Raspberry PI Zero WととUmehoshi ITAをUSB接続し、Wifi接続してWebブラウザ制御 兼 TCP制御作品その２（EEPROM化作品）

[UMEHOSHI ITA]基板のEEPROM領域にモータ制御プログラムを書き込んで制御するための変更

これまで、 UMEHOSI ITA のRAM領域に初期コードを転送して動作させる手法は、このサービスから
/home/pi/umehoshi/umehoshi.pyを起動させていました。
umehoshi.py中で[UMEHOSHI ITA]のRAMに、モータ制御プログラムを転送していました。これを転送しないでROM利用するプログラムに変更した
/home/pi/umehoshi2/umehoshi2.pyを使う変更です。

pi@raspberrypi:~ $ mkdir -p ~/umehoshi2
pi@raspberrypi:~ $ cd ~/umehoshi2
pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $ cp ~/umehoshi/umeusb.py .
pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $ cp ~/umehoshi/umetcp.py .
pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $ cp ~/umehoshi/myweb.py .
pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $ cp ~/umehoshi/index.html .
pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $ cp ~/umehoshi/index.htm .
pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $ cp ~/umehoshi/quit.jpg .
pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $ mkdir cgi-bin
pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $ cp ~/umehoshi/cgi-bin/umeutil.py ./cgi-bin/umeutil.py
pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $ mkdir datas
pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $ mkdir imgs

pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $ python3 umetcp.py
Serverの情報： ('192.168.100.1', 59154)
接続要求を待つ
start receiveData
umehoshi2.py 2510
recieve file:umehoshi2.py,size:2510

pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $ mv datas/umehoshi2.py .

D:raspi_zero>python umeclient2.py
IP (defualt:192.168.100.1)Address＞
接続成功
start receiveData
送信したい情報を選択入力'M'/'f'/'quit'/w/x/a/d/Q/Z/E/C/T＞f
[ ・・・・カレントディレクトリの表示・・・・・]
送信したいファイル名入力＞app_pwm_esp32.umh
b'fapp_pwm_esp32.umh 5715\r\n'  送信byte： 5715
送信したい情報を選択入力'M'/'f'/'quit'/w/x/a/d/Q/Z/E/C/T＞quit
　　終了時のエラー表示は無視してください

pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $ python3 umehoshi2.py
Serial(port='/dev/ttyACM0', baudrate=115200, bytesize=8, parity='N', stopbits=1, timeout=None, xonxoff=False, rtscts=False, dsrdtr=False)
Serverの情報： raspberrypi ('192.168.100.1', 59154)
接続要求を待つ
接続を待って、接続してきたら許可
接続相手： ('192.168.100.5', 53057)
start receiveData
app_pwm_esp32.umh 5715
S109D02001000E8FFBD271400BFAF1000BEAF21F0A00304


　・・・・・書き込み応答が続く


S109D020A400000904234080040AC21E8C0030400BE8F73
S0C9D020A50000800BD270800E003000000004E

　クライアントがquitで終了すると、エラーの表示がでるが無視
接続を待って、接続してきたら許可
　Ctrl+C で強制終了させてください。
KeyboardInterrupt
pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $

D:raspi_zero>python umeclient2.py
IP (defualt:192.168.100.1)Address＞
接続成功
start receiveData
送信したい情報を選択入力'M'/'f'/'quit'/w/x/a/d/Q/Z/E/C/T＞f
[ ・・・・カレントディレクトリの表示・・・・・]
送信したいファイル名入力＞app_pwm_esp32.umh
b'fapp_pwm_esp32.umh 5715\r\n'  送信byte： 5715
S109D02001000E8FFBD271400BFAF1000BEAF21F0A00304
SET:9D020010
・・・・　書き込みと応答の表示が続く・・・・・
S0C9D020A50000800BD270800E003000000004E
SET:9D020A50
　転送が止まったら、SPACE,ENTERを入力してメニューを出す。
送信したい情報を選択入力'M'/'f'/'quit'/w/x/a/d/Q/Z/E/C/T＞quit
	・・・・・・
ConnectionAbortedError: [WinError 10053] 
確立された接続がホスト コンピューターのソウトウェアによって中止されました。
　　この終了時のエラー表示は無視してください
D:raspi_zero>

Beep
R009D020D00003B

StartInit
R009D020010004E

Forward
R009D020200004D

Back
R009D020300004C

Right
R009D020400004B

Left
R009D020500004A

UpLeft
R009D0206000049

DownLeft
R009D0207000048

UpRight
R009D0208000047

DownRight
R009D0209000046

Stop
R009D020A00003E

pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $ python3 umehoshi2.py
Serial(port='/dev/ttyACM0', baudrate=115200, bytesize=8, parity='N', stopbits=1, timeout=None, xonxoff=False, rtscts=False, dsrdtr=False)
Serverの情報： raspberrypi ('192.168.100.1', 59154)
接続要求を待つ
接続を待って、接続してきたら許可
接続相手： ('192.168.100.5', 53129)
start receiveData
uStartInit.umh 28
R009D020010004E

uForward.umh 26
R009D020200004D



　クライアントがquitで終了すると、エラーの表示がでるが無視
接続を待って、接続してきたら許可
　Ctrl+C で強制終了させてください。
KeyboardInterrupt
pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $

D:raspi_zero>python umeclient2.py
IP (defualt:192.168.100.1)Address＞
接続成功
start receiveData
送信したい情報を選択入力'M'/'f'/'quit'/w/x/a/d/Q/Z/E/C/T＞f
[ ・・・・カレントディレクトリの表示・・・・・]
送信したいファイル名入力＞uStartInit.umh
b'fuStartInit.umh 28\r\n'  送信byte： 28
R009D020010004E
START:9D020010

送信したい情報を選択入力'M'/'f'/'quit'/w/x/a/d/Q/Z/E/C/T＞f
[ ・・・・カレントディレクトリの表示・・・・・]
送信したいファイル名入力＞uForward.umh
b'fuForward.umh 26\r\n'  送信byte： 26
R009D020200004D
START:9D020200

送信したい情報を選択入力'M'/'f'/'quit'/w/x/a/d/Q/Z/E/C/T＞quit
	・・・・・・
ConnectionAbortedError: [WinError 10053] 
確立された接続がホスト コンピューターのソウトウェアによって中止されました。
　　この終了時のエラー表示は無視してください

Systemdのサービスで使うPi Zero用の制御サーバープログラム（umehoshi2.py）の内容（使い方は上で紹介）

#!/usr/bin/python3
# -*- coding: utf-8 -*-
#   TCPサーバ側「sudo python3 umehosi2.py」で動かす
#   Webサーバ、TCPサーバー実行「sudo python3 umehoshi2.py SV」で動かす（myweb.py内os.chmod利用のためsudo権限が必要）
import os
import umetcp
from umetcp import send_file, send_message, recieve_file, recieve_message, \
   receiveData , path_datas
import socket
import umeusb
import traceback
import sys
#import time

sock = None # クライアント側のソケット

os.chdir("/home/pi/umehoshi2/") # カレントディレクトリ変更

umeusb.init_sub()

def my_tcp_receive_file_func(filename):
    ''' 受信したumehoshiアプリ用「.umh」のファイルより、
     「UME専用Hexコマンド」の文字列をusbへ出力する'''
    name,ext = os.path.splitext(filename)
    if not ext == ".umh" : return
    with open(path_datas + "/" + filename) as f: ss=f.readlines()
    ss="".join(ss[1:])
    print(ss)
    umeusb.send_cmd(ss) # TCPで受信した 「.umh」データを[UMEHOSHI ITA]へ送る

my_tcp_receive_file_func( "uStartInit.umh" ) # このロボット制御用の[UMEHOSHI ITA EEPROM]用初期化エントリーファイル実行


if len(sys.argv) > 1:
      argument = sys.argv[1]
      #print(f"受け取った引数: {argument}")
      #======================= myweb start
      umetcp.camera.close()
      umeusb.usb.close()
      import myweb # ここで、Webサーバを起動して、サーバを使い終わたら、改めてデバイスを初期化して使う。
      umeusb.init_sub()
      import picamera
      umetcp.camera = picamera.PiCamera() 
      #======================= myweb end

def my_usb_receive_func(bin):
    'usb受信のイベントで実行するデフォルト処理'
    global sock
    #print("-----------",bin)
    ss = bin.decode('utf-8')
    a=ss.split('\n')
    for s in a:
        s = s.strip()
        if sock != None:
            send_message(sock, s) # [UMEHOSHI ITA]からの応答メッセージをTCPで返す
        else: print( s )

umeusb.usb_receive_func = my_usb_receive_func # USB受信データの処理を置き換える。

umetcp.tcp_receive_file_func = my_tcp_receive_file_func # tcp受信データの処理を置き換え

def my_tcp_recieve_message(msg):
   umeusb.send_cmd(msg)

umetcp.tcp_receive_message_func=my_tcp_recieve_message  # ★ umehoshi.py に対して新しく追加(20250720)

ip = "192.168.100.1" #[Raspberry PI Zero WH]の設定に合わせてください
portnumber=59154
hostname=socket.gethostname()

server_addr =(ip, portnumber)
print("Serverの情報：",hostname, server_addr)
serversock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
serversock.bind(server_addr)  # IPとポート番号を指定します
print("接続要求を待つ")
serversock.listen()
while True:
   print("接続を待って、接続してきたら許可")
   sock, address = serversock.accept()#サーバの接続受け入れ
   print("接続相手：",address)
   try:
      receiveData( sock ) # 受信ループ
   except Exception as e:
      print(f"例外の種類: {type(e)}")
      print(f"スタックトレース: {traceback.format_exc()}")
      print(e, "sock.close()")
   sock.close()

上記のumehoshi2.pyをWebサーバーとして動かすため、"/cgi-bin/ume.py"を変更

#!/usr/bin/python3
# -*- coding: utf-8 -*-
# このume.pyは、 http://192.168.100.1/cgi-bin/ume.py?PWD=abc123&CMD=Beep のような呼び出しが可能
import serial
import cgi
import os
import sys
import io
import cgitb
cgitb.enable()

sys.stdout = io.TextIOWrapper(sys.stdout.buffer, encoding='utf-8') # print命令のエンコードを指定
print("Content-Type: text/html; charset=utf-8\n\n")

import serial
cmd="X"
rtn="None"
try:
    serial = serial.Serial(port ='/dev/ttyACM0' , baudrate = 115200,timeout = 1)

    import umeutil

    # フォームから値を取得
    form = cgi.FieldStorage()
    pwd = ""
    if 'PWD' in form:
        pwd = form['PWD'].value 
    if 'CMD' in form and pwd == "abc123":
        cmd = form['CMD'].value
        if cmd=='Forward':
            rtn=umeutil.send_cmd(serial, "R009D020200004D")
            rtn=str(rtn)
        elif cmd=='Backword':
            rtn=umeutil.send_cmd(serial, "R009D020300004C")
            rtn=str(rtn)
        elif cmd=='Left':
            rtn=umeutil.send_cmd(serial, "R009D020500004A")
            rtn=str(rtn)
        elif cmd=='Right':
            rtn=umeutil.send_cmd(serial, "R009D020400004B")
            rtn=str(rtn)
        elif cmd=='UL':
            rtn=umeutil.send_cmd(serial, "R009D0206000049")
            rtn=str(rtn)
        elif cmd=='DL':
            rtn=umeutil.send_cmd(serial, "R009D0207000048")
            rtn=str(rtn)
        elif cmd=='UR':
            rtn=umeutil.send_cmd(serial, "R009D0208000047")
            rtn=str(rtn)
        elif cmd=='DR':
            rtn=umeutil.send_cmd(serial, "R009D0209000046")
            rtn=str(rtn)
        elif cmd=='Stop':
            rtn=umeutil.send_cmd(serial, "R009D020A00003E")
            rtn=str(rtn)
        elif cmd[:1]=='R' or cmd[:1]=='S' or cmd[:1]=='G': 
            rtn=umeutil.send_cmd(serial, cmd)
            rtn=str(rtn)
        else: # cmd=='Beep'
            rtn=umeutil.send_cmd(serial, "R009D020D00003B")
            rtn=str(rtn)
        #
        serial.close()
except Exception as e:
    print(e)

print(cmd + ":" + rtn)

pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $ python3 umetcp.py
Serverの情報： ('192.168.100.1', 59154)
接続要求を待つ
start receiveData
ume.py 2047
recieve file:ume.py,size:2047

pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $ mv datas/ume.py cgi-bin/ume.py
pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $ chmod +x cgi-bin/ume.py
pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $ 

D:raspi_zero>python umeclient2.py
IP (defualt:192.168.100.1)Address＞
接続成功
start receiveData
送信したい情報を選択入力'M'/'f'/'quit'/w/x/a/d/Q/Z/E/C/T＞f
[ ・・・・カレントディレクトリの表示・・・・・]
送信したいファイル名入力＞ume.py
b'fume.py 2047\r\n'  送信byte： 2047
送信したい情報を選択入力'M'/'f'/'quit'/w/x/a/d/Q/Z/E/C/T＞quit
　　終了時のエラー表示は無視してください

pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $ sudo python3 myweb.py

pi@raspberrypi:~/umehoshi2 $ sudo python3 umehoshi2.py SV

Systemdのサービスにumehoshi2.pyを登録

umehoshi2.pyをSystemdを使ったサービスとして、電源投入時に、実行させる設定です。
まず、umehoshi2.pyに実行権限を次のコマンドで与えます。
sudo chmod +x /home/pi/umehoshi2/umehoshi2.py
これをサービスなどの設定を行うファイル「 Unitファイル」を次のように作ります。
ユーザ作成のUnitファイルの置き場は、「/etc/systemd/system」と決まって、次のファイルを作ります。
「/etc/systemd/system/umehoshi2.service」をsudoの編集操作で操作します。

[Unit]
Description = umehoshiserver2.

[Service]
ExecStart=/usr/bin/python3 /home/pi/umehoshi2/umehoshi2.py SV
Type=simple

[Install]
WantedBy=multi-user.target

PC側でこのロボットを制御するためのクライアントプログラム例：umeclient2.py

import socket

import os
import sys
import time
import threading
from PIL import Image
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def send_message(sock,msg):
    bin=('M'+msg+"\r\n").encode("utf-8")#binaryへ変換
    sock.sendall(bin)#一括送信

def send_file(sock, filepath):
    filesize = os.path.getsize(filepath)
    filename = os.path.basename(filepath)
    s = "f{} {}".format(filename, filesize)
    bin=(s+"\r\n").encode("utf-8")#binaryへ変換
    print(bin, end="  ")
    sock.sendall(bin) #filename filesize 送信
    with open(filepath, "rb") as f:
        bin = f.read(filesize)
    # print("送信data：" , bin )
    sock.sendall(bin) # ファイル内容一括送信
    print("送信byte：" , len(bin) )

serverpicture_receive_filepath = None # 受信画像ファイル

def show_image(): # serverpicture_receive_filepath の画像を表示
    global serverpicture_receive_filepath
    if serverpicture_receive_filepath == None: return
    img = Image.open(serverpicture_receive_filepath) # 元となる画像の読み込み
    serverpicture_receive_filepath = None
    np_img = np.array( img )
    plt.imshow( np_img ) # 各OSの標準ビューアが開く。
    plt.show( block= True ) 
    plt.close()

def recieve_file(sock):
    global serverpicture_receive_filepath
    buf=b""
    while True:
        bin = sock.recv(1)#1byte受信
        if len(bin) != 1: break 
        buf += bin
        if buf[-2:] == b"\r\n":# 1行の文字列受信終了？
            s = buf[0:-2].decode('utf-8')#バイナリから
            #print(s)
            a=s.split(' ')
            filename, filesize = a[0], int(a[1])
            print(f"recieve file:{filename},size:{filesize}")# 受信したファイル名とサイズを表示  
            #bin = sock.recv(filesize) # ファイルの一括受信
            bin=b""
            while len(bin) < filesize:
                bin += sock.recv(filesize-len(bin)) # ファイルの受信
            #print( bin )
            with open( filename, "wb") as f:
                f.write(bin)
            if filename == 'serverpicture.jpg': serverpicture_receive_filepath = filename
            break
        #
    

def recieve_message(sock):
    buf=b""
    while True:
        bin = sock.recv(1)#1byte受信
        if len(bin) != 1: break
        buf += bin
        #print("----", buf)
        if buf[-2:] == b"\r\n":# 1行の文字列受信終了？
            s = buf[0:-2].decode('utf-8')#バイナリから
            print(s) # 受信文字列表示
            break

def receiveData(sock):
    try :
        print( "start receiveData" )
        while True:
            bin = sock.recv(1)#1byte受信
            if len(bin) != 1: break
            if bin == b"f" : recieve_file(sock)
            elif bin == b"M" : recieve_message(sock)
            else:
                print(bin , end="")
        #
        print( "receiveData ended." )
    #
    except Exception as e:
        print(f"例外: {e}")

portnumber=59154
ip="192.168.100.1" #[Raspberry PI Zero WH]の設定に合わせてください
s = input("IP (defualt:{})Address＞".format(ip))
if s != "": ip = s
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.connect((ip, portnumber))
print("接続成功")
t_id = threading.Thread(target=receiveData, args=(sock,) )
t_id.start()
loopFlag = True
cmd=""
path_datas = '.'
while loopFlag:
    show_image() # serverpicture_receive_filepathがあれば表示
    s = input("送信したい情報を選択入力'M'/'f'/'quit'/w/x/a/d/Q/Z/E/C/T＞")
    if s != "": cmd = s
    if cmd == 'M':
        msg = input("送信したい文字列入力＞")
        send_message(sock,msg+"\r\n")
    elif cmd == 'f':
        print(os.listdir(path_datas))
        filename = input("送信したいファイル名入力＞")
        if not os.path.isfile(path_datas + "/" + filename):
            print( filename, "no exist")
            continue
        send_file(sock, path_datas + "/" + filename)
    elif cmd == 'quit': loopFlag=False
    elif cmd == 'b': # ビープ音要求　（隠しコマンド）
        send_message(sock,"R009D020D00003B\r\n")
    elif cmd == 'w':
        send_file(sock, path_datas + "/" + "uForward.umh")
    elif cmd == 'x':
        send_file(sock, path_datas + "/" + "uBack.umh")
    elif cmd == 'a':
        send_file(sock, path_datas + "/" + "uLeft.umh")
    elif cmd == 'd':
        send_file(sock, path_datas + "/" + "uRight.umh")
    elif cmd == 'Q':
        send_file(sock, path_datas + "/" + "uLeftUp.umh")
    elif cmd == 'Z':
        send_file(sock, path_datas + "/" + "uLeftDown.umh")
    elif cmd == 'E':
        send_file(sock, path_datas + "/" + "uRightUp.umh")
    elif cmd == 'C':
        send_file(sock, path_datas + "/" + "uRightDown.umh")
    elif cmd == 'T':
        sock.sendall( ('T'+"\r\n").encode("utf-8") )# 写真を撮って、そのファイルを要求
        cmd = "" 
    #
    time.sleep(0.5)

sock.close()
sys.exit(0)