使用Node.js、Twilio实现手机控制门锁

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。

1npm 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)。

 1#include
 2Servo myservo;
 3int servoPin = 12;
 4int lock = 0;
 5int unlock = 180;
 6void setup() {
 7  // initialize serial:
 8  Serial.begin(9600);
 9  myservo.attach(servoPin);
10  myservo.write(lock);
11}

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。

 1void loop() {
 2   // Recieve data from Node and write it to a String
 3   while (Serial.available()) {
 4    char inChar = (char)Serial.read();
 5    if(inChar == 'V'){ // end character for locking
 6     if (myservo.read() >= 90) {
 7       Serial.println("L");
 8       myservo.write(lock);
 9       delay(3000);
10     }
11     else {
12       Serial.println("U");
13       myservo.write(unlock);
14       delay(3000);
15     }
16    }
17  }
18}

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：

1var twilio = require('twilio'),
2   SerialPort = require("serialport").SerialPort,
3   express = require('express');

下面我们将建立新express web server和serialPort连接：

1var app = express();
2var serialPort = new SerialPort("/dev/tty.usbmodem1411", {
3 baudrate: 9600
4});

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：

1app.use(express.bodyParser());
2app.post('/sms', twilio.webhook('your auth token', { host:'foo.herokuapp.com', protocol:'https' }), function(req, res){
3});

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。

1app.post('/sms', twilio.webhook('your auth token', { host:'foo.herokuapp.com', protocol:'https' }), function(req, res){
2 if (req.body.From == "+12128675309") {
3   console.log("verified number!");
4 } else {
5   console.log("Wrong number!");
6   sendMessage(res, "Invalid number!");
7 }
8});

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。

 1serialPort.once('data', function(data) {
 2     if (data.toString().indexOf('U') > -1) { //check if the Arduino returned a U for unlocking
 3       sendMessage(res, 'Unlocking!');
 4     }
 5     else if (data.toString().indexOf('L') > -1) {
 6       sendMessage(res, 'Locking!');
 7     }
 8     else {
 9       sendMessage(res, 'ERROR');
10     }
11     console.log('data received: ' + data);
12   });
13   serialPort.write("V", function(err, results) {
14     if (err) {
15       console.log('err ' + err);
16     }
17     console.log('results ' + results);
18   });

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。

1function sendMessage(res, message) {
2 var resp = new twilio.TwimlResponse();
3 resp.message(message);
4 res.type('text/xml');
5 res.send(resp.toString());
6}

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：

1serialPort.open( function () {
2 app.listen(3000);
3 console.log('Listening on port 3000');
4});

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。

注：以上内容摘自于网络，所有操作并未加印证。作者原文件出处为：Build Your Own Lockitron With Twilio, Arduino, and Node.js ，从作者博客上来看，哥们是挺有极客精神的 。在搞出这个之前，已经用node.js、twilio、Arduino搞过控制robot机器人尝试，其中操作机器人的文章为：Build a Phone-controlled Robot Using Node.js, RN-XV WiFly, Arduino and Twilio 。