Киоск Raspberry Pi для графического интерфейса на Kivy

Привет, Хабр!

Хочется поделиться опытом настройки Raspberry Pi 3B+ в качестве киоска с GUI на базе библиотеки Kivy для Python 3. Почему именно Kivy? Просто мы уже имеем продукт, разработанный на Python, нам бы хотелось добавить к нему графический интерфейс. Стоит отметить, что до Kivy мы перепробовали несколько вариантов, включая wxWidgets и даже браузер на Chromium с веб-приложением. Все эти альтернативы оказались бессильны против Kivy, лёгкой и быстрой. Очень хороший обзор этой библиотеки уже есть на Хабре.

Окружение

Мы будем использовать Raspbian Lite с Python 3.7 и системой управления процессами и сервисами Supervisor. Кстати, очень удобной является утилитка Raspberry Pi Imager, с помощью которой можно подготовить SD-карточку. После первой загрузки нашего малыша RPi логинимся с помощью стандартного логина pi и пароля raspberry. Далее выполняем:

$ sudo raspi-config

Выбираем пятый пункт Interfacing Options, в появившемся меню нас интересует второй пункт SSH, с помощью которого мы включим удалённый доступ для удобства.
Итак, удобно откинувшись в любимом кресле, продолжим настройку RPi через любой удобный ssh-клиент.

Пользователь

Давайте создадим пользователя с удобным для нас именем, разрешим ему пользоваться sudo и перезагрузимся:

$ sudo useradd -m kivygui -s /bin/bash
$ sudo passwd kivygui
$ sudo usermod -a -G sudo kivygui
$ sudo reboot

После перезагрузки залогинимся через ssh уже с новыми данными для kivygui и удалим стандартную учётку pi:

$ sudo userdel pi
$ sudo rm -r /home/pi/

Не лишним будет указать, что мы пользуемся американской раскладкой клавиатуры:

$ sudo sed -i 's/XKBLAYOUT="gb"/XKBLAYOUT="us"/' /etc/default/keyboard

Тестовое приложение

Наше тестовое приложение будет находиться в отдельной папке, создадим её:

$ mkdir /home/kivygui/helloworld

Теперь давайте в текстовом редакторе nano создадим скрипт для запуска Python-приложения /home/kivygui/helloworld/run.sh со следующим содержимым:

export DISPLAY=:0.0
xset s off -dpms
exec matchbox-window-manager &
while true; do
  exec python3 start.py
done

Сделаем в nano и пример простенького интерфейса в файле /home/kivygui/helloworld/start.py:

import kivy
kivy.require('1.11.0')
from kivy.app import App
from kivy.uix.label import Label
class MyApp(App):
    def build(self):
        return Label(text='Hello, world!')
if __name__ == '__main__':
    MyApp().run()

Графический пользовательский интерфейс

Нам понадобится pip3:

$ sudo apt-get update -y
$ sudo apt-get install -y python3-pip

Также я сталкивался с тем, что при установке nodm не всегда загружались все необходимые пакеты, поэтому на всякий случай установим их заранее:

$ sudo apt-get install -y desktop-base gtk2-engines-pixbuf libxklavier16 xserver-xorg xserver-xorg-input-all xserver-xorg-input-libinput xserver-xorg-input-wacom xserver-xorg-legacy xserver-xorg-video-all xserver-xorg-video-amdgpu xserver-xorg-video-ati xserver-xorg-video-fbdev xserver-xorg-video-nouveau xserver-xorg-video-radeon xserver-xorg-video-vesa

Теперь давайте установим nodm и оконный менеджер matchbox:

$ sudo DEBIAN_FRONTEND=noninteractive DEBCONF_NONINTERACTIVE_SEEN=true apt-get install -y x11-xserver-utils nodm matchbox-window-manager
$ echo "/usr/sbin/nodm" | sudo tee /etc/X11/default-display-manager
$ sudo sed -i -e "s/NODM_ENABLED=false/NODM_ENABLED=true/" -e "s/NODM_USER=root/NODM_USER=kivygui/" -e "s/NODM_X_OPTIONS='-nolisten tcp'/NODM_X_OPTIONS='-nolisten tcp -nocursor'/" /etc/default/nodm

Настал черёд Kivy:

$ sudo apt-get install -y libsdl2-dev libsdl2-image-dev libsdl2-mixer-dev libsdl2-ttf-dev pkg-config libgl1-mesa-dev libgles2-mesa-dev python-setuptools libgstreamer1.0-dev git-core gstreamer1.0-plugins-{bad,base,good,ugly} gstreamer1.0-{omx,alsa} python-dev libmtdev-dev xclip xsel libjpeg-dev
$ sudo python3 -m pip install --user kivy

Теперь научим нашу систему показывать нам графический интерфейс вместо консольного приглашения, скроем все диагностические сообщения и покажем графический экран загрузки системы:

$ sudo rm /etc/systemd/system/default.target
$ sudo rm /etc/systemd/system/[e-mail].d/autologin.conf
$ sudo ln -s /lib/systemd/system/graphical.target /etc/systemd/system/default.target
$ sudo sed -i '$ s/$/ quiet splash consoleblank=0 loglevel=0 logo.nologo plymouth.ignore-serial-consoles/' /boot/cmdline.txt
$ sudo sed -i 's/console=tty1/console=tty3/' /boot/cmdline.txt

Если есть желание, консоль tty1 вообще можно отключить:

$ sudo systemctl disable getty@tty1

Supervisord

Теперь давайте установим Supervisor:

$ sudo apt-get install -y supervisor

Создадим папку для логов:

$ mkdir /home/kivygui/logs

Теперь давайте ненадолго остановим службу Supervisor для переконфигурации:

$ sudo systemctl stop supervisor

Добавим с помощью редактора nano в кофигурационный файл /etc/supervisor/supervisord.conf следующее:

[program:rungui]
command=sh run.sh
directory=/home/kivygui/helloworld
user=root
autostart=true
autorestart=true
startsecs = 5
startretries=3
stderr_logfile=/home/kivygui/logs/rungui.err.log
stdout_logfile=/home/kivygui/logs/rungui.out.log
stderr_logfile_maxbytes=5MB
stdout_logfile_maxbytes=5MB
stopsignal=INT
stopwaitsecs=5

Также давайте дадим пользователям kivygui и root дополнительные возможности. Для этого воспользуемся командой:

$ sudo visudo

Приведём файл к следующему виду:

#
# This file MUST be edited with the 'visudo' command as root.
#
# Please consider adding local content in /etc/sudoers.d/ instead of
# directly modifying this file.
#
# See the man page for details on how to write a sudoers file.
#
Defaults        env_reset
Defaults        mail_badpass
Defaults        secure_path="/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin"

# Host alias specification

# User alias specification

# Cmnd alias specification

# User privilege specification
root    ALL=(ALL:ALL) ALL
kivygui  ALL=(ALL:ALL) ALL
 
# Allow members of group sudo to execute any command
%sudo   ALL=(ALL:ALL) ALL
 
# See sudoers(5) for more information on "#include" directives:
 
#includedir /etc/sudoers.d
 
kivygui ALL = NOPASSWD: /usr/bin/supervisorctl
kivygui ALL = NOPASSWD: /usr/bin/python3.7
kivygui ALL=(ALL) NOPASSWD: /bin/systemctl daemon-reload
kivygui ALL=(ALL) NOPASSWD: /usr/bin/supervisord
 
root ALL=(ALL) NOPASSWD: /bin/systemctl daemon-reload
root ALL = NOPASSWD: /usr/bin/supervisorctl
root ALL = NOPASSWD: /usr/bin/python3.7
root ALL=(ALL) NOPASSWD: /usr/bin/supervisord

Теперь мы можем запускать службу:

$ sudo systemctl start supervisor

На подключенном к RPi мониторе мы увидим заветное приветствие. Осталось только перезагрузиться, чтобы проверить работу графического экрана загрузки.

P.S.

На самом деле, nodm можно заменить lightdm с автологином. Это будет абсолютно аналогичное nodm решение. Тем более, сам разработчик nodm рекомендует этот подход.