1 简介
我有一个Raspberry Pi和一个oled IIC接口128×64屏幕。 另外，我还买了一个Raspberry Pi有线摄像头。 我总是想在OLED屏幕上显示一些东西，它通常只显示系统信息和一些动画。 感觉没意思（而且不太实用），所以我花了时间做了一个可以控制树莓派的系统。 我还花时间用sketchup画了一个简单的外壳模型。
电缆屏接口我使用的是插入式杜邦电缆连接器，这样可以方便地更换屏幕。 接线区域只需用烙铁焊接一下，然后用热缩管包裹即可。
2. 外壳模型
我有9层肠衣。 拆掉上面的一层，只使用新涂漆的一层。 四个支柱用于固定OLED屏幕。 圆孔是风扇孔，方框是摄像头孔。 至于螺丝孔，我没有留，因为我总觉得3D打印的孔不牢固，所以以后不妨用小电机转几个孔，然后再固定螺丝。
完成后，就可以将其切片并使用我的廉价 3D 打印机打印出模型。 模型看起来很简单，但是画起来却花了很长时间。 我用游标卡尺测量了各个地方的尺寸，但是打印机的精度比较低。 后来我用砂光工具（小电动转子）打磨了一下，就可以了。 。 孔的尺寸总是打印得小，可能是因为我没有增加水平扩展。
最终效果：
看起来不太好，但是很稳定。
3.手机设置
手机使用软件“蓝牙串口”软件控制：
4、系统设计
我想实现一个用手机控制Raspberry Pi上的一些服务的系统，并且可以实现自定义命令。 系统中的每个选项都由一个json配置文件决定，这样可以方便地扩展功能。 一开始我是通过网络控制树莓派，在树莓派上建立socket服务，在手机上发送http请求。 然而，这个操作很愚蠢，因为你不能保证树莓派进入一个环境时一定会连接到网络。 如果网络断了，你就无法控制Raspberry Pi。 后来我改成通过蓝牙串口rfcomm协议控制。
我使用 Adafruit-SSD1306 作为 oled 屏幕驱动程序。 该驱动程序用于渲染的图像对象是PIL库的Image对象。 如果需要扩展系统上的功能，可以修改json文件，添加子任务来实现，无需动手。 图像处理。
子任务模块存放在command文件夹中：扫描wifi二维码、显示系统信息、显示动画。
创建Json.py：
import json
data = [
{"text":"设置","function":"test","child":
[
{"text":"wifi设置","function":"JscanQRcode"},
{"text":"service设置","function":"test"},
{"text":"其它设置","function":"test"},
]
},
{"text":"显示动画(Bad Apple)","function":"JtestMovie"},
{"text":"显示系统信息","function":"JdisplayInfo"},
{"text":"重启系统","function":"Jrestart"},
{"text":"设置5","function":"test"},
{"text":"设置6","function":"test"},
{"text":"设置7","function":"test"},
{"text":"设置8","function":"test"},
{"text":"设置9","function":"test"},
{"text":"设置10","function":"test"},
{"text":"设置11","function":"test"},
{"text":"其它设置","function":"test"},
]
with open("config.json",'w') as f:
f.write(json.dumps(data))4.1 监控通信线程
一开始，蓝牙发送指令的监听和接收指令的处理是独立于两个线程的。 他们只能使用投票的方式。 后来发现这样占用CPU太多了。 为了考虑资源占用问题和指令的实时性，我把命令处理控制放在蓝牙监听循环中，这样当没有接收到命令时，就会阻塞，而当接收到命令时，该命令将立即被处理。 减少资源占用，提高指令的实时性。
server_sock=bluetooth.BluetoothSocket(bluetooth.RFCOMM)
server_sock.bind(("",1))
server_sock.listen(1)
while True:
client_sock,address = server_sock.accept()
while True:
try:
control = client_sock.recv(1024).decode()
判断control, 我定义了5种，分别为 上，下，确认，返回，息屏，5个指令
....
except Exception as e:
print(e)
client_sock.close()
break这里使用了两个while嵌套，因为rfcomm协议需要连接才能通信。 每条指令发送完后都不会断开连接，这样每条指令读取都会在第二层循环，如果没有连接就会在server_sock.accept()中阻塞。 连接过程中，断开连接时会抛出异常。 如果抛出异常，就会执行到break，从而跳出第二层循环。 它将被阻塞，直到执行完 server_sock.accept() 并重新启动。 等待新连接到达。
这里我设计了一个屏幕停止命令，因为我发现系统信息一直显示，这导致了一些烧屏效果。 全亮时屏幕上会有一些黑痕，所以最好不要一直开着屏幕。
4.2 主线程和子任务线程
子任务和主线程不能在同一个线程，否则必然会阻塞在子任务中，从而无法获取下一条指令（也就是不知道什么时候退出），所以子任务的执行需要独立于主线程。 使用另一个线程来执行。 您可以接受何时独立于主线程返回。
另外就是主线程收到返回指令后如何通知子线程退出。 这里我使用通过文件传递的消息。 当子任务开始运行时，在项目目录下写入一个文件is_running，其中值为1，表示该子任务正在运行，然后在子任务循环中，判断内容是否为0。如果为0，则立即退出。 如果主线程收到返回指令，会立即将is_running的值修改为0，这样就可以通知子任务结束了。
这里也会出现一个问题。 当主线程向is_running写入0值并执行完成时，子线程可能不会立即退出。 这时子线程和主线程可能会同时显示图像（子任务中有时也可能会调用oled）。 屏幕显示一些内容，例如显示动画、显示系统信息等。 这时候就会产生冲突，导致OLED屏幕不稳定，屏幕会亮、闪烁。 因此，需要保证同一时间只有一个线程可以将图像显示到OLED屏幕上。 加锁是一种解决方案，不过我用的是判断当前线程数来判断子线程是否真的结束了 len(threading.enumerate()) > 1，如果线程数大于1，则表示子线程正在运行。
while len(threading.enumerate()) > 1:
pass这种方式阻塞会导致多个线程无法在OLED屏幕上显示图像，从而导致OLED屏幕变得不稳定。
5.扫描WIFI二维码功能
小米手机可以共享wifi（二维码形式）。 二维码包含wifi信息ssid、密码以及使用的加密协议。 有了这些信息，Raspberry Pi 就可以连接到 WiFi。 opencv库中有一个类cv2.QRCodeDetector()可以识别二维码，但该功能需要opencv4.0及以上版本。 树莓派在使用pip3安装opencv4.0及更高版本的时候肯定会失败，因为在build_wheel的时候占用了大量的内存，而且由于种种原因，我无奈只能下载opencv源码手动编译。 编译成功后就可以调用这个类了。
这里我想用OLED屏幕来显示相机的内容。 默认情况下肯定不会显示这个，因为OLED屏幕只能显示黑白，这是图像经过二值化后的信息。 大致看到手机的轮廓信息就足够了。
然后将成功解析二维码扫描得到的字符串信息写入到/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf配置文件中，然后重启Raspberry Pi系统。 这样重启后的树莓派系统就可以连接wifi了。 （这个系统软件肯定需要root权限才能运行，否则配置文件无法修改）
6.动画
动画的实现是通过多张图片的切换形成的。
6.1 开始动画
只有一张图，不够炫酷。 使用opencv mask方法将其制作成动画。
创建开始图片.py
import os
import cv2
import numpy as np
width = 128
height = 64
img = cv2.imread("result.png")
mask = np.zeros((height,width,3),np.uint8)
backImg = np.zeros((height,width,3),np.uint8)
for x in range(width):
for y in range(height):
if y % 2 and x % 2:
backImg[y,x,:] = 255
for i in range(100):
temp_mask = mask.copy()
cv2.circle(temp_mask,(width//2-1,height//2),i,(255,255,255),-1)
temp_mask = cv2.cvtColor(temp_mask,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
temp_mask = cv2.threshold(temp_mask,150,255,cv2.THRESH_BINARY)[1]
inv_mask = 255 - temp_mask
result = cv2.bitwise_and(img,img,mask=temp_mask)
backImgTemp = cv2.bitwise_and(backImg,backImg,mask=inv_mask)
# cv2.imwrite(f"startPic2/{i}.jpg",backImgTemp+result)
cv2.imshow("title",backImgTemp+result)
cv2.waitKey(10)然后将每一帧保存为图像，使用时直接调用PIL库读取每一帧图像。 当然，你也可以暂时使用opencv来绘制，但是我认为这样很浪费性能，所以我还是将每一帧保存为图片。
6.2 过渡动画
过渡动画指的是开机动画代码，即以之前状态的图片作为背景，新的图片是最终要显示的图片：
代码可以精确控制每一帧的延迟，并且可以微调过渡动画的速度。
但我觉得这很浪费性能，所以代码中还没有添加过渡动画功能。
7 调试方面
我的电脑是win7。 这个控制系统的调试和编写非常麻烦。 每次修改都需要上传到树莓派上才能看到显示效果。 后来我想到驱动库调用的是PIL图像对象。 然后我可以将其转换为opencv图像对象（numpy数组）然后显示它，这也是我文章上面的屏幕截图中显示的内容。 不做任何修改上传，这里调用的是Adafruit_SSD1306驱动库，所以我直接在项目目录下创建了一个名为Adafruit_SSD1306的模块，在子线程中调用opencv来显示图像：
import cv2
import numpy as np
from PIL import Image
from threading import Thread
class SSD1306_128_64:
def __init__(self,rst):
self.img = Image.new('1', (128,64))
Thread(target=self.display_thread).start()
def begin(self):
pass
def clear(self):
self.img = Image.new('1', (128,64))
def display_thread(self):
while True:
img = np.asarray(self.img,dtype="uint8")
img[img==1] = 255
cv2.imshow("title",img)
cv2.waitKey(10)
def display(self):
pass
def image(self,image):
self.img = image上传时，不要上传Adafruit_SSD1306.py文件。 当然，这只能用于调试OLED屏幕显示，不能用于特定任务执行时的调试，因为Windows没有相应的命令，子任务线程确定也会干扰。
8.将其配置为服务
创建一个新文件：/etc/systemd/system/rfcomm.service：
Description=RFCOMM service
After=bluetooth.service
Requires=bluetooth.service
[Service]
ExecStart=/usr/bin/python3 /root/raspi/main.py
[Install]
WantedBy=multi-user.target添加开机自动启动：
systemctl enable rfcomm关闭开机自动启动：
systemctl disable rfcomm管理服务：
service rfcomm stop #停止
service rfcomm start #启动
service rfcomm restart #重启9.使用
依靠：
Adafruit_SSD1306
opencv 4.1.0（手动编译）
你可以参考我的几篇文章：
在树莓派上编译opencv4
树莓派蓝牙rfcomm协议通信
上传到树莓派时无需上传项目目录下的Adafruit_SSD1306.py。
10.其他
为了写这篇文章，我使用了一个工具来转换和生成 gif。 我发现生成的gif有水印，需要充值才能去除水印。 经过简单的研究，我猜测水印是叠加在png上的，所以我使用正则表达式来匹配它们。 PNG文件头尾，我得到了水印图片，然后修改为完全透明，然后将修改后的完全透明图片替换到exe中。 修改后的PNG图像比原始图像小，因此我执行了0填充操作。 然后进行二值替换就达到了去水印的效果。 毕竟gif工具只是临时用的，只是为了展示一下效果代码的效果（我买了这家公司的软件的终身会员（不过听说也是被github开源项目修改过的，很不择手段））。 建议以后在软件代码逻辑中生成软件水印，尽可能防止破解。 破解与反破解相互促进发展。
