本篇示範如何使用樹莓派自己打造一個自動音樂播放器，長時間自動重複播放音樂。
最近想要一個可以長時間自動重複播放音樂的設備，普通音響功能不錯，但是體積太大，而一些可插 Micro SD 卡的隨身喇叭雖然很不錯，但是幾乎都是以鋰電池供電的，電池需要充電的話就不適合長時間播放，也怕電池過充問題（買過一個沒有過充保護的，不太敢用）。
我在網路上有找到 KINYO MPS-376 這款讀卡喇叭，價格功能都符合預期，但是擔心品質不知道好不好，所以現在先自己用樹莓派自己打造一個來用，未來若確定 KINYO 的喇叭品質好的話，再買來用用看。
由於我們要打造的系統是專門用來長時間播放音樂用的，不做其他用途、也不需要使用者操作介面，所以選擇 Raspbian Lite 這種沒有 X Window 的環境會比較合適，可以節省非常多的 Micro SD 卡空間，多出來的空間可以用來放置 mp3 音樂檔。
從 Raspberry Pi 的官方網站下載 Raspbian Lite 的影像檔，並解壓縮：
# 解壓縮 Raspbian Lite 影像檔
unzip 2018-04-18-raspbian-stretch-lite.zip
解壓縮之後，會得到一個 img 影像檔，參考寫入影像檔的教學，將 Raspbian Lite 的影像檔寫入 Micro SD 卡中：
# 將影像檔寫入 Micro SD 卡 sudo dd bs=1M if=2018-04-18-raspbian-stretch-lite.img of=/dev/sdc
將寫入 Raspbian Lite 影像檔的 Micro SD 卡插入樹莓派，插上螢幕、鍵盤並開機後，以預設帳號 pi 進入系統，預設密碼是 raspberry。
樹莓派預設會以 DHCP 的方式自動取得 IP 連上網路，如果自己手上沒有可用的 DHCP 伺服器，就必須另外設定，網路的設定有很多種方式，請依據自己的狀況調整，原則上就是讓樹莓派可以正常上網就可以了。
這裡我是範以 Debian 傳統的 interfaces 設定方式，設定樹莓派使用固定 IP 位址，並透過普通 Ubuntu Linux 筆電架設臨時的 NAT 來上網，這樣就只需要一條 RJ45 的網路線即可搞定網路問題，不需要準備網路交換器或是其他設備。
修改樹莓派的 /etc/network/interfaces 網路介面設定檔，加入以下固定 IP 的設定：
# 設定 /etc/network/interfaces auto eth0 iface eth0 inet static address 192.168.1.2 netmask 255.255.255.0 gateway 192.168.1.254
接著停用樹莓派的 dhcpcd 服務，改用傳統的 networking：
# 停用 dhcpcd 服務 sudo systemctl disable dhcpcd sudo systemctl stop dhcpcd # 啟用 networking 服務 sudo systemctl enable networking sudo systemctl start networking
設定好之後，看看網路設定是否正確：
ifconfig
測試重新開機：
sudo reboot
重新開機後，若 eth0 的 IP 位址依然正確，這樣固定 IP 位址的設定就完成了。
為了方便未來可以在筆電端直接操控樹莓派，可以將樹莓派的 SSH 服務開啟：
# 啟用 ssh 服務
sudo systemctl enable ssh
sudo systemctl start ssh
這樣之後就可以在筆電上透過 SSH 連線操控樹莓派，樹莓派上面就只需要接一條電源與網路線即可，鍵盤與螢幕都可以拔掉了。
拿一條網路線，從樹莓派直接接到 Ubuntu Linux 的筆電上（或是其他不同的 Linux 系統亦可），然後在 shell 底下，使用以下指令設定臨時的 NAT 網路。
這裡我的筆電有一個乙太網路卡（enp2s0），用於連接樹莓派，另一張內建的無線網路卡（wlp3s0），用於對外網路的連線：
# 對外網路卡 EXTIF="enp2s0" # 對內網路卡 INTIF="wlp3s0"
設定乙太網路卡的 IP 位址（也可以用 Ubuntu 桌面的 GUI 工具來設定）：
# 設定網路 sudo ifconfig $INTIF 192.168.1.254 netmask 255.255.255.0
開啟系統的 IP Forward 功能（需用 root 權限）：
# 開啟 ip_forward echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
設定 NAT 網路功能（需用 root 權限）：
# 設定 NAT iptables -t nat -A POSTROUTING -o $EXTIF -j MASQUERADE iptables -A FORWARD -i $EXTIF -o $INTIF -m state --state RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT iptables -A FORWARD -i $INTIF -o $EXTIF -j ACCEPT
設定好之後，測試一下是否可以連線至樹莓派：
ssh pi@192.168.1.2
正常的話，應該就可以連線進去，而且樹莓派的對外網路應該也是通的。
為了工作方便，可以參考 SSH 公開金鑰認證教學，產生好金鑰之後，將金鑰複製到樹莓派上面：
# 複製 SSH 登入用的金鑰 ssh-copy-id pi@192.168.1.2
這樣以後用 SSH 登入樹莓派時，就不需要打密碼了。
OMXPlayer 是一個支援硬體加速的多媒體播放器，功能簡單、實用，效能也很好，支援耳機孔與 HDMI 兩種聲音輸出。
首先使用 apt 安裝 OMXPlayer：
# 安裝 omxplayer sudo apt-get update sudo apt-get -y install omxplayer
接著使用 scp 等指令，將一些 mp3 音樂檔放進樹莓派的 /home/pi/Music 目錄下。
建立一個自動重複播放 mp3 音樂的指令稿，儲存於 /home/pi/player.sh：
#!/bin/sh # 音樂放置位置 MP3_PATH="/home/pi/Music" # 重複播放音樂 while true; do for entry in $MP3_PATH/*.mp3; do omxplayer --vol -602 "$entry" > /dev/null done done
這個指令稿就是用迴圈，不斷重複播放 $MP3_PATH 目錄中的所有 mp3 檔案。
omxplayer 的 --vol 參數可以用來指定音量的大小，不過它的指定方式比較特別，單位是使用 millibels（mB），若要將音量百分比轉換成 millibels，可以使用下公式：
這裡的 log 是以 10 為底數的對數。例如若想要設定音量為 50%，則 millibels = log(0.5) * 2000 = -602.06，其餘以此類推。
修改 /etc/rc.local 設定檔，在最後一行 exit 0 之前，加入自動播放 mp3 音樂的指令（也就是執行上面建立好的指令稿）：
# 開機自動播放音樂 sudo -u pi sh /home/pi/player.sh &
這樣就大公告成了，重新開機之後，樹莓派應該就會自動不停的播放音樂，未來我們只要將樹莓派插上電源、接上喇叭，就可以聽音樂了，不需要任何操作。
OMXPlayer 在執行時，比較沒會耗費太多的 CPU 資源，以下我自己實際測試的結果：
若是以 VLC 來播放 mp3 音樂的話，大概都要吃掉 30% 左右的 CPU，而用 OMXPlayer 的話大致上都在 10% 以下，差異很大。
由於這個音樂播放器是長時間運轉的，所以要盡可能關閉沒用的功能，讓電力的耗損降到最低，同時避免過熱問題。
我們的樹莓派只會用來播放音樂，不會做其他的用途，需求非常單純，所以可以將一些沒用到的 Linux 核心模組停用，讓系統更輕巧。
首先查看一下目前所有被載入的核心模組：
lsmod
Module Size Used by snd_bcm2835 22991 0 snd_pcm 89590 1 snd_bcm2835 snd_timer 22396 1 snd_pcm snd 60154 3 snd_timer,snd_bcm2835,snd_pcm uio_pdrv_genirq 3718 0 uio 9901 1 uio_pdrv_genirq fixed 3033 0 ip_tables 12427 0 x_tables 22098 1 ip_tables ipv6 401778 16
其中 ipv6 應該是大小最大，又最沒用處的模組了，若要把它停用，可以編輯 /etc/modprobe.d/ipv6.conf 設定檔，加入一行設定：
blacklist ipv6
這樣即可停用 ipv6 模組，其餘模組的停用方式也是類似。
在所有的設定都完成之後，可以將 HDMI 的輸出關閉，讓它更省電。
編輯 /etc/rc.local 設定檔，加入以下指令：
# 關閉 HDMI /usr/bin/tvservice -o
參考樹莓派的超頻文件，編輯 /boot/config.txt，加入以下設定，啟用動態時脈（dynamic clocking），讓系統負載較輕的時候，自動降低 CPU 與相關硬體的運作頻率（較省電）：
# For Power Saving arm_freq_min=250 core_freq_min=100 sdram_freq_min=150 over_voltage_min=0
設定完後，要重新開機才生效。
sudo reboot
若要查看 CPU 的時脈，可以執行：
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_cur_freq
另外亦可使用 vcgencmd 指令，查看其他的硬體資訊，例如 CPU 溫度：
vcgencmd measure_temp
若沒有用到任何 USB 設備以及乙太網路的話，可將 USB Hub 的電源關閉，這樣可以節省非常多的能源消耗。
以下是關閉 USB Hub 電源的指令稿：
#!/bin/bash # 停用 USB Hub systemctl stop ssh systemctl stop networking echo 0x0 > /sys/devices/platform/soc/20980000.usb/buspower
這是開啟 USB Hub 電源的指令稿：
#!/bin/bash # 啟用 USB Hub echo 0x1 > /sys/devices/platform/soc/20980000.usb/buspower sleep 2 systemctl start networking systemctl start ssh
不同 Raspberry Pi 版本的 buspower 設定檔位置會不同，可以使用以下指令尋找：
# 尋找 buspower 位置 find /sys/devices/ -name `dmesg -t | grep dwc_otg | grep "DWC OTG Controller" | awk '{print $2}' | cut -d":" -f1`
/sys/devices/platform/soc/20980000.usb
關閉 USB Hub 的電源之後，所有的 USB 連接埠與乙太網路都會無法使用，只能從序列埠登入，所以請確定所有的東西都設定完成後，再考慮這個措施。
我的作法是在 /etc/rc.local 中加入以下指令，於開機之後等待 5 分鐘，然後再關閉 USB Hub 的電源，這樣如果需要修改東西的話，可以在這 5 分鐘內透過網路連線進去處理：
# 等待 5 分鐘後，關閉 USB Hub 電源 (sleep 300; systemctl stop ssh; systemctl stop networking; echo 0x0 > /sys/devices/platform/soc/20980000.usb/buspower) &
如果 5 分鐘不夠處理的話，就在登入之後，先用 pstree 指令找出 rc.local 的行程，用 kill 指令砍掉這個行程，再進行其他的工作即可。
在 /boot/config.txt 加入以下設定，即可停用板子上的 LED 燈：
# Disable the ACT LED. dtparam=act_led_trigger=none dtparam=act_led_activelow=off # Disable the PWR LED. dtparam=pwr_led_trigger=none dtparam=pwr_led_activelow=off
參考資料：StackOverflow、StackExchange、StackExchange、scribles、Baba AweSam
