Mot-clé - Electronique

Fil des billets - Fil des commentaires

Vendredi, novembre 27 2015

Les entrailles d'OpenAlarm : Une première interface PC en Python

Je vous ai présenté dans le précédent article le principe de fonctionnement d'un OpenAlarm Node, c'est parfaitement fonctionnel et utilisable mais nous pouvons simplifier grandement tout ça et c'est là qu'intervient l'interface que je vais vous présenter dans cet article.

Un programme en Python nommé simplement base.py permet les interactions avec les OpenAlarm Node, il s'utilise en ligne de commande :

$ python3 base.py --help
OpenAlarm Base
Usage:
base.py [options] nodeid <nodeid>
base.py [options] config write <config>
base.py [options] config set <key> <value>
base.py [options] profile write <profile_name> [<profile_id>]
base.py [options] profile set <profile_id>
base.py [options] node write <node_name>
base.py [options] node read
base.py [options] listen [--csv <csv_file>]
base.py [options] remote <node_name> --set <commands>...
base.py --version
Options:
-p            Serial port
-f            Force node write even when different nodeid
-h --help     Show this screen
-d --debug    Debug mode
-v --verbose  Verbose mode
$ 

Je vais passer en revue toutes les possibilités offertes par ce programme.

nodeid

python3 base.py -p /dev/usbserial0 nodeid 2

Cette commande va donner au Node dont le périphérique série est /dev/usbserial0 l'identifiant de node 2

config write

python3 base.py -p /dev/usbserial0 config write default

Cette commande va écrire la configuration nommée default dans le node lié au périphérique /dev/usbserial0

Mais d'oû sort la configuration default ?

Toute la configuration d'OpenAlarm tient dans un fichier au format Yaml et default correspond dans l'exemple ci-dessus à la configuration du même nom du nœud config.

Ce n'est pas clair ? Regardons de plus près une partie du fichier de configuration oa.yaml :

[...]
configs:
    default: &default
        group: 210
        freq: 433
        ack: yes
        cmdtimeout: 15
        usbtimeout: 15
        autostart: yes
        power: 0
        remote:
            active: yes
            wait_error_cycle: 7
[...]

Nous y trouvons une suite de clefs / valeurs (les mêmes clefs que nous avons aperçu dans l'article précédent sur les entrailles du firmware) qui vont permettre de configurer comme nous le souhaitons notre Node.

Ainsi, dans l'exemple ci-dessus, nous donnons au Node le groupe 210, nous les spécifions une fréquence de 433Mhz, avec accusé de réception (ack = true), bref, je suppose que vous avez compris le principe de fonctionnement...

La commande config write va donc lire la configuration et l'envoyer au Node directement.

config set

python3 base.py -p /dev/usbserial0 config set group 220

Cette commande permet de modifier directement des variables de configuration, utile si on ne veut changer qu'un seule des paramètres.

profile write

python3 base.py -p /dev/usbserial0 profile write pir0

C'est assez explicite, avec cette commande, nous écrivons le profile nommé pir0 dans le périphérique /dev/usbserial0 (pour en savoir plus sur les profiles, voir le dernier article)

pir0 correspond au nœud du même nom du fichier oa.yaml :

[...]
    pir0: &profilepir
        description: Module avec capteur infrarouge 0
        feedback: yes
        period: 3
        eintwait: 3
        external_interrupts:
            io0: rising
        ios:
            io0: [ input, nopullup ]
        frame:
id: 2
content:
- counter
- waketype
- wakearg
- [ input0, input1, input2 ]
- voltage
- temperature
[...]

profile set

python3 base.py -p /dev/usbserial0 profile set 0

Change le profile courant du Node.

node write

python3 base.py -p /dev/usbserial0 node write xxx

Nous avons vu au dessus le fichier Yaml avec les nœuds configs et profiles, il existe un autre type de nœud, il s'agit de 'nodes' qui contient tous les paramètres pour un Node nommé.

Voici le contenu du nœud nodes du fichier oa.yaml :

[...]
nodes:
    pir0:
        id: 2
        config: *default
        key: abcdefghijklmnop
        profile:
            0: *profilepir
    temp:
        id: 1
        config: *default
        key: AKdlIqdjMKAQwJKz
        profile:
            0: *profiletemp
[...]

node read

python3 base.py -p /dev/usbserial0 node read

Lit le Node et affiche des informations sur sa configuration.

listen

python3 base.py -p /dev/usbserial0 node listen

Se connecte au Node via la liaison série et passe en mode promiscuous, une sorte de mode sniffer ou toutes les frames valident envoyées par les OpenAlarm Node sont retournées via l'interface série.

Si nous nous connections au node directement via l'interface série et que nous entrons la commande série, voici le format du contenu retourné :

$ ino serial
listen
OKX 010206000103047A0B16
OKX 010207000103007A0B16
OKX 010208000202007A0B16
OKX 010209000103007A0B16

À chaque réception d'une frame valide, elle est retournée sous la forme OKX 010206000103047A0B16, ou OK indique un paquet valide, X indique que le format de la frame est hexa, puis, suivi d'un espace, nous avons la frame brute.

Ce contenu n'est pas franchement lisible et c'est pour cela que nous utilisons le programme en Python qui nous simplifie grandement la vie, voici la même fonction listen mais utilisée via l'interface en Python :

$ python3 base.py -p /dev/usbserial0 node listen
Use device /dev/usbserial0
Start listen mode !
Nodeid: 1, frame type: 2 (0 second(s))
    Input       : bit0:0, bit1:0, bit2:0
    Voltage     : 2.94
    Temperature : 21.00
Nodeid: 1, frame type: 2 (5 second(s))
    Input       : bit0:0, bit1:0, bit2:0
    Voltage     : 2.94
    Temperature : 21.00
Nodeid: 1, frame type: 2 (5 second(s))
    Input       : bit0:0, bit1:0, bit2:0
    Voltage     : 2.94
    Temperature : 21.00
Nodeid: 1, frame type: 2 (5 second(s))
    Input       : bit0:0, bit1:0, bit2:0
    Voltage     : 2.94
    Temperature : 21.00

C'est tout de même beaucoup plus clair ainsi ! Non ?

Par curiosité, rendons cela un peu plus verbeux...

$ python3 base.py -p /dev/usbserial0 --verbose node listen
Verbose mode !
Use device /dev/usbserial0
Start listen mode !
verbose get
-> 0
verbose set 0
-> OK
listen raw
Nodeid: 1, frame type: 2, payload: 64000202007A0B15 (2 second(s))
    Counter     : 100
    Waketype    : 2
    Wakearg     : 2
    Input       : bit0:0, bit1:0, bit2:0
    Voltage     : 2.94
    Temperature : 21.00
Nodeid: 1, frame type: 2, payload: 65000202007A0B15 (5 second(s))
    Counter     : 101
    Waketype    : 2
    Wakearg     : 2
    Input       : bit0:0, bit1:0, bit2:0
    Voltage     : 2.94
    Temperature : 21.00
Nodeid: 1, frame type: 2, payload: 66000202007A0B15 (5 second(s))
    Counter     : 103
    Waketype    : 2
    Wakearg     : 2
    Input       : bit0:0, bit1:0, bit2:0
    Voltage     : 2.94
    Temperature : 21.00

Une fois ces données reçue, c'est à vous d'en faire ce que vous voulez...
Un paramètre csv vous permet de spécifier un fichier afin de stocker toutes ces informations dans un fichier.

node remote

python3 base.py -p /dev/usbserial0 remote pir --set period=1

Cette commande va se connecter à l'OpenAlarm Node connecté sur l'USB puis tenter une liaison distante avec le Node nommé pir (voir fichier format Yaml) afin de changer le paramètre period.


Voilà, vous savez tout sur l'interface actuelle en Python, si vous voulez en savoir, vous pouvez consulter le code et au sujet du fichier oa.yaml, je vous invite également à le consulter !

Lundi, novembre 16 2015

Les entrailles d'OpenAlarm : Le firmware

Il est temps de vous parler un peu de la partie logiciel du projet OpenAlarm qui est en 2 parties : le logiciel interne (firmware) aux OpenAlarm Node et la partie qui tourne sur l'ordinateur, dans cette première partie, je vais vous présenter uniquement le fonctionnement des OpenAlarm Node.

Cet article est volontairement technique et rentre dans des détails que l'utilisateur final n'aura pas à connaître mais si vous souhaitez participer au projet, vous aurez besoin de ces informations.

Principe de fonctionnement

Le fonctionnement des OpenAlarm Node est plutôt simple, le système est conçu pour être utilisable sans base, c'est à faire qu'avec juste 2 Node (et un ordinateur), vous avez un système pleinement utilisable, en effet, chaque Node embarque le code nécessaire pour la surveillance de grandeur issue de capteur (mouvement, température, luminosité, courrier dans la boite aux lettres, etc...) mais également celui pour servir de base réceptionnant les messages des autres capteurs.

Un Node à donc plusieurs modes de fonctionnement :

  • Le mode « écoute »  (lancé par la commande listen) qui permet de recevoir tous les messages des autres nodes, ce mode sera celui utilisé par la base pour réceptionner les messages de tous les Nodes
  • Le mode « surveillance » (lancé par la commande guard) permettant de rentrer en surveillance et d'envoyer à intervalle régulier les informations contenues dans les frames (voir plus bas)
  • Le mode « remote » (lancé par la commande remote) afin de se connecter à un Node distant (par radio) afin d'en modifier les paramètres

À la mise sous tension, un Node démarrera automatiquement en mode surveillance si ce dernier n'est pas branché à un ordinateur et ne reçoit pas de commande le lançant dans un autre mode.

Difficile de faire plus simple, non ?

Les sources

Tous les fichiers sources sont disponibles dans le dossier /src dont voici l'arborescence :

  • base : Contient le code source Python utilisé sur l'ordinateur
  • lib : Les librairies utilisées par le projet voir plus bas
  • node : Le code source embarqué dans les node

Le firmware

Les sources et librairies

Le firmware de chaque node est écrit en C et compilé avec les outils Arduino, j'ai utilisé Ino (une interface en ligne de commande pour Arduino) pour compiler / programmer les OpenAlarm Node mais vous pouvez bien entendu utiliser l'environnement par défaut d'Arduino.

Les librairies utilisées :

  • Jeelib : la plus importante, elle est l'interface entre le cœur du montage, le microcontrôleur, et la partie radio, elle gère également des fonctions très utile de mise en sommeil, etc... Je vous invite à parcourir la documentation très complète sur cette librairie qui simplifie grandement le développement.
    Il existe d'autres librairies permettant l'interfaçage avec les modules radios utilisés dans OpenAlarm comme celle de LowPowerLab ou encore RadioHead que j'ai découvert il y a peu de temps. L'idée serait de les tester en profondeur afin de voir si il serait intéressant de basculer sur une autre ou pourquoi pas, prendre le meilleur des 3 pour en faire une dédiée à OpenAlarm qui permettrait notamment de prendre moins de place en mémoire (le principale problème de Jeelib)...
  • SerialCommand : Une librairie utilitaire permettant de piloter les OpenAlarm Node via des lignes de commande, elle prend peu de place et permet de gérer des commandes suivi de leur arguments simplement (ex: set power 1 envoyé via la liaison série va modifier la valeur de la puissance d'émission à 1)
  • DallasTemperature et OneWireNoResistor sont utilisées si vous souhaitez communiquer avec des modules OneWire
  • OpenAlarm qui contient les fonctions principales du projet

Afin de compiler les sources avec Ino, voici les étapes à suivre :

  1. Installer Ino, ça peut être utile ;)
  2. Placez-vous dans le dossier src/node
  3. Lancez la commande ino build et voilà, vous pouvez maintenant envoyer le firmware sur le node (après avoir appuyé sur le bouton reset de ce dernier) via la commande ino upload

Voilà, vous avez un OpenAlarm Node fonctionnel...

Les commandes

Lorsque vous branchez un OpenAlarm Node sur le port USB de votre ordinateur, un périphérique série est créé et vous permet de dialoguer directement avec ce dernier via des commandes.

Pour lire la configuration du Node connecté :

$ ino serial
config
OpenAlarm node, version oa10
- nodeid      : 1
- freq        : 433Mhz
- group       : 210
- ack         : yes
- power       : 0 (highest)
- autostart   : yes
- cmd timeout : 15 second(s)
- usb timeout : 15 second(s)
- remote      : yes (wait error cycle: 7)
- key         : AKdlIqdjMKAQwJKz
Profile 0:
- period    : 3 second(s)
- feedback  : yes
- eint wait : 3

En rouge, nous avons la commande saisie sur l'ordinateur pour démarrer la liaison serie via USB et en vert la commande saisie via la liaison série sur le Node, le reste étant la réponse faite par la Node.

Liste des commandes disponibles :

Liées à la configuration :

  • config : Affiche la configuration courante
  • verbose : Spécifie le niveau de verbosité
  • debug : Active ou non la débug
  • get : Retourne la valeur d'une variable de configuration (ex: get power pour lire la puissance d'émission)
  • set : Modifie la valeur d'une variable de configuration (ex: set key ABCDEF pour modifier la clef)
  • frame : Permet de lire / modifier les frames radio (voir plus bas)
  • int : Permet de lire / modifier les interruptions matérielles (ce qui va sortir le node du mode veille)
  • io : Permet de lire / modifier / configurer les entrées / sorties

Commandes permettant de faire rentrer la node dans des modes spécifiques :

  • guard : Entre dans le mode de surveillance
  • listen : Entre dans le mode réception
  • remote : Connexion à un node distant
  • exit : Sort du mode courant

Liées à la partie radio :

  • send : Envoie les arguments par radio
  • rfinit : Initialise la partie radio

Liées aux tests :

  • blink : Fait clignoter les leds
  • test : Commandes fourre-tout permettant de lancer divers tests (usb, io, sleep, ...)
  • read : Lit une frame
  • volt : Lit la tension
  • temp : Lecture / calibration de la température (capteur intégré à l'µC)

Toutes les commandes ne sont pas toujours directement accessibles à des fins d'économies de mémoire et sont activables ou non via des #define.

Les paquets

J'ai voulu faire un système totalement configurable, ainsi, le format des paquets envoyés par la liaison radio n'est pas fixe et modifiable à souhait.

Utilisons la commande frame afin d'afficher le format courant :

frame
Frame (type: 2, size: 9) :
-> [type] [counter] [waketype] [wakearg] [input0,input1,input2] [voltage] [temperature]

La commande frame affiche alors le contenu d'une frame telle qu'elle sera envoyée à la base, voici une explication sur les différents éléments :

  • [type] : Le type de frame sur un octet permettant à la base de décoder les informations reçues (type: 2 dans l'exemple)
  • [counter] : Le compteur de frame usr 2 octets, à chaque envoi de frame, ce compteur est incrémenté (utile à la base pour savoir si cette dernière a manqué des paquets)
  • [waketype] : Une information sur ce qui a sorti la node de la veille (ex: interruption externe, timer, etc...) sur un octet
  • [wakearg] : Informations complémentaire sur la sortie de vieille (ex: l'entrée pour une interruption externe, la période pour le timer, etc...) sur un octet
  • [input0,input1,input2] : Un octet contenant la valeur des entrées 0, 1 et 2
  • [voltage] : La tension de la batterie (sur 2 octets)
  • [temperature] : La température lue via le capteur de l'µC (sur un octet)

En rouge, il s'agit de l'entête fixe (le préambule), en vert, nous avons ce qui reste totalement configurable par l'utilisateur

Si dans votre application, vous n'avez besoin que de la température, il vous suffit de le spécifier à l'aide de la commande frame :

frame set 4 65
Frame set !

Explication des arguments envoyés :

  • frame : La commande voulue
  • set : Un argument de la commande frame : on souhaite écrire le format d'une frame
  • 4 : Le type de frame (ce sera utilisé par la base pour reconnaitre le format)
  • 65 : 65 correspond à la température (voir explication plus bas)

Si nous retapons la commande frame, nous voyons que le format à bien changé :

frame
Frame (type: 4, size: 5) :
-> [type] [counter] [waketype] [wakearg] [temperature]

Au sujet du contenu des frames, dans la précédente commande, nous voulions une frame constituée uniquement de la température et nous avons utilisé 65 pour le spécifier, voici une liste de ce qu'il est possible d'utiliser pour constituer une frame :

  • input0 à input9 (8 à 17) : Les entrées numérique du microcontrôleur sur un bit
  • analog0 à analog5 (32 à 37) : Les entrées analogiques sur 2 octets
  • voltage (64) : La tension de la batterie
  • temperature (65) : La température issue du capteur interne du microcontrôleur
  • Bien entendu, vous pouvez ajouter n'importe quel type de chose à ajouter dans une frame

Les interruptions

Nous venons de le voir, au travers des frames, nous pouvons envoyer les informations que nous voulons à la base, ces informations seront envoyées à intervalle régulier défini au préalable (par exemple, avec un intervalle d'une minute), le reste du temps, l'OpenAlarm Node reste en veille afin de consommer le moins possible.

Mais comment faire si un événement se produit exactement durant cette veille ? C'est là qu'intervienne les interruptions qui vont sortir de veille notre Node afin d'envoyer immédiatement une frame dans le but d'alerter la base.

Le microcontrôleur possède des interruptions matérielles sur certaines de ses entrées / sorties et afin de spécifier lesquelles vont nous servir pour sortir le Node du sommeil, nous utilisons la commande int comme ceci :

La commande int sans argument nous liste les interruptions actuelles :

int
Not int !

Ajoutons 2 interruptions, la 2 correspondant à l'entrée / sortie 0 afin de surveiller un front descendant (falling) et la 0 pour un front montant (rising) :

int add 2 falling
Int added !
int add 0 rising
Int added !

Listons de nouveau les interruptions :

int
Ints (size: 2) :
- 2 (input 0) falling
- 0 (input 3) rising

Voilà, lorsque l'OpenAlarm Node rentrera en mode guard, il configurera les interruptions ci-dessus afin qu'il sorte du mode veille en cas d’événement pour envoyer une frame d'alerte.

Les entrées / sorties

Voilà une dernière commande qui va nous être bien utile, elle permet de configurer les entrées / sorties dans un état prédéfinie au moment de l'entrée en veille.

io
Inputs :
- io0 : input pullup
- io1 : input nopullup
- io2 : input nopullup
- io3 : input nopullup
- io4 : input nopullup
- io5 : input nopullup
- io6 : input nopullup
- io7 : input nopullup
- io8 : input nopullup
- io9 : input nopullup

Les profiles

Nous venons de voir les paquets, les interruptions et les entrées / sorties, OpenAlarm permet de créer des profiles qui regroupent tous ces paramètres afin de changer rapidement de configuration sans avoir à renvoyer tous les réglagles.

On peut ainsi imaginer être sur un profile simple lorsque vous êtes chez vous ou l'OpenAlarm Node envoie à une période de 5 minutes les paquets contenant le contenu des mesures de ces capteurs, et, lorsque vous partez de chez vous, vous basculez à distance sur un autre profile ou la période d'envoi est de 15 secondes.
En procédant ainsi, on gagne en autonomie.

Un profile peut contenir les informations suivantes :

  • period : La période d'envoi des informations à la base
  • feedback : Faire clignoter les leds du Node selon l'action courant
  • eintwait : Lorsqu'un évènement est détecté, nombre de cycle d'attente durant laquelle l'évènement si il est reproduit doit être ignoré (si eintwait = 2 et period = 5 secondes alors, le temps durant lequel un nouvel évènement sera ignoré sera de 10 secondes)
  • external_interrupts : Il s'agit de la configuration des interruptions externes (Les interruptions)
  • ios : La configuration des entrées / sorties (Les entrées / sorties)
  • frame : Le format des paquets (Les paquets)

Chaque OpenAlarm Node peut avoir un maximum de 3 profiles différents.

Pour basculer d'un profile à un autre, il suffit d'utiliser la commande set ainsi :

set profile set 1
Done

Un exemple concret

Voici un exemple concret d'utilisation de ce que nous venons de voir.

Imaginez que vous vouliez surveiller une pièce isolée avec un détecteur de mouvement, vous souhaitez également détecter des chocs (dans le cas ou votre Node est placé sur une des portes par exemple) et tant qu'à faire, vous aimeriez connaître la température de cette pièce.

Nous avons 3 capteurs utilisées :

  • Le détecteur de mouvement (PIR) que nous allons brancher arbitrairement sur l'entrée 0, ce capteur place sa sortie à l'état haut lorsqu'une détection est faite, sa sortie est de type push / pull et ne nécessite donc pas de résistance de tirage
  • Un capteur de vibration qui peut être vue comme un simple interrupteur se fermant lorsqu'une vibration est détecté, nous aurons besoin pour lui d'une résistance de tirage et nous brancherons ce capteur sur l’entrée 1
  • Le capteur de température interne

Nous nous connectons alors sur l'OpenAlarm Node :

$ ino serial
frame set 2 8 9 64
Frame set !
io set 0 input nopullup
Io set !
io set 1 input pullup
Io set !
int add 2 falling
int set !
int add 3 rising
int set !

Explications pour chaque commande :

  • ino serial On ouvre dans un terminal une liaison série avec le Node
  • frame set 2 8 9 64
  • io set 0 input nopullup On indique que l’entrée / sortie 0 devra être configurée en entrée sans résistance de rappel
  • io set 1 input pullup On indique que l’entrée / sortie 1 devra être configurée en entrée avec résistance de rappel
  • int add 2 falling On configure une interruption matérielle 2 (correspondant a l’entrée 0) sur un front montant
  • int add 3 rising On configure une interruption matérielle 3 (correspondant a l’entrée 1) sur un front descendant

Pour voir le paquet qui sera envoyé, utilisez la commande frame :

frame
Frame (type: 2, size: 7) :
-> [type] [counter] [waketype] [wakearg] [input0,input1] [temperature]

Une fois ceci réalisé, on peut configurer la période à laquelle le Node va nous donner des nouvelles de lui (1 minute et 30 secondes ici) puis on le lance en mode surveillance :

set period 90
Done
guard
Starting guard mode !

Maintenant, l'OpenAlarm Node nous enverra toutes les 1 minute et 30 secondes la frame que nous avons configuré et si un évènement survient via le capteur de mouvement ou le capteur de vibration, une frame est immédiatement envoyée.

Notre Node est pleinement fonctionnel en surveillance de sa zone mais imaginons que nous voulions changer la période d'envoi des frames, comme nous sommes feignants, nous n'allons pas aller chercher le Node mais tout simplement nous connecter à distance dessus afin de changer le paramètre voulu :

remote 1 AKdlIqdjMKAQwJKz 
Connecting...
Success!
period 60
power 3
exit
Disconnected!

Dans cet exemple, l'utilisateur se connecte au Node 1 avec la clef AKdlIqdjMKAQwJKz, puis saisie 3 commandes (en orange) afin de changer la période d'envoi des informations à 60 secondes et modifie la puissance d'émission avant de se déconnecter avec la commande exit.

Voilà pour le tour de présentation du fonctionnement logiciel des OpenAlarm Node, dans un prochain article, je présenterai l'interface Python permettant de réaliser les mêmes opérations mais de façon automatisées...

Mardi, juin 16 2015

Mise à jour de RaspiO'Mix : RaspiO'Mix+

RaspiO'Mix est, comme son nom l'indique, l'évolution logique de RaspiO'Mix pour les RaspberryPi dit « Plus » et Raspberry 2.

RaspiO'Mix est une carte fille (également appelée hats) pour RaspberryPi qui vous permet de connecter vos capteurs / actionneurs Grove (le système Grove chez Lextronic) au Raspberry simplement, sans connaissance en électronique.
RaspiO'Mix est un projet libre et ouvert, tous les plans sont disponibles en ligne.

product-plus.png

Caractéristiques

  • Compatible Raspberry A+, Raspberry B+, Raspberry 2
  • 8 entrées / sorties tolérantes 5V
  • 8 entrées analogiques, 0-5V, 18 bits de résolution
  • 2 entrées numériques via DIP switch
  • Horloge temps réel avec batterie de sauvegarde
  • 3 connecteurs pour I2C
  • 1 connecteur pour communication série
  • Alimentation 5V via jack ou bornier à vis

Utilisation en Python

Des exemples en Python sont présents sur GitHub et vous montreront à quel point il est simple de dialoguer avec les capteurs / actionneurs Grove.

Par exemple, pour faire clignoter une LED présente sur le port IO0 et afficher la valeur analogiques lue sur le port AN0.

# On importe les librairies qui nous seront utiles
from raspiomix import Raspiomix import RPi.GPIO as GPIO import time
r = Raspiomix()
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
# On configure le port IO0 de RaspiO'Mix en sortie GPIO.setup(r.IO0, GPIO.OUT)
# Et on boucle ! while True: GPIO.output(r.IO0, not GPIO.input(r.IO0))
print("%f Volt !" % r.readAdc(0))
time.sleep(1)

Difficile de faire plus simple ! Non ?

Plus d'informations

Tout ce dont vous avez besoin pour avancer avec RaspiO'Mix+ est disponible sur le site www.raspiomix.org :

Et bien entendu, pour commander votre RaspiO'Mix+, cela se passe sur www.raspiomix.org !

Lundi, juin 15 2015

Présentation des OpenAlarm Node

Voilà enfin des nouvelles de OpenAlarm, mais le projet n'est pas mort, loin de là mais ce n'est pas mon seul projet et ça ne permet pas vraiment de payer mes factures, soyez donc patient, ou mieux, participez !

Funky v3

Pour le développement des modules capteurs que j’appellerai maintenant OpenAlarm Node ou pour faire plus court, « Node », je me suis basé sur l'excellent travail de Martin au sujet de module autonome basé sur des RFM12 : les Funky (en version 3), ces derniers sont très petits (un des premiers critères de choix) et consomme très peu (autre critère important) et pour finir, ils sont architecturés autour de microcontrôleurs ATMega, on peut donc bénéficier de la simplicité de développement de l'environnement Arduino...

funky_v3.jpg
Source de la photo

Caractéristiques (source) :

  • Poids de 3gr
  • Compatible avec Arduino
  • Microcontrôleur ATMega32U4, le même que celui utilisé sur l'Arduino Leonardo
  • Pas besoin de programmateur externe, programmation directe via USB
  • Utilisation des modules radios 433/868Mhz RFM12B
  • Peu être utilisé avec le nouveau module RFM69CW
  • Fonctionne à 8Mhz, et peut être alimenté via 2.7V - 3.3V, dont les piles boutons
  • Mode faible consommation
  • La version "step-up" inclu la version 3.3V du LTC3525 boost regulator.

Les Funky v3 étant libre, j'ai donc fabriqué mes propres modules afin de les tester et faire quelques mesures avec.

2015-06-15_10.53.06.jpg
Un de mes modules Funky v3 fait maison

J'ai effectué de multiples tests logiciel, notamment, afin d'obtenir au moins les même résultats annoncé de Martin concernant la faible consommation de ces modules.

La course à la consommation moindre

À quoi bon avoir un module autonome capable de détecter l'ouverture d'une porte si ce dernier demande à être rechargé toutes les semaines et donc retiré momentanément de son service ?

Il est donc essentiel que les modules capteurs de OpenAlarm soit très peu gourmand en énergie.

Le microcontrôleur central des OpenAlarm Node dispose d'un BOD (Brown-out Detection permettant de détecter une tension d'alimentation faible, très utile pour éviter les erreurs d'exécution du micrologiciel embarqué), sans BOD activé, il est possible de descendre la consommation à 5µA, en l'activant, on perd 20 µA mais avec une sécurité supplémentaire, si la tension descend en dessous du seuil configuré, l'AVR entre en veille, garantissant le bon fonctionnement général du programme.

Une solution intéressante aurait été de pouvoir désactiver le BOD durant les périodes de veille via un appel de fonction (sleep_bod_disable()), malheureusement, c'est uniquement possible sur les AVR suffixés d'un P comme Picopower et aucun AVR Mega intégrant un contrôleur USB ne fait parti de cette famille...

Une vue de la consommation pendant une phase d'émission, on remarque un pic de consommation à gauche au moment de la sortie de veille et les pics de conso lors de l'émission du module radio à droite :
TEK00000.PNG

LDO

Un régulateur LDO (Low DropOut) permet de travailler avec une tension d'entrée proche de celle en sortie, il permet dans la node OpenAlarm l'alimentation du montage en convertissant le 5V du port USB en 3.3V.

Dans le design de Martin, au choix, il est possible d'intégrer un MCP170X ou un XC2606 (même brochage) mais dans les 2 cas, j'ai eu quelques soucis...

Le MCP1700 / MCP1703 induit un courant de fuite et la consommation monte en flèche (voir les articles de Martin à ce sujet : High sleep current issue with Funky v2 sorted out, Funky v2’s LDO to blame for high sleep current. Now fixed et Every μA counts).

Le XC6206 est le plus intéressant car il induit une perte de seulement 10µA, ainsi, à 4V, sans LDO, l'AVR en veille, la carte ne consomme que 5.5µA, avec le LDO, on passe à 15µA...

Afin d'éviter un courant de fuite s'échappant via le LDO lors de l'utilisation sur batterie, une idée serait de mettre une diode Schottky (diode à faible chute de tension) en sortie du régulateur, mais il faut qu'elle est des caractéristiques qui nous conviennent bien, c'est à dire une tension directe la plus faible possible et un courant de fuite le plus faible possible (un article à ce sujet Reverse diode current), une diode ayant des caractéristiques intéressantes est la RB751S40 avec vf ~ 300mV et un courant de fuite de 300nA.

Les tests avec cette diode se sont montrés concluants, elle est donc embauchée pour cette tâche !

Mosfet

Le Mosfet est uniquement utilisé pour réduire le courant au démarrage en désactivant le RFM, il est activé une fois l'AVR démarré via logiciel.

Article de Martin à ce sujet : Funky v2 rev 1

Ma version

Basé sur mes tests, j'ai décidé de faire une version légèrement différente pour les OpenAlarm Node :

  • Réduire au maximum la taille
  • Intégrer le port USB dans le PCB afin de gagner en taille / épaisseur / cout (on verra ce que ça donne au niveau solidité mais ayant déjà cassé un port physique sur un Funky, je doute que cela soit pire)
  • Dissocier la partie alimentation du Node en lui même, selon moi, le type d'alimentation dépend avant tout de l'utilisation finale qui va en être fait, exemple :
    • Un Node situé à proximité immédiate d'une source de courant n'a pas besoin d'emmener avec lui des régulateurs ("step-up" comme dans le Funky).
    • Je souhaite alimenter mon module avec une batterie au plomb de 12V, idem, pas besoin de composant en plus
    Au final, les OpenAlarm Node sont conçu afin de pouvoir supporter des cartes filles qui pourront intégrer une partie pour la gestion de l'alimentation.
  • Ajouter une LED afin d'en avoir 2 (rouge et verte), pratique pour indiquer des états sur nos capteurs
  • Des points d'accroches sécables
  • Les broches des ports accessibles facilement en périphérie de la carte au pas de 2.54mm

Voici le schéma de principe qui diffère assez peu de celui des Funky v3 (ajout d'une diode après le régulateur LDO et d'une LED) :
schema.png

Et le PCB, recto / verso :
pcb.png

Une vue 3D à l'échelle avec une pièce de 1 euro :
gerber.png

On remarque le port microUSB réalisé directement dans le PCB, ce dernier faisant 0.8mm d'épaisseur.

Le circuit est légèrement plus petit que le Funky v3 et il est simple d'accéder au broches des ports qui sont matérialisés par les 14 pads à droite et à gauche de la carte.

Le bouton de reset est placé sur la gauche, les leds sont à droite du connecteur USB.

Et la base ?

Oui, c'est bien beau d'avoir des modules autonomes de détection mais où est la base recevant les informations des Nodes ? Et bien, pour le moment, il n'y en a pas ! Il suffit d'utiliser un Node branché directement sur le port USB d'un PC (RaspberryPi par exemple) et voilà, nous avons notre base...

Cette solution à beaucoup d'avantages (cout, facilité, etc...) et n'empêche en rien de créer une base par la suite, elle permet surtout d'avoir quelque chose de fonctionnel malgré le temps dont je ne dispose pas toujours pour avancer sur le projet.

Où en est-on ?

Les PCB sont en cours de fabrication, puis, viendra la phase d'assemblage des cartes, de tests et enfin, un nouvel article...

En attendant, tout est disponible sur GitHub !

Compléments d'informations

Mercredi, mai 27 2015

Piloter des prises électriques via un Raspberry

Comment piloter des appareils branchés sur le secteur simplement et surtout sans risque, directement via un Raspberry (bien entendu, ça marche avec n'importe quoi d'autre, Arduino, etc...) ?

On pourrait utiliser un relais, un triac, mais ça ne me plait guère, on doit pouvoir faire plus simple et plus sécuritaire... Et si nous utilisions tout simplement des prises commutables à distance du commerce, nous n'aurions plus à nous soucier de l'aspect isolation vu que l'appareil se pilote à distance et est censé avoir passé des tests de conformité CE...

D'autant plus que ces prises télécommandées ne valent pas grand chose, il est facile de trouver un lot de 3 pour moins de 15€ comme celle ci-dessous :

blister.jpg

Une fois les prises télécommandées en notre possession, 3 solutions s'offrent à nous :

  1. Ouvrir les prises et les piloter directement via un signal logique : Mauvaise idée, on perd l'avantage de l'isolation
  2. Sniffer le signal radio lors de l'appui sur une touche et le reproduire
  3. Piloter directement la télécommande en simulant des touches

N'ayant pas de quoi reproduire le signal sniffé sur le moment, j'ai choisi la dernière solution qui implique un démontage de la télécommande.

L'intérieur de la télécommande :
Recto de la carte électronique Verso de la carte électronique

Le coeur de la carte est un HT46R01T3 de Holtek, un microcontrôleur embarquant une partie radio, avec ce dernier, nous trouvons un peu de composant passif, un quartz, des boutons et voilà, vous avez une télécommande « qui fait le job » pour 2 kopeck.

Le schéma de la carte :
schema.png

Nous avons 6 boutons, 3 boutons à gauche pour allumer la prise correspondante et 3 autres boutons à droite pour les éteindre.
Les boutons sont reliés aux broches 2, 3, 4 et 5 via les diodes (D1 à D6) correspondant aux pin PA0 à PA3 du circuit intégré, 6 boutons présents mais seulement 4 entrées utilisées sur le microcontrôleur, cette ruse est possible grâce aux diodes: 3 entrées servent à connaitre la prise sélectionnée et une autre indiquent s'il s'agit du bouton OFF.

État des broches en fonction des appuis sur les touches :

Boutons Pin 2 Pin 3 Pin 4 Pin 5
ON1 1 1 0 0
OFF1 1 1 0 1
ON2 1 0 1 0
OFF2 1 0 1 1
ON3 0 1 1 0
OFF3 0 1 1 1

Afin de simuler des appuis sur les touches tout en gardant possible l'utilisation des boutons de la télécommande, nous allons court-circuiter brièvement les boutons, pour cela, je vais utiliser un circuit intégré très pratique, le 4066, un quadruple switch analogique dont voici le schéma :
Contenu du 4066

Il contient donc 4 interrupteurs pilotables directement via des signaux logiques, la technologie CMOS du 4066 nous permet une connexion direct au Raspberry.

Connexion entre le 4066 et le Raspberry

En rouge, on retrouve les points vus plus haut dans le schéma de la télécommande, en vert, il s'agit des liaisons avec le port GPIO (P1) du Raspberry, concernant l'alimentation, c'est assez simple, la télécommande étant alimentée avec une pile bouton de 3V, on va utiliser directement les 3V issus du Raspberry.

Un petit bout de code Python (outlet.py) et vous pouvez piloter vos télécommandes :

$ python
>>> from outlet import Power_Outlet
>>> po = Power_Outlet()
>>> po.on(0)
>>> po.off(1)
>>> 

Le tout sur une plaque d'expérimentation :
final.jpg

Dimanche, mars 22 2015

Réduire une caméra IP Foscam FI9803P

J’ai acheté une caméra IP pour mettre à l’extérieur de la maison. Elle dispose d’une excellente définition et elle est étanche. Parfait. Bon par contre, je la trouve un peu trop imposante.

La caméra, mais ça c'était avant..
La caméra, mais ça c’était avant..

Au moment de l’installer, un problème se présente. Les câbles sortant de la caméra font environ 20cm. On se retrouve donc avec une prise de courant basse tension, une prise RJ45 et un bouton de reset qui pendouille derrière la caméra. Pour faire quelque chose de propre, il faudrait mettre un boitier électrique pour protéger la connectique. C’est nul :(

Une autre alternative, c’est d’ouvrir sa caméra pour voir ce que l’on peut faire pour rallonger les connecteurs.

Bye bye la garantie
Bye bye la garantie

 

Oh, tient c’est amusant, l’électronique tient dans la tête de la caméra, le reste, c’est … vide… Surement une astuce marketing pour faire croire que c’est un « gros » produit, pro ! Et bien moi je veux une petite caméra discrète avec des câbles plus longs pour traverser un mur.

Problème 1: Boitier trop gros

Solution 1: Scie à métaux

Coupez !
Coupez !

Ensuite on recolle les morceaux restant avec du mastic epoxy chargé de fibres, on ponce et on peint. J’ai conservé le fond de la caméra et les 22 premiers millimètres derrière la tête. Sacré cure d’amaigrissement !

La nouvelle boite mise en peinture
La nouvelle boite mise en peinture

 

Le reste est devenu inutile

ça ne sert à rien
ça ne sert à rien

 

Seules ces pièces sont utiles

 

Les restes
Les restes

 

On peint tout, même le pied de fixation

En peinture
En peinture

 

Ensuite on découpe et recolle l’ancienne fixation

Collage
Collage

Problème 2: La longueur des fils

Solution 2: 1m de câble RJ45, un peu de soudure et hop…

Rallonge ton câble
Rallonge ton câble

 

On remonte le tout pour tester. Tout est OK

On teste
On teste

 

 

Voilà, ma caméra est terminée. Elle n’est pas mimi ma mini foscam :-)

L'ensemble
L’ensemble

 

Finie
Finie

 

Comme quoi un peu de DIY peut venir à bout de stupidités marketing. Hey Foscam ! au lieu de faire des gros boitiers inutiles, rallonge tes connecteurs…

Réduire une caméra IP Foscam FI9803P

J’ai acheté une caméra IP pour mettre à l’extérieur de la maison. Elle dispose d’une excellente définition et elle est étanche. Parfait. Bon par contre, je la trouve un peu trop imposante.

La caméra, mais ça c'était avant..
La caméra, mais ça c’était avant..

Au moment de l’installer, un problème se présente. Les câbles sortant de la caméra font environ 20cm. On se retrouve donc avec une prise de courant basse tension, une prise RJ45 et un bouton de reset qui pendouille derrière la caméra. Pour faire quelque chose de propre, il faudrait mettre un boitier électrique pour protéger la connectique. C’est nul :(

Une autre alternative, c’est d’ouvrir sa caméra pour voir ce que l’on peut faire pour rallonger les connecteurs.

Bye bye la garantie
Bye bye la garantie

 

Oh, tient c’est amusant, l’électronique tient dans la tête de la caméra, le reste, c’est … vide… Surement une astuce marketing pour faire croire que c’est un « gros » produit, pro ! Et bien moi je veux une petite caméra discrète avec des câbles plus longs pour traverser un mur.

Problème 1: Boitier trop gros

Solution 1: Scie à métaux

Coupez !
Coupez !

Ensuite on recolle les morceaux restant avec du mastic epoxy chargé de fibres, on ponce et on peint. J’ai conservé le fond de la caméra et les 22 premiers millimètres derrière la tête. Sacré cure d’amaigrissement !

La nouvelle boite mise en peinture
La nouvelle boite mise en peinture

 

Le reste est devenu inutile

ça ne sert à rien
ça ne sert à rien

 

Seules ces pièces sont utiles

 

Les restes
Les restes

 

On peint tout, même le pied de fixation

En peinture
En peinture

 

Ensuite on découpe et recolle l’ancienne fixation

Collage
Collage

Problème 2: La longueur des fils

Solution 2: 1m de câble RJ45, un peu de soudure et hop…

Rallonge ton câble
Rallonge ton câble

 

On remonte le tout pour tester. Tout est OK

On teste
On teste

 

 

Voilà, ma caméra est terminée. Elle n’est pas mimi ma mini foscam :-)

L'ensemble
L’ensemble

 

Finie
Finie

 

Comme quoi un peu de DIY peut venir à bout de stupidités marketing. Hey Foscam ! au lieu de faire des gros boitiers inutiles, rallonge tes connecteurs…

Vendredi, février 20 2015

Des nouvelles de RaspiO'Mix

J'ai peu donné de nouvelle récemment, notamment au sujet de RaspiO'Mix et pourtant, il y a à dire...

Un site dédié

Un site dédié permet de commander directement les RaspiO'Mix : www.raspiomix.org, tant qu'il y a du stock, vous recevrez votre RaspiO'Mix en 48h.

Je n'exclus pas de proposer les RaspiO'Mix aux revendeurs intéressés, merci de me contacter directement.

Librairie Python

La librairie Python à quelque peu évoluée et est devenue encore plus simple.

Pour lire une tension sur une des entrées analogiques suivi d'une lecture des 4 entrées analogiques :

$ python
>>> from raspiomix import Raspiomix
>>> r = Raspiomix()
>>> r.readRtc()
2014-11-12T20:41:26
>>> print(r.readAdc(0))
[4.0669732000000005]
>>> print(r.readAdc((0, 1, 2, 3)))
[4.066934600000001, 0.010923800000000001, 0.08515160000000001, 0.2866822]
>>> 

Cette librairie est disponible sur GitHub : GitHub / RaspiOMix / raspiomix.py

RaspiO'Mix+

Présentation

RaspiO'Mix poursuit son évolution avec la RaspiO'Mix+ créés pour être utilisée comme vous pouvez vous en douter avec un Raspberry+.

J'ai repris le tableau d'un précédent article sur RaspiO'Mix comparant cette dernière avec la carte GrovePi :

Fonctionnalité GrovePi RaspiO'Mix RaspiO'Mix+
Entrées / Sorties 7 4 8
Entrées analogiques 3 4 8
Résolution CAN 10bits 18bits 18bits
Lignes I2C 4 2 3
Lignes série 1 1 1
Horloge Non Oui (via DS1307) avec batterie de sauvegarde Oui (via DS1307) avec batterie de sauvegarde
Interrupteur 0 2 2
Alimentation via le Raspberry via le Raspberry ou une prise jack / bornier via le Raspberry ou une prise jack / bornier
Option - - Capteur I2C TMP10

Note: GrovePi+, l'évolution pour RaspberryPi+ possède les même caractéristiques que GrovePi.

RaspiO'Mix+ est au format Raspberry HATs+ et donc bien plus petite que la version originale, la densité de composants est donc plus forte.

RaspiO'Mix comparée à RaspiO'Mix+ :
Comparatif de taille RaspiO'Mix vs RaspiO'Mix+

Une carte RaspiO'Mix+ sur un RasberryPi :
RaspiO'Mix+ sur un RaspberryPi+

En détail

Le schéma de principe :
schema.png

J'ai ajouté un deuxième MCP3424 afin de doubler le nombre d'entrées analogiques, un second convertisseur de niveau à 4 entrées / sorties (TXB0104PWR) rejoint le TXS0108PWR et sera utilisé pour les entrées sorties de type Push / Pull (le TXS0108PWR ayant un mode haute impédance).

Une EEPROM série rejoint la carte afin de répondre à la spécification HAT mais je ne sais pas si elle sera montée sur les cartes (quoiqu'il arrive, son emplacement sera laissé sur le pcb).

J'ai également ajouté un capteur de température I2C (TMP10x) sous la carte permettant la mesure de la température rayonnée par le Raspberry mais le circuit intégré ne sera pas disponible de série, ou alors, uniquement en option (sauf si j'arrive à les obtenir par quantité à un coût intéressant).

La suite

Pour le moment, la carte RaspiO'Mix est fonctionnelle mais non disponible à la vente, quelques modifications sur l'emplacement des composants sur le pcb doivent encore être faite (merci Seeedstudio de proposer des librairies Eagle légèrement foireuse).

- page 1 de 13