Dimanche, septembre 6 2009

Communication à l’aide du protocole ZigBee entre un PC et une carte Arduino

L’objectif de ce montage est de faire communiquer un PC avec une carte Arduino à l’aide du protocole ZigBee
Voici l’architecture de montage :

Cette article décrit la mise en place d’une topologie réseau simple, permettant de communiquer entre un PC et une carte Arduino à l’aide de modules XBee série 1 de chez Digi.

Les composants

Le montage nécessite les composants suivants :

  • un PC, fonctionnant sous Debian GNU/Linux pour ma part ;
  • une carte Arduino ou bien un adaptateur USB relié au PC ;
  • deux modules de communication XBee ;
  • une carte Arduino avec un adaptateur XBee.

A propos du protocole ZigBee

ZigBee est un protocole de haut niveau permettant la communication de petites radios, à consommation réduite, basée sur la norme IEEE 802.15.4 pour les réseaux à dimension personnelle (WPANs).

C’est vraiment un très bon protocole, qui est bien plus simple à mettre en œuvre que le protocole Bluetooth. Je ne sais pas si vous avez déjà vu la stack du protocole. Il y a de quoi avoir peur ;-)

xBee, ZigBee et beeee?

Si vous êtes perdus avec tous ces sigles, c’est normal. Moi aussi ;-) Voici ce que j’ai compris :

  • ZigBee : est le nom du protocole ;
  • XBee : est le nom du produit chez le constructeur Digi ;
  • IEEE 802.15.4 : c’est le nom du standard qui définit le communication dans un WPAN ;

Ok, c’est vraiment pas plus claire ;-) Mais c’est dit.

Liste des composants

Vous avez besoin des composants suivants :

Nom du composant Archeter chez Quantité Prix
Platine d’interface USB pour modules “XBEE” Lextronic 1 (optionnel) 23€ TTC
Module xBee Matlog 1 (optionnel) 20€ TTC
Arduino Duemilanove Libelium 2 24€ TTC
Arduino Xbee ZB 2mW + UFL Antenna Libelium 2 50€ TTC

Partie PC

La connexion entre le module Xbee et un PC peut se faire de deux manières :

  • à l’aide d’un adaptateur USB ;
  • à l’aide d’une carte Arduino et d’un Shield XBee ;

L’objectif pour la partie PC du montage est de communiquer avec le module XBee, à fin de lui envoyer des commandes.
Cette communication se fait à l’aide d un convertisseur USB-Serial, ce rôle est joué par l’adaptateur USB ou bien par la carte Arduino + Shield.

Connexion à l’aide de l’adaptateur USB

L’adaptateur XBee se connect directement sur le port USB du PC :

Un fois branché, le module est visible à l’aide de la commande lsusb :

Bus 002 Device 013: ID 0403:6001 Future Technology Devices International, Ltd FT232 USB-Serial (UART) IC

Communication à l’aide d’une carte Arduino + XBee Shield

L’adaptateur XBee se connecte directement sur la carte Arduino :

Il est nécessaire de modifier la configuration par du shield pour mettre la carte en mode USB-Serial.
Pour cela, il faut mettre les deux jumper à droite (éloigner du port USB), comme sur cette photo : Configuration mode USB-serial
Vous pouvez ensuite brancher la carte Arduino et voir le module XBee à l’aide de la commande lsusb :

Bus 002 Device 013: ID 0403:6001 Future Technology Devices International, Ltd FT232 USB-Serial (UART) IC

Connexion à l’aide d’un gestionnaire de terminal

Une fois que le module XBee est connecté au PC, il doit être disponible sur /dev/ttyUSB0 :

[31016.280327] ftdi_sio 2-8.3:1.0: FTDI USB Serial Device converter detected
[31016.280354] /build/buildd/linux-2.6.24/drivers/usb/serial/ftdi_sio.c: Detected FT232RL
[31016.280449] usb 2-8.3: FTDI USB Serial Device converter now attached to ttyUSB0

Pour communiquer avec le module, il faut utiliser un programme de gestion de terminal ( gtkterm, minicom ou bien l’IDE de la carte Arduino).
Voici la configuration pour gtkterm :

Configuration du module XBee

Une fois que vous etes connecté au module XBee, vous pouvez lui envoyer des commandes à l’aide du gestionnaire de terminal.
Le module dispose de deux mode de fonctionnement : normal et configuration.
Pour passer en mode configuration, il faut saisir +++ (sans CR, retour à la ligne).
Si le module a compris la commande, alors il retourne OK.
Voici un exemple de session :
.

Configuration d’un réseau bidirectionnelle simple

Voici les différentes instructions pour configurer un réseau simple, c’est à dire une communication bidirectionnelle entre deux cartes Arduino ou bien entre un PC et une carte Arduino

Configuration sur la carte reliée au PC


+++OK
ATMY1234
OK
ATDL5678
OK
ATDH0
OK
ATID1111
OK

Configuration du module Arduino


+++OK
ATMY5678
OK
ATDL1234
OK
ATDH0
OK
ATID1111
OK

Les commandes importantes sont :

  • ATMY : adresse source ;
  • ATDL : adresse de destination (bite de poids faible) ;
  • ATDH : adresse de destination (bite de poids fort) ;
  • ATID : identifiant du réseau ;

Utilisation au niveau de la carte Arduino

Il faut inscrire le programme suivant dans la mémoire de la carte :

void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.print("+++");
Serial.print("ATDH0\r");
Serial.print("ATDL1234\r");
Serial.print("ATMY5678\r");
Serial.print("ATID1111\r");
Serial.print("ATCN\r");
}
void loop() {
delay(1000);
Serial.print("42\n");
}

La programmer et changer le sens des deux “jumper” pour faire communiquer le module avec la carte.

Référence

Si vous voulez vous simplifier la vie, il existe une bibliothèque pour la programmation des modules xbee : xbee-arduino.

Mercredi, février 11 2009

Arduino PhotoLab – Schéma

Comme promis, voici le schéma de la carte principale du montage Arduino PhotoLab

Je débute avec Eagle alors mon schéma n’est pas forcément très clair, mais bon…

photolab

Le voici au format Eagle

  • Prise SENSORS: branchement des capteurs
  • Prise TTL: Branchement d’un convertisseur USB/TTL pour reprogrammer l’arduino.
  • Prise STROBE: Sortie pour la prise de commande du flash ou de l’appareil photo suivant l’usage.
  • Prise POWER: Alimentation 5V par transfo ou pack de piles.

Les 4 boutons permettent de se ballader dans les menus pour choisir les capteurs et changer les valeurs.

Il reste quelques ports dispo sur l’arduino pour un usage futur…

Je n’ai pas mis le schéma des capteurs. Vous pouvez en trouver plein sur le playground arduino ici. Il suffit d’utiliser une prise jack 3.5mm male et de la brancher sur la prise SENSORS. Vous avez alors VCC,  GND, DATA. Où DATA est un voltage entre 0 et 5 v.

Je ne suis pas sûr que mon système soit utilisable tel quel chez vous, mais vous pouvez vous en inspirer pour créer le votre. En tout cas, chez moi ça marche très bien :-)

Pour ce qui est du code, le voici:

[code]

#include <LCD4Bit.h>

//BUG ?
#undef int()
// END BUG
#include <stdio.h>

LCD4Bit lcd = LCD4Bit(2);

//#define DEBUG 1

// global defs
#define shootPin  11
#define sensorPin 4
#define bt1Pin 3
#define bt2Pin 4
#define bt3Pin 5
#define bt4Pin 6
#define ledPin 13 //digital

#define MAXMENU 4

#define MENUSENSOR 1
#define MENUSTROBEDELAY 2
#define MENURUN 3

#define MODESENSOR 1

#define NO 0
#define YES 1
#define TEST 2

#define SOUNDSENSOR 0
#define IRSENSOR 1
#define CONTACTSENSOR 2
#define LIGHTSENSOR 3

volatile unsigned int menu0Pos = MENUSENSOR;
volatile unsigned int debounce = 0;
volatile unsigned int modeSensor = 0;
volatile unsigned int modeDrop= 0;
volatile unsigned int modeApp = MODESENSOR;
volatile unsigned int sensorType = IRSENSOR;
volatile unsigned int firstPass = 0;
volatile unsigned int sndLevel = 0;

volatile int strobeDelay = 10;

void setup() {
pinMode(ledPin,OUTPUT);
pinMode(shootPin,OUTPUT);
pinMode(bt1Pin,INPUT);
pinMode(bt2Pin,INPUT);
pinMode(bt3Pin,INPUT);
pinMode(bt4Pin,INPUT);
setLed(1);
lcd.init();

/*lcd.commandWrite(0x0F);//cursor on, display on, blink on.  (nasty!)
*/
lcd.clear();
lcd.printIn("equinoxefr.org");
lcd.cursorTo(2, 0);  //line=2, x=0.
lcd.printIn("Photo lab v0.3");
delay(2000);
fillLine(2,"FW Trigger");
delay(2000);
lcd.clear();
setLed(0);
#ifdef DEBUG
Serial.begin (9600);
Serial.println("start");                // a personal quirk
#endif
}

void loop() {
int val=0;
int keyFactor=1;

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//  SENSOR SECTION
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
if (modeSensor)
{
while (1)
{
val=analogRead(sensorPin);
switch (sensorType)
{
case LIGHTSENSOR:

if (val > 500)
{
shoot();
}
//      char buffer[50];
//      strobeDelay=getValue(strobeDelay,-1,9999);
//      itoa(strobeDelay,buffer,DEC);
//      fillLine(2,buffer);
break;

case IRSENSOR:

if (val < 900)
{
shoot();
}
//      char buffer[50];
//      strobeDelay=getValue(strobeDelay,-1,9999);
//      itoa(strobeDelay,buffer,DEC);
//      fillLine(2,buffer);
break;

case SOUNDSENSOR:
if (firstPass)
{
fillLine(2,"Getting snd level");
sndLevel=soundLevel();
clearLcdLine(2);
firstPass=0;
}
val = analogRead(sensorPin);

if ((val > (sndLevel + 40)) && (val < 1024))
{
shoot();
}

break;

case CONTACTSENSOR:
if ( val < 500)
{
shoot();
}
break;
}
}
}

/*
#ifdef DEBUG
Serial.println(menu0Pos,DEC);
#endif
*/
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//  MENU SECTION
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

switch (menu0Pos)
{
case MENUSTROBEDELAY:
fillLine(1,"Strobe delay ms");
modeSensor=0;
strobeDelay=getValue(strobeDelay,-1,9999);
if (strobeDelay==-1)
{
fillLine(2,"not used");
}
else
{
char buffer[50];
itoa(strobeDelay,buffer,DEC);
fillLine(2,buffer);
}
break;
case MENUSENSOR:
fillLine(1,"Select sensor");
sensorType=getValue(sensorType,0,3);
switch(sensorType)
{
case SOUNDSENSOR:
fillLine(2,"SOUND");
firstPass=1;
break;
case IRSENSOR:
fillLine(2,"IR BARRIER");
break;
case CONTACTSENSOR:
fillLine(2,"CONTACT");
break;
case LIGHTSENSOR:
fillLine(2,"IR LIGHT");
break;
}
//digitalWrite(ledPin, HIGH);
modeSensor=0;
break;

case MENURUN:
if (!modeSensor)
{
fillLine(1,"***SHOOT MODE***");
}
modeSensor=1;
break;
}
getMenu();
}

//
//  soundLevel()
//
int soundLevel()
{
int value=analogRead(sensorPin);

Serial.println("Getting sound level...");
for(int i=0; i < 50 && !modeSensor; i++)
{
value = ( value + analogRead(sensorPin) ) / 2;
delay(50);
}
Serial.println("Done!");

return value;

}

void clearLcdLine(int line)
{
lcd.cursorTo(line, 0);
lcd.printIn("                     ");
}

void fillLine(int line,char* str)
{
char buffer[21];
int len=strlen(str);
for (int i=0;i<20;i++)
{
if (i < len)
{
buffer[i]=str[i];
}
else
{
buffer[i]=' ';
}
}
lcd.cursorTo(line,0);
lcd.printIn(buffer);
}

void shoot()
{
if (strobeDelay > 0 )
{
delay(strobeDelay);
}
digitalWrite(shootPin,HIGH);
delay(10);
digitalWrite(shootPin,LOW);
fillLine(2,"Shoot !");
digitalWrite(ledPin,HIGH);
delay(3000);
digitalWrite(ledPin,LOW);
clearLcdLine(2);

}

void getMenu()
{
int bt1=digitalRead(bt3Pin);
int bt2=digitalRead(bt4Pin);

if (!bt1 && !bt2)
{
return;
}

if (bt1 && menu0Pos < MAXMENU)
{
menu0Pos++;
}
if (bt2 && menu0Pos > 0)
{
menu0Pos--;
}

}

int getValue(int value, int mini, int maxi)
{
unsigned int keyFactor=1;
int bt1=digitalRead(bt1Pin);
int bt2=digitalRead(bt2Pin);

if  (value < 50 )
{
keyFactor=1;
}
else
{
if (value >= 50 )
{
keyFactor=10;
}
}
if  ( bt1 )
{
value+=keyFactor;
}
if  ( bt2 )
{
value-=keyFactor;
}

if ( value <= mini)
{
value=mini;
}
else
{
if (value >= maxi)
{
value=maxi;
}
}
/*
if ( bt1 && bt2 )
{
modeSensor=0;
fillLine(2,"switch off");
}
*/
return value;

}

void setLed(int value)
{
if (value)
{
digitalWrite(ledPin,HIGH);
}
else
{
digitalWrite(ledPin,LOW);
}
}
[/code]

Mercredi, février 4 2009

Présentation de la plateforme de développement éléctronique Arduino

Un ami m’a fait découvrir la plate-forme de développement Arduino.
J’en cherchais justement une, un peu plus avancée que la plate-forme Mindstorms de LEGO pour la robotique.

Celle d’Arduino est composée d’une carte élétronique qui se branche à l’aide du port USB sur un PC et d’une suite de logiciels pour développer des programmes sur la carte.
L’ensemble du matériel et des logiciels sont libres. (OpenHardware)

Lors des mes études, j’ai été introduit à la programmation sur Microcontrôleur PIC.
J’en garde quelque mauvais souvenir lié à la manipulation d’un environnement de développement intégré propriètaire et d’une grande complexité.

Du coup lorsque, j’ai branché ma carte Arduino Diecimila, compilé et éxécuté mon 1er programme en moins de 5 minutes, le tout sous Debian GNU/Linux.
Ce fut un gros choc! ;-)

Alors c’est vrai, je vais pouvoir faire des montages éléctroniques facilement ? ;-)

Pour être honnête, non, je ne vais pas me transformer en éléctronicien de génie en 5 minutes, chacun son métier et si l’on ne comprend pas les fondamentaux de l’éléctronique tout ne va pas fonctionner comme par miracle.

Néanmoins, je trouve cette plate-forme très intéressante, car elle permet de réaliser beaucoup de choses et manière très simple.
Je vous laisse juger par vous même :

Caractèristiques techniques de la carte

Arduino Duemilanove
  • Microcontroller : ATmega168
  • 14 Entrées/ Sorties Digital (dont 6 capables de réaliser une Modulation de largeur d’impulsion)
  • 6 Entrées Analogiques
  • 16KB de mémoire Flash
  • 1KB de SRAM
  • 512 bytes EEPROM
  • Cadence de l’horloge : 16 MHz
  • Alimentation via le port USB ou par une alimentation externe.

Cartes additionnelles

Il existe de très nombreuses possiblités d’extensions :

  • Bluetooth ;
  • Ethernet ;
  • Zigbee ;
  • GPRS ;
  • GPS ;
  • Carte MicroSD ;
  • Lecteur RDIF ;
  • Ećrans LCD ;
  • Accéléromètre ;
  • Gestion des servo moteurs ;
  • 1-wire
  • etc…

Les possiblités offertes par la carte sont très nombreuses, il y a une importante communauté de passionné autour de ce projet.

Premiers pas

Pour commencer, il existe une très bonne documentation en Français : Initiation à la mise en oeuvre matérielle et logicielle de l’Arduino (au format PDF).

Il y a de très nombreux revendeurs pour la carte, ansi que pour les extensions dans le monde.
Chaque magasin propose les cartes standards et parfois ses propres extensions.

Pour ma part, j’ai passé mes commandes de matériel chez Lextronic,Libelium et InMotion.

Je publierai bientôt quelques montages.

Enfin si mon chat est encore vivant ;)

Lundi, décembre 1 2008

Robot amusant: le MouseBot

Voici un petit gadget pour amuser les enfants: une souris d’ordinateur transformée en souris… mécanique…

C’est aussi pour moi l’occasion de tester un nouveau média, la diffusion de vidéo. Si ça se passe bien, je compte faire de temps en temps des vidéos sur le démontage ou la modification d’objets courants, un peu comme les modifs faites sur le routeur WL500GP.

Télécharger en MP4

Pour réaliser ce petit robot, j’ai farfouillé dans mon sac de récupération. Il faut:

  • 1 µC ATEMGA8 ou équivalent
  • 1 télémètre à IR sharp
  • 2 condensateurs
  • 1 régulateur LM78L05
  • 1 H-bridge L298
  • 1 pile 9V
  • 2 moteurs DC
  • Une vieille souris à martyriser.
  • 2 LED + 1 résistance de 150 ohms

Voilà, un bon fer à souder, une dremel et un peu de patience… et vous voilà partis. C’est amusant à construire et ça plait beaucoup aux enfants ;-)

J’ai du modifier la configuration du compilateur Arduino pour qu’il supporte mon ATMEGA8 cadencé à 8MHz au lieu de 16 et dont la programmation se fait en SPI et non en série.