任务介绍
本项目实现了Funpack第3-5期活动的任务二，在BeagleBone Black开发板上，实现了基于网页控制的LED灯。
硬件平台
首先介绍本次用到的开发板：BeagleBone Black，这是一块基于TI AM335x处理器的嵌入式Linux开发板，是一块很有名，也有些年头的板子。但即使如此，它的性能也是足以对抗目前的市面上的普通单片机，它具有丰富的接口，包括以太网、USB、GPIO等，非常可以非常方便地用来进行物联网和嵌入式Web应用开发。我很早就听过说这块嵌入式开发板，但没有实际接触过它，所以借着硬禾学堂的Funpack活动重温经典，上车体验一下。
任务分析与实现
这次主办方出了三种任务，难度也比较侧重基础
- 任务一是自命题任务；
- 任务二是在电脑端的网页中控制LED的开关与闪烁；
- 任务三是使用PRU实现LED呼吸灯以及按键控制。
这次我选择了任务二。毕竟终于上了嵌入式Linux系统，还是更适合玩一些上层的东西。
本次项目涉及到了几个关键技术：
- Flask框架： Flask是一个轻量级的Python Web框架，非常适合用于快速开发Web应用。它提供了路由、模板引擎等基本功能，使得Web开发变得简单高效。
- Linux LED设备驱动： BeagleBone Black通过GPIO控制LED状态。在自带的Linux系统中，四颗板载LED已经被注册成了LED设备，我们可以方便地通过
sys文件系统来控制LED的状态。 - Web前端技术： 使用HTML、CSS和JavaScript构建用户界面，通过JavaScript发送HTTP请求与后台服务器进行通信，实现网页与LED的联动。
接下来我通过代码来讲解本次项目的实现：
本项目的核心是使用Flask框架搭建Web服务器，并编写相应的路由函数来处理来自网页的请求。
首先，我们需要将LED设置为GPIO控制模式。这是通过向/sys/class/leds/beaglebone:green:usr2/trigger写入“gpio”来实现的。然后，我们可以通过向/sys/class/leds/beaglebone:green:usr2/brightness写入1或0来控制LED的亮灭。
在Flask应用中，我们定义了路由函数：GET请求用于渲染网页；POST请求用于处理控制指令，根据网页上的按钮操作控制LED的状态。
Flask服务器代码(Python)
from flask import Flask, render_template, request
import os
import threading
import time
app = Flask(__name__)
LED_TRIGGER_PATH = "/sys/class/leds/beaglebone:green:usr2/trigger"
LED_BRIGHTNESS_PATH = "/sys/class/leds/beaglebone:green:usr2/brightness"
led_blinking = False # 全局变量控制闪烁状态
blink_thread = None # 全局变量存储线程
def set_led_mode_gpio():
"""将 LED 设置为 GPIO 控制模式."""
try:
with open(LED_TRIGGER_PATH, "w") as f:
f.write("gpio")
except Exception as e:
print(f"Error setting LED mode: {e}")
return False
return True
def set_led_state(state):
"""设置 LED 的状态 (1 为亮，0 为灭)."""
try:
with open(LED_BRIGHTNESS_PATH, "w") as f:
f.write(str(state))
except Exception as e:
print(f"Error setting LED state: {e}")
return False
return True
def blink_led():
"""LED 闪烁函数."""
global led_blinking
while led_blinking:
set_led_state(1)
time.sleep(0.5) # 闪烁频率：0.5秒亮，0.5秒灭
set_led_state(0)
time.sleep(0.5)
@app.route("/", methods=["GET", "POST"])
def index():
global led_blinking, blink_thread
message = ""
if request.method == "POST":
if "led_on" in request.form:
if set_led_mode_gpio():
set_led_state(1)
message = "LED ON"
elif "led_off" in request.form:
if set_led_mode_gpio():
set_led_state(0)
message = "LED OFF"
elif "led_blink" in request.form:
if set_led_mode_gpio():
if led_blinking:
led_blinking = False # 停止闪烁
if blink_thread and blink_thread.is_alive():
blink_thread.join() # 等待线程结束
message = "LED Blink OFF"
else:
led_blinking = True # 开始闪烁
blink_thread = threading.Thread(target=blink_led)
blink_thread.start()
message = "LED Blink ON"
return render_template("index.html", message=message)
if __name__ == "__main__":
app.run(debug=True, host='0.0.0.0')
网页前端使用简单的HTML和JavaScript实现，包含两个按钮，分别用于控制LED的亮灭。当用户点击按钮时，JavaScript会发送POST请求到服务器，服务器根据请求内容控制LED的状态。
下面是具体功能的实现：
- LED开关： 通过点击网页上的“ON”和“OFF”按钮，可以控制LED的亮灭。
- LED闪烁（扩展功能）： 可以通过添加一个定时器功能，定时切换LED的状态，实现闪烁效果。这可以通过JavaScript在前端实现，也可以通过在Flask后台添加一个单独的路由函数来控制。
网页前端代码
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>LED Control</title>
</head>
<body>
<h1>LED Control</h1>
{% if message %}
<p>{{ message }}</p>
{% endif %}
<form method="POST">
<button type="submit" name="led_on">ON</button>
<button type="submit" name="led_off">OFF</button>
<button type="submit" name="led_blink">Blink</button> </form>
</body>
</html>
效果展示
控制页面
开发板状态
活动感想
因为基础价格和供货原因，嵌入式Linux开发板在Funpack活动中出现不多，之前错过了第一季第一期的STM32 MP157，这次很幸运地赶上了更经典的BeagleBone Black。在这次的开发过程中，我深刻体会到了嵌入式Linux完整的软件功能和BeagleBone成熟的生态带来的便利。官方提供的题目很巧妙，既考虑到了嵌入式Linux系统之上的应用开发，也能体验到与底层硬件PRU交互的乐趣，在玩的过程中完整地了解BeagleBone Black这一经典板卡，十分有趣。
感谢硬禾学堂和得捷电子联合举办的Funpack活动，祝硬禾的活动越办越好！
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