Raspi - Einfache Status LED

Raspberry Pi 09. Februar 2022

Eine simplecooleinformativeStatus LED für den Raspberry

Als erstes Projekt habe ich mir eine einfache Status LED für den Raspberry Pi vorgenommen. Es werden drei Betriebszustände angezeigt:

Normaler Betrieb
Normaler Betrieb - Ein Benutzer ist angemeldet
Fehlerfall

Dafür bietet sich eine RGB-LED hervorragend an.

Der Aufbau

Der Aufbau ist sehr einfach gehalten.

Eine RBG-LED, ein Widerstand (220 Ohm), 4 Drähte, Schrumpfschlauch, 4 Dupont-Buchsen und ein 4x1-Dupont Gehäuse werden benötigt. Die Komponenten, die ich hier eingesetzt habe, sind weiter unten in der BOM (Bill Of Material, Stückliste) verlinkt.

Schwieriger ist es hier beim Raspberry Pi, die richtigen Pins am GPIO-Header zu referenzieren, da es hier leider einige verschiedene Zählmethoden gibt. Ich werde daher die physikalischen Pins und die Bezeichnungen benutzen, die später auch bei der Programmierung in Python verwendet werden.

Ich werwende folgende Pins: Pin 9 (0V) - Kathode, Pin 11 (GPIO17) - Rot, Pin 13 (GPIO22) - Grün, Pin 15 (GPIO27) - Blau.

Die Beschaltung einer RGB-LED (gemeinsame Kathode) ist i.d.R. immer gleich:

Das längste Beinchen ist die gemeinsame Kathode (0V).

Legt man die RGB-LED nun so auf den Tisch, dass sich noch ein Beinchen links und zwei Beinchen rechts der Kathode befinden, erhält man folgende Belegung:

Rot (rt) - 0V - Grün (gn) - Blau (bl)

Der 220 Ohm Widerstand wird an die Kathode gelötet. Eines der Kabel an den zweiten Anschluss der Widerstandes und je ein Kabel an jedes Beinchen der RGB-LED. Ich benutze hierfür einfache Lötlitze in der Farbe, welche die LED anzeigt. Für die Kathode verwende ich schwarz.
Mit dem Schrumpfschlauch werden die Beinchen voneinander isoliert, so dass es beim späteren Einbau in ein Gehäuse o.ä. keine Kurzschlüsse gibt, die im besten Fall fehlerhafte Farben erzeugen, im schlimmsten Fall den Raspberry PI zerstören.

An die anderen Enden der Kabel werden die Dupont-Buchsen aufgecrimpt. Diese Buchsen werden in das 1x4-Dupont Gehäuse gerastet. Hier ist auf die richtige Reihenfolge zu achten:

Schwarz (sw) - Rot (rt) - Grün (gn) - Blau (bl)

Die Hardware ist damit vorbereitet. Sie kann direkt am GPIO-Header des Raspberry PI angeschlossen werden. Der Stecker wird dabei so positioniert, dass das schwarze Kabel an Pin 9 des Anschlusses und das blaue Kabel an Pin 15 des Anschlusses gesteckt wird. Die Pins 9 - 11 - 13 - 15 liegen am Raspberry direkt nebeneinander.

Als Programmiersprache für die Ansteuerung benutze Python, welches auf dem Raspberry PI (zumindest mit Raspbian) schon vorinstalliert ist. Jedoch ist lediglich die Grundinstallation vorhanden, es müssen um die GPIO-Anschlüsse anzusprechen und andere notwendige Aktionen durchzuführen noch zusätzliche Module installiert werden:

sudo apt-get install python3-pip
sudo pip3 install psutil

Enstprechende Kommentare habe ich im Script eingefügt.

Wenn das Script gespeichert ist, sollte es zunächst einmal getestet werden.

Ich gehe einmal davon aus, dass das Script als "sled.py" im Homeverzeichnis des Benutzers "pi" gespeichert wurde:

sudo python3 /home/pi/sled.py &

Wichtig ist das "&"-Zeichen hinter dem Befehl. Dies bewirkt, dass der Befehl im Hintergrund gestartet wird. Als Ausgabe erhält man eine Zahl, die man sich merken muss.

Die LED sollte, sofern der Hauptprozess läuft, nun kurz grün aufblitzen und dann blau leuchten (da ihr ja angemeldet seid). Meldet ihr euch ab, so sollte sie grün leuchten. Stoppt ihr den Hauptprozess des Pi (im Falle des Beispiels in meinem Script 'homebridge'), so leuchtet die LED Rot. Die Störung wird vor den beiden anderen Stati priorisiert.

Nach erfolgreichem Test kann der Prozess wieder beendet werden:

sudo kill <oben notierte Zahl>

Nun muss das Programm lediglich noch dazu gebracht werden, dass es nach dem Booten des Raspis automatisch gestartet wird. Ich finde es ein wenig unglücklich, solche Scripts im Benutzerverzeichnis eines Users liegen zu haben und lege sie lieber in "allgemeineren" Verzeichnissen ab. Um mich einigermaßen an die Linux/Unix-Konventionen zu halten, nutze ich hierfür /var/local/lib/startup. Falls dieses Verzeichnis nicht existiert, könnt ihr es anlegen:

sudo mkdir /var/local/lib
sudo mkdir /var/local/lib/startup

Dann das Script in das Verzeichnis verschieben:

sudo mv /home/pi/sled.py /var/local/lib/startup

Als Letztes muss der Aufruf noch in die Datei /etc/rc.local eingetragen werden. Ich nutze hierfür bevorzugt den Editor 'nano':

sudo nano /etc/rc.local

Dort muss oberhalb von "exit 0" die Befehlszeile "sudo python3 /var/local/lib/startup/sled.py &" eingetragen werden. Abschließend noch einen Reboot des Pi durchführen und die Status-LED sollte funktionieren.

Das Script

import time
import subprocess
import busio
import RPi.GPIO as GPIO
import psutil

# Initiate GPIO Pins

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(17, GPIO.OUT)
GPIO.setup(27, GPIO.OUT)
GPIO.setup(22, GPIO.OUT)

# Raspberry Pi pin configuration:

LEDR = 17
LEDB = 22
LEDG = 27

# Set several variables

usercnt = 0
procok = 0
main_process = 'homebridge'

# Set LED to green

GPIO.output(LEDR, GPIO.LOW)
GPIO.output(LEDG, GPIO.HIGH)
GPIO.output(LEDB, GPIO.LOW)

while True:

  # Get user count

  cmd = "who | cut  -f1 -d' ' | sort -u | wc -l"
  usercnt = subprocess.check_output(cmd, shell=True).decode("utf-8")
  usercnt = int(usercnt)

  # Get status of main process

  cmd = "ps -eaf | grep "+main_process+" | wc -l"
  procok = subprocess.check_output(cmd, shell=True).decode("utf-8")
  procok = int(procok)

  # Set LED to green on user count zero and main process running

  if usercnt == 0 and procok > 2:
    GPIO.output(LEDR, GPIO.LOW)
    GPIO.output(LEDG, GPIO.HIGH)
    GPIO.output(LEDB, GPIO.LOW)

  # Set LED to blue on user count 1+ and main process running

  elif usercnt > 0 and procok > 2:
    GPIO.output(LEDR, GPIO.LOW)
    GPIO.output(LEDG, GPIO.LOW)
    GPIO.output(LEDB, GPIO.HIGH)

  # Set LED to red on main process not running

  elif procok < 3:
    GPIO.output(LEDR, GPIO.HIGH)
    GPIO.output(LEDG, GPIO.LOW)
    GPIO.output(LEDB, GPIO.LOW)

  time.sleep(1)

Nun bin ich noch die Information schuldig, wie man denn ermittelt, welches die richtige Angabe ist, die man für die im Script verwendete Variable main_process ist, die für die Abfrage des Hauptprozesses und damit für die Statusanzeige "Rot" verantwortlich ist.

Zunächst müsst ihr sicherstellen, dass der Prozess (in meinem Falle 'homebridge') auf dem Raspberry Pi läuft. Dann müsst ihr einfach nur den Befehl

top

ausführen. Dort ist dann unter "COMMAND" der Begriff angezeigt, der im Script für die Variable eingetragen werden muss.

In der Regel ist der Prozessname ähnlich dem Namen der Software, die ihr installiert habt.

Part	Material	Remark	Link
RGB LED	Common Cathode	Clear	https://s.click.aliexpress.com/e/_AELe2v
Widerstand	Resistor 220 Ohm	220R / 0,25W	https://s.click.aliexpress.com/e/_AeP9Hb
Buchse	Dupont Crimp	4 Stück	https://s.click.aliexpress.com/e/_A0OPFn
Steckergehäuse	Dupont	1x4	https://s.click.aliexpress.com/e/_A0OPFn
Lötlitze	0,14mm“/AWG26	rt/gn/bl/sw, ca. 15cm/Farbe	https://s.click.aliexpress.com/e/_AT9eAp
Schrumpfschlauch	1,5mmx45 / 2:1	4 Stück	https://s.click.aliexpress.com/e/_AZcQo9

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Eine simplecooleinformativeStatus LED für den Raspberry

Der Aufbau

Das Script

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