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概述

  本章介绍在树莓派上创建一个简单的数据库MariaDB（MariaDB是MySQL的分支，API和命令行等完全兼容MySQL，具备数据库管理系统的功能，可以代替MySQL进行更轻松的数据管理工作）的一些基础操作，同时通过创建数据库及数据表，编写实现RFID标签登记和进出库功能的脚本，使得系统可以与数据库进行交互实现数据查询。

一、创建数据库

  首先准备并设置MYSQL数据库，在Pi上运行“sudo apt-get install mariadb-server”命令，使用apt-get将MYSQL安装到Raspberry Pi上。目的是在数据库中记录每个RFID标签的登记情况。

  安装完MySQL服务器软件后，运行MYSQL附带的“secure installation”脚本。该脚本将指导完成MYSQL服务器的安全设置，比如为“root”用户设置密码。通过运行“sudo mysql_secure_installation”命令来运行此脚本，按照提示设置root用户的密码为123456，这个密码将用来访问MySQL服务器。

  接下来会出现设置提示，在为根MYSQL服务器设置了新密码后，不需要再改变root密码，对该提示回答“N”。而对大多数提示回答“Y”，比如禁用对MYSQL服务器的root登录访问。

  后面的选项中为了确保MySQL安装的安全，当系统提示回答“ Y”或“ N”时，应在所有提示中回答“Y ”，以防止他人轻易地访问服务器。

  默认情况下，MariaDB使用UNIX_SOCKET作为身份验证方法，因此需要使用超级用户登录，访问MySQL服务器并开始对数据库进行更改。输入“sudo mysql -u root -p”命令，使用sudo进行登录。系统提示输入先前设置的“root”用户的密码，这里和Linux密码输入一样，输入时不会显示出文本。

  接下来创建一个数据库，用于存储RFID标签设备的数据。

  使用“CREATE DATABASE managementsystem;”命令创建一个MySQL数据库。在“CREATE DATABASE”命令后输入数据库的名称，此处命名为“managementsystem”意为“管理系统”。

  接着运行“CREATE USER ‘registeradmin’@‘localhost’ IDENTIFIED BY ‘123456’;”命令来创建一个名为“registeradmin”的MySQL用户，意为“登记管理者”，密码设置为“123456”。在Python脚本中使用registeradmin从managementsystem中进行读取与分配。

  最后通过运行“GRANT ALL PRIVILEGES ON managementsystem.* TO ‘registeradmin’@‘localhost’;”命令为“registeradmin”用户授予访问“managementsystem”数据库中任何表的权限，以便它可以与数据库进行交互。

  

二、创建表

  在创建表之前，通过“use managementsystem;”命令，与“managementsystem”数据库进行交互。

  “create table equipment”创建存储RFID标签数据的登记表。

  对于登记表，为登记的每个RFID标签储存以下四段数据：

create table equipment(
   id INT UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT UNIQUE, --id为整数，用于跟踪当前行并自动增加；
   rfid_uid VARCHAR(255) NOT NULL, --rfid_uid变量用于存储RFID标签的UID；
   name VARCHAR(255) NOT NULL, --name变量存储RFID标签所属分类（如实验室）的名称；
   created TIMESTAMP NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP, --created变量来记录登记设备的时间。
   PRIMARY KEY ( id )
);

  
  同样，先通过运行运行“use managementsystem;”命令，与“managementsystem”数据库进行交互。

  “create table management”创建将存储RFID标签进出库数据的进出库表。

  对于进出库表，为每个RFID标签保存以下三段数据：

create table management(
   id INT UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT UNIQUE, --id为整数，用于跟踪当前行并自动增加；
   user_id INT UNSIGNED NOT NULL, --user_id 为整数，用于联系管理与设备表中具有相同id的用户；
   clock_in TIMESTAMP NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP, --clock_in –此变量存储时间戳，用于记录RFID标签进出库时间。
   PRIMARY KEY ( id )
);

  

  

三、查看数据库和表

  在创建完数据库和表之后，运行“show satabases;”命令查看”managementsystem”数据库，进入到数据库里运行“show tables;”命令可以查看“equipment”登记表与“management”进出库表。

  

四、RFID标签管理脚本

  首先在Raspberry pi上运行“sudo pip3 install mysql-connector-python”命令来使用pip安装Python“ MYSQL Connector ”工具，用于连接mysql的驱动。

  

1.登记

  在用户主目录下创建名称为“managementsystem”文件夹用于存储RFID标签脚本。登记脚本（此处命名为save_equipment.py）代码及注释如下所示：

#告知操作系统使用Python执行文件
#!/usr/bin/env python

#引入time库；引入RPi.GPIO和Simple MFRC522库以使用GPIO引脚处理的功能和程序功能；使用MySQL驱动连接器与数据库进行通讯
import time
import RPi.GPIO as GPIO
from mfrc522 import SimpleMFRC522
import mysql.connector

#创建与MYSQL服务器连接的db变量，并存储建立连接所需的所有对象信息，包括主机、用户、数据库名称和密码，以便与数据库进行交互
db = mysql.connector.connect(
  host="localhost",
  user="registeradmin",
  passwd="123456",
  database="managementsystem"
)

#实例化连接数据库的cursor对象
cursor = db.cursor()

#实例化SimpleMFRC522库的reader对象
reader = SimpleMFRC522()

#使用try语句捕获与处理发生的任何情况
try:
  
  #在True循环包装下的逻辑代码无限期运行，以便连续登记多个RFID标签
  while True:
    print('Place Card to\nregister')
    
    #储存读取到的输入的ID和文本信息
    id, text = reader.read()
    
    #执行SQL语句，搜索“equipment”登记表,查看表中是否有与读取到的ID相匹配的UID
    cursor.execute("SELECT id FROM equipment WHERE rfid_uid="+str(id))
   
    #调用函数检索数据，从返回的结果获取一行
    cursor.fetchone()

    #检查SQL调用返回了多少行
    if cursor.rowcount >= 1:
      
      #打印是否覆盖已经存在的RFID标签
      print("Overwrite\nexisting equipment?")
      
      #提示输入
      overwrite = input("Overwite (Y/N)? ")
      
      #响应覆盖
      if overwrite[0] == 'Y' or overwrite[0] == 'y':
      
	#打印覆盖设备，时长1秒
	print("Overwriting equipment.")
        time.sleep(1)

	#新建SQL查询，更新名称
        sql_insert = "UPDATE equipment SET name = %s WHERE rfid_uid=%s"
      
      #跳回循环的开始
      else:
        continue;
    
    #新建SQL查询，创建名称
    else:
      sql_insert = "INSERT INTO equipment (name, rfid_uid) VALUES (%s, %s)"
    
    #打印，输入新名称
    print('Enter new name')
    new_name = input("Name: ")

    #创建包含新名称和ID的元组，在执行时自动传递到查询字符串中
    cursor.execute(sql_insert, (new_name, id))

    #调用db对象，保存更改到数据库
    db.commit()

    #打印RFID标签新名称（所属分类，如实验室），睡眠两秒
    print("User " + new_name + "\nSaved")
    time.sleep(2)

#触发finally语句终止脚本
finally:

  #清理GPIO
  GPIO.cleanup()

  运行“python3 save_equipment.py”命令，运行登记脚本。输入登记名称（如实验室），如“Electrical laboratory”,如下图。

                          执行结果
  

2.进出库

  可以通过运行“nano move_management.py”编写进出库脚本，代码及注释如下所示：

#告知操作系统使用Python执行文件
#!/usr/bin/env python

#引入time库；引入RPi.GPIO和Simple MFRC522库，使用GPIO引脚处理的功能和程序功能；使用MySQL驱动连接器与数据库进行通讯
import time
import RPi.GPIO as GPIO
from mfrc522 import SimpleMFRC522
import mysql.connector

#创建与MYSQL服务器连接的db变量，并存储建立连接所需的所有对象信息，包括主机、用户、数据库名称和密码，以便与数据库进行交互
db = mysql.connector.connect(
  host="localhost",
  user="registeradmin",
  passwd="123456",
  database="managementsystem"
)

#实例化连接数据库的cursor对象
cursor = db.cursor()

#实例化SimpleMFRC522库的reader对象
reader = SimpleMFRC522()

#使用try语句捕获与处理发生的任何情况
try:
  
  #在True循环包装下的逻辑代码无限期运行，以便连续管理多个RFID标签
  while True:
    print('Place Card to\nrecord attendance')
    
    #储存读取到的输入的ID和文本信息
    id, text = reader.read()

    #执行SQL语句，搜索登记表,查看表中是否有与读取到的ID相匹配的UID
    cursor.execute("Select id, name FROM equipment WHERE rfid_uid="+str(id))
    
    #调用函数检索数据，从返回的结果获取一行储存到result变量中
    result = cursor.fetchone()

    #检查SQL调用返回了多少行
    if cursor.rowcount >= 1:
      
      #打印欢迎，将检索到的名称作为result[1]
      print("Welcome " + result[1])
      
      #执行SQL语句，在“management”进出库表中插入一行，将检索到的RFID标签ID存储在result[0]中
      cursor.execute("INSERT INTO management (user_id) VALUES (%s)", (result[0],) )
    
      #调用db对象，保存更改到数据库
      db.commit()
    
    #打印RFID标签不存在，睡眠两秒  
    else:
      print("User does not exist.")
    time.sleep(2)

#触发finally语句终止脚本
finally:

  #清理GPIO
  GPIO.cleanup()

  运行“python3 move_management.py”命令，运行进出库脚本。

                          执行结果
  

3.查询

  在数据库查询RFID标签登记和进出库信息，首先连接到MYSQL命令行，与“managementsystem”数据库进行交互。

  输入“SELECT * FROM equipment;”命令以查询由登记表中登记的RFID标签；同样，继续查看管理表里，输入“SELECT * FROM managementt;”命令查询进出库脚本输入的数据。SELECT SQL调用用于指定表，星号（*）表示获取所有列。

  最后输入quit或者exit离开MYSQL工具即可。

                          查询结果

  一些数据库基础操作以及系统RFID标签的脚本设计就分享完了，后面将介绍在树莓派4b上搭建一个web服务器，为更方便快捷地查阅和展示数据库中存储的设备信息做准备。