📿 😡 👬 Go + Raspberry Pi + Arduino Nanoのアクセスコントローラー ☕️ 🐩 📪

ネットワークアクセスコントローラ（ACS）を実装するというささいなタスクに対する別のソリューションを共有したいと思います。

このタスクが発生する背景は、よくあることですが、顧客がACSコントローラーの特別な機能を受け取りたいという要望にあります。この特定の機能は次のとおりです。

コントローラーはネットワーク化されている必要があります（ロックのオープン、クローズ、および「ハードロック」モード）
ボタンによる開閉（トリガーモード）
キーによる開閉（トリガーモード）
入力/出力のハードロックモード
キーの追加、読み取り、削除
キーロック
イベントログ

ハードロックモードでは、キー、ボタン、またはHTTPを使用してロックを開くことはできません。無効化は、ロックモードをキャンセルするか、コントローラの電源をリセットすることで発生します。

顧客がほとんどすべてのお金を払う準備ができていることを考えると、最初にコントローラーを開発する計画はありませんでしたが、市場で準備ができているコントローラーを見つけてタスクを実現することにしました。しかし実際には、すべてがそれほど楽しくないことが判明しました。明確にするために、顧客のオフィスはKNX + Control4に基づいた自動化（スマートホームシステム）を実装していると言わなければなりません。

既存のネットワークコントローラーは非常に機能的ですが、ほとんどの場合、この機能は製造元のファームウェアによって保護されており、当然変更することはできません。たとえば、私たちが調べたコントローラーはどれも（広告やアンチアドバタイズのように見えないようにリストを提供しません。記事の意味では一般的には重要ではありません）、ボタンでドアを閉じる機能はありません（確かに、一部のコントローラーは多分私たちはそれらを見逃した）。しかし、ネットワークコントローラーは理論的には、HTTPを介して開閉を含むさまざまなコマンドを受信でき、Control4コントローラーはこれらのコマンドを送信できます。しかし、検討中のコントローラーで使用可能なSDKは、ゲートウェイとしてWindows PCを使用することを暗示していた古いバージョン1,2,3の.NETライブラリーに実装されています（.NetCore、Mono、など）。確かに、.Net開発をLinuxに適応させることはできましたが、その時点では、このアプローチの正確性と安定性に自信がありませんでした。

別の問題は、キーのロックでした。 Ironlogicの予算である1つのコントローラー（予算（申請者の1人を指定させてください））だけが簡単にこのタスクに対処しました。彼には「トリガー」モードがありますが、ボタンは開くためだけのものです。テクニカルサポートからSDKに関する正しい情報を受け取りませんでした。一般に、すべての情報を分析および評価した結果、独自のソリューションを開発することが決定されました。

ハードウェアプラットフォームとして、Raspberry Pi（rev.B）+ Arduino Nanoを使用することにしました。 Arduinoは低レベルおよびインターフェイスで正常に動作し、「Malinka」では、本格的なネットワークスタックを作成し、高レベルのプログラミング言語を使用できます。ボード間の通信はUSB経由（シリアルポート経由）

Arduinoのコードに実装が反映されているサウンド表示要素（サウンドスピーカー）は、この図には示されていません。 コードから、ピンに接続されていることがわかります-9。

次のコンポーネントが実装に使用されました。

•Raspberry Pi（rev。B）-1個

•Arduino Nano-1個

•サウンドスピーカー-1個。

•タッチメモリキーリーダー（iButton）-1個。

•抵抗220オーム-1 t。

•12Vリレー-1個。

•電磁ロック12V-1個。

開発環境の要件

Goで開発する前に、環境を準備する必要があります（Windowsで開発を行ったため、依存関係のリストはこのOS専用に説明されています）。各項目について詳しくは説明しません。それらについてはすでに多くのことが述べられ、書かれています。

WindowsにGoをインストールする
開発ツールをインストールします。 Visual Studio Codeを使用しました。非常に便利で機能的なコードエディター。お勧めです！ GoにはJetBrains Goland IDEを使用できますが
Goで動作するようにVisual Studioコードを設定します。指示は英語ですが、すべてが非常に明確に説明されています。
Arduino IDEをインストールしました-スケッチを埋めます。
Gitリポジトリツール（GithubからGoパッケージをダウンロードするため）

Arduino用スケッチSKUD

Arduinoのコードは非常にシンプルで簡単です。注意する必要があるのは、OneWireライブラリが標準セットに含まれておらず、ダウンロードする必要があるということだけです。

コードの小さな特徴は、マイクロコントローラのEEPROMにロックの現在の状態を保存することです。これにより、短い故障や電力損失が発生した場合にロックの現在の状態を記憶できます。

Arduino用スケッチSKUD

#include <OneWire.h> #include <EEPROM.h> #define RELAY1 6 //    boolean isClose; //     boolean hl=false; //      byte i; OneWire ds(7); //   byte addr[8]; //   String inCommand = ""; //    Raspberry Pi char character; //    void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(RELAY1, OUTPUT); stateRead(); } void loop(){ if (ds.search(addr)) { ds.reset_search(); if ( OneWire::crc8( addr, 7) != addr[7]) { } else { if(!hl){ for( i = 0; i < 8; i++) { Serial.print(addr[i],HEX); } Serial.println(); } } } ds.reset(); delay(500); while(Serial.available()) { character = Serial.read(); inCommand.concat(character); } if (inCommand=="hlock1"){ hl=true; r_close(); Serial.println("HardLock Enable"); } if (inCommand=="hlock0"){ hl=false; Serial.println("HardLock Disable"); } if (inCommand != "" && !hl) { if ((inCommand=="open") && (isClose) ){ r_open(); } if ((inCommand=="close") &&(!isClose)){ r_close(); } } inCommand=""; } void r_open(){ digitalWrite(RELAY1,LOW); isClose=false; stateSave(isClose); SoundTone(0); delay(100); Serial.println("Relay Open "); } void r_close(){ digitalWrite(RELAY1,HIGH); isClose=true; stateSave(isClose); SoundTone(1); delay(100); Serial.println("Realy Close"); } void stateSave(boolean st) //      EEPROM { if (st) { int val=1; EEPROM.write(0,val); } else { int val=0; EEPROM.write(0,val); } } void stateRead() { int val; val= (EEPROM.read(0)); if (val==1) r_close(); else r_open(); } void SoundTone(boolean cmd){ if(!cmd){ for (int i=0;i<10;i++){ tone(9, 815, 100); delay(250); } } else { for (int i=0;i<4;i++){ tone(9, 395, 500); delay(350); } } noTone(9); }

既に述べたように、メインコントローラーコードはGoで記述されています。ほとんどすべてのライブラリは、2つの例外を除き、標準のGoソースから取得されます。

最初は、key \ valueなどのメインBoltDBデータベースです。それと働くことは「タンバリンと踊ること」を必要としない、それは非常に簡単で速い。 2番目の実装は、COMポートで動作します。

メインコントローラーの動作アルゴリズムは次のとおりです。

起動時に、構成はconfig.jsonファイルから読み取られます。
小さなHTTP RESTサービスが開始されます。
COMポートが開き、Arduinoとデータを交換します。
タイプboolのチャネルが作成され、COMポートへのポインターとともに、Godurouに送信され、そこでArduinoからのキーのIDが読み取られます。
次に、サイクルが開始され、先に送信されたチャネルからのデータが待機ルーチンに送られます。読み取りキーがデータベースに存在し、アクティブである場合にのみ、チャネルでデータが受信されます。その後、リレースイッチングコマンドがArduinoに送信されます。

キーの追加、削除、読み取り、およびロックの管理は、HTTPリクエストを介して行われます。多くの人は、これは愚かだとすぐに言うでしょう。誰でもコントローラーへの要求を満たすことができます。はい、セキュリティをさらに開発する必要があることに同意しますが、予防策として、構成ファイルにはさまざまなチームのエンドポイントの名前を変更する機能があります。部外者によるコントローラーの制御を把握するのは少し難しいです。

コントローラーコード

 package main import ( "bufio" "encoding/json" "io/ioutil" "fmt" "log" "net/http" "os" "regexp" "time" "github.com/boltdb/bolt" "github.com/tarm/serial" ) const dbname = "access.db" //    var isOpen, isHLock bool = false, false var serialPort *serial.Port func main() { //   config, err := readConfig() if err != nil { fmt.Printf("Error read config file %s", err.Error()) return } //   f, err := os.OpenFile(config.LogFilePath, os.O_RDWR|os.O_CREATE|os.O_APPEND, 0666) if err != nil { log.Fatalf("error opening file: %v", err) } defer f.Close() log.SetOutput(f) //    HTTP- http.HandleFunc("/"+config.NormalModeEndpoint, webNormalMode) http.HandleFunc("/"+config.HardLockModeEndpoint, webHLockMode) http.HandleFunc("/"+config.CloseEndpoint, webCloseRelay) http.HandleFunc("/"+config.OpenEndpoint, webOpenRelay) http.HandleFunc("/"+config.AddKeyEndpoint, addKey) http.HandleFunc("/"+config.ReadKeysEndpoint, readKeys) http.HandleFunc("/"+config.DeleteKeyEndpoint, deleteKey) go http.ListenAndServe(":"+config.HTTPPort, nil) log.Printf("Listening on port %s...", config.HTTPPort) //    db, err := bolt.Open(dbname, 0600, nil) if err != nil { log.Fatal(err) } db.Close() //   Serial  c := &serial.Config{Name: config.SerialPort, Baud: 9600} s, err := serial.OpenPort(c) if err != nil { fmt.Printf("Error open serial port %s ", err.Error()) log.Fatal(err) } serialPort = s //     , go- ch := make(chan bool) // wait chanel until key is valid go getData(ch, s) for { time.Sleep(time.Second) tmp := <-ch if tmp { if isOpen { closeRelay() } else { openRelay() } } } } func getData(ch chan bool, s *serial.Port) { for { reader := bufio.NewReader(s) reply, err := reader.ReadBytes('\n') if err != nil { log.Fatal(err) } k := string(reply) if chk := checkKey(k); chk { ch <- chk time.Sleep(2 * time.Second) } } } func invertBool() { //    isOpen = !isOpen } func checkErr(err error) { if err != nil { panic(err) } } func boltStore(value Key) { db, err := bolt.Open(dbname, 0600, nil) if err != nil { log.Fatal(err) } defer db.Close() db.Update(func(tx *bolt.Tx) error { b, err := tx.CreateBucketIfNotExists([]byte("keys")) if err != nil { return err } return b.Put([]byte(value.Key), []byte(value.isEnable)) }) } func boltRead(key string) bool { var strKey string db, err := bolt.Open(dbname, 0600, nil) if err != nil { log.Fatal(err) return false } defer db.Close() db.View(func(tx *bolt.Tx) error { re := regexp.MustCompile(`\r\n`) key := re.ReplaceAllString(key, "") re = regexp.MustCompile(`\n`) key = re.ReplaceAllString(key, "") re = regexp.MustCompile(`\r`) key = re.ReplaceAllString(key, "") log.Printf("Readed key: %s\n", key) b := tx.Bucket([]byte("keys")) v := b.Get([]byte(key)) strKey = string(v) return nil }) if strKey == "1" { log.Printf("Key %s valid\n", key) return true } return false } func addKey(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { params := r.URL.Query() var key Key key.Key = params.Get("key") key.isEnable = params.Get("enable") boltStore(key) log.Printf("You add the key %s", key.Key) fmt.Fprintln(w, "You add the key", key.Key) } func readKeys(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { keys := make(map[string]string) db, err := bolt.Open(dbname, 0600, nil) if err != nil { log.Fatal(err) } defer db.Close() db.View(func(tx *bolt.Tx) error { b := tx.Bucket([]byte("keys")) b.ForEach(func(k, v []byte) error { keys[string(k)] = string(v) fmt.Printf("map: %s\n", keys[string(k)]) return nil }) return nil }) data, _ := json.Marshal(keys) fmt.Fprintln(w, string(data)) } func deleteKey(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { params := r.URL.Query() deleteKey := params.Get("key") db, err := bolt.Open(dbname, 0600, nil) if err != nil { log.Fatal(err) } defer db.Close() db.Update(func(tx *bolt.Tx) error { // Retrieve the users bucket. // This should be created when the DB is first opened. b := tx.Bucket([]byte("keys")) err := b.Delete([]byte(deleteKey)) if err != nil { fmt.Printf("Key: \"%s\" delete failed: %s\n", deleteKey, err.Error()) return err } fmt.Fprintf(w, "Key: \"%s\" deleted succesfully\n", deleteKey) // Persist bytes to users bucket. return nil }) } func webNormalMode(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { isHLock = false _, err := serialPort.Write([]byte("hlock0")) if err != nil { log.Fatal(err) } fmt.Fprintln(w, "Normal Mode") } func webHLockMode(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { _, err := serialPort.Write([]byte("hlock1")) if err != nil { log.Fatal(err) } isHLock = true fmt.Fprintln(w, "HardLock Mode") } func webCloseRelay(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { switchRelay() fmt.Fprintln(w, "switch relay") } func webOpenRelay(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { openRelay() fmt.Fprintln(w, "open lock") } func closeRelay() { _, err := serialPort.Write([]byte("close")) if err != nil { log.Fatal(err) } invertBool() log.Println("Close") } func openRelay() { _, err := serialPort.Write([]byte("open")) if err != nil { log.Fatal(err) } invertBool() log.Println("Open") } func switchRelay() { if isOpen { closeRelay() } else { openRelay() } } func checkKey(key string) bool { if boltRead(key) { return true } return false } func readConfig() (*Config, error) { plan, _ := ioutil.ReadFile("config.json") config := Config{} err := json.Unmarshal([]byte(plan), &config) return &config, err }

Raspberry Pi自体にバイナリファイルをアセンブルしました（当然、Goのすべての依存関係を「ラズベリー」にインストールする必要がありました）。

 GOOS=linux GOARCH=arm go build -o /home/pi/skud-go/skud-go

また、主なことは、バイナリファイルに次の依存ファイルを置くことを忘れないことです。

 config.json access.db

config.json

{

「SerialPort」：「/ dev / ttyUSB0」、

「HttpPort」：「80」、

「NormalModeEndpoint」：「通常」、

「HardLockModeEndpoint」：「block」、

「CloseEndpoint」：「close」、

「OpenEndpoint」：「open」、

AddKeyEndpoint：addkey

DeleteKeyEndpoint：deletekey

「ReadKeysEndpoint」：「readkeys」、

「LogFilePath」：「/ var / log / skud-go.log」

}

コントローラーのデータ型。 skud_type.go

 package main //Key     type Key struct { Key string isEnable string } //Config    type Config struct { SerialPort string `json:"serialPort"` HTTPPort string `json:"httpPort"` NormalModeEndpoint string `json:"normalModeEndpoint"` HardLockModeEndpoint string `json:"hardLockModeEndpoint"` CloseEndpoint string `json:"closeEndpoint"` OpenEndpoint string `json:"openEndpoint"` AddKeyEndpoint string `json:"addKeyEndpoint"` DeleteKeyEndpoint string `json:"deleteKeyEndpoint"` ReadKeysEndpoint string `json:"readKeysEndpoint"` LogFilePath string `json:"logFilePath"` }

コントローラをサービスとして開始するには、追加のユニットファイルを作成する必要があります。このようなファイルは、特定のリソースの管理方法をsystemd初期化システムに伝えます。サービス-プログラムの開始と停止の依存関係とパラメーターを定義する最も一般的なタイプのユニットファイル。

skud-go用のこのようなファイルを作成します。ファイルはskud-go.serviceと呼ばれ、/ etc / systemd / systemに保存されます。

 sudo nano /etc/systemd/system/skud-go.service

ファイルの内容：

 [Unit] Description=Access Control System Controller by Go After=network.target [Service] User=pi ExecStart=/home/pi/skud-go/skud-go [Install] WantedBy=multi-user.target

新しいサービスを開始するには、次を入力します。

 sudo systemctl start skud-go

次に、このサービスの自動実行を有効にする必要があります。

 sudo systemctl enable skud-go

その結果、6か月以上にわたって、非常にシンプルで機能的なアップタイムコントローラーが実現しました（もちろん、すべてが先を行っています）。この記事が誰かに役立つことを願っています。

→ Githubで入手可能なソース

Go + Raspberry Pi + Arduino Nanoのアクセスコントローラー

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