前言
紀錄如何使用RaspberryPi實現通用資料紀錄系統。使用YouTube作為上傳平台，製作出有自動紀錄溫溼度功能的縮時攝影；實際上的功能為偵測溫溼度後，把溫溼度鑲嵌在照片上，最後再把照片們壓製成影片，上傳到YouTube上。而這一些過程全都是由RaspberryPi自動進行。
總共會分成九個部分介紹，分別是
- 安裝作業系統以及環境配置。
- 溫溼度感測。
- 照片拍攝。
- 後製以及壓制影片。
- 上傳至Youtube。
- 檢查MD5碼及嵌入個人網頁。
- 清除舊有資料。
- 設定排程。
- 實際機器照片。
(以下所有圖片點選後皆會放大。)
安裝作業系統以及環境配置
首先必須到RaspberryPi官方網站(https://www.raspberrypi.org/)下載作業系統。
這裡使用Noobs版本，比較方便上手。下載完檔案解壓縮，把檔案移到SD卡裡面即可。
接下來把SD插入RaspberryPi的晶片內，接上HDMI螢幕以及鍵盤滑鼠後，就可以接上電源。(注意：因為沒有開機鍵，因此插上電源就會自動開機。)第一次開機後會顯示以下的畫面，我們安裝預設推薦的作業系統Raspbain。
安裝結束之後就會進入Linux系統，並跳到基礎設定畫面。我們要在這裡設定密碼、開啟相機功能還有開啟SSH(SSH的選項在進階選項之中)。設定完畢之後選擇Finish重新啟動系統。
登入時需要輸入帳號密碼，帳號為pi，密碼為剛才修改後的密碼。如果剛才沒有變更密碼則是預設的raspberry。
由於SSH需要接上網路才能使用，因此我們必須設定Wi-Fi環境；十分方便，只要設定一次之後，以後系統就會自動幫我們連線。我們使用圖像模式來設定Wi-Fi比較方便，在指令欄輸入”startx”即可進入圖形模式。
從左邊的選項中可以找到設定Wi-Fi的按鈕。
點選Scan之後，可以搜尋附近有的Wi-Fi網路。連結之後會顯示使用的IP位置，接下來使用putty時需要用到。
下載putty之後(http://www.putty.org)，在視窗內輸入剛才的IP位置即可連線。
連線後的視窗會像下面所示。
另外也可以使用windows的遠端桌面連線，直接連線到圖形模式。但是需要先幫RaspberryPi另外安裝組件。
sudo apt-get install xrdp
使用Windows的遠端桌面連線後的樣子。
再來進行一些簡單的環境配置。首先是安裝python的開發套件，以及設定編譯器。第一行的update為更新現有資料庫位置，推薦在安裝任何額外套件時輸入以免發生問題，Vim為Linux普遍使用的編譯器，pip為安裝python額外套件時的小工具。Dev則為python開發套件。
sudo apt-get update
sudo apt-get install vim
sudo apt-get install python-pip
sudo apt-get install python-dev
安裝完畢之後，稍微設定vim編譯器，方便之後撰寫程式。要修改vim資料夾裡的設定檔vimrc。
cd /etc/vim/ #移動到vim資料夾
sudo vim vimrc #使用vim開啟設定檔
開啟vimre檔之後，直接在文件內加上以下指令即可。
syntax on #自動語法高量
set number #顯示行號
set autoindent #自動縮排
設定結束後，如果再重新開啟設定檔的話，會變成以下的樣子，表示設定成功。
溫溼度感測
主要是參考此網頁。(http://ruten-proteus.blogspot.tw/2012/11/raspberry-pi-lcd-dht-11.html)
溫溼度感測器的接法在這裡就不再多敘述，可以參考上方網頁。我們使用此網站的Code進行溫濕度的感測，需要在此下載程式碼。
cd #確認回到主目錄
mkdir DHT_CharLCD #建立資料夾名稱為 DHT_CharLCD
cd DHT_CharLCD #進入名為 DHT_CharLCD 的資料夾
wget -O – http://goo.gl/Km0ye | tar xvf – #下載程式碼
sudo ./DHT 11 15 #確認程式碼可執行，線路沒有接錯
cd #確認回到主目錄
vim photo.py #創立第一個程式碼
結束之後按下esc，再輸入:wq存檔。想要測試程式是否可以執行的話，輸入”sudo python photo.py”即可。由於DHT11感測器有頻率的問題，因此讀取溫溼度時有可能需要重複嘗試。
照片拍攝
cd #回到根目錄
mkdir TempPhoto #先建立一個暫存相片的資料夾
cd #回到根目錄
vim photo.py #開啟剛才的python檔
直接在剛才的photo.py中加入以下程式碼。
若想測試可以執行photo.py，即可完成照相動作，如下圖(這邊使用遠端桌面連線觀看)。
後製以及壓制影片
我們需要使用其他套件進行照片的後製處理，把每一次拍照時一同記錄的溫濕度鑲嵌在照片上。下載Pillow和讀取jpeg的套件組。並新增另一個python檔叫做video.py。
sudo apt-get update
sudo apt-get install libjpeg-dev
sudo pip install Pillow
vim video.py
執行之後再開啟一次圖片，可以發現溫溼度成功被鑲嵌在照片上。
再來是壓制影片的部分，我們使用ffmpeg套件。由於ffmpeg的套件十分的便利，安裝完之後只要在程式上多加上一行即可完成壓制影片的設定。
sudo apt-get install ffmpeg
壓制成功的畫面會像這樣。(這邊只有壓制一張照片，實際動作時畫面會更長，壓制時間也會更久)
上傳至YouTube
再來應該說是本系統最麻煩的部分，自動上傳到YouTube的設定。可以參考YouTube官方的文件進行設定。(https://developers.google.com/youtube/v3/guides/uploading_a_video)
而我們也需要安裝Google的套件才可以使用此功能。我們建立一個upload_video.py檔，而裡面的Code就直接複製Google官方的即可，這邊就不列出程式碼，請參照上方網址。
再來我們需要在自己的YouTube帳號申請API授權(https://console.developers.google.com/project)，到API的地方啟用
“YouTube Data API”，再到驗證的地方建立新的用戶端ID。
接著我們要下載json檔提拱給upload_video.py使用。這邊要使用遠端桌面連線進行下載。下載好json檔之後，從Downloads資料夾裡面移出檔案，並從新命名為”client_secrets.json”。再執行剛剛的upload_video.py檔(記得使用遠端桌面執行)，執行後會給一段網址請你去點擊；如果出現”重新導向 URI”不正確，請在Google網站憑證那裡修改重新導向 URI，之後再重新下載一次json檔。成功的話會跳出以下畫面，按下”接受”鍵即可。
此時應該可以成功上傳影片到YouTube上，但我們還要進行一些細部設定，像是影片名稱和隱私設定。在upload_video.py最下方設定。
最後在video.py中，加上呼叫upload_video.py即可。
檢查MD5碼及嵌入個人網頁
由於YouTube會自動傳回影片的ID碼，所以我們可以利用這個ID碼把影片鑲嵌在個人網頁之中，這邊使用本實驗室作為範例。但為了防止大家都可以上傳到實驗室網頁之中，我們使用檢查MD5碼的機制；在此利用hashlib完成這個功能。
sudo pip install hashlib
而實驗室網頁的接應程式如下。只要收到有人連結到此程式，便會判定MD5碼是否正確再動作。
實際嵌入影片至實驗室的程式碼。
結果會像以下所示。
清除舊有資料
最後則是上傳完影片之後，把暫存資料夾裡面的所以檔案清除，以免影響下一天的系統執行。
再開一個新的檔案clean.py。
設定排程
最後是設定Linux系統的排程，我們現在有四個python檔案，分別為溫溼度感測和照相功能的photo.py、後製加壓制影片以及上傳至YouTube的video.py、Google官方衍生的upload_video.py、最後是清除動作的Clean.py。這裡我們設定每三分鐘進行一次拍照功能，從早上5點一直到晚上11點；並且在晚上11點30分進行重新開機的動作；12點開始進行影片後製和上傳，由於壓制影片需要一段時間，所以特別留了一段時間後才重新開機；隔天的4點30分再重新開機一次；4點35分清除所有資料；等到5點時便會開始拍攝新的一天。
crontab –e -l #輸入crontab 後方加上-e可以編輯，加上-l可以觀看目前有的所有排程，一次輸入一個
0,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,33,36,39,42,45,48,51,54,57 5-22 * * * sudo python photo.py
30 23 * * * sudo reboot
0 0 * * * sudo python video.py
30 4 * * * sudo reboot
35 4 * * * sudo python clean.py
實際機器照片
使用LEGO包裝外觀，可防止輕微雨水，又方便自由組裝。實際為11cm x 8cm x 5cm的長方體。
拆開後的樣子。
溫溼度感測元件。
照相機元件。
安裝後的樣子。
USB插槽。
Micro USB電源插槽。
實際上工作時的英姿，因擔心被風吹落，因此用膠帶緊黏在書本上。
結尾
經過這些步驟之後，就可以簡單地完成通用資料紀錄系統。這次使用的是溫溼度與相機還有YouTube的結合，但除此之外也可以發展出其他功能，像是換掉現有的感測器，或是換掉Youtube平台使用其他社群平台都可以，因此本系統還有很廣的發展性。而說實在我所撰寫的Code並沒有十分的精簡漂亮，大多是東拼西湊湊出功能來，所以修改的空間也很大。附上完整的程式碼。(https://github.com/JohnSmithWithHuruhi/Pi)
後記
特別感謝專題指導教授－黃騰毅教授，讓我做出比最初想像還好的專題成果；老師的點子和意見一直都切中核心問題。題外話是最近應徵工作時面試都是拿此專題出去面對，但現時間點最終結果還沒有出來就是。最後在這裡用此專題成果為台科大的四年學習時光畫下句點。在此紀念かをりちゃん，沒有你的四月，04.28.2015 (05.10補上第九章。)
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