CuBox-i/HummingBoard(22)

今回の目標：外部からスマホで操作することで家のエアコンをirMagicianを使ってON/OFFをする

これを実現させるためには以下のことが必要要件となります。

１）CuBox-iにirMagicianを接続して動作を確認する

２）外部からのアクセスルートを確保する

３）WebUIからirMagicianを操作できるようにする

前回の記事「(20) 小型赤外線リモコン irMagician をつなぐ」で上の１）が出来ているので、今回は２）と３）を解決していきます。

このパターンができると、遠隔操作系のアプリケーションにいろいろと応用できそうです。

[外部からのアクセスルートを確保する]

 

外部からiPhoneやスマホでアクセスすることを考えてみましょう。すぐに思いつくのは、Webサーバーを外部からアクセスできるようにするやり方です。取得DNS（あるいはダイナミックDNS）をルーターに設定して、公開するWebサーバーにつなぐというやり方です。セキュリティを考えパスワード保護をかければこれも十分通用するやり方でしょう。この方法は一般的なのであえて掘り下げません。ここでは、せっかくDebian headlessを使っているので、ペタピココラムのMicro-Serverを利用した例としてVPNで接続することに挑戦してみます。SoftEther VPN は iPhone や Android からの VPN 接続を受付けることができます。

SoftEther VPN自体のインストールは、

(18) Debianでmicro-home-serverを作る (CuBox-i & HummingBoard)

を参照してサーバー類をまとめて入れてしまうもよし、今回はVPNだけを使うというならば、先のインストーラーのfunction.shのシェル記述を参考にしてSoftetherVPNをインストールください。

https://ja.softether.org/5-download

最初に告白しますが、実はSoftetherVPNの設定でハマり込みました。注意すべきポイントがあります。Linuxの制限だそうですが、SoftEther VPN Serverをインストールした同じマシンに存在するサーバーへアクセスすることはできません。マニュアルページをよく見るとこのようにありました。

 

＊「Linux および Solaris オペレーティングシステムでは、仮想 HUB (VPN) の内側からローカルブリッジ先のLANカードから LAN への通信は行うことが出来ますが、ローカルブリッジしている LAN カード自体に対して通信することはできません。これは Linux カーネルの制限事項です。」

 

一般的にVPNサーバーを立てるだけと違い、micro-home-serverでは、VPNもWebサーバーも同じCuBox-iを１台でこなすには工夫が必要となります。設定のあとで「tapデバイス使用時の設定」のところで説明します。

 

このあとにやるべきこと：

ステップ 1. 管理マネージャを起動してVPNサーバーをインストールしたCuBox-iと接続する

ステップ 2. 仮想HUBを追加し、ローカルブリッジを作成します。

ステップ 3. 外部からのアクセス用にddnsを登録して、ルーターのポートを空けます

ステップ 4. VPN Server 上の L2TP/IPsec VPN 機能を有効にします

ステップ 5. ユーザーアカウントを作り、共通キーをを登録します

ステップ 6. tapデバイス使用時のネットワーク設定の変更

ステップ 7. ローカルブリッジ設定

ステップ 8. iPhone/AndroidからVPNでアクセスする 

ステップ 7

tapデバイスの作成

SoftEther VPN Serverをインストールした同じマシンに存在するサーバーへアクセスするためには、SoftEther VPNの設定とDebianのネットワーク設定の変更が必要となります。

1. SoftEther VPN サーバ管理マネージャで、tapデバイスをローカルブリッジさせる

2. Debian起動時に、物理的なネットワークアダプタ（eth0）を仮想ブリッジにブリッジさせるようにする

3. スタートアップスクリプトを修正し、VPNサーバ起動時に、tapデバイスを仮想ブリッジにブリッジさせる

ややこしく聞こえるようですが、tapデバイスというのを作っておいて、VPNとeth0をそこにつないでやると考えればいいということです。

Debian側で、仮想ブリッジ (br0) を追加するために、ネットワーク設定を変更します。

最初に、bridge-utilsパッケージをインストールします。

# apt-get install bridge-utils

 

 

 

/etc/network/interfaces

を編集して、物理的なネットワークアダプタ（eth0）を仮想ブリッジ(br0）にブリッジさせます。このとき、IPアドレス等の設定は、br0に割り当てし、eth0にはipアドレスを割り当てないようにします。

スタートアップスクリプトファイルを修正して、vpnserverを起動時にtapデバイスを仮想ブリッジへブリッジするように変更します。

------------------------

auto lo

iface lo inet loopback

auto eth0

iface eth0 inet manual

 

# SoftEtherVPN

auto br0

iface br0 inet static

address 192.168.xx.xx (自分の環境にあわせます）

netmask 255.255.255.0

network 192.168.0.0

broadcast 192.168.0.255

gateway 192.168.xx.xx(自分の環境にあわせます）

# tapデバイスはvpnserverでブリッジさせるので、eth0のみをブリッジする

bridge_ports eth0

 

bridge_maxwait 10

------------------------

 

スタートアップスクリプトの変更

/etc/init.d/vpnserver

スタートアップスクリプトファイルを修正して、vpnserverを起動時にtapデバイスを仮想ブリッジへブリッジするように変更します。

 

------------------------

#!/bin/sh

### BEGIN INIT INFO

# Provides:                 vpnserver

# Required-Start:           $local_fs $network

# Required-Stop:            $local_fs $network

# Default-Start:            2 3 4 5

# Default-Stop:             0 1 6

# Short-Description:        SoftEther VPN

# Description:              Start vpnserver daemon SoftEther VPN Server

### END INIT INFO

  

DAEMON=/usr/local/vpnserver/vpnserver

LOCK=/var/lock/vpnserver

  

. /lib/lsb/init-functions

  

test -x $DAEMON || exit 0

  

case "$1" in

start)

sleep 3

log_daemon_msg "Starting SoftEther VPN Server" "vpnserver"

$DAEMON start >/dev/null 2>&1

touch $LOCK

log_end_msg 0

sleep 3

  

# SoftEther VPNで追加した仮想tapデバイス名を調べる

tap=`/sbin/ifconfig -a| awk '$1 ~ /^tap/ {print $1}'`

/sbin/brctl addif br0 $tap

;;

  

stop)

log_daemon_msg "Stopping SoftEther VPN  Server" "vpnserver"

$DAEMON stop >/dev/null 2>&1

rm $LOCK

log_end_msg 0

sleep 2

  

;;

  

restart)

$DAEMON stop

sleep 2

  

$DAEMON start

sleep 5

# SoftEther VPNで追加した仮想tapデバイス名を調べる

tap=`/sbin/ifconfig -a| awk '$1 ~ /^tap/ {print $1}'`

/sbin/brctl addif br0 $tap

;;

  

status)

    if [ -e $LOCK ]

    then

        echo "vpnserver is running."

    else

        echo "vpnserver is not running."

    fi

;;

*)

  

echo "Usage: $0 {start|stop|restart|status}"

exit 1

esac

exit 0

------------------------

 

再起動させて、ブリッジ動作の確認をします。

eth0とtap_vlanがブリッジされていることを確認。

# ifconfig

でbr0, eth0, lo, tap_vlan が表示されていればOKです。

 

[WebからirMagicianを操作できるようにする]

 

次に、Web上の操作でirMagicianの制御をすることを考えます。

通常Apacheを立ててあれば、そこからCGIとかjavascript経由でハードウェアを制御すればよいことになります。このやり方は一般的なので、ネット上を検索するだけで色々なやり方がすぐにわかることでしょう。今回ここでは、irMagicianを制御するのにpythonでやった流れをうけ、Tornadoというツールを使って実装を試みます。

Tornadoとは、Pythonで書かれたWebフレームワーク/非同期通信ライブラリです。このような特徴があります。

 

* OpenSource（FriendFeedにより開発された）

* Python2系, Python3系, PyPyで動作

* シングルプロセス、シングルスレッド

* シンプルで高速、スケーラブル

* テンプレートエンジンあり

 

Tornadoのインストール

Tornadoのインストールはパッケージ管理pipで行います。

$ pip intall tornado

 

 

前回ですでにインストール済みとなっているはずですが、pipを導入してない方はtornadoをダウンロードしてきてインストールします。

$ tar xvzf tornado-3.2.2.tar.gz $ cd tornado-3.2.2 $ python setup.py build   $ sudo python setup.py install

 

 

とりあえずHello, world で動作確認します。

Hello, worldを表示するには、以下のコードを適当なディレクトリで適当な名前（ここではserver.py）を付けて保存して実行します。

 

ーーーーーーーーーーーーー

import tornado.ioloop

import tornado.web

 

class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):

    def get(self):

        self.write("Hello, world")

 

    application = tornado.web.Application([

        (r"/", MainHandler),

    ])

 

    if __name__ == "__main__":

        application.listen(9005)

        tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()

 

 

ーーーーーーーーーーーーー 

 起動してみます

$ python server.py

 

 

 ターミナル上には何も表示されませんが、この状態でブラウザで

http://IPアドレス:9005

へアクセスすれば、"Hello, world"が表示されます。Tornadoの詳細は、

https://sites.google.com/site/tornadowebja/

を参照してください。テンプレートエンジンの使い方をマスターできると相当実戦でも使えそうです。

 

さて、前回のirMagicianの動作環境がそのまま残っているとすると、以上で、今回の課題解決のためのの３つの準備が整いました。それでは、本題にはいりましょう。これからやることは、下準備を順に繋げて本来の目的、外からスマホでアクセスしてエアコンをつけてみることに挑戦します。

 

１．irm.pyを使って、エアコンの自分の好みの温度設定での冷房ON、暖房ON、OFFの３パターンを覚えさせ、JSONファイルを用意します。ここでは簡単のためファイル名を1.json, 2.json, 3.jsonとしました。

２．Tornadoを使って、Web画面にボタンを用意、ボタンを取得してirmからとってきた再生プログラムをもってきて赤外線が出力されるようにします。（手抜きの動作チェック用ですが参考までにソースを下に載せておきます。サンプルでは ./ にserver.py, irm.py, 1.jason, 2.json, 3.jsonをおいています）

３．ローカルPCのWeb画面からアクセスして、動作チェックをします。

４．iPhone/Androidからのアクセスをして動作チェックをします。

./server.py

ーーーーーーーーーーーーー

#!/bin/env python

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

from __future__ import print_function

import os

import tornado.ioloop

import tornado.web

import sys

import serial

import time

import json

import argparse

import os

here = os.path.abspath(os.path.dirname(__file__))

ir_serial = serial.Serial("/dev/ttyACM0", 9600, timeout = 1)

class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):

    def get(self):

        self.render("index.html")

    def post(self):

        self.set_header("Content-Type", "text/plain")

        path=self.get_argument("btn") + ".json"

        self.write("You put" + self.get_argument("btn"))

        playIR(path)

application = tornado.web.Application([

    (r"/", MainHandler)

    ],

    template_path=os.path.join(os.getcwd(),  "templates"),

    static_path=os.path.join(os.getcwd(),  "static"),

)

def playIR(path):

  if path and os.path.isfile(path):

    sys.stdout.write("Playing IR with %s ..." % path)

    f = open(path)

    data = json.load(f)

    f.close()

    recNumber = len(data['data'])

    rawX = data['data']

    ir_serial.write("n,%d\r\n" % recNumber)

    ir_serial.readline()

    postScale = data['postscale']

    ir_serial.write("k,%d\r\n" % postScale)

    #time.sleep(1.0)

    msg = ir_serial.readline()

    sys.stdout.write(msg)

    #print msg

    for n in range(recNumber):

        bank = n / 64

        pos = n % 64

        if (pos == 0):

          ir_serial.write("b,%d\r\n" % bank)

        ir_serial.write("w,%d,%d\n\r" % (pos, rawX[n]))

    ir_serial.write("p\r\n")

    msg = ir_serial.readline()

    #print msg

    #ir_serial.close()

  else:

    sys.stdout.write("Playing IR...")

    ir_serial.write("p\r\n")

    time.sleep(1.0)

    msg = ir_serial.readline()

    sys.stdout.write(msg)

if __name__ == "__main__":

    application.listen(9005)

    sys.stdout.write("Server is up ...")

    tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()

 

ーーーーーーーーーーーーー

 

./templates/index.html

ーーーーーーーーーーーーー

<!DOCTYPE html>

<html>

  <head>

    <title>リモコン</title>

    <link rel="stylesheet" href="{{ static_url("style.css") }}"/>

  </head>

  <body>

    <div id="container">

      <div id="main">

<form method="post" action="/">

        <input type=submit name="btn" value="1" >cooler ON</button>

<input type=submit name="btn" value="2" >warner ON</button>

<input type=submit name="btn" value="3" >OFF</button>

        </form>

      </div>

    </div>

  </body>

</html>

ーーーーーーーーーーーーー

 

 

./static/style.css

ーーーーーーーーーーーーー

body {

  font-family:'Lucida Grande', 'Hiragino Kaku Gothic ProN', 'ヒラギノ角ゴ ProN W3', "ＭＳ Ｐゴシック", sans-serif;

  width: 80%;

  margin: 0 auto;

}

 

ーーーーーーーーーーーーー

irMagicianは、ハードを本サイトのペタピコショップで販売しています。（お問合わせはpetapicoshop@petapico.bizまで）