Raspberry Piで家電をコントロールするリモコンアプリをコンテナ化して運用した話 #Docker

経緯

自宅で4年前に作ったRaspberry Piで動く家電リモコンのアプリが、残念なことにマシン側の故障で逝ってしまった。データは吸い出せたものの、様々な動作基盤を入れていたので復旧が大変面倒だった。
またGPIO制御の精度が低く、リモコン操作できない家電もあった。なのでこの機会にライブラリも見直すことにした。

問題のリモコンアプリ。LAMP環境やPython環境などをOSの上に直接インストールして動いていた頃。

目標

どのマシンでも即時起動できるようにリモコンシステムを丸ごとDocker化する。
Alpineのベースイメージを使ってできる限り軽量化する。
Pythonライブラリのpigpioを使ってGPIO制御を高精度化する。
他システムから制御できるようにWebAPIを設置する。

動作環境

RaspberryPi
- Docker
- docker-compose

Pigpioとは

マイナーなのか、あまり情報がネットに載ってないGPIO制御ライブラリ。でもどのサイトにも高精度と書かれている。
この開発者が送受信用のソースコードを公開してるので、今回はそれを利用してリモコンを制御する。

pigpio

Dockerについて

今回はRaspbrry Piで動作させることを前提とするので、超軽量で爆速のAlpineをベースイメージに使用する。

RaspberryPiで動作するものを探したところ、どうやらARM用のベースイメージがある。

armhf/alpine

GPIOの接続構成

今回は送信用の赤外線LEDを25番ピン、受信用に24番ピンを充てる。

※このピンは後述するソースコード内の「env」ファイルで指定できる。

部品は秋月電子で大体手に入る。

部品	値段
赤外線受信モジュール	150円くらい
赤外線LED	100円くらい
トランジスタ	40円くらい

出来上がったもの

ソースコード

RemoteControl-RPI

全体構成

コンテナ

コンソール用httpdコンテナ

管理用のコンソールページを提供し、ユーザーが指定した情報をソケット通信（29920番）でリモコン制御用コンテナへ送る。

WebAPIを設置し、他システムからの連携手段を提供する。

リモコン制御用コンテナ

GPIOを制御し、赤外線LEDを発光させる。

httpdコンテナからソケット通信（29920番）で命令を受信し、結果を返す。

実行

GitHubからクローンする。

$ git clone https://github.com/souri-t/RemoteControl-RPI.git

中に移動して、docker-composeで起動する。
```
$ cd RemoteControl-RPI
$ docker-compose up -d
```
おわり！

使い方

コンソールページ

ブラウザで以下にアクセスする。
```
http://(マシンのIPアドレス):20080
```

赤外線送信

赤外線ファイル一つにつき、複数の送信コマンドを含めることができる。
サンプルの1種類の赤外線ファイルには2つの送信コマンドが入っている。

プルダウンメニュー内に表示される赤外線ファイルとコマンドの候補は、GPIO制御用コンテナから受信している。

「execute」を押下すると、指定した赤外線ファイルのコマンドに対応するパルスで赤外線LEDが発光し、実行結果がログに出力される。

赤外線ファイルの作り方

こればかりは未だコンソールページではできません(´Д⊂

リモコン制御用コンテナの中に入る。
```
$ docker-compose exec remote sh
```
以下のコマンドを実行する。直後に待機状態になるため、受信モジュールに向けてリモコンの登録したいボタンを押す。
```
$ addir (赤外線ファイル名) （送信コマンド名）
```
例、「tv」というファイルに「power_on」というコマンド名で登録する。
コマンド実行直後から待機中になるため、そこでセンサーに向けて登録したいリモコンのボタンを押下する。
しばらくして"Okey"が表示されると成功。
```
$ addir tv power_on
-- リモコンのボタンを押す --
Recording Press key for 'power_on' Okay
```
Ctrl + P と Ctrl + Qを同時に押下してコンテナを出る。
コンソールページのプルダウンの中に、登録した赤外線ファイルとコマンドが登録されたことを確認する。

他システム連携（WebAPI）

WebAPIで赤外線送信コマンドを実行することもできる。
残念ながらREST APIの形式ではない...

「~/api/remotecontrol.php?」の後にパラメータを入力する。

パラメータ	指定文字列
filename	赤外線ファイル名
command	送信コマンド名

   http://(マシンのIPアドレス):20080/api/remotecontrol.php?filename=(赤外線ファイル名)&command=（赤外線送信コマンド名）

  http://(マシンのIPアドレス):20080/api/remotecontrol.php?filename=samplefile&command=samplecommand1

実行後はjson形式で結果が返却される。

種別	内容
commandstatus	実行結果（success / error）
filename	赤外線ファイル名
command	送信コマンド名

  {
    "commandstatus":"success",
    "filename":"samplefile",
    "sendcommand":"samplecommand1"
  }

WebAPIでの連携例

Webリモコン

コンソールページだけではリモコンを操作しにくいので、別のWebサーバーでリモコン用のページを作ると扱い易い。この場合は、onClick()時のhttpリクエストに、WebAPIを含んだコンソールページのURLを指定する。

Alexa連携
Node-REDの「node-red-contrib-alexa-home-skill」を使うとAlexaと連携できるようになる。

そのhttpリクエストの送信先にWebAPIを含んだURLを指定するとAlexaから操作可能になる。
- Alexaスマートホームスキル『Node-RED』を使ってみた https://chasuke.com/alexa_nodered1/
Siri連携
早い話、iOSのショートカットアプリにhttpリクエストを実行するユニットがあるので、iOS端末内にボタンを簡単に作ることができる。作ったショートカットは設定次第でSiriでも実行させることができる。
もし外出先からでも操作したい場合はIFTTTのWebhockと連携すると良い。

参考

Raspberry PiのGPIO制御の決定版 pigpio を試す