Linux中國 - 使用樹莓派做一個倒計時器 | Linux 中國－鑽石舞台

導讀：使用樹莓派和電子紙顯示屏開始倒計時你的下一個假期。　　　　　　　　　　　　　　　　　

本文字數：9501，閱讀時長大約：12分鐘

圓周率日🔗 en.wikipedia.org(Pi Day)（3 月 14 日）來了又走，留下美好的回憶以及許多樹莓派項目🔗 opensource.com等待我們去嘗試。在任何令人精神振奮、充滿歡樂的假期後回到工作中都很難，圓周率日也不例外。當我們回望三月的時候，渴望那些天的快樂。但是不用害怕，親愛的圓周率日慶祝者們，我們開始下一個節日的漫長倒計時！

好了，嚴肅點。我做了一個圓周率日倒計時器，你也可以！

不久前，我購買了一個樹莓派 Zero W🔗 www.raspberrypi.org，並且用它來解決 WiFi 信號較差的原因🔗 opensource.com。我也對使用電子紙(ePaper)來作為它的顯示屏十分感興趣。雖然我不知道該用它來幹什麼，但是！它看起來真的很有趣！我買了一個十分適合放在樹莓派的頂部的 2.13 英寸的WaveShare 顯示器🔗 www.waveshare.com。安裝很簡單：只需要將顯示器接到樹莓派的 GPIO 上即可。

我使用樹莓派操作系統🔗 www.raspberrypi.org來實現該項目，雖然其他的操作系統肯定也能完成。但是下面的raspi-config命令在樹莓派系統上很容易使用。

設置樹莓派和電子紙顯示屏

設置樹莓派和電子紙顯示屏一起工作，需要你在樹莓派軟件中啟用串行外設接口（SPI），安裝 BCM2835 C 庫（來訪問樹莓派上的博通 BCM 2835 芯片的 GPIO 功能），安裝 Python GPIO 庫來控制電子紙顯示屏。最後，你需要安裝 WaveShare 的庫來使用 Python 控制這個 2.13 英寸的顯示屏。

下面是完成這些的步驟。

啟用 SPI

樹莓派上啟用 SPI 最簡單的方式是使用raspi-config命令。SPI 總線允許與設備進行串行數據通信——在本例中，電子紙顯示：

$ sudo raspi-config

從彈出的菜單中, 選擇「接口選項(Interfacing Options)-> SPI ->是(Yes)」來啟用 SPI 接口，然後啟動。

安裝 BCM2835 庫

如上所述，BCM2835 庫是用於樹莓派博通 BCM2385 芯片的軟件，它允許訪問 GPIO 引腳來控制設備。

在我寫這篇文章之時，用於樹莓派的最新博通 BCM2385 庫版本是 v1.68 。安裝此庫需要下載軟件壓縮包然後使用make來安裝：

# 下載 BCM2853 庫並解壓

$ curl -sSL http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/bcm2835-1.68.tar.g> -o - | tar -xzf -

# 進入解壓後的文件夾

$ pushd bcm2835-1.68/

# 配置、檢查並安裝 BCM2853 庫

$ sudo ./configure

$ sudo make check

$ sudo make install

# 返回上級目錄

$ popd

安裝需要的 Python 庫

你用 Python 控制電子紙顯示屏需要安裝 Python 庫RPi.GPIO，還需要使用python3-pil包來畫圖。顯然，PIL 包已經不行了，但 Pillow 可以作為代替方案。我還沒有為該項目測試過 Pillow ，但它可行：

# 安裝需要的 Python 庫

$ sudo apt-get update

$ sudo apt-get install python3-pip python3-pil

$ sudo pip3 install RPi.GPIO

注意：這些是 Python3 的指令。你可以在 WaveShare 網站查到 Python2 的指令。

下載 WaveShare 示例和 Python 庫

Waveshare 維護了一個 Python 和 C 的 Git 庫，用於使用其電子紙顯示屏和一些展示如何使用它們的示例。對這個倒計時時鐘而言，你需要克隆這個庫並使用用於 2.13 英寸顯示屏的庫：

# 克隆這個 WaveShare e-Paper git 庫

$ git clone https://github.com/waveshare/e-Paper.gi>

如果你用不同的顯示器或者其他公司產品，需要使用適配軟件。

Waveshare 提供了很多指導：

◈WaveShare 電子紙設置指導🔗 www.waveshare.com

◈WaveShare 電子紙庫安裝指導🔗 www.waveshare.com

獲得有趣的字體（選做）

你可以隨心所欲的使用顯示器，為什麼不搞點花樣？找一個炫酷的字體！

這有大量開放字體許可🔗 scripts.sil.org的字體可供選擇。我十分喜愛 Bangers 字體。如果你看過 YouTube 那你見過這種字體了，它十分流行。你可以下載到本地的共享字體目錄文件中，並且所有的應用都可以使用，包括這個項目：

# 「Bangers」字體是 Vernon Adams 使用 Google 字體開放許可授權的字體

$ mkdir -p ~/.local/share/fonts

$ curl -sSL https://github.com/google/fonts/raw/master/ofl/bangers/Bangers-Regular.ttf -o fonts/Bangers-Regular.ttf

創建一個圓周率日倒計時器

現在你已經安裝好了軟件，可以使用帶有炫酷字體的電子紙顯示屏了。你可以創建一個有趣的項目：倒計時到下一個圓周率日！

如果你想，你可以從該項目的GitHub 倉庫🔗 github.com直接下載countdown.py🔗 github.com這個 Python 文件並跳到文章結尾。

為了滿足大家的好奇心，我將逐步講解。

導入一些庫

#!/usr/bin/python3

# -*- coding:utf-8 -*-

import logging

import os

import sys

import time

from datetime import datetime

from pathlib import Path

from PIL import Image,ImageDraw,ImageFont

logging.basicConfig(level=logging.INFO)

basedir = Path(__file__).parent

waveshare_base = basedir.joinpath('e-Paper', 'RaspberryPi_JetsonNano', 'python')

libdir = waveshare_base.joinpath('lib')

開始先導入一些標準庫之後腳本中用。也需要你從 PIL 添加Image、ImageDraw和ImageFont，你會用到這些來畫一些簡單的圖形。最後，為本地lib目錄設置一些變量，該目錄包含了用於 2.13 英寸顯示屏的 Waveshare Python 庫，稍後你可以使用這些變量從本地目錄加載庫。

字體大小輔助函數

下一部分是為你選擇的 Bangers-Regular.ttf 字體建立一個修改大小的輔助函數。該函數將整型變量作為大小參數，並返回一個圖形字體對象來用於顯示：

def set_font_size(font_size):

logging.info("Loading font...")

return ImageFont.truetype(f"{basedir.joinpath('Bangers-Regular.ttf').resolve()}", font_size)

倒計時邏輯

接下來是計算這個項目的一個函數：距下次圓周率日還有多久。如果是在一月，那麼計算剩餘天數將很簡單。但是你需要考慮是否今年的圓周率日是否已經過去了（允悲）。如果是的話，那麼計算在你可以再次慶祝之前還有多少天：

def countdown(now):

piday = datetime(now.year, 3, 14)

# 如果錯過了就增加一年

if piday < now:

piday = datetime((now.year + 1), 3, 14)

days = (piday - now).days

logging.info(f"Days till piday: {days}")

return day

主函數

最後，到了主函數，需要初始化顯示屏並向它寫數據。這時，你應該寫一個歡迎語然後再開始倒計時。但是首先，你需要加載 Waveshare 庫：

def main():

if os.path.exists(libdir):

sys.path.append(f"{libdir}")

from waveshare_epd import epd2in13_V2

else:

logging.fatal(f"not found: {libdir}")

sys.exit(1)

上面的代碼片段檢查以確保該庫已下載到倒計時腳本旁邊的目錄中，然後加載epd2in13_V2庫。如果你使用不同的顯示屏，則需要使用不同的庫。如果你願意，也可以自己編寫。我發現閱讀 Waveshare 隨顯示屏提供的 Python 代碼很有趣，它比我想象的要簡單得多。

下一段代碼創建一個 EPD（電子紙顯示屏）對象以與顯示器交互並初始化硬件：

logging.info("Starting...")

try:

# 創建一個顯示對象

epd = epd2in13_V2.EPD()

# 初始化並清空顯示

# ePaper 保持它的狀態處分更新

logging.info("Initialize and clear...")

epd.init(epd.FULL_UPDATE)

epd.Clear(0xFF)

關於電子紙的一個有趣之處：它僅在將像素從白色變為黑色或從黑色變為白色時才耗電。這意味着當設備斷電或應用程序因任何原因停止時，屏幕上的任何內容都會保留下來。從功耗的角度來看，這很好，但這也意味着你需要在啟動時清除顯示，否則你的腳本只會覆蓋屏幕上已有的內容。因此，epd.Clear(0xFF)用於在腳本啟動時清除顯示。

接下來，創建一個「畫布」來繪製剩餘的顯示輸出：

# 創建一個圖形對象

# 注意："epd.heigh" 是屏幕的長邊

# 注意："epd.width" 是屏幕的短邊

# 真是反直覺…

logging.info(f"Creating canvas - height: {epd.height}, width: {epd.width}")

image = Image.new('1', (epd.height, epd.width), 255) # 255: clear the frame

draw = ImageDraw.Draw(image)

這與顯示器的寬度和高度相匹配——但它有點反直覺，因為顯示器的短邊是寬度。我認為長邊是寬度，所以這只是需要注意的一點。請注意，epd.height和epd.width由 Waveshare 庫設置以對應於你使用的設備。

歡迎語

接下來，你將開始畫一些畫。這涉及在你之前創建的「畫布」對象上設置數據。這還沒有將它繪製到電子紙顯示屏上——你現在只是在構建你想要的圖像。由你為這個項目繪製帶有一塊餡餅的圖像，來創建一個慶祝圓周率日的歡迎信息：

畫一塊餡餅

很可愛，不是嗎？

logging.info("Set text text...")

bangers64 = set_font_size(64)

draw.text((0, 30), 'PI DAY!', font = bangers64, fill = 0)

logging.info("Set BMP...")

bmp = Image.open(basedir.joinpath("img", "pie.bmp"))

image.paste(bmp, (150,2))

最後，真是是最後了，你可以展示你畫的圖畫：

logging.info("Display text and BMP")

epd.display(epd.getbuffer(image))

上面那段話更新了顯示屏，以顯示你所畫的圖像。

接下來，準備另一幅圖像展示你的倒計時：

圓周率日倒計時

首先，創建一個用來展示倒計時的圖像對象。也需要設置數字的字體大小：

logging.info("Pi Date countdown; press CTRL-C to exit")

piday_image = Image.new('1', (epd.height, epd.width), 255)

piday_draw = ImageDraw.Draw(piday_image)

# 設置字體大小

bangers36 = set_font_size(36)

bangers64 = set_font_size(64)

為了使它顯示的時候更像一個倒計時，更新圖像的一部分是更加有效的手段，僅更改已經改變的顯示數據部分。下面的代碼準備以這樣方式運行：

# 準備更新顯示

epd.displayPartBaseImage(epd.getbuffer(piday_image))

epd.init(epd.PART_UPDATE)

最後，需要計時，開始一個無限循環來檢查據下次圓周率日還有多久，並顯示在電子紙上。如果到了圓周率日，你可以輸出一些慶祝短語：

while (True):

days = countdown(datetime.now())

unit = get_days_unit(days)

# 通過繪製一個填充有白色的矩形來清除屏幕的下半部分

piday_draw.rectangle((0, 50, 250, 122), fill = 255)

# 繪製頁眉

piday_draw.text((10,10), "Days till Pi-day:", font = bangers36, fill = 0)

if days == 0:

# 繪製慶祝語

piday_draw.text((0, 50), f"It's Pi Day!", font = bangers64, fill = 0)

else:

# 繪製距下一次 Pi Day 的時間

piday_draw.text((70, 50), f"{str(days)} {unit}", font = bangers64, fill = 0)

# 渲染屏幕

epd.displayPartial(epd.getbuffer(piday_image))

time.sleep(5)

腳本最後做了一些錯誤處理，包括捕獲鍵盤中斷，這樣你可以使用Ctrl + C來結束無限循環，以及一個根據計數來打印day或days的函數：

except IOError as e:

logging.info(e)

except KeyboardInterrupt:

logging.info("Exiting...")

epd.init(epd.FULL_UPDATE)

epd.Clear(0xFF)

time.sleep(1)

epd2in13_V2.epdconfig.module_exit()

exit()

def get_days_unit(count):

if count == 1:

return "day"

return "days"

if __name__ == "__main__":

main()

現在你已經擁有一個倒計時並顯示剩餘天數的腳本！

安裝 systemd 服務（選做）

如果你希望在系統打開時運行倒計時顯示，並且無需登錄並運行腳本，你可以將可選的 systemd 單元安裝為systemd 用戶服務🔗 wiki.archlinux.org。

將 GitHub 上的piday.service🔗 github.com文件複製到${HOME}/.config/systemd/user，如果該目錄不存在，請先創建該目錄。然後你可以啟用該服務並啟動它：

$ mkdir -p ~/.config/systemd/user

$ cp piday.service ~/.config/systemd/user

$ systemctl --user enable piday.service

$ systemctl --user start piday.service

# Enable lingering, to create a user session at boot

# and allow services to run after logout

$ loginctl enable-linger $USER

該腳本將輸出到 systemd 日誌，可以使用journalctl命令查看輸出。

它開始看起來像是圓周率日了！

這就是你的作品！一個顯示在電子紙顯示屏上的樹莓派 Zero W 圓周率日倒計時器！並在系統啟動時使用 systemd 單元文件啟動！現在距離我們可以再次相聚慶祝圓周率日還有好多天的奇妙設備———樹莓派。通過我們的小項目，我們可以一目了然地看到確切的天數。

但實際上，每個人都可以在每一天在心中慶祝圓周率日，因此請使用自己的樹莓派創建一些有趣且具有教育意義的項目吧！

via:https://opensource.com/article/21/3/raspberry-pi-countdown-clock

作者：Chris Collins選題：lujun9972譯者：Donkey校對：wxy

本文由LCTT原創編譯，Linux中國榮譽推出

LCTT 譯者：Donkey

🌟🌟

翻譯：2.0篇

貢獻：9天

2022-06-09

→

2022-06-18

https://linux.cn/lctt/Donkey-Hao

歡迎遵照 CC-BY-SA 協議規定轉載，

如需轉載，請在文章下留言「轉載：公眾號名稱」，

我們將為您添加白名單，授權「轉載文章時可以修改」。

邀你一起加入

鑽石舞台

鑽石舞台發表在痞客邦留言(0) 人氣()

鑽石舞台

鑽石鑽石亮晶晶

Linux中國 - 使用樹莓派做一個倒計時器 | Linux 中國

歷史上的今天

留言列表

文章搜尋

最新文章

熱門文章

誰來我家

參觀人氣

鑽石舞台

鑽石鑽石亮晶晶

Linux中國 - 使用樹莓派做一個倒計時器 | Linux 中國

歷史上的今天

留言列表

文章搜尋

最新文章

熱門文章

誰來我家

參觀人氣

贊助商連結