牛人教你使用Node.js和Twilio实现手机控制门锁
【大咖・来了 第7期】10月24日晚8点观看《智能导购对话机器人实践》
试想一下，如果你忘了带钥匙，但你带手机了，你就可以打开门锁。或者，你还在往家赶，可你的朋友已经到你家门口，你通过手机远程把家门打开，让朋友先自己进去看会儿电视。这不是科幻，也不需要多先进的设备，而是自己动手开发出来的。
本文是基于我在波兰的Makerland大会上的一次研讨演讲。这篇文章将会指导你如何通过手机控制你家的门锁，而且是在不需要弄坏或改造门锁的情况下实现。我们需要使用一个微控制器(Arduino Uno)，一个电机，和Node.js，用它们来实现通过短信远程开锁和关锁。我是受到了Twilio-powered Lockitron的启发。
步骤1：设备
部件
1. 一把门锁
2. 胶带，纸板
3. 电机(我使用的是HS-322HD)
4. 微控制器(Arduino Uno) + 转接线
准备
1. 从http://arduino.cc/en/Main/Software下载和安装Arduino IDE。
2. 从http://nodejs.org/获取并安装
3. 从https://ngrok.com/download下载并安装 ngrok (一个内网穿透程序)
我 将使用Arduino IDE写代码并上传到往微控制器里。我使用node.js脚本语言来和Arduino微处理器进行通信，利用Express web框架发送请求和相应请求。最后，我们使用ngrok将这个Express web Server暴露到外网，这样我们就可以通过短信让Twilio通信给你的微控制器。
现在，我们可以开始动手了，将我的微控制器跟门锁链接上。
步骤2：装配
我们将使用一个伺服电机控制门锁。它就是一个马达，动力轴需要能旋转180度的那种，这样我们才能让门锁转开和闭合。
这个伺服马达有三根线—火线(红)，零线(黑)，控制线(通常是黄色或白色)。微处理器上有很多口，将马达的火线连接5v电力口，零线接入GND地线口，控制线接入Digital Pin 12口，如下图：
就这样，我的马达和微控制器连接到了一起，我们再将它和门锁装配到一起。
我喜欢用家里常用的东西来开发这些设备，但如果你能连接上一个3D打印机，你可以设计和打印出自己的锁扣装置。
因为是示范，我使用了纸板和胶带来将电机和门锁固定到一起。
将两个金属棍(或其它坚固的细棍)帮到马达上，用东西垫一下：
使用纸板(或其它比较硬的东西)当做门锁和电机之间的连接填充物：
用胶带将电机和门锁绑到一起，确保是绑在正确的一面，让电机转动的方向是开锁或关锁的方向：
最后，我们将电动机轴固定到锁钮上：
现在我们已经将电机和门锁死死的固定到一起了：
步骤3：编写控制程序
电机和微控制器已经连接，Node.js和Arduino等软件也已经安装了，现在我们需要运行下面的命令来安装必要的node.js模块。注意，如果你使用的是Windows，你需要按照node-serialport Windows安装指令。
- npm install serialport twilio express
Node-Serialport能够让你轻松的通过Arduino微控制器串口跟Node.js程序交互。我们将要使用它从Twilio里接受短信请求，并传递指令给Arduino微控制器让它关锁或开锁。
Express是一个简单的node.js web框架。而twilio模块能让我们轻松的和Twilio API交互。
首先，我们打开Arduino IDE，建立一个新的Arduino开发框架。第一步我们需要打开一个9600波特的串口连接，跟伺服马达接通(12口)。
- #include
- Servo myservo;
- int servoPin = 12;
- int lock = 0;
- int unlock = 180;
- void setup() {
- // initialize serial:
- Serial.begin(9600);
- myservo.attach(servoPin);
- myservo.write(lock);
- }
我们告诉微处理器，伺服马达的0位置是“锁住”，180位置是“解锁”。跟据你是如何将马达跟门锁捆绑的，也许需要交换调整这个位置。当微控制器启动时，它会告诉马达移动到“锁住”位置。
接下来，我们将从串口连接上读取一个字符，来判定是否应该调动马达运行。
- void loop() {
- // Recieve data from Node and write it to a String
- while (Serial.available()) {
- char inChar = (char)Serial.read();
- if(inChar == 'V'){ // end character for locking
- if (myservo.read() >= 90) {
- Serial.println("L");
- myservo.write(lock);
- delay(3000);
- }
- else {
- Serial.println("U");
- myservo.write(unlock);
- delay(3000);
- }
- }
- }
- }
Arduino用来分析的串口输入是来自node.js脚本的输出，下面我们会介绍这个脚本。
在Arduino IDE开发环境外，我们用一个文本编辑器创建一个新文件，叫做nodelock.js，文件的开头是导入前面我们用npm安装的模块：
- var twilio = require('twilio'),
- SerialPort = require("serialport").SerialPort,
- express = require('express');
下面我们将建立新express web server和serialPort连接：
- var app = express();
- var serialPort = new SerialPort("/dev/tty.usbmodem1411", {
- baudrate: 9600
- });
注意，我们指定了要连接的USB端口和波特率。你可能需要根据你的计算机的情况修改这个USB端口。你可以在Arduino->Tools->Port菜单上找到你的可用的USB端口号。
下面我们要设定HTTP相关信息，调用/sms：
- app.use(express.bodyParser());
- app.post('/sms', twilio.webhook('your auth token', { host:'foo.herokuapp.com', protocol:'https' }), function(req, res){
- });
我们需要告诉express服务器通过/sms地址接受POST请求，使用bodyParser分析请求内容，获取来自Twilio的短信信息。我们使用twilio的webhook方法来验证请求来源的可靠性。
现在，我们有了接收短信的地址，在试一下之前，我们应该检查一下发短信的号码是否是我们用来控制锁的号码。
- app.post('/sms', twilio.webhook('your auth token', { host:'foo.herokuapp.com', protocol:'https' }), function(req, res){
- if (req.body.From == "+12128675309") {
- console.log("verified number!");
- } else {
- console.log("Wrong number!");
- sendMessage(res, "Invalid number!");
- }
- });
在验证号码的代码段里，我们可以加入一个处理发送和相应Arduino微控制器上串口连接的功能。
- serialPort.once('data', function(data) {
- if (data.toString().indexOf('U') > -1) { //check if the Arduino returned a U for unlocking
- sendMessage(res, 'Unlocking!');
- }
- else if (data.toString().indexOf('L') > -1) {
- sendMessage(res, 'Locking!');
- }
- else {
- sendMessage(res, 'ERROR');
- }
- console.log('data received: ' + data);
- });
- serialPort.write("V", function(err, results) {
- if (err) {
- console.log('err ' + err);
- }
- console.log('results ' + results);
- });
这代码看起来很杂乱，但这是相当直接的写法。我们设定了事件处理器从微控制器里接受数据。这个事件处理器会检查Arduino微控制器发送的是 “U” 还是 “L” ，我们获取这个值，并用sendMessage函数将信息反馈给用户。
设定了事件处理器后，我们向Arduino微控制器里写入“V”字符，告诉它接收到了短信，它现在应该打开/关闭门锁。
我们现在往文件中加入sendMessage函数，它有2个参数：res和message。
- function sendMessage(res, message) {
- var resp = new twilio.TwimlResponse();
- resp.message(message);
- res.type('text/xml');
- res.send(resp.toString());
- }
调用sendMessage函数会给用户发送TwiML响应信息。TwiML是XML的子集，Twilio用它来传递短消息指令。在我们这里，我们用它告诉Twilio响应我发送的SMS信息。用户也许会发送“unlock”，程序会通过Twilio SMS回复 “Unlocking!”
我们已经配置了SMS处理器，最后只需要打开SerialPort，启动Express web server，我们的应用就开发完了：
- serialPort.open( function () {
- app.listen(3000);
- console.log('Listening on port 3000');
- });
这就是所有我们需要的代码。现在，如果你上传我们之前写的Arduino代码，运行nodelock.js，方法是在终端里执行node nodelock.js，程序就启动了。
如果你在开发的过程中遇到了错误，可跟这些代码对比一下看是什么问题。
在创建并登陆你的Twilio帐号后，到 Twilio控制台，点击号码标签，选择你希望用来控制锁的号码。你会看到两个框，语音请求地址(Voice Request URL)和消息请求地址(Messaging Request URL)。我们使用Messaging Request URL来传递我们的短信文本信息。
因为Twilio是通过HTTP请求通信的，我们需要有一个能从公网上访问的地址，当有消息到达时，Twilio会将信息传递跟这个地址。于是我们之前安装的ngrok就起作用了。
等你的node.js服务器起来，开一个终端窗口，在你安装ngrok的目录下输入./ngrok 3000，这里你需要指定一个地址，通过它，外部服务能访问你的本地服务器。在这个地址后面跟上/sms，填入Twilio Messaging Request URL栏里，保存设置，试着发送一个短信！你的门锁应该随着短信自动打开或关闭。
祝大家玩的愉快，编程开心！
[英文原文：Build Your Own Lockitron With Twilio, Arduino, and Node.js ]
