树莓派磨制“魔镜”全记录

第一部分——点子与镜子

作为一个男人，跟女友逛商城时，像是梅西百货那种的，难免会走神。我就是那号人，去年一月在纽约就发生过一回。长话短说。在我闲晃时我发现一面有灯光照明的镜子。我完全能自己做一面出来，而且比这更好。我想要属于我自己的魔镜！

一回到家，我开始构想我需要的东西：一面镜子，薄的那种，一个树莓派，一些木头和油漆，还需要大量空余时间。

关于镜子

普通的镜子是不行的。镜子是要那种单面透光那种，或更加精细功能的：后面屏幕黑屏时，它是一面镜子；而信息在屏幕上显示时就该像普通玻璃窗那样。

和警察局问询室内那面镜子原理一样，当只有一间房有光时，它就像一面镜子，其他时候它就是普通玻璃窗。

我所需要的是一面观察镜。现在，请相信我，当你问买玻璃的要一面观察镜时，会被反问一些奇怪的问题。他们那些人往往有更多新奇点子……嘿嘿，肮脏的思想永远是快乐的源泉。

终于我还是得到了一块不错的观察镜。开始找乐子吧！

第二部分——显示器

解决了镜子问题后，是时候为魔镜项目入手一台显示器了。

在为魔镜选择合适的显示器过程中，有一些纠结的决定。我是买一台新显示器还是捡一台呢？我需要什么尺寸？屏幕最薄会是多少？我如何移动控制按钮？屏幕是否够亮来盖过我的堂堂仪表？

因为我用显示器作为仪容之用，选择合适尺寸差不多就是选择合适的宽度（也就是镜子合适的高度）。在一些测量和尝试用胶带固定在墙上我想放置镜子的位置后，24英寸屏幕会是完美的选择。额外带来的好处是，绝大多数（便宜的）24英寸屏幕初始就带有1080P分辨率，正是我想在这个项目所使用的分辨率。

为了合适的屏幕类型和品牌，我几乎跑遍了方圆20公里内的电器铺。我敢肯定保安大叔在盯着我，而我正仔细检查所有屏幕背面和底部。

大多数品牌被立即否定了，因为它们的电源和视频连接线在背后。我需要转接线是在侧面的那种。

最后我选择了Iiyama显示器，它最接近我所希望的——价格便宜，边框窄小，简单触控按钮和正确转接器方向。

直到现在，我还是不清楚显示器外壳能否轻易被卸除，控制面板如何在显示器内部被连接上。销售人员不许我做出怪异的动作，打开显示器外壳，所以买到这台合适的显示器纯属运气。

我订购了一台24英寸Iiyama E2481HS-B1显示器。为确定显示器和镜子之间气密性良好，我拆下了外壳。在刚刚开箱就进行拆卸显示器够战战兢兢的，但……勉强成功。

这台Iiyama显示器的好处是，显示控制器（金属盒内的电子元件）为这面镜子的其他零件留下了足够的空间，而又保持了它原本的苗条外形。

实际的显示板仅有9毫米厚，而小小的边框也只是10毫米宽。加上显示控制器后，就是下列尺寸：556毫米x323毫米x46毫米（外加6毫米的镜子厚度）。这些尺寸构成了新的木头外壳尺寸。

第三部分——外壳

在量度新外壳所需尺寸后，就开始享受DIY的喜悦吧。我用松木做了个结实坚固的框架，用地板地脚线固定镜子和显示器的位置，那尺寸刚刚好（30毫米宽），还有圆角边框效果。

镜子很可能会发热，那就需要通风口了。此外，在外壳的背后还加了几个既美观又结实的挂点。

小剧透：产品最终重量6.5千克，由我做的两个挂载点所推测得来。

补充一下，我在外壳的底部开了条细缝作为电源线槽。

当然，它需要进行上色。在涂抹油灰（我在打磨抛光时后悔涂太多油灰了）、一些地漆及上土层后，新外壳完工。

有个木工小步骤我要去做的：我做了4个挂在块来安装显示器与镜子。现在准备好将它们上在镜框里面。

木工部分到此结束，进入魔镜的下一环节，安装硬件。

第四部分——安装硬件

魔镜开始成形。我订购了镜子，找到合适的显示器，完成打磨白色的外壳，是时候开始安装硬件了。

目前我手上有以下零件： · 显示器 · 树莓派 · 一条HDMI线（连接树莓派和显示器） · 一条USB转micro USB转接线（用来为树莓派供电） · 一条显示器电源线

但接着我遭遇到小小挫折。在找合适的显示器时，我完全没想到看看显示器有没有一个USB口，用来驱动树莓派。我以为现在的显示器都默认装有USB口，不过我错了，它没有。

这不是不能解决的问题，但我真心希望只用一条线来驱动魔镜。所以我只能将电源分为两条线，一条给显示器，一条给240伏USB降压器。补充一点，我希望用一条普通C13电源线就能驱动魔镜。

也就是说，我要做的是中间带有USB充电器的接插电源线。在翻了我几个闲置线材抽屉后，我找到了个旧USB充电器。

拆开充电器比想象中的容易，只要一点点焊接工序，一些胶和绝缘胶布即可。我要设法做个外观高大上的电源线。

我做了试运行，确保电源线正常工作。我将所有零件连接好，插好电源线，打开显示器。树莓派启动正常，USB充电器没有发热过量。不错！

接着组装所有零件。这次没有倒霉事件：所有东西完美吻合。

另一个阶段完成了，包括所有实体部分（除了还没把两颗螺丝钉在墙上）。进入戏肉的部分：安装树莓派。

Magic Mirror: Part V – Installing the Raspberry Pi

第五部分——安装树莓派

那么，做完所有硬件之后，就轮到安装树莓派了。要达到魔镜的所有需求，树莓派就要有以下功能：

· Wifi连接 · 屏幕旋转90度，符合照镜方向 · 本地网络服务维持界面 · 在全屏幕下运行的浏览器，用于显示界面

基本安装

因为Raspbian操作系统的灵活性和背后有开源社群支持，我就选了它。下载了操作系统映像后，就把它写入SD卡。

拷贝一个映像档需要很长时间，那么有三种选择：

1. 用树莓派技术文档中提到的rdisk方法拷贝。
2. 拿杯咖啡，坐下，在等待中享受咖啡因的感觉。
3. 上面两者都选。

我选了3。完成拷贝后，我启动树莓派、登入，进入命令行的sudo raspi-config开始配置向导。在这个配置中，有几件重要事项需要配置：

· 确保系统启动到桌面（取代命令行模式或调试模式）。 · 调整时区，使魔镜显示正确时间。 · 在高级选项部分，确保显存超过128MB。 如果你想做和这个一样的镜子，尽管尝试选择所有其他选项。只是记住，如果选砸了，就再泡杯咖啡重装系统吧。

Wifi连接

我不想在魔镜上加任何多余的连接线，就选择了以Wifi连接因特网。安装Wifi接收器真的依赖频宽和种类，因此写下完全过程是多余的。有最好的替代吗？看看这个神奇的网站……

老实说，这部分安装确实很花时间。一旦装好了，就能工作正常。

旋转屏幕

魔镜在设计上是纵向肖像模式，所以我需要将屏幕顺时针旋转90度，最终显示分辨率为1080 x 1920。我曾担心这会是最大的问题，最终却很容易解决了。

树莓派的BIOS设置储存在系统启动分区中。在这分区中，有一个config.txt文件，载有所有设置。要旋转显示器，在这文件内加上以下一行代码：
display_rotate=1

要让显示器连接更加可靠，我就不解释为何加上下面允许HDMI线热插拔的代码了：
hdmi_force_hotplug=1

配置文件存盘后重启树莓派，我不禁会心一笑：这感觉真好，腰不疼颈不酸了！

网络服务器

要维持界面（很简单的一个网页），我需要在树莓派上Apache服务器。这在树莓派上是其中一个很常见的应用，安装过程简直行云流水。

首先我运行下列指令，确定我用的是最新系统软件。
sudo apt-get update && apt-get upgrade -y

现在是时候真的安装Apache了：
sudo apt-get install apache2 apache2-doc apache2-utils

完成了！就是所有这些。但要保证在服务器上能用到一些PHP脚本（以后会更多的），我也加上了PHP支持：
sudo apt-get install libapache2-mod-php5 php5 php-pear php5-xcache

又完成了！重启之后，网页服务器就挂载上线运行了！我在/var/www文件夹内放置了index.php文件，将浏览器首页指向树莓派的IP地址，发现成功了。

信息模式（kioskmode）

现在就是要确定树莓派能够显示我在信息模式（kioskmode）下用Chromium浏览器显示的网页。Chromium浏览器是个能在树莓派操作系统上运行的开源浏览器。

一如既往，安装很简单：
sudo apt-get install chromium x11-xserver-utils unclutter

但这一次，它需要一些额外设置，在信息模式下禁用屏幕保护和自动重启。我在/etc/xdg/lxsession/LXDE/autostart作了编辑，在前面加上了#号。
@xscreensaver -no-splash

另外我还加了以下代码：
@xset s off @xset -dpms @xset s noblank @chromium –kiosk –incognito http://localhost

这样就能完全禁用所有屏保功能，及Chromium浏览器在开机后自动启动，开启全屏模式并导向本地主页。

存盘并再一次重启，检查工作效果。树莓派并不是世界上最快的电脑，它需要花点时间，但最终测试页还是在旋转了90度的画面上显示出来。要得！

进入项目的最后部分，界面开发。

第六部分——界面开发

回顾一下，我买了合适的镜子、显示器，做了个新外壳，安装好硬件及配置完成树莓派，那就进入最后一步——界面开发。

需求和功能

我开始项目时，我发现不能通过镜子直接进行任何交互，要不然在铮亮的镜面上会抹上油脂和什么脏东西。但还有更重要的原因，还有别的更好设备可用于用户交互。我希望魔镜只是个被动信息来源。

而更更重要的是，镜子就是镜子，不应被大量（无用的）信息所填满。只有边上能用来作摘要性显示，给本帅哥留些足够自恋的空间吧。

这样我需要以下信息类别目录来满足我对信息的需求：

· 问候语 贴心问候，每日美好的开始。

· 天气 看到我穿的衬衫吗？不错吧！嗯？今天穿T恤衫不会鸡冻吧？

· 时钟和日历 现在赶时间吗？还有足够时间顾影自怜吧？

· 消息反馈 我只是担心自己形象帅不帅吗？还有别的需要上心吗？

当然，未来版本当中有大量的改进可能，现在列出的这些应该够用了。

基本安装

前面提过，程序界面不是一个在树莓派桌面上神奇的应用，仅仅是一个全屏幕网页。我能用HTML、CSS和Javascript开发外，还有一个额外的好处，在我将它放入魔镜之前，能在我的苹果电脑上开发测试。

在自己写的代码基础上，我用了一些开源库文件来优化它的运行速度：

Jquery

像大多数网站那样，魔镜使用Jquery来简化DOM操作方式，对我这种懒人最为适用。

Moment.js

它对我在时间安排操作上帮助不少，尤其是在争分夺秒时更节省不少时间。

FeedToJson

将RSS订阅用JSON数据转成javascript的方便工具。

iCal Parser

将iCal数据转化为JSON。可惜这个库文件并不完美，需要一些额外的优化。

以上这些库文件，加上我自己的HTML和Javascript足够使我的镜子成精了。

设计

我的魔镜需要个酷炫设计。我本人是个严重果粉，那么在设计上要遵从苹果系的设计指标：

边框、倾角、阴影效果有时是用户界面厚重感的因素，甚至能盖过显示内容的光芒。所以，专注在内容设计，把用户交互界面摆在辅助位置上。

利用足够的实体空间，它是个重要内涵，在感官上更让人注意和易于理解。

怎么做到这一点？用Helvetica Neue字体，用天气图标对应显示天气信息。

镜子在背后没有光源时就只是一面镜子，用黑色背景是个重要设定。而为了有最好的对比度，显示内容字体应为白色，在加一些灰色阴影边缘，那灰度为50吧……

我大可以加上一些其他色彩，但目前为止我只想做到简洁的黑白界面。我可不想镜子比我的尊容还要出彩。（译者注：镜子：好吧，我不告诉你谁是世界上最帅的男人。镜子，碎。）

API设计

为了接收我想在镜子上显示的数据，我用了一些开源API和反馈代码。还有谁不太清楚什么是API，维基百科里面有详尽的解释：

“电脑操作系统（Operating system）’或‘程序库’提供给应用程序调用使用的代码。”

我心中的API就像你家的DVD播放器背后那样充满接口——如果你将其他设备连接到它的话，它就变得更加有用，这些接口本质上就是API。API让设备变得功能强大、有趣，尤其对我这种电脑狂人来说。

Openweathermap.org

Openweathermap有很好的API接口，能够免费得到天气预报信息。它允许你查询区域内的信息，定义你想要的信息类别。在这里我用了两个连接，一个是当前天气，另一个是预报天气。

iCal Calendar

iCloud允许你以iCal格式分享日历。因为javascript无法做到这一点（因为多站点脚本安全问题），我需要通过PHP代理服务器来开启数据。这其实很容易，只有三行代码而已：

<!--?php <br ?-->    $url = "https://p01-calendarws.icloud.com/ca/subscribe/1/mysupersecreticloudhash";
    echo file_get_contents($url);

只需查询calendar.php就能将在同一个服务器内日历表在界面上显示出来。

前面说过的iCal语法分析编辑帮我把信息解析成有用信息。可是，iCloud在他们的反馈中用了一些非标准标签，我要添加额外的代码行来将代码解析为javascript文件。

NOS新闻订阅

新闻订阅只是用到了荷兰公共广播公司的RSS订阅功能。可是，他们不支持JSON格式数据，因此我用了FeedToJson插件来把RSS数据转为JSON格式的。

其他内容，例如当前日期与实践，还有问候语都只是一些简单的javascript语句。

自动更新

你看了这篇博客这么久，应该能接受更进阶的信息了吧。那么瞪大眼看下去吧……

在开发当中，我遇到了一个很不爽的境地，就是没有键盘和鼠标连在魔镜上的问题。如果我更新界面，就没有一个简单方法在魔镜上更新页面的方法。最简单直接的方法是重启整个树莓派，但让我在调试每个更新上花时间太多了。

我用GIT分布控制系统更新文件，而每个更新版本都有本身的哈希校验提交码，我用PHP就能读取出来。这启发了我再代码行内加上一个片段，将本地页面和刚刚开发的页面进行哈希比对。如果两者不符，程序将重新载入网页，显示最新版本。

我用以下PHP代码获取当前网页上的哈希校验码：

trim(`git rev-parse HEAD`)));

对比过程在javascript主文件内完成，但只有在HTML文件有当前版本的哈希校验值前提下才能实现：

var gitHash = '';

现在，对比过程就很直观，每3秒进行一次：

(function checkVersion()
    {
        $.getJSON('githash.php', {}, function(json, textStatus) {
            if (json) {
                if (json.gitHash != gitHash) {
                    window.location.reload();
                    window.location.href=window.location.href;
                }
            }
        });
        setTimeout(function() {
            checkVersion();
        }, 3000);
    })();

所有这些神奇的操作，让更新魔镜界面变得简单。只需用SSH登入树莓派，进入合适的文件夹，然后处理一个git推送请求。

给我交出代码来！

得了得了……好奇了吧？所有代码在GitHub上都有。有件事情要说一声：代码很少标注，以面条式代码填充（译者注：就是大量复杂逻辑结构诸如if、when之类的条件语句，没想到老外还是有和国人程序猿一般的生物，反面例子啊），通篇都是TODO语句。哈，不怕晃晕菜的，尽管扎进去吧。

未来展望

魔镜还能做更多的功能，这是一个陆续发展过程。如有新功能上的建议，请不吝提供。让我知道你想在界面上的创意。不过请记住，少为美。：）

尽管有很多改进需要跟进，项目就总结到这儿吧。请关注我的博客，我会登出更多的照片来秀一下成品。

via org

2019-6-9 更新：
经过数年，无数 Maker 前赴后继地创造、加入到制作队伍，已经形成了一个专门 DIY 魔镜的社区。
网站不仅提供了完整的项目源码、一键安装脚本。还分享了项目中所用到的每个第三方模块，非常丰富，感觉已经发展成了一个平台化的系统软件。
https://talk.quwj.com/topic/17