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Sesión 5 — La Raspberry como cliente y el LED real

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Sesión 5 — La Raspberry como cliente y el LED real

Objetivo: que una Raspberry Pi de la sala, actuando como cliente, pregunte por la red al servidor del alumno y, según la respuesta, encienda o apague un LED físico por un pin GPIO. Se hace por turnos con las Pi compartidas. Duración: ~90 min. Qué se ve funcionando al final: cambias el estado con curl en tu portátil y, dos segundos después, el LED de la Raspberry se enciende de verdad.

Requisitos previos

  • Sesión 4 hecha: tu servidor escucha en 0.0.0.0:8000 y un compañero te alcanza por tu IP (04-salir-del-localhost-la-red-local).
  • Tener anunciada tu IP (192.168.1.50) y conocer la IP de la Pi (192.168.1.60).
  • La interfaz Led con LedFalso/LedReal ya está en el repo desde el diseño del curso (ver 00_README).

El checkpoint de hoy

./bin/sesion.sh 5
./bin/sesion.sh 5 --solucion

Hoy el código está en cliente_pi/cliente.py, no en el servidor. Los # TODO:

  1. el bucle de polling (while True: + time.sleep),
  2. leer la respuesta del servidor (requests.get(...).json()["encendido"]),
  3. llamar a led.encender() / led.apagar() según ese estado.

Teoría

El servidor ya está expuesto. Ahora aparece un actor nuevo: un cliente que vive en otra máquina y que, además, toca el mundo físico.

GPIO: pines que tocan el mundo

La Raspberry tiene una fila de pines GPIO (General Purpose Input/Output): patillas digitales que el programa puede poner a “alto” (3.3 V, ON) o “bajo” (0 V, OFF). Un LED se conecta a un pin con una resistencia en serie (~220 Ω) para limitar la corriente y no quemarlo:

   Pin GPIO 17 ──[ resistencia 220Ω ]──►|── GND
                                       LED
                                  (pata larga = +)
  • Pin a ON → pasa corriente → LED encendido.
  • Pin a OFF → sin corriente → LED apagado.

La librería gpiozero envuelve todo esto en una API limpia: LED(17).on() / .off(). Solo existe de verdad en la Pi; en el portátil no hay pines.

Recuperar la interfaz Led: LedReal vs LedFalso

Aquí cobra sentido la pieza de diseño del curso. El cliente no sabe si habla con un LED real o falso: solo conoce la interfaz Led (encender() / apagar()).

class Led:                      # el CONTRATO: qué sabe hacer un LED
    def encender(self): ...
    def apagar(self):  ...
 
class LedFalso(Led):            # portátil: solo imprime
    def encender(self): print("💡 LED ON")
    def apagar(self):   print("⚫ LED OFF")
 
class LedReal(Led):             # Raspberry: mueve el pin físico
    def __init__(self, pin=17):
        from gpiozero import LED
        self._led = LED(pin)
    def encender(self): self._led.on()
    def apagar(self):   self._led.off()

Cambiar de simulado a real es una línea (o una variable de entorno):

led = LedFalso()          # en el portátil
led = LedReal(pin=17)     # en la Raspberry

Esto es programar contra interfaces / inversión de dependencias: el código que usa el LED depende de la abstracción Led, no de la implementación concreta. Por eso el mismo cliente.py corre tal cual en tu portátil (con LedFalso, para depurar el bucle) y en la Pi (con LedReal, para el LED de verdad). Probar la lógica sin hardware y luego “enchufar” el real sin tocar nada más es el premio gordo de este patrón.

Polling: preguntar cada X segundos

El cliente no es un servidor; no recibe avisos. Para enterarse de los cambios, pregunta una y otra vez (polling):

   bucle:  GET /led ──► servidor ──► {"encendido": true}
           aplicar al LED
           dormir 2 s
           repetir
ParámetroEfecto si lo subesEfecto si lo bajas
sleep(2)menos tráfico, más retardo percibidoreacción más rápida, martilleas la red/servidor

El time.sleep(2) no es opcional: sin él, el bucle dispara miles de peticiones por segundo y satura todo. El polling es sencillo pero “tonto”: siempre hay retardo y se pregunta aunque no haya cambios. Esa limitación es la que arreglaremos con WebSockets en la Sesión 8.

SSH: entrar y arrancar el cliente en la Pi

La Pi no tiene (o no usas) teclado/pantalla: entras por SSH desde tu portátil, como una terminal remota:

ssh usuario@192.168.1.60

Te pide la contraseña de la Pi y caes en su terminal. Desde ahí editas/arrancas cliente.py. Detalles de SSH (claves, scp, sesiones) en MOC_Linux.

Manos a la obra

1. El cliente (rellena los # TODO)

cliente_pi/cliente.py — esqueleto del checkpoint:

import time
import requests
from led import LedFalso, LedReal
 
SERVIDOR = "192.168.1.50"        # ← IP del servidor del alumno de turno
PUERTO   = 8000
 
# En la Pi: LedReal(pin=17).  En el portátil para probar: LedFalso()
led = LedReal(pin=17)
estado_anterior = None
 
while True:
    # TODO: pedir el estado al servidor y leer "encendido" de la respuesta JSON
    # TODO: si cambió respecto al anterior, encender o apagar el LED
    # TODO: dormir un par de segundos antes de volver a preguntar
    pass

Solución de referencia:

import time
import requests
from led import LedFalso, LedReal
 
SERVIDOR = "192.168.1.50"
PUERTO   = 8000
 
led = LedReal(pin=17)
estado_anterior = None
 
while True:
    try:
        r = requests.get(f"http://{SERVIDOR}:{PUERTO}/led", timeout=3)
        encendido = r.json()["encendido"]
    except requests.RequestException as e:
        print("No alcanzo el servidor:", e)
        time.sleep(2)
        continue
 
    if encendido != estado_anterior:          # solo actuar si cambió
        led.encender() if encendido else led.apagar()
        estado_anterior = encendido
 
    time.sleep(2)                              # ← polling: NO quitar

Comparar con estado_anterior evita reescribir el pin en cada vuelta; no es obligatorio, pero es buen estilo y suaviza el LED.

2. Probarlo primero en TU portátil (sin Pi)

Cambia una línea a led = LedFalso() y ejecútalo en tu portátil:

python cliente_pi/cliente.py
# (en otra terminal o desde otro PC)
curl -X POST http://192.168.1.50:8000/led -H "Content-Type: application/json" -d '{"encendido": true}'

Verás el LedFalso imprimir LED ON. Así depuras el bucle sin gastar turno de Pi.

3. Pasarlo a la Raspberry (por turnos)

ssh usuario@192.168.1.60                 # entra en la Pi
# dentro de la Pi: ajusta SERVIDOR a TU IP y usa LedReal(pin=17)
python cliente_pi/cliente.py

Desde tu portátil cambia el estado con curl y mira el LED de la Pi: enciende ~2 s después. Cuando termines, Ctrl-C para parar el cliente y dejar la Pi al siguiente.

El muro

“Funciona, pero hay dos molestias: el polling cada 2 s siempre va con retraso, y controlar todo a base de curl es incomodísimo y nada visual.” Lo primero (tiempo real) se resuelve en la Sesión 8; lo segundo, ya: vamos a darle botones en una página web servida por tu propio FastAPI. → 06-panel-web-en-el-navegador.

Errores comunes

SíntomaCausaSolución
El LED nunca enciende, sin errorIP del servidor mal puesta en SERVIDORPon tu IP (192.168.1.50); pruébala con curl desde la Pi
requests.exceptions.ConnectionErrorServidor caído / no en 0.0.0.0 / firewallRevisa Sesión 4: bind 0.0.0.0, puerto abierto, misma red
gpiozero ... permission deniedEl usuario no tiene acceso al GPIOAñadir el usuario al grupo gpio (o ejecutar según la guía de la Pi)
El LED no luce o luce raroSin resistencia, pin equivocado o LED al revésResistencia ~220 Ω en serie; confirma pin 17; pata larga al +
La red se satura / el server petaOlvidaste el time.sleep(2)El bucle debe dormir entre peticiones
ssh: Connection refusedSSH no activo o IP de la Pi malActiva SSH en la Pi; verifica 192.168.1.60 con ping

Guion de la sesión

  • 0–10 Recoge el muro de la Sesión 4: “te alcanzan por la red, pero el LED es de mentira”. Enseña la Pi físicamente y el LED apagado: hoy se enciende de verdad.
  • 10–30 Pizarra: GPIO + resistencia, gpiozero, y sobre todo la interfaz Led → inversión de dependencias (mismo cliente, dos LEDs). Explica polling y por qué el sleep.
  • 30–80 ./bin/sesion.sh 5, rellenar los TODO del bucle, probar con LedFalso en el portátil (todos a la vez), y luego turnos de Pi: SSH, ajustar IP y pin, LedReal, encender con curl desde el portátil. 2 min por persona, que gestione los turnos el rol encargado de las Raspberry.
  • 80–90 Puesta en común: el mismo cliente.py corrió en dos sitios sin cambios de lógica (esa es la lección). Plantea el muro hacia la web.

Conexiones

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