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Statusinfos mit PiGlow

Vor einiger Zeit sah ich eine kleine Platine mit 18 LEDs - PiGlow. Also bestellt und eingebaut. Anfangs hatte ich es in einem Mediacenter Pi, um damit wie hier beschrieben einen Status für den laufenden Titel zu bekommen. Aber ich dachte mir, dass man das doch auch in einen "normalen" Raspberry Pi einbauen kann.

Das Ziel

Monitoring von:

  • CPU-Auslastung
  • RAM-Verbrauch
  • Temperatur

Die Installation

Bereits auf der Shop-Seite wird auf ein sehr gutes GitHub-Repository von Jason Barnett hingewiesen. Außerdem gibt es noch eine erweiterte (oder verbesserte) Variante von Ben Lebherz.
Darauf aufbauend stelle ich hier die komplette Installation inklusive meinem kleinen Skript vor.


Zuerst müssen 2 Python-Pakete installiert werden.

sudo apt-get update
sudo apt-get install python-smbus python-psutil -y

Diese sind notwendig, damit wir über den I2C-Bus mit dem PiGlow kommunizieren können und auch die CPU- und RAM-Daten auslesen können.

Der I2C-Treiber muss noch aktiviert werden, dazu öffne die Datei /etc/modules mit

sudo nano /etc/modules

und füge

i2c-dev
i2c-bcm2708

an das Ende ein. Beende den Editor mit Ctrl + X (Bestätigen des Überschreibens mit Y oder J).

Öffne die Datei /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf mit

sudo nano /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf

und kommentiere die zwei Zeilen mit vorangestellten # aus. Der Inhalt der Datei sollte dann lauten

# blacklist spi and i2c by default (many users don't need them)

#blacklist spi-bcm2708
#blacklist i2c-bcm2708

Speichere die Datei (siehe oben) und starte den Raspberry Pi neu.

sudo reboot

Die Skripte

Nach dem Neustart lege einen neuen Ordner an und wechsle hinein.

mkdir piglow
cd piglow

Erstelle eine Datei pyglow.py

nano pyglow.py

mit dem Inhalt

#!/usr/bin/env python

#  PyGlow
#
#      python module to control Pimoronis PiGlow (http://shop.pimoroni.com/products/piglow)
#
#      for info & documentation see:    https://github.com/benleb/PYGlow
#
#  by Ben Lebherz (@ben_leb)
# updated by Daniel Franke for Raspberry Pi B+

# Pulse Features added by Austin Parker (@austinlparker)


# import some things
import re, sys
import RPi.GPIO as rpi
from smbus import SMBus
from time import sleep
from math import sin, fabs

# some addresses
I2C_ADDR = 0x54
EN_OUTPUT_ADDR = 0x00
EN_ARM1_ADDR = 0x13
EN_ARM2_ADDR = 0x14
EN_ARM3_ADDR = 0x15
UPD_PWM_ADDR = 0x16

bus = 0


class PyGlow:
    def __init__(self):
        # check if its an old v1 or v2 raspi
        if rpi.RPI_REVISION == 1:
            i2c_bus = 0
        elif rpi.RPI_REVISION == 2 or rpi.RPI_REVISION == 3:
            i2c_bus = 1
        else:
            print "Unable to determine Raspberry Pi Hardware-Revision."
            sys.exit(1)

        # enables the leds
        self.bus = SMBus(i2c_bus)
        # first we tell the SN3218 to enable output
        self.bus.write_byte_data(I2C_ADDR, EN_OUTPUT_ADDR, 0x01)
        # then we ask it to enable each led arm
        self.bus.write_byte_data(I2C_ADDR, EN_ARM1_ADDR, 0xFF)
        self.bus.write_byte_data(I2C_ADDR, EN_ARM2_ADDR, 0xFF)
        self.bus.write_byte_data(I2C_ADDR, EN_ARM3_ADDR, 0xFF)

    def all(self, value):
        # check if given brightness value is ok
        if 0 <= value <= 255:
            # choose all leds
            leds = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18]
            self.set_leds(leds, value)
            self.update_leds()
        else:
            self.lights_off("usage: all([0-255])")

    def pulse(self, led, value, speed):
        led = [led]
        self.pulse_loop(led, value, speed)

    def pulse_loop(self, led, value, speed):
        step = 0
        while step <= value:  # step up to maximum brightness
            self.set_leds(led, step)
            self.update_leds()
            sleep(fabs(sin(step / speed / 2)))
            step += 1
        while step >= 0:  # step down to 0
            self.set_leds(led, step)
            self.update_leds()
            sleep(fabs(sin(step / speed / 2)))
            step -= 1

    def pulse_all(self, value, speed):
        if 0 <= value <= 255:
            leds = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18]
            self.pulse_loop(leds, value, speed)
        else:
            self.lights_off("usage: pulse_all([0-255])")

    def pulse_arm(self, arm, value, speed):
        if arm == 1 and 0 <= value <= 255:
            leds = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
        elif arm == 2 and 0 <= value <= 255:
            leds = [7, 8, 9, 10, 11, 12]
        elif arm == 3 and 0 <= value <= 255:
            leds = [13, 14, 15, 16, 17, 18]
        else:
            self.lights_off("usage: pulse_arm([1-3],[0-255])")

        self.pulse_loop(leds, value, speed)

    def led(self, led, value):
        # use set_leds & update_leds
        led = [led]
        self.set_leds(led, value)
        self.update_leds()

    def arm(self, arm, value):
        # check if an existing arm is choosen & if brightness value is ok
        if arm == 1 and 0 <= value <= 255:
            leds = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
        elif arm == 2 and 0 <= value <= 255:
            leds = [7, 8, 9, 10, 11, 12]
        elif arm == 3 and 0 <= value <= 255:
            leds = [13, 14, 15, 16, 17, 18]
        else:
            self.lights_off("usage: arm([1-3],[0-255])")

        # light up the choosen leds
        self.set_leds(leds, value)
        self.update_leds()

    def color(self, color, value):
        # check if an available color is choosen & if brightness value is ok
        if (color == 1 or color == "white") and 0 <= value <= 255:
            leds = [6, 12, 18]
        elif (color == 2 or color == "blue") and 0 <= value <= 255:
            leds = [5, 11, 17]
        elif (color == 3 or color == "green") and 0 <= value <= 255:
            leds = [4, 10, 16]
        elif (color == 4 or color == "yellow") and 0 <= value <= 255:
            leds = [3, 9, 15]
        elif (color == 5 or color == "orange") and 0 <= value <= 255:
            leds = [2, 8, 14]
        elif (color == 6 or color == "red") and 0 <= value <= 255:
            leds = [1, 7, 13]
        else:
            self.lights_off("usage: color(<color>,[-0-255])")

        # light up the choosen leds
        self.set_leds(leds, value)
        self.update_leds()

    def set_leds(self, leds, value):
        # gamma correction - thanks to Jon@Pimoroni for the mapping
        gamma_table = [0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 
                       1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 
                       2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 
                       2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 
                       4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 5, 
                       5, 5, 5, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 
                       8, 8, 8, 8, 8, 8, 9, 9, 9, 9, 10, 10, 10, 10, 10, 
                       11, 11, 11, 11, 12, 12, 12, 13, 13, 13, 13, 14, 
                       14, 14, 15, 15, 15, 16, 16, 16, 17, 17, 18, 18, 
                       18, 19, 19, 20, 20, 20, 21, 21, 22, 22, 23, 23, 
                       24, 24, 25, 26, 26, 27, 27, 28, 29, 29, 30, 31, 
                       31, 32, 33, 33, 34, 35, 36, 36, 37, 38, 39, 40, 
                       41, 42, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 50, 51, 52, 
                       53, 54, 55, 57, 58, 59, 60, 62, 63, 64, 66, 67, 
                       69, 70, 72, 74, 75, 77, 79, 80, 82, 84, 86, 88, 
                       90, 91, 94, 96, 98, 100, 102, 104, 107, 109, 
                       111, 114, 116, 119, 122, 124, 127, 130, 133, 
                       136, 139, 142, 145, 148, 151, 155, 158, 161, 
                       165, 169, 172, 176, 180, 184, 188, 192, 196, 
                       201, 205, 210, 214, 219, 224, 229, 234, 239, 244, 
                       250, 255]
        # pick the gamma-corrected value
        gc_value = gamma_table[value]

        for led in leds:
            if isinstance(led, int) and 1 <= led <= 18 and 0 <= value <= 255:
                leds = ["0x00", "0x07", "0x08", "0x09", "0x06", "0x05", 
                        "0x0A", "0x12", "0x11", "0x10", "0x0E", "0x0C", 
                        "0x0B", "0x01", "0x02", "0x03", "0x04", "0x0F", 
                        "0x0D"]
            elif re.match('^[a-z]+[1-3]$', str(led)) and 0 <= value <= 255:
                leds = {"red1"   : "0x07", 
                        "orange1": "0x08", 
                        "yellow1": "0x09", 
                        "green1" : "0x06", 
                        "blue1"  : "0x05",
                        "white1" : "0x0A",
                        "red2"   : "0x12", 
                        "orange2": "0x11", 
                        "yellow2": "0x10", 
                        "green2" : "0x0E", 
                        "blue2"  : "0x0C",
                        "white2" : "0x0B",
                        "red3"   : "0x01", 
                        "orange3": "0x02", 
                        "yellow3": "0x03", 
                        "green3" : "0x04", 
                        "blue3"  : "0x0F",
                        "white3" : "0x0D"}
            else:
                self.lights_off("usage: set_leds(leds, value) | leds has to be a list of [1-18] or <color>[1-18]")

            # write update value to the ic
            self.bus.write_byte_data(I2C_ADDR, int(leds[led], 16), gc_value)

    def update_leds(self):
        # tell the ic to update the leds
        self.bus.write_byte_data(I2C_ADDR, UPD_PWM_ADDR, 0xFF)

    def lights_off(self, msg):
        # exit function with shuts down the leds
        self.all(0)
        print msg
        sys.exit(1)

Der Code entspricht im Wesentlichen dem von Ben Lebherz, allerdings habe ich noch eine kleine Anpassung vornehmen müssen, da der Raspberry Pi Modell B+ mittlerweile die RPI_REVISION 3 hat.

Speichere die Datei und beende nano.

Erstelle nun eine weitere Datei.

nano pycmt.py

mit dem Inhalt

#!/usr/bin/env python

__author__ = 'danielfranke'

from time import sleep
from pyglow import PyGlow
from subprocess import PIPE, Popen
import psutil

pyglow = PyGlow()
brightness = 3


def leds_on(value, arm):
    led = (arm - 1) * 6 + 1

    # reset all leds
    pyglow.set_leds([led, led + 1, led + 2, led + 3, led + 4, led + 5], 0)

    if value < 5:
        pyglow.set_leds([led], brightness)

    elif value < 20:
        pyglow.set_leds([led, led + 1], brightness)

    elif value < 40:
        pyglow.set_leds([led, led + 1, led + 2], brightness)

    elif value < 60:
        pyglow.set_leds([led, led + 1, led + 2, led + 3], brightness)

    elif value < 80:
        pyglow.set_leds([led, led + 1, led + 2, led + 3, led + 4], brightness)

    else:
        pyglow.set_leds([led, led + 1, led + 2, led + 3, led + 4, led + 5], brightness)

    # update leds
    pyglow.update_leds()


while True:
    # CPU usage indicator
    cpu = psutil.cpu_percent()
    leds_on(cpu, 3)

    # Memory usage indicator
    memory = psutil.phymem_usage().percent
    leds_on(float(memory), 2)

    # Temperature indicator
    process = Popen(['vcgencmd', 'measure_temp'], stdout=PIPE)
    output, _error = process.communicate()
    temp = float(output[output.index('=') + 1:output.rindex("'")])
    leds_on(temp, 1)

    sleep(0.2)

Ich muss zugeben, dass ich mich bisher noch nicht richtig mit Python beschäftigt habe. Deswegen kann der Code sicher noch optimiert werden. Aber ich will ihn kurz erläutern.

led = (arm - 1) * 6 + 1

Jeder Arm des PiGlow besteht aus 6 LEDs. Damit ich die Nummer der ersten LED bekomme, wird diese kleine Rechnung ausgeführt.

pyglow.set_leds([led, led + 1, led + 2, led + 3, led + 4, led + 5], 0)

Alle LEDs des Arms werden ausgeschaltet. Ich nutze absichtlich die Funktion pyglow.set_leds(), da die LEDs mit dieser Funktion erst nach dem Aufruf von pyglow.update_leds() aktualisiert werden. Stattdessen könnte man auch pyglow.arm(arm) verwenden, was aber ein kleines Flackern der LEDs zur Folge hat.

Danach folgen die Abstufungen für die einzelnen LEDs, die nacheinander angeschalten werden, wenn ein bestimmter Wert überschritten.

Und, wie angekündigt, erfolgt dann das Aktualisieren der LEDs mit pyglow.update_leds().

Die eigentliche Hauptarbeit macht dann eine Endlosschleife, die immer wieder den Wert der CPU-Auslastung (psutil.cpu_percent()), der RAM-Benutzung (psutil.phymem_usage().percent) und der derzeitigen Prozessor-Temperatur abfragt.
Dann wird jeweils der ermittelte Wert an die oben definierte Prozedur zusammen mit der Nummer eines LED-Arms übergeben.

Der Start

Aufgerufen wird dann das Skript mittels

sudo python ~/piglow/pycmt.py

Damit es gleich beim Systemstart geladen wird, kann man einen Cronjob einrichten.

Öffne die Cronjobliste mit

sudo crontab -e

und füge hinzu:

@reboot python /home/pi/piglow/pycmt.py &

Da die Liste mit sudo crontab -e aufgerufen wurde, werden die darin enthaltenen Cronjobs auch mit root-Rechten ausgeführt, was für das oben stehende Skript wichtig ist, um die einzelnen Werte auslesen zu dürfen.
Das abschließende & ist wichtig, damit das Skript im Hintergrund ausgeführt wird und den Systemstart nicht blockiert.

Das wars, jetzt wird bei jedem Neustart auch automatisch das Skript gestartet.

PiGlow in meinem Raspberry Pi Modell B+

Der Arm oben zeigt die Temperatur an, links die Prozessor-Auslastung und rechts den benutzten RAM.

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