有沒有想過是否有一種方法可以制作簡單的物聯(lián)網(wǎng)解決方案原型，而無需花費數(shù)天時間編寫代碼或無需編碼即可構(gòu)建實用的高級項目。是的，這可以通過 Node-Red 平臺實現(xiàn)。Node-RED由 IBM 開發(fā)，是一種開源編程工具，用于以新穎有趣的方式將硬件設(shè)備、API 和在線服務(wù)連接在一起。它提供了一個基于瀏覽器的編輯器，可以使用調(diào)色板中的各種節(jié)點輕松地將“流”連接在一起，只需單擊一下即可將其部署到其運行時。

它使用可視化編程，允許您將代碼塊（稱為節(jié)點）連接在一起以執(zhí)行任務(wù)。在今天的教程中，我們將研究如何使用 Node-RED 在樹莓派上部署簡單的項目。樹莓派node-red 教程將涵蓋；

在 Raspberry Pi 上安裝 Node-RED。

Node-RED 用戶界面簡介

如何設(shè)置 Node-RED 流

如何使用 Node-RED 控制 Raspberry Pi GPIO 引腳

如何使用 Node-RED 輸入、輸出和 if-else，例如使用開關(guān)進行決策

先決條件

本教程將基于 Raspbian 伸展操作系統(tǒng)，我假設(shè)您熟悉使用它設(shè)置 Raspberry Pi，并且您知道如何使用終端軟件（如 putty）通過 SSH 連接到 Pi。

為了輕松完成本教程，我建議您使用連接到樹莓派的顯示器或使用 VNC 查看器軟件。

雖然 Node-Red 從 Web 瀏覽器運行，并且可以在通過 Pi 的 IP 地址連接到 Pi 的 PC 上訪問，但我相信 VNC/監(jiān)視器體驗會給您帶來更好的體驗。

作為演示 Node-Red 工作原理的演示，我們將使用 Node-RED 對 Raspberry Pi 進行編程以控制連接到其 GPIO 的 LED，然后修改程序以允許通過連接到 Pi 的觸覺按鈕控制 LED通用輸入輸出接口。

所需組件

構(gòu)建此項目需要以下組件；

帶有預(yù)加載 Raspbian Stretch 的 SD 卡的 Raspberry Pi 3

100 歐姆電阻 （1）

發(fā)光二極管 （1）

面包板 （1）

公對母跳線

觸覺按鈕 （1）

在樹莓派上安裝 Node-RED

雖然 Node-Red 預(yù)裝在 Raspbian Stretch OS 上，但我們需要升級它才能享受它的一些最新功能。升級 Node-Red將

將現(xiàn)有用戶升級到 LTS 8.x 或 10.x Node.js 和最新的 Node-RED

將任何現(xiàn)有的全局安裝節(jié)點遷移到用戶 ~/.node-red 空間，以便可以通過調(diào)色板管理器對其進行管理，它不會更新任何用戶安裝的現(xiàn)有節(jié)點。這必須由用戶手動完成（見下文）。

可以選擇（重新）安裝在完整 Raspbian Pi 映像上預(yù)安裝的額外節(jié)點。

但是，升級 Node-Red 的過程類似于安裝一個新的，所以為了本教程的目的，我們將把它視為一個新的安裝，以便使用其他操作系統(tǒng)版本的人可以跟隨。

按照以下步驟在您的 Raspberry Pi 上安裝/升級 Node-RED。

我們首先升級和更新 pi，以確保其上的所有內(nèi)容都是最新的并避免兼容性問題。通過打開終端或通過 ssh 執(zhí)行此操作，然后運行；

sudo apt-get 更新

其次是

sudo apt-get 升級

完成后，在終端上運行下面的 bash 腳本；

bash 《（curl -sL https://raw.githubusercontent.com/node-red/raspbian-deb-package/master/resources/update-nodejs-and-NodeRed）

bash 腳本將執(zhí)行以下操作

詢問您是否要（重新）安裝額外的 Pi 節(jié)點

保存在 /usr/lib/node_modules 中找到的任何全局安裝的 node- red-nodes 的列表

apt-get 刪除現(xiàn)有的 Node-Red

從 /usr/bin 和 /usr/local/bin 中刪除任何 node-red 二進制文件

從 /usr/lib/node_modules 和 /usr/local/lib/node_modules 中刪除任何 node-red 模塊

檢測 Node.js 是從 Node.js 包還是 Debian 安裝的

如果不是 v8 或更新版本 - 酌情刪除并安裝最新的 v8 或 v10 LTS（不使用 apt）。

清理 npm 緩存和 .node-gyp 緩存以刪除任何以前版本的代碼

安裝 Node-RED 最新版本

在用戶帳戶下重新安裝以前全局安裝的任何節(jié)點

如果需要，重新安裝額外的 Pi 節(jié)點

重建所有節(jié)點 - 重新編譯任何二進制文件以匹配最新的 Node.js 版本

將 node-red-start、node-red-stop 和 node-red-log 命令添加到 /usr/bin

添加菜單快捷方式和圖標(biāo)

添加系統(tǒng)腳本并設(shè)置用戶

如果在 Pi 上添加 CPU 溫度 -》 IoT 示例

上面的 bash 腳本以sudo運行許多命令，并確實刪除了現(xiàn)有的 Node.js 和核心 Node-RED 目錄。您可以在運行之前檢查此GitHub 頁面上的腳本內(nèi)容，以確保它不會影響您在 Pi 上已有的任何項目。

安裝完成后，您現(xiàn)在應(yīng)該在菜單的編程應(yīng)用程序列表下看到 Node-Red 圖標(biāo)。

在 Raspberry Pi 中啟動 Node-RED

Node-Red 可以通過樹莓派桌面的菜單部分、終端或 ssh 啟動。

要在 raspberry pi 的桌面上啟動，請單擊 Raspberry 圖標(biāo)，將鼠標(biāo)懸停在 Programming 單擊 Node-RED （ Menu》Programming》NodeRed ） 以啟動它。

也可以通過ssh或終端運行啟動；

節(jié)點紅開始

您應(yīng)該會看到一個類似下圖的窗口，在桌面上顯示節(jié)點紅色啟動。

一旦你看到這個，去menu-》internet并啟動 chromium web browser。雖然您的 Raspberry pi 不需要互聯(lián)網(wǎng)來運行 Node-Red，但它使用瀏覽器作為其界面。

啟動 chromium 后，在地址欄中輸入localhost:1880，然后按 Enter 鍵。1880 是樹莓派上的端口，Node-Red 預(yù)設(shè)在其上進行通信。這應(yīng)該會顯示Node-Red 界面，如下圖所示。

了解 Node-RED 接口

Node-Red 界面包括流程面板、節(jié)點面板、調(diào)試控制臺和信息控制臺，如上圖所示。

流程面板是將節(jié)點連接在一起以創(chuàng)建程序的地方，在 Node-Red 中稱為流程，而節(jié)點面板由代表與設(shè)備相關(guān)的硬件、協(xié)議和軟件功能的對象組成。它包括用于 IoT 的 MQTT 等協(xié)議，以及用于 raspberry pi 等板的 GPIO 輸出和輸入模式。信息控制臺提供有關(guān)突出顯示/選定對象的信息，而調(diào)試控制臺就像 Arduino 串行監(jiān)視器一樣工作，可以在流程運行時提供反饋。部署按鈕用于將流上傳到目標(biāo)硬件。菜單按鈕包含不同的上傳類型，以幫助您充分利用您的項目。隨著 Node-Red 啟動并運行，我們現(xiàn)在可以繼續(xù)構(gòu)建演示項目。

原理圖

正如在介紹中提到的，我們今天的演示項目將使用 Node-RED 流控制 Raspberry Pi 的 GPIO。為了顯示 GPIO 狀態(tài)的變化，我們將一個 LED 連接到 GPIO，這樣當(dāng)特定的 GPIO 引腳打開時，LED 就會亮起，反之亦然。

如下圖所示，將 LED 連接到 Raspberry PI 。

我還使用面包板、LED、電阻器和一些連接線在我的硬件上構(gòu)建了相同的東西。建立連接后，我的硬件設(shè)置看起來像這樣。

這個項目可以很容易地轉(zhuǎn)換成一個家庭自動化項目，只需用繼電器和任何交流電器替換 LED，通過各種家庭自動化項目了解如何做到這一點。

在 Node-RED 中創(chuàng)建流

連接 LED 后，我們可以繼續(xù)開發(fā)流程。NodeRed 中的程序稱為流，就像 Arduino IDE 將它們稱為草圖一樣。流是使用節(jié)點組合創(chuàng)建的。您可以創(chuàng)建多個可以同時運行的流程，但在本教程中，我們將創(chuàng)建一個流程來打開/關(guān)閉 LED。

首先，滾動到 Nodes 面板的底部，您將看到 raspberry pi 節(jié)點部分接近末尾，其中兩個節(jié)點標(biāo)記為rpigpio。這些節(jié)點用于與樹莓派的 GPIO 通信。其中一個節(jié)點用于輸入，而另一個用于輸出，由樹莓派徽標(biāo)的位置區(qū)分。對于輸入節(jié)點，徽標(biāo)位于文本之前，而對于輸出節(jié)點，徽標(biāo)位于文本之后，如下圖所示。

在本教程中，我們將使用輸出節(jié)點，將其拖到界面的流程部分。此步驟類似于使用pinMode（）命令將 Arduino 的特定引腳聲明為輸出。雙擊輸出節(jié)點，將打開一個彈出窗口，如下所示，允許您編輯節(jié)點的屬性。

在 pin property 部分下，選擇 GPIO17（pin 11）。然后將類型屬性設(shè)置為“數(shù)字輸出”并勾選“初始化引腳狀態(tài)？” 復(fù)選框?qū)ⅰ耙_的初始級別”選項保留為低 （0）。給節(jié)點起任何您喜歡的名稱，然后單擊完成按鈕。

節(jié)點的名稱應(yīng)自動更改為您在屬性設(shè)置下輸入的名稱。例如，我將其命名為 LED，因此節(jié)點名稱也更改為 LED，如下所示。

要打開/關(guān)閉 LED，我們需要使用輸入來驅(qū)動動作。雖然我們可以使用按鈕，但我想用它來介紹 Node-RED 中允許將消息注入流的功能。這些功能稱為注入節(jié)點。我們將使用兩個注入節(jié)點。一個是打開 LED，另一個是關(guān)閉它。

轉(zhuǎn)到節(jié)點面板并將注入節(jié)點拖到流中。它是調(diào)色板中帶箭頭的第一個節(jié)點，下圖中突出顯示了注入節(jié)點。

雙擊它以編輯其屬性。通過單擊有效負載前面的下拉菜單將數(shù)據(jù)類型更改為字符串，然后在有效負載框中輸入 1。有效載荷框中的值是按下節(jié)點時將注入到流中的值。將節(jié)點名稱設(shè)置為“ON” 按“Done”按鈕保存。

對第二個節(jié)點重復(fù)上述操作，將有效負載值設(shè)置為“0”，并將其名稱設(shè)置為“off”，如下所示。

在屬性功能下，重復(fù)下拉菜單可用于自動注射，以便每隔一段時間按下按鈕。這可以用來創(chuàng)建眨眼效果。如下所示將節(jié)點連接在一起，方法是將其中一個節(jié)點上的灰點拖動到另一個節(jié)點以創(chuàng)建流。

完成后，我們現(xiàn)在已經(jīng)完成了我們的第一個 Node-Red Flow。

下一步是讓我們在 raspberry pi 上部署流程。單擊紅色的部署按鈕。您應(yīng)該會在屏幕頂部看到“成功部署”閃爍，如下所示。

單擊注入節(jié)點后面的灰色按鈕以激活每個節(jié)點。

通過單擊“on”注入節(jié)點，您應(yīng)該看到成功注入“on”，并且 LED 亮起。單擊“關(guān)閉”注入節(jié)點時，LED 應(yīng)熄滅。

而已。此設(shè)置的完整工作可以在此頁面底部鏈接的視頻中找到。

使用 Raspberry Pi 在 Node-RED 接口中添加按鈕/開關(guān)

為了解釋如何將輸入元素連接/添加到您的流程中，我們將通過添加按鈕來替換注入節(jié)點來進一步處理上述流程。

將按鈕連接到樹莓派，這樣，按鈕的一個腳接地，另一腳連接到樹莓派的 GPIO 引腳 4（引腳 11），如下圖所示。

完成此操作后，返回 Node-Red 并刪除我們之前使用的兩個注入節(jié)點，方法是單擊節(jié)點并按鍵盤上的刪除或雙擊節(jié)點并在彈出窗口中按刪除。完成后，向下滾動節(jié)點選項板到 raspberry pi 部分并選擇輸入節(jié)點。它是左邊有樹莓派圖標(biāo)的那個，在節(jié)點名稱之前。

將節(jié)點拖到流中并雙擊它以編輯屬性。將引腳設(shè)置為 GPIO 4（引腳 11）并將電阻前面的下拉設(shè)置為上拉。這會將 GPIO 4“上拉”到高電平。設(shè)置好屬性后點擊完成按鈕。

為了讓我們在按下開關(guān)時做出合乎邏輯的決定，而不僅僅是將 GPIO4 短接到地，我們將使用開關(guān)節(jié)點。在節(jié)點面板中的功能部分下搜索它并拖動到流中。

切換節(jié)點允許您以類似于“if”語句的方式做出決策。它可以根據(jù)輸入值設(shè)置為具有不同的輸出。對于本教程，我們將為它配置兩個輸出路徑，這樣，當(dāng) msg.payload 屬性等于 1（未按下開關(guān)）時，它應(yīng)該遵循第一個路徑，如果有任何其他輸入，則將遵循第二個路徑在輸入處觀察到除 1 以外的值（按下開關(guān)）。使用“+add”按鈕添加路徑。雙擊節(jié)點并按上述方式進行配置。完成后點擊完成。

一旦你點擊完成按鈕，你應(yīng)該會看到兩條路徑反映在switch node的外觀中，因為它現(xiàn)在在輸出端有兩個連接點。

接下來，我們需要引入一個“更改”節(jié)點。更改節(jié)點將用于根據(jù)參數(shù)節(jié)點的結(jié)果設(shè)置 LED 的狀態(tài)。

我們將使用兩個變更節(jié)點。第一個的有效負載將設(shè)置為 0，如下圖所示，第二個的有效負載將設(shè)置為 1。編輯兩者的屬性后單擊完成。

為了更好地解釋，還記得我們使用了上拉電阻嗎？因此，當(dāng)按鈕沒有被按下時，該引腳的輸出將為 HIGH（1），這意味著如果我們將其通過開關(guān)節(jié)點，LED 將“打開”，因為這不應(yīng)該是這樣，我們將使用“更改”節(jié)點將其設(shè)置為 LOW（0）。第二個“更改”節(jié)點用于將值設(shè)置為 1，這樣當(dāng)檢測到 GPIO 引腳 4 的高電平狀態(tài)以外的任何其他狀態(tài)時，它應(yīng)該將 LED “打開”，因為這意味著按鈕已被按下。將更改節(jié)點和其余節(jié)點連接在一起，如下圖所示。

完成后，我們現(xiàn)在可以部署項目了。檢查連接以確保一切正常，然后單擊部署按鈕。像往常一樣，如果成功，您應(yīng)該看到部署成功彈出窗口，現(xiàn)在可以使用開關(guān)控制 LED。

雖然 Node-Red 可以讓您輕松快速地構(gòu)建原型，而無需擔(dān)心代碼，但它實際上可能不是最合適的，尤其是對于需要靈活性和控制程序的經(jīng)驗豐富的開發(fā)人員而言。盡管如此，它還是一個很棒的工具，可以讓您在幾分鐘內(nèi)構(gòu)建原型。