싱 한다.
                        temp = strtok(NULL, "t=");
                        temperature = atof(temp)/1000; //1000으로 나누어야 원하 는 온도값이 됨
 
                        now = time(NULL); //현재 날짜 및 시간을 출력하기 위한 준비
                        t = localtime(&now);
 
                        printf("%s", probename[i]);
                        printf("\t%04d-%02d-%02d\t%02d:%02d:%02d\t",
                                t->tm_year + 1900, t->tm_mon+1, t->tm_mday,
                                t->tm_hour, t->tm_min, t->tm_sec );
                        printf("%2.3f\n",temperature);
 
                        fclose(probefd);
 
 
                }
        }
 
        return 0;
}
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이번엔 C언어 프로그램에서 데이터베이스에 온도값을 저장하도록 하고 웹에서 이 값을 가져와 그래프로 그려보도록 하겠습니다...

우선 라즈베리파이에 apache2 + mydql + php5가 설치되어 있어야 합니다.

[임베디드/Raspberry Pi] - 라즈베리파이에 LAMP (Linux, Apache, MySQL, PHP) 웹서버 설치

데이터를 저장할때 사용할 데이터베이스 및 테이블을 생성합니다.

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pi@raspberrypi:~ $ mysql -u root -p
Enter password:
Welcome to the MySQL monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 58
Server version: 5.5.44-0+deb8u1 (Raspbian)
 
Copyright (c) 2000, 2015, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
 
Oracle is a registered trademark of Oracle Corporation and/or its
affiliates. Other names may be trademarks of their respective
owners.
 
Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.
 
mysql> create database testdb;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
 
mysql> use testdb;
Database changed
mysql> create table data(
    -> datetime datetime,
    -> tempture double
    -> );
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)
 
mysql> exit
Bye
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C언어에서 mysql의 데이터베이스에 접근하기 위해 필요한 패키지를 설치해줍니다.

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pi@raspberrypi:~ $ sudo apt-get install libmysqlclient-dev
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다음 코드를 ds18b20_db.c로 저장 후.. 아래처럼 컴파일을 합니다.

pi@raspberrypi:~/ds18b20 $ gcc -o main ds18b20_db.c `mysql_config --cflags --libs`

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <dirent.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
#include <errno.h>
#include <my_global.h>
#include <mysql.h>
 
 
#define PROBEPATH    "/sys/bus/w1/devices"      // Location of the probes
#define MAXPROBES    5                          // Max number of probes
#define PROBENAMELEN 80                         // Max length of the probenames including directory.
#define BUFSIZE      256                        // Typical charbuffer
 
char probepath[MAXPROBES][PROBENAMELEN];
char probename[MAXPROBES][PROBENAMELEN];
char alias[MAXPROBES][BUFSIZE];
FILE *probefd;
int numOfSensor;
 
 
///sys/bus/w1/devices 아래에 위치하는 센서의 ID값을 찾기 위한 함수
int findprobes(void)
{
        struct dirent *pDirent;
        DIR *pDir;
        int count;
 
        count = 0;
 
        pDir = opendir(PROBEPATH);
        if (pDir == NULL) {
                printf("Cannot open directory '%s'\n", PROBEPATH);
                return 0;
        }
 
        while ((pDirent = readdir(pDir)) != NULL)
        {
                // All DS18B20 have filenames starting with 28-
                if (pDirent->d_name[0] == '2' && pDirent->d_name[1] == '8' && pDirent->d_name[2] == '-')
                {
                        snprintf(probepath[count], PROBENAMELEN-1, "%s/%s/w1_slave", PROBEPATH, pDirent->d_name);
                        snprintf(probename[count], PROBENAMELEN-1, "%s", pDirent->d_name);
 
                        printf ("Found DS18B20 compatible probe named '%s':\nDevice file '%s'\n",
                                probename[count], probepath[count]);
                        count++;
                }
 
        }
 
        closedir(pDir);
 
        return count;
}
 
 
int main()
{
        int i;
        double temperature;
        char *temp;
        time_t now;
        struct tm *t;
        char buf[BUFSIZE];
 
 
        MYSQL *con = mysql_init(NULL);
        if (con == NULL )
        {
                fprintf( stderr, "%s\n", mysql_error(con));
                exit(1);
        }
 
 
        if ( mysql_real_connect(con, "localhost", "root",
                "12345678", "testdb", 0, NULL, 0 )== NULL)
        {
                fprintf(stderr, "%s", mysql_error(con));
                exit(1);
        }
 
 
 
        numOfSensor = findprobes(); //몇개의 센서가 연결되어 있는지 확인하고 그 위치를 저장한다.
        if (numOfSensor == 0)
        {
                printf("Error: No DS18B20 compatible probes located.\n");
                exit(-1);
        }
 
 
        while(1)
        {
                for (i = 0; i < numOfSensor; i++) //발견된 센서수 만큼 반복한다.
                {
                        probefd = fopen(probepath[i], "r"); //probepath에 저장된 위치로부터 센서값을 읽어올 수 있다.
 
                        if (probefd == NULL)
                        {
                                printf( "Error: Unable to open '%s': %s\n",
                                                probepath[i], strerror(errno));
                                exit(-1);
                        }
 
                        fgets(buf, sizeof(buf)-1, probefd); // 첫번째 줄은 무시 함
                        memset(buf, 0, sizeof(buf));
 
                        fgets(buf, sizeof(buf)-1, probefd); //두번째 줄을 불러와서
                        temp = strtok(buf, "t="); //"t="뒤에 오는 온도값을 파싱 한다.
                        temp = strtok(NULL, "t=");
                        temperature = atof(temp)/1000; //1000으로 나누어야 원하 는 온도값이 됨
 
                        now = time(NULL); //현재 날짜 및 시간을 출력하기 위한 준비
                        t = localtime(&now);
 
                        printf("%s", probename[i]);
                        printf("\t%04d-%02d-%02d\t%02d:%02d:%02d\t",
                                t->tm_year + 1900, t->tm_mon+1, t->tm_mday,
                                t->tm_hour, t->tm_min, t->tm_sec );
                        printf("%2.3f\n",temperature);
 
                        fclose(probefd);
 
                        char datetime[256];
 
                        sprintf(datetime, "%04d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d",
                                t->tm_year + 1900, t->tm_mon+1, t->tm_mday,
                                t->tm_hour, t->tm_min, t->tm_sec );
 
                        sprintf( buf, "insert into data values( '%s', %2.3f )", datetime, temperature );
                        printf( "%s\n", buf );
                        if( mysql_query( con, buf)){
                                fprintf(stderr, "%s\n", mysql_error(con));
                                mysql_close(con);
                                exit(1);
                        }
 
 
                }
        }
 
        return 0;
}
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cs

프로그램을 실행하고 phpmyadmin에서 확인해보면 데이터가 들어가고 있는 것을 볼 수 있습니다.

그래프를 그리기 위해 추가로 설치해야 하는 패키지들입니다.

sudo apt-get install php5-gd php5-cli

/etc/php5/apache2/conf.d/20-gd.ini 파일을 열어서

앞에 세미콜론이 있으면 아래처럼 ; 제거합니다.

; configuration for php GD module

priority=20

extension=gd.so

아파치 서버를 재시작합니다.

sudo /etc/init.d/apache2 restart

http://www.pchart.net/download 에서 라이브러리를 다운로드 받아서 웹서버의 루트 디렉토리로 옮깁니다.

wget http://www.pchart.net/release/pChart2.1.4.tar.gz

tar xvzf pChart2.1.4.tar.gz

sudo mv pChart2.1.4 /var/www/html/pChart

이제 그래프를 그려줄 php를 작성합니다.

sudo nano /var/www/html/test.php

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<?php
include("pChart/class/pDraw.class.php");
include("pChart/class/pImage.class.php");
include("pChart/class/pData.class.php");
 
 
$db = mysql_connect("127.0.0.1", "root", "tksxldkrh2014!");
if ( $db == "" ) { echo " DB Connection error...\r\n"; exit(); }
 
mysql_select_db("testdb",$db);
 
 
 
$Requete = "SELECT * FROM `data` order by datetime desc limit 30";
$result  = mysql_query($Requete,$db);
while ($row = mysql_fetch_array($result))
{
   $Temperature[] = $row["tempture"];
   $DataTime[] = $row["datetime"];
}
 
$DataSet = new pData();
$DataSet->addPoints( $Temperature, "Temperature");
$DataSet->addPoints($DataTime,"Timestamp");
 
$DataSet->setAbscissa("Timestamp");
 
$DataSet->setXAxisName("Time");
$DataSet->setAxisName(0,"Temperature");
$DataSet->setAxisUnit(0,"°C");
 
 
 
 
$myPicture = new pImage(1024,600,$DataSet);
$myPicture->setGraphArea(100,60,1000,500);
 
$myPicture->setFontProperties(array("FontName"=>"pChart/fonts/verdana.ttf","FontSize"=>11));
 
 
 $scaleSettings = array("LabelRotation"=>30,
        "XMargin"=>10,"YMargin"=>10,
        "Floating"=>TRUE,"GridR"=>200,"GridG"=>200,"GridB"=>200,
        "DrawSubTicks"=>TRUE,"CycleBackground"=>TRUE );
 $myPicture->drawScale($scaleSettings);
$myPicture->drawSplineChart();
$myPicture->drawLegend(2000,500,array("Style"=>LEGEND_NOBORDER,"Mode"=>LEGEND_HORIZONTAL));
$myPicture->Stroke();
?>
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웹브라우저에서 확인해본 결과입니다. 최근 30개의 데이터만을 보여줍니다..

1초마다 갱신하도록 하면 그래프가 변하는 것도 볼 수 있습니다.

참고

http://kmtronic.com/raspberry-pi-ds18b20-connect-to-gpio.html

http://iot-projects.com/index.php?id=connect-ds18b20-sensors-to-raspberry-pi

http://raspberrypi.stackexchange.com/questions/26623/ds18b20-not-listed-in-sys-bus-w1-devices

https://github.com/richard-allen/ds18b20

http://zetcode.com/db/mysqlc/

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