P13 Plateforme expérimentation IOT

De Wiki de Projets IMA
Révision datée du 25 février 2016 à 09:05 par Froche (discussion | contributions) (Code source)

Sommaire

Présentation du projet

Contexte

Dans un monde qui va devenir connectée, il a été décidé de réaliser un projet sur ces nouvelles technologies. La plateforme pourra être implantée dans la nouvelle bibliothèque universitaire du campus de Lille.
Les utilisateurs pourront bénéficier d’informations disponibles tel que les places disponibles, la température, la luminosité … Ces informations dépendront des capteurs mis sur le nœud.

Le deuxième intérêt que l’internet des objets nous procure, c’est l’historique et la prévision. En effet on aura une possibilité de stocker les informations.

Exemple :

• Commander le chauffage en fonction des températures extérieures ou d’estimer la consommation par rapport aux années précédentes.
• Effectuer un suivi de la fréquentation de la bibliothèque. Cette fréquentation pourra être analysée afin de mettre plus de personnel lors des périodes de forte affluence comme des jobs étudiant.

Le but de ce projet est de développer une plateforme d’expérimentation.

Pfe p13 Lilliad.png

Cahier des charges

Objectif :
-Réaliser un noeud de capteur

Il a été défini lors des réunions les points suivants :

-Structure d'un nœud de capteur
Un nœud de capteur sera composé d'une carte mère, de 8 cartes filles . Sur chacune des filles il y aura deux capteurs implantés dessus.
Ci-dessous un nœud de capteur :

Pfe p13 noeud capteur.JPG


-Communication interne du nœud
Le noeud sera capable de se recongifurer tout seul via la raspberry.
Par soucis de sécurité on pourra remonter les données issues des capteurs soit par la liaison série ou par liaison usb.Il faut noter que la liaison USB sera utilisé en fonctionnement normal
Chaque capteur communique en liaisons radios entre eux.

-Communication externe du noeud
Le noeud communiquera vers d'autre noeud ou vers un puit grâce à une liaison radio située sur les cartes des petites filles soit via le cable éthernet placé sur la carte mére.

-Information que l'on souhaite avoir
Afin de réaliser un noeud il a été choisi de faire remonter les informations suivantes :

Pfe p13 donnees.JPG


Ces informations correspondent à des données utilisables en bibliothèque pour les étudiants que pour le personnel. Ces données pourront être stockées en vue d'analyse. Ces dernières seront traitées dans le projet P10.

A la découverte de la programmation PDI

Présentation du PDI

Le Programme et Débogue l'Interface (PDI) est une interface propriétaire Atmel pour la programmation externe et son débogage.Il est constitué de deux éléments:
-Clock
-Data

Schéma du connecteur pour la programmation en pdi

PFE p13 PDI bornier.JPG

Horloge

Relevé de l'horloge (PDI CLK)
On observe des oscillations. Ces dernières ont un dépassement de 20%
La fréquence minimale de programmation est de 10 KHZ . Nous sommes à la fréquence de 2 Mhz

Pfe p13 clk pdi.jpg Pfe p13 clk pdi2.jpg

Données

Relevé de la trame de données (PDI DATA)
Fréquence de la trame : 2.7174 Hz

Pfe p13 pdi data.jpg

Programmation à l'aide du mkII

Matériel nécessaire

-Pc avec AVR Studio
-Connecteur MKII
-Atxmega
-Led
-Résistance

Schéma d'installation :

Pfe p13 Schéma test pdi.JPG


AVR Studio

Le logiciel AVR Studio est disponible à l'adresse suivante :http://www.atmel.com/microsite/avr_studio_5/

Pfe p13 Avr studio.JPG


Exemple

Clignotement d'une Led :
Code C :

  1. include <avr/io.h>

int main(void)
{
int i;
PORTB_DIR= 0XFF;
while(1)
{
PORTB_OUT= 0x00;
for(i=0;i<=10000;i++);
PORTB_OUT= 0xFF;
for(i=0;i<=10000;i++);
}
}

Relevé du résultat :

Pfe p13 resultat prog pdi.jpg

Programmation via une Raspberry

Matériel nécessaire

Le matériel nécessaire pour programmer les cartes avec une Raspberry est le suivant :
- Pc
- Microcontrôleur : Atxmega par exemple
- Platine d'expérimentation
- Led
- Résistance

Bibliothèque

Les bibliothèques suivantes sont nécessaire pour reprogrammer en PDI :
- gcc-avr
- binutils-avr
- https://github.com/DiUS/xmega-pdi-pi2
- build-essential
- g ++
-libcm2835

Installation de la libcm2835
wget http://67.192.60.197/mikem/bcm2835/bcm2835-1.46.tar.gz
tar xvfz bcm2835-1.4.6.tar.gz;
cd bcm2835-1.46;
./configure;
make;
sudo make install

Connexion du Pdi sur la Raspbrerry

Le PDI sera connecté sur les broches suivantes de la Raspberry :
-broche 1 : 3.3V
-broche 25 : GND
-broche 16 : PDI_Data
-broche 18 : PDI_clk
Correspondance entre les broches et les gpio :

PFE P13 Gpio.jpg
Programmation

Un exemple de programmation du microcontrôleur via le PDI

- Compilation du fichier C
$ avr-gcc -g -Os -mmcu=atxmega64a1 -c demo.c

- Génération du fichier .hex
$ avr-gcc -g -mmcu=atxmega64a1 -o demo.elf demo.o
$ avr-objcopy -j .text -j .data -O ihex demo.elf demo.hex

- Transfert du fichier .hex à la racine de la raspberry
scp nom_fichier.hex pi@adresse_raspberry:~/

- Transfert de la raspberry vers l'atxmega
sudo ./pdi -c (Numéro de la GBIO de la Clock) -d (Numéro de la GBIO de la Data) -a override base address (note: PDI address space) - F Nom du fichier.hex

Exemple

Clignotement d'une Led :
Code C :

  1. include <avr/io.h>

int main (void)
{
int i;
PORTB.DIR= 1;
while(1)
{
PORTB.OUT=0;
for(i=0;i<=10000;i++);
PORTB.OUT= 1;
for(i=0;i<=10000;i++);
}
}

Fichier hex généré pour l 'atxmega

Extrait du fichier hex :

1001F0000C94080111241FBECFEFDFE2DEBFCDBF9C
1002000018BE19BE1ABE1BBE0E940A010C94120130
100210000C9400008FEF80932006109224068093A8
080220002406FBCFF894FFCF88
00000001FF

Résultat :

PFE p13 PDI pi2.JPG

Programmation via un microcontrôleur

Le matériel nécessaire pour programmer les cartes avec un microcontrôleur est le suivant :
-2 microcontrôleur de type Atxmega
-Platine d'expérimentation
-Led
-Résistance

Schéma de connexion entre les microcontrôleurs  :

Pfe p13 2atx connexion.JPG

Cette solutions ne sera pas développée car la Raspberry PI2 possède un nombre nécessaire de GPIO pour pouvoir programmer un noeud

Atmel Software Framework (ASF)

Présentation

Extrait issue du site Atmel :

The Atmel® Software Framework (ASF) is a MCU software library providing a large collection of embedded software for Atmel flash MCUs: megaAVR, AVR XMEGA, AVR UC3 and SAM devices.

It simplifies the usage of microcontrollers, providing an abstraction to the hardware and high-value middlewares ASF is designed to be used for evaluation, prototyping, design and production phases ASF is integrated in the Atmel Studio IDE with a graphical user interface or available as standalone for GCC, IAR compilers ASF can be downloaded for free

Access the ASF documentation.

Note: ASF in Atmel Studio does not require a specific download. Use Atmel Studio Extension Manager (Tools->Extension Manager) or visit Atmel Gallery to update ASF in Atmel Studio.

Le site se situe à l'adresse suivante : asf framework

Capture d'écran du site :

Atmel asf.png

USART

Format de la trame

Le projet P10 souhaite que la trame issue de l'USART soit la suivante :

Mode de transmission
( S : USART ; U : USB ; R : Radio)
ID Numéro de la
carte fille
Numéro de la
carte petite fille
Data


Exemple :

S 005 8 2 255
Data transmise via l'uart Noeud 5 Carte fille 8 Carte fille 2 Mesure d'une témperature



Implantation
PFE P13 schema trame.jpg

Fonctionnement durant la procédure de test

PFE P13 Fonctionnement gene trame.JPG


Commande hub USART (carte A)

Action Envoi Reception
Récupérer l'ensemble des trames du noeud A -Trame B
-Trame C
-Trame D
-Trame E
-Trame F
-Trame G
-Trame H
-Trame I
Récupération partiel sous réserve de validation
Récupérer la trame de la carte B B Trame B
Récupérer la trame de la carte C C Trame C
Récupérer la trame de la carte D D Trame D
Récupérer la trame de la carte E E Trame E
Récupérer la trame de la carte F F Trame F
Récupérer la trame de la carte G G Trame G
Récupérer la trame de la carte H H Trame H
Récupérer la trame de la carte I I Trame I



Génération de trame aléatoire

Code : Fichier:Generateur trame aleatoire.zip
Le fichier main (usart_example.c) se trouve dans le dossier suivant :
generateur_trame_aleatoire\USART_EXAMPLE2\src\config\usart_example.c

Pour régler la vitesse de l'usb et de l'uart il faut modifier le fichier suivant :
generateur_trame_aleatoire\USART_EXAMPLE2\src\config\conf_usart_example.h

Modification de la vitesse pour la liaisons série : #define USART_SERIAL_J1_BAUDRATE 9600
Modification de la vitesse pour la liaisons USB : #define USART_SERIAL_J4_BAUDRATE 115200



Pfe p13 courbe rand.JPG
Simulation d'une trame donnée

Code : Fichier:Generateur trame donne.zip
Le fichier main (usart_example.c) se trouve dans le dossier suivant :
generateur_trame_donne\USART_EXAMPLE2\src\config\usart_example.c

Pour régler la vitesse de l'usb et de l'uart il faut modifier le fichier suivant :
generateur_trame_donne\USART_EXAMPLE2\src\config\conf_usart_example.h

Modification de la vitesse pour la liaisons série : #define USART_SERIAL_J1_BAUDRATE 9600
Modification de la vitesse pour la liaisons USB : #define USART_SERIAL_J4_BAUDRATE 115200



Pfe p13 courbe temp.JPG



Pfe p13 courbe temp2.JPG

USB

Présentation de la board EVB-USB2517


The SMSC USB2517 MultiTRAK™ is a Low-Power Full-Featured High-Speed USB 2.0 compliant hub with seven down-stream ports. The EVB-USB2517 Evaluation Board demonstrates a standalone application for the hub with advanced power saving options and configurable port assignments. It is a demonstration and low-cost evaluation platform that robustly demonstrates the unique features of this device using a low-cost PCB implementation with individual port power control. The EVB-USB2517 is designed for a low cost, power efficient implementation of a High-Speed USB Hub that supports internal default hub configurations as well as optionally supports an external EERPOM configuration. This evaluation platform supports a red LED indicator for the High-Speed hub state as well as standard USB Amber/Green LED indicators for operational state indication.
Source : Microship

Pfe p13 Microchip-EVB-USB2517.jpg
Implantations
Pfe p13 usb.jpg

Normalisation électrique

Couleur Fonction associée
Jaune PDI (Data et Clock )
Rouge + 3.3 V
Bleu Masse
Vert/Jaune UART

Configuration des Raspberry

Raspberry PI

Mapping de connection du noeud :

PDI_DATA PDI_CLOCK Action
Broche Gpio Broche Gpio
Carte A (Hub USART) 16 23 18 24 Reprogrammez le HUB USART en pdi
Il faut désactiver l'interface SPI de la raspberry
Carte fille B (1) 15 22 13 27 Reprogrammez la carte fille B en pdi
Carte fille C (2) 19 10 21 9 Reprogrammez la carte fille C en pdi
Carte fille D (3) 11 17 12 18 Reprogrammez la carte fille D en pdi
Carte fille E (4) 7 4 22 25 Reprogrammez la carte fille E en pdi



PFE P13 Raspberry-pi-gpio.jpg

Raspberry PI 2

PDI_DATA PDI_CLOCK Action
Broche Gpio Broche Gpio
Carte A (Hub USART) 11 17 13 27 Reprogrammez le HUB USART en pdi
Il faut désactiver l'interface SPI de la raspberry
Carte fille B(1) 12 18 22 25 Reprogrammez la carte fille B en pdi
Carte fille C (2) 33 13 35 19 Reprogrammez la carte fille C en pdi
Carte fille D (3) 16 23 18 24 Reprogrammez la carte fille D en pdi
Carte fille E (4) 36 16 38 20 Reprogrammez la carte fille E en pdi
Carte fille F (5) 15 22 37 26 Reprogrammez la carte fille F en pdi
Carte fille G (6) 32 12 40 21 Reprogrammez la carte fille G en pdi
Carte fille H (7) 19 10 21 9 Reprogrammez la carte fille H en pdi
Carte fille I (8) 29 5 31 6 Reprogrammez la carte fille I en pdi

PFE P13 Gpio-raspberry pi 2.jpg

Exemple de capteur

Mesure de la température

Ce type de capteur utilise le convertisseur analogique numérique du microcontroleur. Les paramétres à configurés seront les suivantes :

* Quantum
* Plage de mesure
* Registre

Pfe p13-capteur-temp.jpg

Ce capteur à les caractéristiques suivantes :
Fournisseur : Conrard
Référence :Capteur de température numérique TSIC506 boîtier TO 92 B & B Thermotechnik TSIC506-TO92
Plage de mesure :-10 C - 60C
Tension d'alimentation :3-5.5V
Précision : +/- 0.1 C
Consommation : 30 - 60 µA


Implantation
Les cartes Xplained mise à notre disposition sont équipées de capteur de température.Nous avons implanté un pseudo noeud de capteur dans la salle E306 le 1 février
Code : Fichier:Capteur temperature.zip
Le fichier main (adc_example1_gfx.c) se trouve dans le dossier suivant :
capteur_temperature\src\adc_example1_gfx.c

Pour régler la vitesse de l'usb et de l'uart il faut modifier le fichier suivant :
capteur_temperature\src\config\conf_usart_spi.h

Modification de la vitesse pour la liaisons série : #define USART_SERIAL_J1_BAUDRATE 9600
Modification de la vitesse pour la liaisons USB : #define USART_SERIAL_J4_BAUDRATE 115200



PFE P13 implantation-temp.jpg

Mesure du volume sonore

La mesure d'un volume sonore se réalise par la transformation d'un vibration en un signal éléctrique.Afin de pouvoir l'exploiter il faudra le connecté sur le convertisseur analogique numérique du microcontroleur.Les paramétres à configurés seront les suivantes :

* Quantum
* Registre

Pfe p13-capteur-son.jpg

Ce capteur à les caractéristiques suivantes :
Fournisseur : Zartronic.fr
Référence :Capteur Sonore Analogique
Tension d'alimentation :5V


Exemple de courbe généré par le générateur de trame

Pfe p13 courbe son.JPG

Mesure de la luminosité

La mesure de la luminosité s'effectue avec l'aide d'un photo-transistor. Le photo-tansistor fera varier une résistance. On peut mesurer sa tension a ses bornes. Cette tension étant trés faible il est nécessaire d'avoir un amplificateur en sortie. La tension sera exploitable par le convertisseur analogique numérique du microcontroleur.Les paramétres à configurés seront les suivantes :

* Quantum
* Registre

Pfe p13-capteur-luminosite.jpg

Ce capteur à les caractéristiques suivantes :
Fournisseur : Conrard
Référence :Photo-résistance FW200


Composition d'un noeud

La carte mère

Composition
La carte mère est constitué de  :
- une carte raspberry pi
- un hub USART (matérialisé ici par une carte XMega-A3BUX Xplained)
- un hub USB

Amont (Réseaux)
Hub UART Rapsberry Hub USB
AVR XMEGAA3BU Xplained.jpg
Raspberry-pi-2.jpg
Pfe p13 Microchip-EVB-USB2517.jpg
Aval (Vers carte fille)

Fonctions

PFE P13 Fonction carte mère.JPG


Connexions

Ancienne appellation Nouvelle appellation
Carte fille 1 Carte B
Carte fille 2 Carte C
Carte fille 3 Carte D
Carte fille 4 Carte E
Carte fille 5 Carte F
Carte fille 6 Carte G
Carte fille 7 Carte H
Carte fille 8 Carte I

La carte fille

Composition
La carte fille est constituée d'une carte Xplained

Amont (Vers Raspberry )
AVR XMEGAA3BU Xplained.jpg
Aval (Vers carte petite fille)

Fonction
Les fonctions de la carte sont :

Pfe p13 carte fille fonction.JPG

Connexion

Données Programmation
USART USB PDI SPI / I2C ...
Amont
(vers la raspberry)
Aval
(vers les capteurs)
Amont
(vers la raspberry)
Aval
(vers les capteurs)
Amont
(vers la raspberry)
Aval
(vers les capteurs)
Amont
(vers la raspberry)
Aval
(vers les capteurs)
Carte B Carte A
(Interface ttyUSB0)
- Carte B1
- Carte B2
Hub USB
(Interface ttyACM0)
- Carte mère
(Voir configuration Rasbperry)
- - - Carte B1
- Carte B2
Carte C Carte A
(Interface ttyUSB1)
- Carte C1
- Carte C2
Hub USB
(Interface ttyACM1)
- Carte mère
(Voir configuration Rasbperry)
- - - Carte C1
- Carte C2
Carte D Carte A
(Interface ttyUSB2)
- Carte D1
- Carte D2
Hub USB
(Interface ttyACM2)
- Carte mère
(Voir configuration Rasbperry)
- - - Carte D1
- Carte D2
Carte E Carte A
(Interface ttyUSB3)
- Carte E1
- Carte E2
Hub USB
(Interface ttyACM3)
- Carte mère
(Voir configuration Rasbperry)
- - - Carte E1
- Carte E2
Carte F Carte A
(Interface ttyUSB4)
- Carte F1
- Carte F2
Hub USB
(Interface ttyACM4)
- Carte mère
(Voir configuration Rasbperry)
- - - Carte F1
- Carte F2
Carte G Carte A
(Interface ttyUSB5)
- Carte G1
- Carte G2
Hub USB
(Interface ttyACM5)
- Carte mère
(Voir configuration Rasbperry)
- - - Carte G1
- Carte G2
Carte H Carte A
(Interface ttyUSB6)
- Carte H1
- Carte H2
Hub USB
(Interface ttyACM6)
- Carte mère
(Voir configuration Rasbperry)
- - - Carte H1
- Carte H2
Carte I Carte A
(Interface ttyUSB7)
- Carte I1
- Carte I2
Hub USB
(Interface ttyACM7)
- Carte mère
(Voir configuration Rasbperry)
- - - Carte I1
- Carte I2

La carte petite fille

Présentation
Cette carte ne sera pas présente dans le nœud. Le générateur de trame nous simulera les informations remontées par cette dernière .
Fonction

Pfe p13 carte petite fille fonction.JPG

Connexion
Dénomination des cartes :

Carte parent Ancienne appellation Nouvelle appellation
Carte B (Ex carte fille 1) Carte Petite fille 1 Carte B1
Carte Petite fille 2 Carte B2
Carte C (Ex carte fille 2) Carte Petite fille 1 Carte C1
Carte Petite fille 2 Carte C2
Carte D (Ex carte fille 3) Carte Petite fille 1 Carte D1
Carte Petite fille 2 Carte D2
Carte E (Ex carte fille 4) Carte Petite fille 1 Carte E1
Carte Petite fille 2 Carte E2
Carte F(Ex carte fille 5) Carte Petite fille 1 Carte F1
Carte Petite fille 2 Carte F2
Carte G (Ex carte fille 6) Carte Petite fille 1 Carte G1
Carte Petite fille 2 Carte G2
Carte H (Ex carte fille 7) Carte Petite fille 1 Carte H1
Carte Petite fille 2 Carte H2
Carte I (Ex carte fille 8) Carte Petite fille 1 Carte I1
Carte Petite fille 2 Carte I2



Données Programmation
USART USB Type
de données
PDI SPI / I2C ...
Amont
(vers la raspberry)
Aval
(vers les capteurs)
Amont
(vers la raspberry)
Aval
(vers les capteurs)
Amont
(vers la raspberry)
Aval
(vers les capteurs)
Amont
(vers la raspberry)
Aval
(vers les capteurs)
Carte B1 Carte B - Carte B - Température - - Carte B -
Carte B2 Carte B - Carte B - - - Carte B -
Carte C1 Carte C - Carte C - Température - - Carte C -
Carte C2 Carte C - Carte C - - - Carte C -
Carte D1 Carte D - Carte C - - - Carte D -
Carte D2 Carte D - Carte C - - - Carte D -
Carte E1 Carte E - Carte E - - - Carte E -
Carte E2 Carte E - Carte E - - - Carte E -
Carte F1 Carte F - Carte F - - - Carte F -
Carte F2 Carte F - Carte F - - - Carte F -
Carte G1 Carte G - Carte G - - - Carte G -
Carte G2 Carte G - Carte G - - - Carte G -
Carte H1 Carte H - Carte H - - - Carte H -
Carte H2 Carte H - Carte H - - - Carte H -
Carte I1 Carte I - Carte I - - - Carte I -
Carte I2 Carte I - Carte I - - - Carte I -

Interface web

Adresse du site de présentation : lien

Page Home :

Pfe p13 interface web.JPG

Page Setting :

Pfe p13 interface web config.JPG



Plateforme intermédiaire

Schéma

Pfe p13 Plateforme intermediare carte mere.JPG
Pfe p13 Plateforme intermediare carte fille.JPG

Implantation

PFE P13 Branche noeud.jpg
Pfe p13-p10.jpg

Information

Programmation
PDI_DATA PDI_Clk
Carte A GPIO 23 GPIO 24
Carte B GPIO 22 GPIO 27


Vitesse de transfert
USART 9 600 - 115 200
USB -


Configuration
Amont
(vers la raspberry)
Aval
(vers les capteurs )
Raspberry Réseau - Projet P10 Carte A
Carte USB
Carte A Raspberry Carte B
Carte B -Carte A
- Carte USB
NC
Carte USB Raspberry Carte B


Connections
Carte Xmega-A3BU
Port J1 Port J2
Carte A Broche Rx et Tx
USART vers la Raspberry
Broche Rx et Tx
USART vers la carte B
Carte B Broche Rx et Tx
USART vers la carte A
Broche Rx et Tx
USART vers la carte USB
Raspberry
Broche
1 Alimentation de la carte A
8 USART TX
10 USART RX
13 PDI Clk carte B
14 GND Carte A
15 PDI Data Carte B
16 PDI Data carte A
17 Alimentation Carte B
18 PDI Clock Carte A
25 GND Carte B


Câble de connexion
Couleur
Rouge +3.3 V
Bleu GND
Jaune PDI
Vert /Jaune UART

Plateforme

Nœud 1

Composition

Le nœud 1 est constitué de :
carte mère :
-1 Raspberry PI2
-2 cartes EVB-USB2517

carte fille :
-6 cartes d'essai Xplained

carte petite fille :
Ces cartes ne sont pas implantées sur le nœud. On simulera les capteurs.

Implantation

Pfe p13 noeud 1.jpg

Information

PDI_DATA PDI_CLOCK
Broche Gpio Broche Gpio
Carte A 11 17 13 27
Carte B 12 18 22 25
Carte C 33 13 35 19
Carte D 16 23 18 24
Carte E 36 16 38 20
Carte F 15 22 37 26


Interface UART
Carte A ttyUSB0
Carte B ttyUSB1
Carte C ttyUSB2
Carte D ttyUSB3
Carte E ttyUSB4
Carte F ttyUSB5


Vitesse de transfert
USART 115 200
USB -



Câble de connexion
Couleur
Rouge +3.3 V
Bleu GND
Jaune PDI



Nœud 2

Composition

Le nœud 2 est constitué de :
carte mère :
-1 Raspberry PI
-1 carte EVB-USB2517
-1 hub usb
-1 boutons poussoirs pour effectuer une remise à zéro
-1 dispositif de visualisation

Pfe p13 platine.JPG
Etat Action
Led de programmation Eteinte Pas de remise à zéro en cours ni demandé
Clignotante /
Allumé Demande de remise à zéro et Remise à zéro en cours
Led de remise à zéro Eteinte Pas de programmation en cours
Clignotante Programmation en cours
Allumé Erreur de programmation


carte fille :
-4 cartes d'essai Xplained

carte petite fille :
Ces cartes ne sont pas implantées sur le nœud. On simulera les capteurs.

Implantation

Sans liaison USB Avec liaison USB
Pfe p13 noeud 2.jpg
Pfe p13 usb.jpg

Information

Programmation
PDI_DATA PDI_CLOCK
Broche Gpio Broche Gpio
Carte A 16 23 18 24
Carte B 15 22 13 27
Carte C 19 10 21 9
Carte D 11 17 12 18


Interface UART
Carte A ttyUSB0
Carte B ttyUSB1
Carte C ttyUSB2
Carte D ttyUSB3


Interface USB
Carte A ttyACM0
Carte B ttyACM1
Carte C ttyACM2
Carte D ttyACM3


Vitesse de transfert
USART 115 200 baud
USB 3.5 Mbits



Câble de connexion
Couleur
Rouge +3.3 V
Bleu GND
Jaune PDI



Code source

Les codes suivants sont implémenté sur la carte mère (Raspberry)


Procédure Fichier Nom de l'exécutable Action réalisé par le programme Note
Initialisation de la Raspberry Média:Init.zip ./dem_noeud ou dem_noeud* Initialisation des GPIO
Exécution du programme de la gestion du boutons poussoir en tache de fond
Ce code est à utilisé a chaque démarrage de la Raspberry
Remise a zéro Média:Remise_à_zéro.zip ./raz ou raz* Mettre les broches du PDI Clock à l'état bas Ce programme est appellé par un appuie sur le bouton poussoir
Gestion du bouton poussoir Média:Gestion_du_boutons_poussoir.zip ./bp ou bp* Ce programme est lancé en tache de fond
Il est lancé au démarrage du noeud
Lorsque l'on appuie sur le boutons on appelle le programme RAZ qui remetra l'ensemble du noeud à zéro
Ce programme est appellé par le programme du boutons poussoirs
Programmation du noeud Fichier ./programmer ou programmer* Reprogrammation du noeud suivant le nombre d'argument
  • ces commandes sont possible si on crée un path
Les codes suivants sont implémenté sur la carte fille


Code d'exemple pour l'UART:
Code d'exemple pour l'USB :

Vous trouvez l'ensemble des codes dans ce fichier :

Réalisation d'un support de présentation

Pfe P13.jpg

Procédure et historique

Mode de programmation

Programmation simple

Le mode de fonctionnement est de programmer une carte à l'aide d'un seul fichier
Schéma :

Pfe p13 10.jpg


Programmation Multiple

Le mode de fonctionnement est de programmer plusieurs carte à l'aide d'un seul fichier
Schéma :


Pfe p13 11.jpg

Procédure pour programmer un nœud

La commande pour programmer un nœud est la suivante : programmer
La commande a besoin d'argument pour reprogrammé le noeud. Ces arguments sont des fichier .hex
En fonction du nombre d'argument le programme va réalisé les programmations suivantes :


Nombre d'argument Action
1 Reprogrammation de l’ensemble du nœud
Reprogrammation d’une carte
2 Reprogrammation de la carte A
Reprogrammation de la carte B
3 Reprogrammation de la carte A
Reprogrammation de la carte B
Reprogrammation de la carte C
4 Reprogrammation de la carte A
Reprogrammation de la carte B
Reprogrammation de la carte C
Reprogrammation de la carte D
5 Reprogrammation de la carte A
Reprogrammation de la carte B
Reprogrammation de la carte C
Reprogrammation de la carte D
Reprogrammation de la carte E
6 Reprogrammation de la carte A
Reprogrammation de la carte B
Reprogrammation de la carte C
Reprogrammation de la carte D
Reprogrammation de la carte E
Reprogrammation de la carte F
7 Reprogrammation de la carte A
Reprogrammation de la carte B
Reprogrammation de la carte C
Reprogrammation de la carte D
Reprogrammation de la carte E
Reprogrammation de la carte F
Reprogrammation de la carte G
8 Reprogrammation de la carte A
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Reprogrammation de la carte F
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Reprogrammation de la carte H
Reprogrammation de la carte I

Capture d'écran du programme:

Procedure program.JPG

Procédure pour remettre à zéro un nœud

Pfe p13 raz 2.jpg Pfe p13 raz 1.jpg
Raz.JPG

Procédure de démarrage

Procedure dem noeud.JPG

Historique des bug sur la plateforme

-25 janvier
Programmation (PDI ) : Error : failed to rewrite at the adress 4096 -> Reprogrammation effectué
8 tentative avant la reprogrammation de la flash

- 3 février
Programmation (PDI ) : Error : failed to rewrite at the adress 0 sur les GPIO 5 et 6 -> changement du mapping de la raspberry

- 3 février au 9 février
aucun problème n'a été constaté . Des tests sont effectués régulièrement sur la reprogrammation des cartes et sur la lecture des données

- 9 février 16:00
Le nœud 1 est inaccessible en attente de la modifications du réseau par le projet P10

- 9 février 16:00 - 16 février 16:00
Problème de configuration réseaux. Les cartes sont ré-configurés en local. En dehors des heures de projet les nœuds sont hors tension

- 10 février
Aucun test de remonter de donné n a pu être réalisé .Des tests en local ont effectué après une journée de non alimentation des nœuds. Il s'est relevé l'erreur suivante :Error Fail to rewrite at the adres xxxx.
Recherche du problème

- 11 février
Des tests en local sont en cours afin de trouver une procédure de redémarrage.Les premiers semble aboutir. Le noeud a été mis au repose pendant une journée afin de recommencer la procédure

- 12 février
Suite des tests de la procédure de redémarrage
- Programmation (PDI ) : Error : failed to rewrite at the adress 8704 -> Reprogrammation effectué
- RAZ : Error :failed to perform chip erase ->Opération effectué
Taux de réussite des tests : 7/10
La procédure de démarrage est quasi opérationnel . Les prochains tests nous permettrons de fiabiliser la procédure

- 15 février
Procédure de redémarrage fiabiliser. Nous sommes en mesure de reprogrammer l'ensemble du nœud avec zéro erreur
Nouvelle procédure de programmation mise en place. Les résultats est de 100 % de réussite a chaque programmation , chaque redémarrage quelque soit le programme

- 16 février
Déploiement de la nouvelle méthode de programmation sur les deux noeuds. Le nœud 2 est opérationnel pour effectuer une démonstration lors de la soutenance. Le réseaux a été rétabli à 16h

- 17 février
Cette journée a été consacrée à la prise en main de la plateforme existante par les encadrants.Aucun problème constaté sur la plateforme

- 18 février
Ajout de la fonction Remise à zéro du nœud par simple appui sur le boutons poussoirs. Arrêt temporaire de développement de la plateforme

- 19 février - 23 février
Rédactions des livrables de fin de projet

- 22 février
Tournage de la vidéo

Évolution vers un nœud implantable dans un lieux public

Mesure de l' énergie

Implantée sur la carte mère la mesure de l'énergie nous indiquera la consommation du nœud. Cette dernière sera mesurer à l'aide de convertisseurs analogique-numérique
La consomation ne peut pas être mesuré directement. Pour cela on va utiliser une résistance de quelque ohms.La façon la plus simple est de connaitre les éléments suivants :
-la valeur de la résistance
-la tension

Formule à utiliser pour estimer la puissance:
On pose :
Mr : valeur issue du CAN
Ir: Estimation du courant dans la résistance
U : tension d'alimentation

Afin d'estimer le courant de la résistance il faut convertir Mr suivant la courbe du CAN. Cette dernière est linéaire.
Un fois la valeur convertie on aura à appliquer la formule suivante : P=U*Ir

Modification de la trame de donnée

La trame utilisé lors des différents essai ne correspond pas totalement aux besoins de l'utilisateur. C'est pour cette raison que nous allons remplacé la trame par celle-ci:

En tête
Mode
(Full ou simple)
Mode de transmission
( S : USART ; U : USB ; R : Radio)
ID
Corps
Numéro de la carte fille Data de la carte
petite fille 1
Data de la carte
petite fille 2


Alimentation externe du nœud

Actuellement nous alimentons le nœud via la raspberry. L’idée est de passé sur une alimentation secteur 230 V.

Pfe p13 alimentation externe.JPG



Remplacement des cartes d'essais

Carte mère
On conserve la Raspberry ainsi que l’hub USB. On supprimera les câbles série USB par une carte dédiée à l’UART.
Cette carte sera composée d’un ATxmega32A4U qui a les caractéristiques suivantes :
- Reprogrammation en PDI
- 5 ports USART
- CAN
- USB
- 7 port SPI
- 2 portI2C

Pour plus d'informations cliquez ici
Pour les bessoins du noeud nous avons décider de mettre 2 ATxmega32A4U . Ce choix nous permet d'avoir un demi noeud toujours opérationnel. De plus nous avons la possibilité de reprogrammer les deux cartes avec le même fichier .
Exemple de configuration des ports

Fonction Port Numéro Pin Pin Fonctions Numéro Pin Pin Fonctions Carte
Reprogrammation
PDI R 35 Clock 34 Data -
Carte Microcontrôleur numéro 1
USART 1 C 12 Rx 13 Tx Liaison vers la Raspberry
USART 2 C 16 Rx 17 Tx Carte B
USART 3 D 22 Rx 23 Tx Carte C
USART 4 D 26 Rx 27 Tx Carte D
USART 5 E 32 Rx 33 Tx Carte E
Carte Microcontrôleur numéro 2
USART 1 C 12 Rx 13 Tx Liaison vers la Raspberry
USART 2 C 16 Rx 17 Tx Carte F
USART 3 D 22 Rx 23 Tx Carte G
USART 4 D 26 Rx 27 Tx Carte H
USART 5 E 32 Rx 33 Tx Carte I

Schéma de la carte mère :

Pfe p13 carte mere final.JPG

Le (1) nous montre le remplacements des cartes.Cette carte pourra mesuré de l’énergie d'un demi nœud

Carte fille
La carte Xplained sera remplacée par un ATxmega256C3 qui a les caractéristiques suivantes :
- Reprogrammation en PDI
- 3 ports USART
- CAN
- USB
- 5 port SPI
- 2 portI2C

Pour plus d'informations cliquez ici
Exemple de configuration des ports

Fonction Port Numéro Pin Pin Fonctions Numéro Pin Pin Fonctions Numéro Pin Pin Fonctions Numéro Pin Pin Fonctions
Reprogrammation
PDI R 57 Clock 56 Data /
Connexion pour la carte petite fille 1
USART C 18 Rx 19 Tx /
I2C C 16 SDA 17 SCL /
SPI C 20 /(SS) 21 MOSI 22 MISO 23 SCK
Connexion pour la carte petite fille 2
USART E 38 Rx 39 Tx /
I2C E 36 SDA 37 SCL /
SPI D 30 /(SS) 31 MOSI 32 MISO 33 SCK

Carte petite fille
Actuellement nous fonctionnons avec un générateur de trame il sera remplacé par une carte STM32F4

PFE P13 carte STM32F4.jpg



Les différents changements nous conduirons a ce schéma :

Pfe noeud terminal.JPG

Légende :

Couleur Fonction associés
Violet I2C
Bordeaux SPI
Orange UART
Noir Alimentation
Vert PDI
Bleu USB
Rouge PDI + USB + UART



La sélection des microcontrôleurs est donnée à titre d'exemple. Vous avez la possibilité de choisir vôtre microcontrôleur en utilisant l’outil de sélection de chez Atmel qui se trouve ici

Avancement du projet

Dans cette section vous trouverez une vue de l'avancement du projet. Cette section doit être interactive.

Problème rencontrées

Bloquant En voie de résolution Résolu
ASF de atmel Développé sur Atmel Studio (Window)
compilation des fichiers exemple de l'usart disponible sur l'asf sous debian les fichiers sont compilé sous Windows et ensuite on envoie le .hex généré sur la raspberry
saturation de la mémoire flash de la board (Erreur de type : Error failed to rewrite at the adress 2048) Il faut mettre une alimentation stabilisée en plus pour ne plus avoir ce problème et espacer le temps entre chaque reprogrammation
Liasion série sur la raspberry ne fonctionne pas pour remonter les données Mr REDON m'a aidé à résoudre ce problème

A faire

A faire En cours Terminé
Reconfiguration en pdi des cartes via l'usart Cette partie sera traité dans les évolutions du noeud mais pas testé
Mise en place de la liaison USB Carte mise en place
sur le nœud
USART Un code d'essai est opérationnelle. Nous somme en mesure de remonter plusieurs trame de données à la raspberry
Reprogrammation des cartes d'exemples en PDI La reprogrammation en PDI est opérationnelle. Cependant quelque résidu nous pose problèmes


Matériel supplémentaire

5 duplicateurs de ports USB
3 alim 5V / 15W
3 câbles pour alim
3 câbles FTDI intégrés
8 XMEGA-A3BU Xplained