В основу предлагаемой метеостанции положен самодельный компьютер PIDP11, состоящий из «малинки» с эмулятором PDP-11 и корпуса с передней панелью с действующими светодиодами и переключателями. Но несмотря на это, у «малинки» осталось достаточно незанятых GPIO, чтобы подключить ещё и датчик давления и температуры.

На эмуляторе запущена ОС 2.11BSD, в которой «крутится» ПО метеостанции. Данные выводятся на два эмулятора терминала. Один из них — cool-retro-term — отображает текстовую информацию крупным шрифтом при помощи ASCII-арта. Второй — эмулятор графического терминала Tektronix 4010 с запоминающей трубкой — выводит кривые изменения давления и температуры.

Способ подключения датчика BME280 описан здесь:

Обозначение | Назначение   | GPIO на
на плате    |              | Raspberry Pi
датчика     |              |
------------+--------------+--------------
VCC         | 3,3 В        | P1-01
GND         | Общий        | P1-06
SCL         | SCL шины I2C | P1-05
SDA         | SDA шины I2C | P1-03

OLED-дисплей, показанный на фото ниже, подключён параллельно датчику, но ему назначен на шине I²C другой адрес. При желании можно вообще не устанавливать дисплей. Также автор установил кнопку для корректного завершения работы ОС перед выключением питания.



Чтобы заставить устройство работать, нужно первым делом добавить в запущенный в эмуляторе 2.11BSD нового пользователя так:

Войдите как корневой пользователь. Введите команду vipw для запуска редактора vi с файлом /etc/passwd

Поместите в файл строку:

firstname::201:20:fullname:/home/firstname:/bin/tcsh

где firstname и fullname — краткое и полное имена пользователя.

Выйдите из редактора, создайте пользователю домашнюю папку:

cd /home
 mkdir firstname
 chown firstname firstname

Скопируйте файлы .login и .cshrc в эту папку'

 cd /home/user
 cp .* /home/firstname
 cd /home/firstname
 chown firstname .*

Введите vi .login и отредактируйте приглашение командной строки, поменяв соответствующую строку на:

set prompt='%n@%m:%c$ '

Выйдите из редактора. Разлогиньтесь командой logout, смените новому пользователю пароль командой passwd под рутом, теперь можно войти в систему под логином и паролем нового пользователя.

После этого надо сделать, чтобы дата и время в системе устанавливались при загрузке автоматически, так (за приведённую ниже информацию автор благодарит Jason Vanick и Johnny Billquist):

Сначала настройте сеть и убедитесь, что ping работает. Затем непосредственно перед строкой ntpt в файле /etc/rc.local поместите строку:

ntp -sf pool.ntp.org

Поменяйте последнюю строку в файле /etc/ntp.conf на:

server pool.ntp.org

Можно выбрать любой другой NTP-сервер. Чтобы настроить часовой пояс, проверьте список поясов в файле /usr/share/zoneinfo и найдите там название вашего пояса. Войдите как корневой пользователь и введите команды:

cd /etc
mv localtime localtime.old
ln -s /usr/share/zoneinfo/timezone localtime

Следующая операция — установка и настройка программы, которая позволит в командную строку 2.11BSD, запущенной в эмуляторе, пробросить командную строку Raspbian, запущенной на реальной «малинке», так:

В Raspbian под рутом введите команду:

sudo apt-get install rsh-server

Создайте в домашней папке файл .rhosts следующего содержания:

bsd_ip_address bsd_user_name

где bsd_ip_address — IP-адрес виртуальной машины с 2.11 BSD, а bsd_user_name — имя пользователя в 2.11 BSD, который сможет выполнять команды на реальной «малинке», например:

192.168.1.99 rene

Установите для этого файла права доступа, иначе ничего не заработает:

chmod 600 .rhosts

Перейдите в эмулятор, войдите в 2.11 BSD как корневой пользователь и отредактируйте /etc/hosts — добавьте строку:

remote_ip_address remote_full_name remote_nick_name

где remote_ip_address — IP-адрес реальной «малинки», а remote_full_name и remote_nick_name — её доменное имя и псевдоним, например:

192.168.1.103 pizerow.home.lan pizerow

Войдите под ранее заданным именем (bsd_user_name) и проверьте, всё ли заработало:

rsh remote_nick_name -l pi -n “ls”

Вы только что выполнили из эмулятора команду ls на реальной «малинке». Если вместо этого перед вами появилась форма ввода пароля, значит, что-то пошло не так.

Теперь попробуйте что-нибудь посложнее. Введите команду:

rsh remote_nick_name -l pi -n “cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp”

В папке rtest данного репозитория есть небольшая программа на языке C, которая показывает, как использовать popen для получения информации от той или иной программы и обрабатывать её так, чтобы получать человекочитаемый вывод в 2.11BSD:

rene@pdp11:rtest$ rtest
****************************************************
* The CPU temperature on the pizerow is 42.2 deg C *
****************************************************
rene@pdp11:rtest$

Вы только что увидели в эмуляторе температуру реального процессора, на котором этот эмулятор «крутится».

Скачайте скрипт на Python из папки weather/sensor данного репозитория.

Убедитесь, что скрипт правильно работает в remote pizerow и поместите его в папку /home/pi/bin

Запустите cool-retro-term и эмулятор, войдите в 2.11BSD как только что созданный пользователь и введите команды:

mkdir weather
cd weather

Тем или иным способом (например, с помощью FileZilla) перетащите файлы из папки weather/BSD репозитория в папку weather ОС, запущенной в эмуляторе. Введите команду weather, и программа вытащит данные из датчика и покажет их в таком виде:

 rene@pdp11:weather$ weather
 Contacting remote sensor...
 Data received, analyzing ...
 **************************************
 The sensor reports the following data:
 Temperature 7.0 C
 Pressure 969.8 hPa
 Humidity 66.8 %
 **************************************
 rene@pdp11:weather$

Если всё заработало, создайте в папке ~/weather папку dats, где weather2 сможет хранить лог:

cd
cd weather
mkdir data
weather2

weather2 начнё каждый день создавать в папке ~/weather/data по файлу с именем, соответствующем дате, и каждую минуту прибавлять к нему по строке с данными. А на терминал он будет непрерывно выводить следующее, обновляя экран также раз в минуту:



Ну а weather3 работает так же, только выводит ещё время и давление. Для перемещения курсора он использует библиотеку curses.



Попробуйте также выводить тем же способом значения температуры и давления в предыдущие дни, а также написать скрипт для получения на основе этих данных прогноза погоды. Успехов!

Приложение 1 — установка и настройка cool-retro-term

Приложение 2 — установка и настройка эмулятора графического терминала Tektronix 4010