宠物喂食器

关于换源：

直接覆盖写入 sources.list

sudo tee /etc/apt/sources.list > /dev/null << 'EOF'
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian/ bookworm main contrib non-free non-free-firmware
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian/ bookworm-updates main contrib non-free non-free-firmware
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian/ bookworm-backports main contrib non-free non-free-firmware
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian-security bookworm-security main contrib non-free non-free-firmware
EOF

---

覆盖写入 raspi.list

sudo tee /etc/apt/sources.list.d/raspi.list > /dev/null << 'EOF'
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspberrypi/ bookworm main
EOF

---

更新生效

sudo apt update
sudo apt upgrade -y

关于ssh与vnc

方法一：桌面方式（进入系统后操作）

点击左上角树莓图标 → Preferences → Raspberry Pi Configuration。(树莓派配置)

找到 Interfaces 选项卡。

把 SSH 改成 Enable，点击 OK。

重启树莓派。

vnc也在此处

方法二：命令行方式（有键盘或能进入终端时）

sudo systemctl enable ssh
sudo systemctl start ssh

方法三：无键盘直接启用（SD 卡修改）

把树莓派 SD 卡插到电脑。

打开 boot 分区（Windows 可见）。

在根目录下新建一个空文件，名字叫 ssh（无扩展名）。

插回树莓派启动，SSH 会自动启用。

（这个方法不太好用，第一次烧录官方镜像总是进初始配置界面，写wpa_supplicant.conf也没用，还是需要键盘和HDMI+OBS应付一下）

建议在烧录软件Raspberry Pi Imager 里，CTRL SHIFT X ，高级设置配置好再烧录。

关于GPIO

wiringpi已经停止更新

gpiozero和RPi.GPIO也可以使用

python随便写一写好了

以下是宠物喂食器的记录：

宠物喂食器项目方案（树莓派 + Flask + Ngrok + GPIO）

1. 项目概述

本项目目标是在树莓派上实现一个宠物喂食器，可通过手机网页控制喂食时间、次数、分量（全份或半份）以及临时投喂。
每次喂食操作将调用控制步进电机的 GPIO 脚本。

参考模型 : mdenisov/feeder：宠物喂食器 — mdenisov/feeder: Pet feeder

功能包括：

• 设置定时喂食时间表
• 设置每次喂食的份量（全份/半份）
• 临时喂食
• 通过手机浏览器控制（支持 Android/iOS）
• 开机自启
• 使用 Ngrok 生成可公网访问的 URL（可绑定免费静态子域名）

---

2. 树莓派环境准备

2.1 系统和 Python

• 推荐树莓派 OS 64-bit
• Python3 已预装（建议 >=3.11）
• 安装必要库：

sudo apt update
sudo apt install python3-pip python3-venv git nano -y

2.2 虚拟环境（避免 system package 错误）

没用这个）

2.3 安装 Python 库

pip install flask flask-cors gpiozero apscheduler

注：gpiozero 用于控制 GPIO；apscheduler 用于定时任务；flask-cors 允许网页跨域访问。

如果pip报错：
This environment is externally managed. To install Python packages system-wide, try apt install python3-xyz, where xyz is the package you are trying to install. If you wish to install a non-Debian-packaged Python package, create a virtual environment using python3 -m venv path/to/venv. Then use path/to/venv/bin/python and path/to/venv/bin/pip. Make sure you have python3-full installed.

这是 Debian 12 / Raspberry Pi OS Bookworm 的新机制，默认不让 pip 直接改系统 Python 环境。解决办法有三个：

1. 推荐：建虚拟环境

   sudo apt install python3-venv -y
   python3 -m venv ~/myenv
   source ~/myenv/bin/activate
   pip install flask gpiozero

   以后运行程序要先 source ~/myenv/bin/activate，退出用 deactivate。

2. 快速方案：pip 强行安装

   pip install flask gpiozero --break-system-packages

   这是官方允许的“危险选项”，会绕过限制（大多数人其实都这么干）。

3. 用 apt 装系统自带包（我就用这个省事的方法了）

   sudo apt update
   sudo apt install python3-flask python3-gpiozero -y

---

3. GPIO 控制脚本（gpio.py）

• 控制步进电机转动一定步数
• 每次喂食一份调用两次，半份调用一次

示例：

# gpio_feed.py
import RPi.GPIO as GPIO
import time

# 定义 GPIO 引脚
DIR_PIN = 17   # PWM 输出
ENA_PIN = 27   # 使能口
FIX_PIN = 22   # 始终为 0

# 初始化 GPIO
def setup_gpio():
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    GPIO.setwarnings(False)
    GPIO.setup(DIR_PIN, GPIO.OUT)
    GPIO.setup(ENA_PIN, GPIO.OUT)
    GPIO.setup(FIX_PIN, GPIO.OUT)

    # 初始安全状态
    GPIO.output(ENA_PIN, GPIO.LOW)
    GPIO.output(FIX_PIN, GPIO.LOW)

# feed 函数：直接调用即可
def feed():
    setup_gpio()
    pwm = GPIO.PWM(DIR_PIN, 7500)  # 6000 Hz
    try:
        print("Enable motor (GPIO27 = HIGH)")
        GPIO.output(ENA_PIN, GPIO.HIGH)

        print("Start PWM on GPIO17 (6000Hz, 50%)")
        pwm.start(50)  # 占空比 50%

        # 运行一段时间，比如 2 秒
        time.sleep(0.25)

        print("Stop PWM")
        pwm.stop()

        print("Disable motor (GPIO27 = LOW)")
        GPIO.output(ENA_PIN, GPIO.LOW)

        # FIX_PIN 保持 0
        GPIO.output(FIX_PIN, GPIO.LOW)
        print("GPIO22 = 0 保持不变")

    except Exception as e:
        print("feed() 出错:", e)
    finally:
        GPIO.cleanup()

if __name__ == "__main__":
    feed()

注意：实际步进电机控制可以替换 LED 为步进电机库函数或直接用 gpiozero.OutputDevice。

---

4. Flask Web 服务器（app.py）

• 提供网页接口设置喂食时间、次数、分量
• 调用 gpio.py 执行喂食

示例：

from flask import Flask, render_template, request, redirect, url_for
import threading, time, json, os
from datetime import datetime
import gpio

app = Flask(__name__)

SCHEDULE_FILE = "scheduled_jobs.json"
HISTORY_FILE = "feeding_history.json"

# ---------------- 文件操作 ----------------
def load_schedules():
    if os.path.exists(SCHEDULE_FILE):
        with open(SCHEDULE_FILE, "r", encoding="utf-8") as f:
            return json.load(f)
    return []

def save_schedules(schedules):
    with open(SCHEDULE_FILE, "w", encoding="utf-8") as f:
        json.dump(schedules, f, ensure_ascii=False, indent=2)

def load_history():
    if os.path.exists(HISTORY_FILE):
        with open(HISTORY_FILE, "r", encoding="utf-8") as f:
            return json.load(f)
    return []

def save_history(history):
    with open(HISTORY_FILE, "w", encoding="utf-8") as f:
        json.dump(history, f, ensure_ascii=False, indent=2)

# ---------------- 投喂 ----------------
def feed(portion):
    times = 2 if portion=="full" else 1
    for _ in range(times):
        gpio.feed()
    # 写入历史
    history = load_history()
    history.append({
        "time": datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"),
        "portion": "全份" if portion=="full" else "半份"
    })
    save_history(history)

# ---------------- 定时任务 ----------------
def scheduler():
    done_today = set()  # 每天重置
    while True:
        now = datetime.now()
        current_time = now.strftime("%H:%M")
        schedules = load_schedules()
        for job in schedules:
            key = f"{job['time']}_{job['portion']}"
            if job["time"] == current_time and key not in done_today:
                feed(job["portion"])
                done_today.add(key)
        if current_time == "00:00":
            done_today.clear()
        time.sleep(30)

threading.Thread(target=scheduler, daemon=True).start()

# ---------------- 路由 ----------------
@app.route("/", methods=["GET", "POST"])
def index():
    if request.method=="POST":
        portion = request.form.get("portion")
        if portion:
            feed(portion)
    schedules = load_schedules()
    schedules = sorted(schedules, key=lambda x: x["time"])
    return render_template("index.html",
                       scheduled_jobs=load_schedules(),
                       feeding_history=load_history())
                       
@app.route("/add_schedule", methods=["POST"])
def add_schedule():
    time_ = request.form.get("time")
    portion = request.form.get("portion")
    schedules = load_schedules()
    schedules.append({"time": time_, "portion": portion})
    save_schedules(schedules)
    return redirect(url_for("index"))

@app.route("/delete_schedule/<int:index>", methods=["POST"])
def delete_schedule(index):
    schedules = load_schedules()
    if 0 <= index < len(schedules):
        schedules.pop(index)
        save_schedules(schedules)
    return redirect(url_for("index"))

@app.route("/clear_history", methods=["POST"])
def clear_history():
    save_history([])  # 将 JSON 文件初始化为空列表
    return redirect(url_for("index"))

if __name__=="__main__":
    app.run(host="0.0.0.0", port=5000)

---

5. 网页界面（templates/index.html）

• 简单响应式网页，可在手机浏览器访问

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
<title>宠物喂食器</title>
<style>
body { font-family: Arial, sans-serif; margin: 20px; background: #f0f8ff; }
h1 { text-align:center; }
section { margin-bottom: 30px; }
table { width: 100%; border-collapse: collapse; }
th, td { border: 1px solid #aaa; padding: 8px; text-align: center; }
button { padding: 6px 12px; margin: 2px; }
form { display: flex; flex-wrap: wrap; gap: 10px; justify-content: center; }
input[type="time"], select { padding: 5px; }
</style>
</head>
<body>
<h1>宠物喂食器控制台</h1>

<section>
<h2>立即投喂</h2>
<form method="POST">
<select name="portion">
  <option value="full">全份</option>
  <option value="half">半份</option>
</select>
<button type="submit">立即投喂</button>
</form>
</section>

<section>
<h2>定时投喂任务</h2>
<table>
<tr><th>时间</th><th>份量</th><th>操作</th></tr>
{% for job in scheduled_jobs %}
<tr>
  <td>{{ job.time }}</td>
  <td>{{ '全份' if job.portion=='full' else '半份' }}</td>
  <td>
    <form method="POST" action="/delete_schedule/{{ loop.index0 }}">
      <button type="submit">删除</button>
    </form>
  </td>
</tr>
{% endfor %}
</table>

<h3>新增任务</h3>
<form method="POST" action="/add_schedule">
<input type="time" name="time" required>
<select name="portion">
  <option value="full">全份</option>
  <option value="half">半份</option>
</select>
<button type="submit">添加任务</button>
</form>
</section>

<section>
<h2>投喂历史</h2>
<table>
<tr><th>时间</th><th>份量</th></tr>
{% for record in feeding_history|reverse %}
<tr>
  <td>{{ record.time }}</td>
  <td>{{ record.portion }}</td>
</tr>
{% endfor %}
</table>

<form method="POST" action="/clear_history" style="text-align:center; margin-top:10px;">
  <button type="submit" style="background-color:#ff6666; color:white;">清空投喂历史</button>
</form>

</section>

</body>
</html>

---

6. Ngrok 远程访问

6.1 安装并认证

wget https://bin.equinox.io/c/4VmDzA7iaHb/ngrok-stable-linux-arm.zip
unzip ngrok-stable-linux-arm.zip
./ngrok authtoken <你的token>  # 这个在文档https://ngrok.com/docs/getting-started/有说明

如果 ngrok version 出现是2.x.x，可能会有以下问题：

grok http 5000 Your ngrok-agent version “2.3.41” is too old. The minimum supported agent version for your account is “3.7.0”. Please update to a newer version with ngrok update, by downloading from https://ngrok.com/download, or by updating your SDK version. Paid accounts are currently excluded from minimum agent version requirements. To begin handling traffic immediately without updating your agent, upgrade to a paid plan: https://dashboard.ngrok.com/billing/subscription.

那么删除旧版本：

rm -f ngrok
rm -f ngrok-stable-linux-arm.zip

下载 ngrok v3（ARM 版本）：
（树莓派通常是 ARMv7 或 ARM64）

• 如果是 32位树莓派 OS（常见在老款 Pi）：

  wget https://bin.equinox.io/c/bNyj1mQVY4c/ngrok-v3-stable-linux-arm.zip

• 如果是 64位树莓派 OS：

  wget https://bin.equinox.io/c/bNyj1mQVY4c/ngrok-v3-stable-linux-arm64.zip

解压并安装：

unzip ngrok-v3-stable-linux-arm*.zip
sudo mv ngrok /usr/local/bin/

再次检查版本：

ngrok version

6.2 运行 Flask + Ngrok 脚本（start_flask_ngrok.sh）

#!/bin/bash
cd /home/wde/Desktop/python
source venv/bin/activate
python app.py &
./ngrok http 5000

# 其实只要nohup /usr/local/bin/ngrok http --domain=（这里是申请的固定域名） 5000（端口号，和app一致） > ngrok.log 2>&1 &

• 记得给执行权限：

chmod +x start_flask_ngrok.sh

6.3 设置开机自启

crontab -e

添加：

@reboot /home/wde/Desktop/python/start_flask_ngrok.sh

这个方法不太好用，后来把所有功能写在一个main.py里，只用启动一次

---

7. 开机自启（Autostart）

桌面版 Raspberry Pi OS

• 程序路径（例如 /home/wde/Desktop/python/main.py）。

from flask import Flask, render_template, request, redirect, url_for
import threading, time, json, os, subprocess
from datetime import datetime
import RPi.GPIO as GPIO

# ---------------- GPIO 初始化 ----------------
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setwarnings(False)

PIN_ENABLE = 27   # 控制电机使能
PIN_PUL    = 17   # 步进脉冲输出

GPIO.setup(PIN_ENABLE, GPIO.OUT)
GPIO.setup(PIN_PUL, GPIO.OUT)
GPIO.output(PIN_ENABLE, 0)
GPIO.output(PIN_PUL, 0)

def gpio_feed():
    """投喂电机动作：高频率 PWM，输出 3200 脉冲"""
    GPIO.output(PIN_ENABLE, 1)  # 使能
    pwm = GPIO.PWM(PIN_PUL, 7500)  # 7.5kHz
    pwm.start(50)  # 占空比 50%
    time.sleep(3200/7500)  # 持续时间 = 脉冲数 / 频率
    pwm.stop()
    GPIO.output(PIN_ENABLE, 0)  # 关闭电机

# ---------------- Flask 应用 ----------------
app = Flask(__name__)

SCHEDULE_FILE = "scheduled_jobs.json"
HISTORY_FILE = "feeding_history.json"

def load_schedules():
    if os.path.exists(SCHEDULE_FILE):
        with open(SCHEDULE_FILE, "r", encoding="utf-8") as f:
            return json.load(f)
    return []

def save_schedules(schedules):
    with open(SCHEDULE_FILE, "w", encoding="utf-8") as f:
        json.dump(schedules, f, ensure_ascii=False, indent=2)

def load_history():
    if os.path.exists(HISTORY_FILE):
        with open(HISTORY_FILE, "r", encoding="utf-8") as f:
            return json.load(f)
    return []

def save_history(history):
    with open(HISTORY_FILE, "w", encoding="utf-8") as f:
        json.dump(history, f, ensure_ascii=False, indent=2)

# ---------------- 投喂 ----------------
def feed(portion):
    times = 2 if portion=="full" else 1
    for _ in range(times):
        gpio_feed()
    history = load_history()
    history.append({
        "time": datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"),
        "portion": "全份" if portion=="full" else "半份"
    })
    save_history(history)

# ---------------- 定时任务 ----------------
def scheduler():
    done_today = set()
    while True:
        now = datetime.now()
        current_time = now.strftime("%H:%M")
        schedules = load_schedules()
        for job in schedules:
            key = f"{job['time']}_{job['portion']}"
            if job["time"] == current_time and key not in done_today:
                feed(job["portion"])
                done_today.add(key)
        if current_time == "00:00":
            done_today.clear()
        time.sleep(30)

threading.Thread(target=scheduler, daemon=True).start()

# ---------------- 路由 ----------------
@app.route("/", methods=["GET", "POST"])
def index():
    if request.method=="POST":
        portion = request.form.get("portion")
        if portion:
            feed(portion)
    schedules = load_schedules()
    schedules = sorted(schedules, key=lambda x: x["time"])
    return render_template("index.html",
                       scheduled_jobs=schedules,
                       feeding_history=load_history())

@app.route("/add_schedule", methods=["POST"])
def add_schedule():
    time_ = request.form.get("time")
    portion = request.form.get("portion")
    schedules = load_schedules()
    schedules.append({"time": time_, "portion": portion})
    save_schedules(schedules)
    return redirect(url_for("index"))

@app.route("/delete_schedule/<int:index>", methods=["POST"])
def delete_schedule(index):
    schedules = load_schedules()
    if 0 <= index < len(schedules):
        schedules.pop(index)
        save_schedules(schedules)
    return redirect(url_for("index"))

@app.route("/clear_history", methods=["POST"])
def clear_history():
    save_history([])
    return redirect(url_for("index"))

# ---------------- 主程序 ----------------
if __name__=="__main__":
    # 启动 Flask
    threading.Thread(target=lambda: app.run(host="0.0.0.0", port=5000), daemon=True).start()

    # 启动 ngrok
    cmd = "nohup /usr/local/bin/ngrok http --domain=shrimp-direct-distinctly.ngrok-free.app 5000 > ngrok.log 2>&1 &"
    subprocess.call(cmd, shell=True)

    # 保持主线程不退出
    while True:
        time.sleep(3600)

• 也可使用使用 systemd 服务或crontab

方法

1. 编辑 autostart 文件

sudo nano /etc/xdg/lxsession/LXDE-pi/autostart

注释：lxsession 桌面会话启动时会读取这个文件，实现开机启动程序。

1. 添加启动命令

@lxterminal -e python3 /home/wde/Desktop/python/main.py

注释：

• @lxterminal 表示打开一个终端窗口运行程序。
• -e 指定终端执行命令。
• python3 /home/wde/Desktop/python/main.py 是要运行的 Python 程序。

1. 保存并退出

• Ctrl + O → 回车 → Ctrl + X

1. 效果

• 开机后桌面会自动打开终端窗口，并执行程序。
• 如果不希望看到终端窗口，可使用 @/usr/bin/python3 /home/wde/Desktop/python/main.py & 来静默运行。

---

8. 降低功耗方法

条件

• WiFi 和 HDMI 保持开启。
• 禁用不必要外设（蓝牙、音频接口等）。
• 调整 CPU/GPU 频率和电压。

编辑 config.txt

sudo nano /boot/firmware/config.txt

注释：Raspberry Pi 4 桌面版的 boot 配置文件在 /boot/firmware/config.txt，非桌面版仍是 /boot/config.txt。

推荐设置

# CPU 降频，降低功耗
arm_freq=600          # 设置 CPU 频率为 600MHz
over_voltage=-2       # CPU 电压降低，减少发热

# GPU 降频与内存调整
gpu_freq=200          # GPU 频率
gpu_mem=32            # GPU 占用内存，最小化

# HDMI 设置，保证输出但低功耗
hdmi_force_hotplug=1  # 强制启用 HDMI
hdmi_drive=2          # HDMI 输出模式

# 禁用不必要外设
dtoverlay=disable-bt  # 禁用蓝牙
dtparam=audio=off     # 禁用板载音频

保存并生效

sudo reboot

注释：重启后配置生效，CPU/GPU 降频、外设关闭，减少功耗和发热。

---

9. 注意事项

• 手机访问 Ngrok URL 即可远程控制

• 默认每次 Ngrok URL 会变，免费用户可绑定静态子域名 ngrok Agent CLI 快速入门 | ngrok 文档 — ngrok Agent CLI Quickstart | ngrok documentation 以及 https://dashboard.ngrok.com/domains

• GPIO 引脚请根据实际步进电机接线调整

• 定时任务通过 apscheduler 实现，可根据需要扩展