Pet Monitor Camera using VU4L with Raspberry Pi

概要

Raspberry PI Zero 2WでUV4Lが意外とスムーズに動きました。UV4Lは簡単に音声と映像の双方向Streamingが出来るのですが双方向のStreamingはZero 2Wには負担が大きく相手は”映像と音声”こちらからは”音声”のみが実用範囲の様です。それを踏まえて今回はZero 2Wで見守りカメラを製作します。

部品リスト

USBハブ

Zero 2WはUSBポートが少ないのでこれでポートを増やしています。

Webカメラ

安価なUSBカメラ。マイク内蔵。

2dofサーボ

2軸のARM。USBカメラをこれに取り付けてカメラの向きを制御します。

ミニスピーカー

ダイソーの300円スピーカ。電源はUSB。音入力は3.5mm ステレオミニプラグ

配線と組み立て

Zero 2Wと各部品を下記の様に接続しています。

USBハブ: ポートを拡張し、USBカメラや外部サウンドカードを接続。
サーボモニタ: GPIO20, 21を使用して2個のモータを制御。
SSR: GPIO26を使用し、AC100Vのスイッチングを制御。
ACアダプタ: 安定動作のため、サーボ等はハブを介さず直接電源を供給。

組み立て完成図。

インストール

インストールは以下の手順で行って下さい。

Zero 2wのセットアップ

Raspberry PIデバイス -> Raspberry PI ZERO 2W
OS -> Raspberry PI OS(Legacy,32-bit) Lite
ストレージ -> SDカードを選択して下さい。16G以上推奨。

パラメタの設定とSSHの有効。Zero 2Wにキーボード等を繋がないのでSSHは必須。

OSのイメージ作成後、SDカードをセットしてブートします。

コードのダウンロードとインストール

wgetでコードをダウンロードして解凍。6つのファイル favicon.ico、index.html、monitor.css、monitor.js、monitor.py、setup.sh を含んだ monitor フォルダが作られます。 monitor フォルダに移動し setup.sh に実行権を与えて実行。インストールが開始されます。

                                        wget https://hp.hatakekara.com/contents/raspberry/project/pet-camera/img/monitor.zip

                                        unzip monitor.zip

                                        cd monitor

                                        sudo chmod +x setup.sh

                                        ./setup.sh

インストール完了後、uv4l-uvc.conf と asound.conf の修正を行います。

＊/etc/uv4l/uv4l-uvc.conf：これにUSBカメラのIDを入力します。モニタで lsusb を実行しカメラのIDを確認。今回の環境では以下の様になりました。（各自自分の環境で確認下さい）

                                        $ lsusb
                                        Bus 001 Device 004: ID 1d6c:0103 webcamvendor webcamproduct

                                        Bus 001 Device 003: ID 001f:0b21 Walmart AB13X Headset Adapter

                                        Bus 001 Device 002: ID 214b:7250 Huasheng Electronics USB2.0 HUB

                                        Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub

USBカメラのディバイスID表示が 1d6c:0103 と分かったので "uv4l-uvc.conf" を修正。このファイルの最後が下記の様になっています。　device-id = xxxx:xxxx　の箇所を device-id = 1d6c:0103 と修正し保存。

                                        device-id = xxxx:xxxx

                                        server-option = -use-ssl=yes

                                        server-option = -ssl-private-key-file=/home/kita/monitor/localhost-key.pem

                                        server-option = -ssl-certificate-file=/home/kita/monitor/localhost.pem

＊/etc/asound.conf：システムに合わせてファイルを作製します。マイクの確認。

                                        $ arecord -l

                                        **** List of CAPTURE Hardware Devices ****

                                        card 0: Audio [iStore Audio], device 0: USB Audio [USB Audio]

                                        　　Subdevices: 1/1

                                        　　Subdevice #0: subdevice #0

                                        card 1: webcamproduct [webcamproduct], device 0: USB Audio [USB Audio]

                                        　　Subdevices: 1/1

                                        　　Subdevice #0: subdevice #0

カード１でした。続いてスピーカの確認

                                        $ aplay -l

                                        **** List of PLAYBACK Hardware Devices ****

                                        card 0: Audio [iStore Audio], device 0: USB Audio [USB Audio]

                                        　　Subdevices: 1/1

                                        　　Subdevice #0: subdevice #0

                                        card 2: vc4hdmi [vc4-hdmi], device 0: MAI PCM i2s-hifi-0 [MAI PCM i2s-hifi-0]

                                        　　Subdevices: 1/1

                                        　　Subdevice #0: subdevice #0

カード０と分かりました。そこで、asound.conf は以下の様になります。

                                        pcm.!default {

                                        type asym

                                        playback.pcm “plug:hw:0“

                                        capture.pcm “plug:dsnoop:1“

                                        }

IP Addressの固定

固定しなくても動きますが、スマホ等からのアクセスに関し固定した方が扱いが楽になります。今回は自分の環境に合わせて下記のコマンドで　192.168.1.200　に固定します。
　$ sudo nmcli connection modify preconfigured ipv4.method manual ipv4.addresses 192.168.1.200/24

これでRaspberry PI側の設定は完了です。rebootして下さい。立ち上がったら Httpsサーバを起動させます。 monitorフォルダで sudo ./venv/bin/python3 monitor.py　を実行。これでサーバが起動します。

ブラウザとSSL対応

今回はブラウザに Fire_Fox を使用しています。認証ファイルが自前なのでブラウザへ例外登録が必要になります。登録後、Fire_Foxではコードが問題無く動いたのですが、Chromeではダメでした。
例外登録は今回使用する各ポート（8090, 8700, 443）に付いて行います。ブラウザのURL欄に　https://192.168.1.200:8090(webrtc_server)、　 https://192.168.1.200:8700(gpio_handle_server)、　 https://192.168.1.200:443(https_server) と入力して各ポート下図の様に登録して下さい。

Registering SSL Certificates in the Browser

コントロールHP

設定完了後、指定のIPアドレス（例: https://192.168.1.200）で管理画面へアクセスできます。

最後に

中々良い出来栄えです。

UV4Lで見守りカメラの製作

概要