IMA3/IMA4 2018/2020 P10
Sommaire
- 1 Présentation générale
- 2 Analyse du projet
- 3 Préparation du projet
- 4 Réalisation du Projet
Présentation générale
Administration système, déploiement et surveillances de logiciels dans un réseau de capteurs
Description
Dans le cadre de recherches dans le domaine des réseaux de capteurs et des objets connectés, notre projet consiste à développer une solution de maintenance et de reconfiguration à distance d'un ensemble de nœuds déployés dans un environnement réel. Afin de faciliter la vie de ces chercheurs sur le test de leurs hypothèses, ils pourront facilement et rapidement déployer leurs créations sur tout les nœuds souhaités grâce à un système de sélection ou au téléchargement du nouveau code sur tous les nœuds du réseau.
Objectifs
L'objectif principal de notre projet est de créer une interface permettant de tester des programmes ou logiciels en les déployant sur le vaste réseau de capteurs. Nous devons rendre accessible chaque nœud indépendamment des autres, tout en permettant un lien entre tous, afin d'envoyer le contenu vers tout ou une partie des nœuds disponibles.
Enfin, nous allons permettre la mise à jour et l'adaptation du chemin d'envoi des données des nœuds, entre eux, et avec l'application de gestion.
Analyse du projet
Positionnement par rapport à l'existant
Analyse du premier concurrent
Notre concurrent principal reste le FIT(Future Internet Testing Falicity)/IoT-Lab. Il s'agit d'un laboratoire dont les recherches se portent sur les différents domaines scientifiques tel que les adresses de communications sans fils, des réseaux de capteurs, des protocoles de routages basse consommation et applications embarquées. Ce laboratoire dispose de plus de 1500 de nœuds de capteurs sans fils propagés à travers les six sites différents en France qui sont : Inria Grenoble (640), Inria Lille (293), Inria Saclay (264), ICube Strasbourg (400), Institut Mines-Télécom Paris (160) and CITI Lab Lyon (29). Chaque site dispose de capacités matérielles et de nœuds différentes, mais tous les sites sont interconnectés et disponibles via le même portail Web,
Analyse du second concurrent
Il y aussi une autre équipe au sein du laboratoire de recherches en informatique(LRI) qui est en train de faire un projet sur les capteurs de réseaux. Les questions abordées par l’équipe concernent les réseaux ad hoc sans fil et mobiles, les réseaux de capteurs et les réseaux fixes, et concernent la qualité de service, la sécurité, le contrôle d’admission, la réservation de ressources, le calcul des limites déterministes et la consommation d’énergie. L'analyse de la performance est donnée à la fois théoriquement, pour déterminer les limites, et par simulation, pour enrichir l'analyse et inclure un support pour un environnement dynamique.
Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé
De nombreux chercheurs et développeurs créent de nouveaux codes adaptés à l'utilisation d'un réseau de capteurs. Ces codes doivent être facilement déployés sur le réseau afin de pouvoir y réaliser des essais rapides. Cela permet de corriger rapidement les erreurs liées à leur mauvais fonctionnement.
Supposons que notre réseau est réparti sur une très grande surface. Le chercheur voulant tester son code doit l'envoyer à partir de son ordinateur sur le réseau. Notre projet va lui permettre de rester assis dans son bureau et de ne pas devoir charger le code sur chaque nœud de capteurs un par un.
A travers notre projet, nous voulons rendre possible ces exports rapides de données. Il nous faudra utiliser un routeur qui permettra la liaison entre chaque nœud et un serveur de données. Dans chacun de ses nœuds, on trouve plusieurs nœuds de mesures comportant chacun un microcontrôleur associé à des capteurs.
Pour pouvoir envoyer ses codes sur le réseau, le chercheur dispose d'une interface web graphique connectée au même serveur que les nœuds de collecte et le routeur. Cette interface permettra la sélection de tout ou d'une partie du réseau sur laquelle il doit effectuer les modifications. Ceci se fera à l'aide des microcontrôleurs du réseau et de Raspberry Pi gérant chaque nœud. Une fois la zone d'export choisie, il pourra envoyer ses codes et les mettre à jour en quelques clics. Le code sera envoyé sur le serveur et distribué par le routeur sur les nœuds sélectionnés. Les différents nœuds feront un retour sur la réception à travers le serveur via le routeur, et le chercheur pourra ainsi tester rapidement sa réalisation.
Dans le cas où le chercheur veut tester l'envoi de données par radio par exemple, il pourra placer un grand nombre de nœuds communiquant en filaire avec le routeur et par radio entre eux. Les nœuds seront capables de transmettre l'information au suivant et de choisir un autre chemin (contourner un nœud par exemple) en cas de perturbations (présence de réseau Wi-Fi à proximité, etc...), pour envoyer l'information. Ces nœuds seront capables de communiquer avec le serveur pour indiquer la bonne réception des données, les résultats obtenus ou éventuellement le mauvais fonctionnement d'un ou plusieurs capteurs.
Bibliographie et webographie
Site Web
Protocole XMLHttpRequest
https://openclassrooms.com/fr/courses/1085676-upload-de-fichiers-par-formulaire
Banana PI
DataSheet
https://www.electronicsdatasheets.com/datasheet/BPI-R1.pdf
OpenWRT
https://openwrt.org/
Wiki
http://wiki.banana-pi.org/Banana_Pi_BPI-R1
Raspberry PI
Pin Raspberry
https://pi4j.com/1.2/pins/model-3b-plus-rev1.html
Configuration
https://peip-ima.plil.fr/mediawiki/index.php/BE_2017-2018
Clignotement d’une LED
https://www.framboise314.fr/la-saga-blink-un-raspberry-pour-faire-clignoter-une-led/ http://nagashur.com/blog/2013/01/01/controler-une-led-depuis-les-ports-gpio-du-raspberry-pi/
Installation Raspbian
https://raspbian-france.fr/installer-raspbian-premier-demarrage-configuration/
Préparation du projet
Cahier des charges du groupe
Nous allons devoir répondre à plusieurs problématiques.
- Tout d'abord nous devons créer un site web dynamique permettant l'envoi des données au serveur et finalement, aux nœuds de capteurs sélectionnés. Pour cela, nous allons devoir implémenter un système d'envoi de fichiers vers un routeur. Le routeur (Banana Pi) va filtrer les informations reçues, et donner un accès internet aux différents nœuds représentés par des Raspberry Pi et des microcontrôleurs.
- Ensuite, il faudra que les Raspberry récupèrent les fichiers C sur le serveur et les envoient correctement aux différents capteurs de leur nœud et puissent récupérer les informations à retourner. Pour se faire, on utilise l'utilitaire Python Ansible, permettant la gestion et la configuration des nœuds de capteurs. Celui-ci va récupérer les fichiers C et les distribuer sur les différents capteurs affectés. Le retour d'information se fera par le chemin inverse jusqu'au serveur web sous forme de fichiers contenant les données issues des capteurs.
Cahier des charges des équipes
Equipe 1 : Ziyad HOUSSAINI (S6), Loris AHOUASSOU (S7, S8)
- Dans notre équipe, il faudra configurer le routeur afin de pouvoir assurer la communication entre les Rasberry Pi qui seront configurées par l'équipe 2 et le serveur web qui sera mise en place par l'équipe 3.
- Pour se faire, on va utiliser une Banana pi sur laquelle sera installé OpenWRT.
- Le routeur servira également de point d'accès internet pour les différentes Raspberry.
- Il devra scruter le serveur web et récupérer les fichiers qui s'y trouvent avant de les envoyer sur les bonnes Raspberry à l'aide de scripts Shell.
Equipe 2 : Eymeric CAPRONNIER
- Une fois que le routeur aura envoyé les fichiers aux Raspberry demandées, et donc en fonction des capteurs qui s'y trouvent, celles-ci pourront commencer leur traitement.
- Les Raspberry vont commencer par compiler les codes reçus, puis vont les envoyer sur les microcontrôleurs représentant les capteurs.
- Les microcontrôleurs devront pouvoir être reconfigurer directement à partir de la Raspberry. Ils vont exécuter les codes reçus.
- Ils vont ensuite générer des fichiers résultat qui seront envoyés sur le serveur.
Equipe 3 : Guillaume ROUILLÉ
- Dans un premier temps, notre équipe devra réaliser une interface web utilisateur permettant la connexion au serveur de données. Pour se faire, on va utiliser les langages HTML et CSS pour la forme du site, et les langages PhP et SQL pour lier le site à la base de données. Un complément en langage Java Script permettra de rendre le site dynamique.
- Ensuite, il faudra créer un système de sélection des capteurs sur lesquels envoyer le ou les fichiers. Il faudra faire correspondre chaque capteur des différents nœuds avec un type prédéfini et créer une page de sélection sur le site.
- Puis, nous devrons envoyer les fichiers sur le serveur, où ils seront récupérés par le routeur pour être traiter. Il faudra créer une page permettant la mise en ligne de fichiers. Cette page affichera la progression de l'envoi et sera capable de valider la bonne réception des données.
- Enfin, une dernière partie du site permettra l'affichage des résultats reçus depuis les capteurs.
Choix techniques : matériel et logiciel
Equipe 1
- Une Banana Pi ;
- Une image (OS) de type Debian ou OpenWrt afin de pouvoir utiliser la carte ;
- Un carte SD sur laquelle on va charger l'image ;
- Un cable HDMI afin de pouvoir visualiser l'interface.
Equipe 2
- Une Raspberry Pi et son alimentation ;
- Un câble Ethernet ;
- 4 diodes et résistances ;
- Un câble HMDI/VGA ;
- Un clavier et une souris afin d'utiliser la Raspberry (interface graphique) ;
- Ansible pour faciliter le déploiement des fichiers C sur les nœuds.
Equipe 3
- Une base de données PostgreSQL pour le stockage des données ;
- Un interpréteur PhP et un serveur web (Apache) ;
- Un site moderne basé sur les Frameworks CSS Bootstrap et Vue.js.
Liste des tâches à effectuer
Equipe 1
Déploiement d'un routeur à base de Banana Pi R1. Ce routeur permettra l'accès internet aux différentes Raspberry Pi et il filtrera les accès. Déploiement de OpenWRT sur ce routeur.
- Documentation sur le fonctionnement du routeur Banana Pi ;
- Documentation sur le fonctionnement de OpenWRT ;
- Déploiement de OpenWRT sur le routeur et configuration ;
- Création d'un point d'accès internet sur la carte routeur ;
- Récupération des fichiers sur le serveur web ;
- Envoi des fichiers sur les bonnes Raspberry.
Equipe 2
Déploiement des logiciels sur les Raspberry Pi avec la création de différents scripts pour faciliter ce déploiement, en utilisant notamment Ansible.
- Documentation sur le fonctionnement des Raspberry pi ;
- Documentation sur Ansible ;
- Configuration de la Raspberry PI 3 ;
- Création du script afin de vérifier que le capteur sélectionné par le serveur se trouve bien dans la liste de capteur connecté à la Raspberry ;
- Création du script afin d'envoyer le code reçu aux différents capteurs ;
- Configuration à distance du microcontrôleur, peut importe son type ;
- Création du script permettant de créer le fichier résultat afin d'envoyer les données issus des capteurs.
Equipe 3
Déploiement d'un serveur permettant de récupérer les différentes données issues des capteurs (création d'une base de données et d'un site web dynamique pour l'affichage).
- Documentation sur les Frameworks Web Bootstrap.css et Vue.js ;
- Documentation sur PhP et Apache ;
- Création d'une interface web utilisateur ;
- Création d'une base de données relationnelle pour gérer les nœuds ;
- Envoi du fichier C sur le serveur ;
- Envoi du numéro et type des capteurs sélectionnés sur le serveur ;
- Envoi du numéro de la demande sur le serveur.
Calendrier prévisionnel
Equipe 1
| Dates | Objectifs |
|---|---|
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05/02 |
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19/02 |
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05/03 |
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19/03 |
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02/04 |
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16/04 |
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30/04 |
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07/05 |
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14/05 |
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28/05 |
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14/11 |
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01/04 |
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Equipe 2
| Dates | Objectifs |
|---|---|
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05/02 |
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19/02 |
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05/03 |
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19/03 |
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02/04 |
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16/04 |
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30/04 |
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14/05 |
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28/05 |
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04/06 |
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14/11 |
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21/11 |
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20/12 |
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Equipe 3
| Dates | Objectifs |
|---|---|
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05/02 |
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19/02 |
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05/03 |
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19/03 |
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02/04 |
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16/04 |
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30/04 |
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14/05 |
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28/05 |
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04/06 |
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01/04 |
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Réalisation du Projet
Projet S6
Semaine 4 - 05/03
Pour l'équipe 1 :
Première recherche sur la carte Banana PI, à l'aide de la datasheet, dont le lien est ci-dessous.
L'utilisation de la datasheet va nous permettre de voir l'intégralité des données de la carte BPI-R1
c'est à dire les branchements, le courant d'alimentaion et les composants.
https://www.electronicsdatasheets.com/datasheet/BPI-R1.pdf
Pour l'équipe 2 :
Documentation sur l'utilisation d'Ansible et sur les Raspberry Pi
Afin d'installer Ansible, deux lignes de commande ont dû être lancé dans le terminal d'un pc en E306 ( car l'installation d'ansible n'était pas possible dans les autres salles) :
apt install ansible
Connexion internet sur la Raspberry :
Partie Raspberry
export https_proxy=https://proxy.polytech-lille.fr:3128 export http_proxy=http://proxy.polytech-lille.fr:3128
OU :
export https_proxy=https://proxy.plil.fr:3128 export http_proxy=http://proxy.plil.fr:3128
Puis, dans /etc/resolv.conf
nameserver 193.48.57.48
Ensuite dans /etc/network/interfaces :
auto eth0 iface eth0 inet static address 172.26.145.111 netmask 255.255.255.0 gateway 172.26.145.254
Enfin :
ipdown eth0 ifup eth0
Sur le pc :
iptables -F iptables -tnat -F iptables -PFORWARD ACCEPT
L'utilisation d'ansible se fera ensuite de la manière suivante : Ecriture d'un fichier .yml contenant les différentes tâches à effectuer sur un serveur (réseau de capteur) spécifique puis le lancement s'effectuera ensuite en lanceant la commande ansible suivi du nom du serveur sur lequel on souhaite travailler.
Concernant la Raspberry PI 3, la Raspberry PI 3 est un ordinateur miniature que l'on peut brancher à un écran et un clavier afin de l'utiliser comme un ordinateur normal. Le stockage des données s'effectue sur une carte SD ce qui permet à la Raspberry d'être très petite (l'utilisation d'un disque dur interne augmenterait grandement sa taille)
Pour l'équipe 3 :
Première recherche sur la création du site web. Recherche des ressources PhP, HTML, CSS nécessaires (Bootstrap).
J'ai laissé de côté la partie JavaScript et Vue.js car elles ne sont pas utiles pour commencer le site.
Création de la base de données projetCapteurs sur Houplin et des fonctions de connexion du site à celle-ci.
La base contient 3 tables :
- capteurs : numéro du capteur | nom du capteur | Raspberry à laquelle le capteur est relié | type de capteur
- membres : numéro du membre | nom | prénom | mot de passe | identifiant de connexion
- verif : numéro de la demande
La table capteurs stocke les informations concernant les capteurs et permettra la sélection au moment de l'envoi du fichier C.
La table membres répertorie les informations concernant les membres et permettra la connexion sur le site web.
La table verif contient le numéro de la demande.
Semaine 5 - 19/03
Pour l'équipe 1 :
Après avoir effectué des recherches sur la carte BPI R1, cette séance va me permettre de faire des recherches sur l'image qui va me permettre de faire visualiser l'interface de la BPI R1.
D'après le cahier de charge imposé, il faut mettre l'image OpenWrt.
Open Wrt est une distribution GNU/Linux minimaliste pour matériel embarqué. Après avoir fait des recherches, on a finalement retrouvé le site qui a l'image OpenWrt.
La première que je devais faire était d'installer un fichier OpenWrt dans une carte SD, et ce fichier servait à faire fonctionner la banana pi.
Voici le lien qui nous a permis de trouver l'image:
https://openwrt.org/toh/view/toh_fwdownload?dataflt%5B0%5D=supported%20current%20rel_%3D18.06.2.
Voici une image du site d'openwrt :
Pour l'équipe 2 :
Au cours de cette séance, je me suis documenté sur l'allumage d'une LED. Cela m'a amené à créer un organigramme afin de réaliser le code plus simplement par la suite.
Le câblage s'effectuera de façon très simple en connectant une LED puis une résistance à chaque sortie GPIO en fonction du nombre de capteurs souhaités par Raspberry (nous utilisons des LED pour cette année pour simuler et voir que le code envoyé par le serveur est bien traité et reçu par les LED s'allumant lorsque le capteur associé a été sélectionné).
Puis je me suis intéressé au code afin d'allumer la LED 500ms puis de l'éteindre 500ms grâce à une boucle while qui est toujours active tant que le programme tourne (control C par l'utilisateur pour stopper le programme). Pour se faire, il faut mettre le PIN connecté à la LED en mode sortie (OUTPUT) car sans cela la LED ne s'allume pas.
Ce code nécessite l'installation de la bibliothèque WiringPi qui permet d'allumer et d’éteindre la LED. Nous verrons l'installation de cette bibliothèque une fois les configurations faites sur la Raspberry effectuées et une fois connecté à la Raspberry.
Pour l'équipe 3 :
Début de la création du site : mise en place d'un système de connexion basique et d'un minimum de design pour rendre clair le site.
Je me suis limité à des fonctions de connexion et déconnexion sans modifier le reste des pages en fonction de l'état de connexion, et sans créer de variables de session.
Pour cela, j'ai utilisé des fonctions Php telles que pg_connect et pg_close, fonctions liées à une base de données PostgreSQL.
- Création d'un formulaire de connexion ;
- Création d'un formulaire d'inscription ;
- Création des scripts Php de lancement de ces formulaires.
Semaine 6 - 02/04
Pour l'équipe 1 :
Après avoir trouvé l'image permettant de visualiser l'interface BPI-R1, de la faire marcher et de le configurer en tant que routeur de wifi pour qu'il puisse emettre pour le noeud de collecte qui est la Rasberry PI. La première étape est d'abord d'installer l'OpenWrt dans une carte SD et cette carte SD sera mis sur le port SD de la Banana PI R1. Voici les commandes qui m'ont permis de mettre l'image OpenWrt dans la carte SD :
- Il faut d'abord se connecter à su sur le terminal
- Mettre l'image avec la commande ci dessous :
dd if=OpenWrtimage.img of=/dev/sdb
Avec OpenWrtimage.img le nom du fichier télécharger. Après avoir branchéle port HDMI de la carte avec l'entrée VGA du moniteur on pouvait voir l'interface mais on arrivait pas écrire. Donc après avoir appeler mes tuteurs, ils m'avaient dit que la semaine prochaine, ils allaient mettre le système Debian, car il y aurait des problèmes avec le système OpenWrt.
Pour l'équipe 2 :
Tout d'abord, il faut télécharger Raspbian sur la carte SD de la Raspberry Pi 3. Pour cela, j'ai sélectionné le fichier contenant Raspbian avec des interfaces graphiques (voir photo ci-dessous) sur le site internet :
https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/
Une fois l'archive zippée de la distribution récupérée vous pouvez l'installer sur la carte SD après l'avoir décompressée en utilisant la commande dd :
dd if=2019-04-08-raspbian-stretch-full.img of=/dev/sdb
Puis une fois tout ceci téléchargé, j'ai commencé à effectuer mes premiers pas sur la Raspberry. Une fois le clavier, la souris, l'écran et la carte SD branché et connecté à la Raspberry, j'ai pu connecter l'alimentation de la Raspberry. Le premier démarrage fut un peu long, car lors de celui-ci, la raspberry a installé le système Raspbian. Lors de ce premier démarrage, des premières configurations ont été effectué qui ont été très simplifié car étant sur une version de Raspbian avec une interface graphique. Ces quelques réglages consistaient principalement à régler la langue, l'heure, la connexion internet et le nouveau mot de passe. L'identifiant et le mot de passe ont été laissé comme initialement.
le login par défaut est « pi », et le password est « raspberry »
Pour l'équipe 3 :
Adaptation du système de connexion avec création de variables de session. Ces variables permettent de maintenir une connexion ouverte en changeant de page et à structurer les pages afin qu'elles affichent les bonnes choses.
En effet, un individu connecté ne verra pas la page de connexion par exemple.
Amélioration du système de compte avec la mise en place du hachage des mots de passe.
Amélioration du design du site, avec la création d'une barre de menu et l'utilisation de Bootstrap.
Semaine 7 - 16/04
Pour l'équipe 1 :
Dans cette séance de projet, je vois que mon cahier de charge doit être changer. En effet, vu que la séance dernière, avec l'OpenWrt
qu'il y avait un problème de visualation de l'interface. Au final, j'ai reçu par mes tuteurs une carte SD, contenant cette fois
l'image Debian. Et cette fois ci, on voit bien l'interface. Maintenant le but est de pouvoir configurer la banana PI en routeur Wifi
afin que la Rasberry PI reçoit la wifi de ce dernier.
Et aussi dans cette séance, j'ai pu voir des tutoriels, afin de pouvoir comprendre le mécanisme de fonctionnement et de
programmation.
Pour l'équipe 2 : Durant cette séance, plusieurs autres configurations ont été effectuées. Pour accéder à la fenêtre de configuration, il a fallu rentrer la commande :
sudo raspi-config
Maintenant que notre système Raspbian est un peu plus sécurisé, nous allons nous assurer que le SSH est bien activé afin que nous puissions prendre le contrôle de la Raspberry à distance. Pour cela, il faut sélectionner le huitième choix, « Advanced Options ». Cette fois, après validation nous arrivons sur un autre menu ou nous allons choisir la quatrième ligne, « SSH ». Puis « Enable », et enfin « Valider ». Le système lance quelques commandes puis nous ré-affiche une fenêtre nous indiquant le succès de l’opération.
Pour l'équipe 3 :
Création de la page de sélection des capteurs sous forme d'un formulaire Php. La sélection n'est pas au point mais l'affichage est correct.
Je laisse toujours de côté la partie dynamique, en essayant de rendre possible la sélection multiple pour l'envoi du formulaire.
Cette page contiendra aussi une partie de chargement du fichier à envoyer (unique pour le moment).
Semaine 8 - 30/04
Pour l'équipe 1 :
Dans la dernière séance, j'ai pas pu totalement assimiler l'ensemble du fonctionnement permettant de configurer
la BPI-R1 en tant que routeur de wifi. Donc toute cette séance s'est consacrés à la recherche des fonctionnalités de la carte.
Et aussi, j'ai pu énormément m'aider du site du bureau d'étude d'IMA (Robot Prédateur et Proie) de l'an dernier, surtout avec
la partie Rasberry Pi que j'ai remarqué qu'au final les fonctionnalités de la Banana PI est à peu près identique que celle de la Rasberry.
Voici le lien qui m'a principalement aidé à mieux comprendre et trouver les fonctionnalités du Debian :
https://peip-ima.plil.fr/mediawiki/index.php/BE_2018-2019
Pour l'équipe 2 :
Une fois la Raspberry configuré, il a fallu installer la bibliothèque wiringPi. Pour se faire :
On installe GIT:
sudo apt-get install git-core
On met a jour le PI:
sudo apt-get update sudo apt-get upgrade
On récupère la dernière version de WiringPi:
git clone git://git.drogon.net/wiringPi
On se place dans le bon répertoire:
cd wiringPi
On lance la compilation:
./build
Puis le lancement du code créé pour l'allumage des LED s'effectue de la manière suivante:
gcc blink.c -o blink -lwiringPi ./blink
Le fichier blink étant notre fichier contenant le script permettant l'allumage d'une led toute les 0.5s.
Pour l'équipe 3 :
Modification de la page principale (sélection d'un capteur possible). Possibilité de joindre un seul fichier C.
Un fichier XML est créé avec le numéro du capteur sélectionné. Ce fichier sera transmis avec le fichier C.
Documentation sur le protocole XMLHttpRequest : XMLHttpRequest
Le fichier XML contient le code suivant :
<?xml version='1.0' encoding='ISO-8859-1'?>
<sensor>nom_num</sensor>
Semaine 9 - 14/05
Pour l'équipe 1 :
Dans cette séance, je peux enfin commencer à configurer la BPI-R1 en point d'accès Wifi. Après avoir branché au moniteur la carte
je remarque qu'il n'y a aucune visualisation sur le moniteur. Et c'est là où je commence à me perdre. En effet, n'ayant aucune idée de pourquoi
on ne voit plus l'interface, j'ai décidé de rechercher les causes de ce problème, en supposant que la carte a été court-circuiter.
Donc cette séance n'a été que la recherche de ce problème et surtout pouvoir le résoudre.
N'ayant aucune idée après plusieurs séances de recherche, j'ai décidé de voir mes tuteurs afin de pouvoir
résoudre ce problème car je suis vraiment en retard par rapport à mon objectif fixé qui était
de configurer la BPI-R1 en routeur wifi pour qu'elle puisse donner les informations à la Rasberrie -PI.
Après plusieurs essaies, c'est à dire changer le courant d'Alimentation, mettre de nouveau l'image Debian
au final, mes tuteurs m'ont conseillé de changer l'image et d'en mettre un nouveau mais aussi il faut que
que cette image soit récente afin de ne pas avoir de problème au niveau du noyau de la carte.
Pour l'équipe 2 :
Installation d'un premier câblage pour réaliser l'allumage d'une des 4 LED en fonction de la LED sélectionné. Il a fallu trouver grâce à différent test le bon schéma de pin de notre Raspberry car il en existait beaucoup de différent sur le numéro du pin à entrer pour allumer la led correspondante à ce numéro.
Pour l'équipe 3 :
Création du script permettant l'upload d'un fichier C sur le serveur.
Le script va d'abord vérifier que le fichier à uploader vérifie les conditions (pas d'erreur, taille inférieure à la taille maximale, bonne extension).
Ensuite, on normalise le nom du fichier qui s'appellera maintenant 'binaire', et on récupère son extension.
A l'aide de la fonction move_uploaded_file, on délace le fichier de son répertoire temporaire vers le répertoire upload présent sur le serveur.
Il faut maintenant un script pour récupérer les fichiers C et XML sur la Raspberry Pi.
La partie 3 étant terminée pour le résultat attendu au S6, les équipes 2 et 3 fusionnent pour terminer la création des scripts.
Semaine 10 - 28/05
Pour l'équipe 1 : Le problème est enfin résolu mais il faut vite rattraper le retard, donc aujourd'hui, on a consacré cette séance dans l'utilisation de l'Armbian.
Pour l'équipe 2 & 3 :
Création d'un script blink.c permettant la récupération du nom du capteur et de son numéro stockés dans le fichier XML.
Création du script de récupération du fichier XML et du fichier C à partir du serveur.
Pour télécharger le fichier C et le fichier XML stockés sur le serveur, on utilise la commande wget dans un script nommé script.sh :
Pour exécuter un script automatique : Règle Cron
Voici le script de téléchargement automatique des fichiers toutes les minutes :
Il s'agit d'une crontab qui s’exécute toutes les minutes.
Cette crontab va lancer le script de téléchargement à chaque exécution, permettant ainsi de garder le fichier C à jour.
Semaine 11 - 04/06
Pour l'équipe 1 :
Donc suite au problème qui ont eu lieu ces dernières séances, et après avoir reçu des conseils de
mes tuteurs, j'ai fait une nouvelle des recherches sur l'image la plus récente qui va me permettre
de faire marcher ma carte et visualiser l'interface de l'OS. Après avoir fait un tour sur le site (lien ci dessous)
http://wiki.banana-pi.org/Banana_Pi_BPI-R1
qui propose différentes images et ne sachant vraiment lequel choisir, j'ai choisi de mettre un Armbian 2016 et
et avec la même commande me permettant de copier sur carte SD que l'OpenWrt afin de le mettre sur la carte
.
Au final, cela marche, et je me connecte avec "root" qui a pour mot de passe "1234". Après s'être connecter
on obtient cette interface.
Sachant que je suis énormément en retard par rapport aux deux autres équipes, surtout celui de la
qui a presque terminé sa partie, mon objectif est finalement à ce que ma banana PI marche seulement
en tant que routeur Wifi. Et donc en partant de l'OS Armbian et que le principe de la programmation est à
peu près similaire que celle de la Rasberrie PI. Donc je me suis servi du même raisonnement que celui de ce lien :
https://peip-ima.plil.fr/mediawiki/index.php/BE_2018-2019#Connexion_s.C3.A9rie
La première chose était d'abord d'installer le packtage Hostapd, car c'est ce packtage qui contient tous les
fichiers me permettant d'activer le routeur Wifi :
apt-get install hostapd
Ensuite afin de pouvoir mofidier le fichier de configuration de hostapd qui se trouve dans le répertoire /usr/share/doc/hostapd/examples/ et le coller dans le répertoire /etc/hostapd :
cp /usr/share/doc/hostapd/examples/hostapd.conf.gz /etc/hostapd gunzip /etc/hostapd/hostapd.conf.gz
Et finalement avec l'éditeur de texte nano, on peut modfier le fichier /etc/hostapd/hostapd.confles mots-clefs suivants :
-
ssid, indiquez le nom de réseau WiFi ; -
country_code, mettez le code de la FranceFR; -
channel -
wpa, activez l'option (mettre à 1) ; -
wpa_passphrase, configurer un mot de passe pour notre réseau (au moins 8 caractères) ; -
wpa_key_mgmt, à configurer à la valeurWPA-PSK.
Enfin il faut definir le chemin du fichier de configuration à l'aide du fichier /etc/default/hostapd :
DAEMON_CONF=/etc/hostapd/hostapd.conf
On relance le service avec la commande :
service hostapd restart
Au final, on arrive à faire apparaître le nom du reseau de la banana sans fil
Mais le problème, c'est que si on tape le même mot de Passe sur le smartphone, ça nous renvoie erreur d'authentification
au lieu de l'erreur détection IP. Au final, on va de nouveau changé l'OS et de recommencer toute la procédure. Donc le problème du routeur sera résolu l'année prochaine.
Pour l'équipe 2 & 3 :
Nous avons créer le script de récupération de tous les fichiers nécessaires, à savoir :
- Le fichier binaire.c ;
- Le fichier sensor.xml ;
- le fichier demande.txt dont l'utilité sera expliqué ci-dessous.
Ce script permet aussi la compilation du fichier C et le lancement des exécutables du programme.
La crontab n'étant pas fonctionnelle sur la Raspberry, nous avons choisi un autre moyen pour permettre la répétition du script.
Nous avons crée le script ci-dessous, qui boucle toutes les 15 secondes (possibilité de modifier le temps).
Pour que le code ne s'exécute que lorsqu'on envoie un nouveau fichier sur le serveur, et pas toutes les 15 secondes, on reçoit le fichier demande.txt.
Ce fichier contient le numéro de la demande (stocké dans la base de données).
En récupérant le numéro et en le comparant à la dernière version reçue (stockée dans un autre fichier texte), on peut savoir si une nouvelle demande est réalisée.
Si ce n'est pas le cas, le programme ne lance pas l'exécutable du fichier binaire.c.
Ces différentes étapes se font dans le fichier blink.c.
Il est possible de se demander pourquoi nous avons 2 exécutables, et pas un seul reçu directement du serveur. Voici les différentes raisons :
- L'exécutable blink nous permet de gérer l'exécution ou non de binaire.
- En supposant le projet plus avancé, il est préférable de séparer la partie récupération du capteur et le programme en lui même, car différents capteurs pourraient ne pas utiliser le même code et pourraient être placés sur différentes Raspberry.
Documents Rendus
- Gitlab : Git IMA3 P10
- Site web : Site
- Rapport : media: Rapport_IMA3_P10.pdf
Projet S7
Objectifs
Pour l'équipe 1 :
- Remplacement de Ziyad Houssaini par Loris Ahouassou.
- Notre équipe s'occupe de la partie routeur, qui doit être reprise au début.
- Les objectifs sont de fournir un accès internet aux Raspberrys, et de permettre l'envoi des fichiers de données aux bonnes Raspberry.
Pour l'équipe 2 :
- Maintenant que nous avons réussi à scruter le serveur pour y récupérer les fichiers, et que l'allumage des LEDs est fonctionnel, il faut qu'on configure les Raspberry pour qu'elles fournissent un retour au serveur.
- Parallèlement à ça, nous devons permettre la reconfiguration de plusieurs types de microcontrôleurs (Cortex M0 ou M4, Atmega328p) à partir de la Raspberry. Ainsi, peut importe le capteurs (situés sur n'importe quel type de microcontrôleurs), il sera utilisable sans besoin de le reprogrammer directement.
Pour l'équipe 3 :
- Lors du S6, notre équipe à réaliser une interface Web statique permettant à l'utilisateur de dialoguer avec un serveur et une Raspberry Pi. Il faut maintenant le rendre dynamique en ajoutant un Framework Java Script (Vue.JS) et créer un nouveau système permettant l'affichage des données reçues.
- Parallèlement, il faut créer une nouvelle table dans laquelle seront entrées les données reçues des capteurs. Le routeur devra donc réaliser du pré-traitement afin d'entrer les valeurs reçues dans la base.
Documentation
Pour l'équipe 1 :
- Banana Pi
http://hardware-libre.fr/2015/01/bpi-r1-open-router-first-look/
Pour l'équipe 2 :
- Passage en mode DFU
https://www.arduino.cc/en/Hacking/DFUProgramming8U2
- Flasher un Arduino sans programmer
https://welldoneblog.fedevel.com/2015/04/13/how-to-flash-arduino-bootloader-without-a-programmer/
- Datasheets
https://produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/191789-an-01-fr-plat_uno.pdf https://www.farnell.com/datasheets/1682209.pdf https://www.mouser.com/pdfdocs/Gravitech_ATMEGA328_datasheet.pdf http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-7810-Automotive-Microcontrollers-ATmega328P_Datasheet.pdf http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/doc7799.pdf http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.ddi0432c/DDI0432C_cortex_m0_r0p0_trm.pdf http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.ddi0439b/DDI0439B_cortex_m4_r0p0_trm.pdf
- Connexion entre RPI & Atmega328p
http://hardware-libre.fr/2014/04/rapberry-pi-atmega-bridge-presentaion/ http://hardware-libre.fr/2014/04/raspberry-pi-atmega-bridge-branchements/ http://hardware-libre.fr/2014/04/raspberry-pi-atmega-bridge-installation/ https://www.instructables.com/id/Connect-Your-Raspberry-Pi-and-Arduino-Uno/ https://learn.adafruit.com/program-an-avr-or-arduino-using-raspberry-pi-gpio-pins/overview
- Arduino UNO & Raspberry Pi SPI
http://ozzmaker.com/program-avr-using-raspberry-pi-gpio/ https://davecturner.github.io/2019/02/23/programming-avr-microcontrollers.html
Pour l'équipe 3 :
- Vue.js
https://fr.vuejs.org/v2/guide/index.html
- JavaScript
https://openclassrooms.com/fr/courses/2984401-apprenez-a-coder-avec-javascript
Réalisation
Pour l'équipe 1 :
Cette partie a été mise en suspend car elle n'est pas indispensable au fonctionnement du projet.
Pour l'équipe 2 :
Ce semestre, nous avions pour objectif de faire communiquer la Raspberry Pi avec l'Arduino UNO en ICSP.
Nous devons utiliser l'Arduino UNO comme support pour les différents capteurs. Ainsi, la Raspberry n'aura qu'un rôle intermédiaire de compilation.
Il faut donc que l'on connecte ensemble ces deux cartes. Nous avons choisi de ne pas passer pas les ports USB, car dans le cas contraire, notre projet est assez simplifié. Nous avons choisi de passer par les pins SPI pour connecter l'ensemble.
Ainsi, nous avons effectué quelques manipulations, expliquées ci-dessous.
- Installation de avrdude
apt-get install avrdude avrdude -v (pour vérifier l'installation)
- Configuration de avrdude
cp /etc/avrdude.conf ~/avrdude_gpio.conf nano ~/avrdude_gpio.conf
Nous avons cherché cette partie du code :
#programmer # id = "linuxgpio"; # desc = "Use the Linux sysfs interface to bitbang GPIO lines"; # type = "linuxgpio"; # reset = ?; # sck = ?; # mosi = ?; # miso = ?; #;
Pour la changer en :
programmer id = "pi_3"; desc = "Use the Linux sysfs interface to bitbang GPIO lines"; type = "linuxgpio"; reset = 4; sck = 11; mosi = 10; miso = 9; ;
- Test de connexion
avrdude -p atmega328p -C ~/avrdude_gpio.conf -c pi_3 -v
Nous avons néanmoins rencontré un problème concernant les pins. La Raspberry n'arrivait pas à exporter certains pins :
- Erreur rencontrée
can't export GPIO 10, already exported/busy?
La même erreur survenait pour d'autres pins.
Après quelques recherches, nous avons trouvé comment régler ces problèmes.
- Nous avons visualisé donc les GPIOs non exportés à l'aide de la commande suivante
gpio exports
Cela nous a permis d'exporter manuellement les GPIOs concernés.
- Pour exporter manuellement les GPIOs dont nous avions besoin :
echo 4 > /sys/class/gpio/unexport echo 10 > /sys/class/gpio/unexport echo 11 > /sys/class/gpio/unexport
Suite à cela, la Raspberry pi était désormais capable de se connecter à l'atmega328p.
- Création d'un programme test à l'aide de l'IDE Arduino
Nous avons utilisé un programme exemple disponible dans l'IDE. Nous avons activé la compilation dans les préférences et compiler le programme blink qui fait clignoter une led (GPIO 13). Ensuite, nous avons uploadé le fichier .hex créé sur l'Arduino UNO.
avrdude -p atmega328p -C ~/avrdude_gpio.conf -c pi_3 -v -U flash:w:/tmp/build4952970404801881316.tmp/Blink.cpp.hex:i
- Résultats
Média:Avrdude.txt On observe bien clignoter la led branchée sur le GPIO 13, ce qui veut dire que l'upload a fonctionné.
Il nous faut maintenant compilé notre fichier C pour pour obtenir le fichier .hex.
Pour cela nous allons créer un Makefile.
- Problèmes rencontrés
Nous avons tenté de compiler notre code avec le Makefile d'Arduino. La compilation s'effectue sans problème mais lorsque le code est uploadé sur la carte, la LED s'allume et ne clignote pas comme elle devrait le faire.
Nous avons essayé de faire un Makefile en partant de celui utilisé en tutorat de Système.
Après modification, nous n'arrivons pas à compiler car le compilateur n'arrive pas à accéder à la librairie wiringPi.
En effet, nous avons réfléchi à notre Makefile en considérant le code prévu pour la Raspberry Pi. Cependant, le code était destiné à l'ATMega328p, d'où l'erreur lors de la compilation.
- Résolution des problèmes
Nous nous sommes rendu compte que la librairie wiringPi n'était pas utile et surtout pas utilisable sur l'ATMega328p.
En la remplaçant par les librairies avr/io et util/delay, le projet compile sans erreur et s'execute correctement sur l'ATMega328p.
Pour l'équipe 3 :
Cette partie sera traitée au S8.
L'objectif sera de créer une nouvelle table sans la base de données, permettant de récupérer les données venant des capteurs (des Raspberrys).
Il faudra également modifier le site afin d'ajouter une page permettant l'affichage de ces données.
Documents Rendus
- Pré-Rapport : media: Rapport_P10_S7.pdf
Projet S8
Objectifs
Suite à la soutenance de projet en fin de S7, nous avons de nouveaux objectifs :
| Objectif |
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Documentation
- Connexion SPI
https://www.arduino.cc/en/reference/SPI https://zestedesavoir.com/forums/sujet/2574/communication-via-rx-et-tx/
- TX/RX à partir de GPIO
https://github.com/adrianomarto/soft_uart https://oscarliang.com/raspberry-pi-and-arduino-connected-serial-gpio/
- Communication SSH
https://geekeries.org/2016/10/transferts-scp-sans-mot-de-passe/?cn-reloaded=1
Répartition du travail par équipe
- Equipe 1 - Loris Ahouassou
Intégrer les capteurs aux cartes et permettre le retour de données.
- Equipe 2 - Eymeric Capronnier - Thomas Mertz
Travailler sur le déploiement du réseau avec Ansible.
- Equipe 3 - Guillaume Rouillé
Réaliser le Makefile pour automatiser l'upload du code envoyer depuis le site web ; Effectuer les modifications au niveau du serveur et du site web ; Permettre l'envoi des données provenant des capteurs des Raspberry Pi au serveur.
Réalisation
Equipe 1
- Intégration des capteurs au projet
Ici, il s'agira d'utiliser les capteurs et de les intégrer dans notre circuit global afin d'obtenir des données "concrètes" à renvoyer au serveur.
- Permettre le retour de données vers la Raspberry Pi.
Semaine 1
- Retour des données
Dans un premier temps, nous devons chercher à récupérer les données issues des capteurs pour les transmettre à la RaspberryPi.
Dans un second temps, nous allons gérer la transmission des données de la RaspberryPi vers le serveur.
Pour le premier volet, nous allons commencer par réaliser un test (sans capteurs) et récupérer un caractère envoyé par l'Arduino UNO vers la Raspberry Pi en liaison série.
Pour se faire, plusieurs moyens s'offrent éventuellement à nous : l'utilisation du bus SPI ou de la liaison série par l'intermédiaire de l'USB (ou USART TX-RX). Nous avons opté pour cette dernière solution plus simple à mettre en place.
Notre premier test a été réalisé avec la liaison USB. Ainsi, nous avons flashé l'Arduino UNO avec un code (arduinoToRpi.c) permettant d'envoyer un caractère sur la liaison série et qui pourra être vu par la RaspberryPi .
Ce code est inspiré de celui utilisé dans le tutorat système du S7.
Pour lire ce qui se trouve sur la liaison série, nous avions plusieurs solutions.
-La première était d'installer minicom sur la Raspberry, mais après plusieurs tentatives d'installation (car le réseau était plutôt défavorable à ce moment là), nous avons changé d'idée.
-Deuxièmement, nous nous sommes penchés sur l'utilisation d'un script python minimaliste à l'aide du module "Pyserial", qui n'a pas fonctionné. Nous pensons que le problème n'est pas tant lié au code en lui-même, qui nous semble correct, mais en la configuration de la RaspberryPi.
#!/usr/bin/env python
import serial
ser = serial.Serial('/dev/ttyACM0', 9600, timeout=1)
while 1:
print(ser.readline())
-La troisième tentative fonctionnait. Nous avons récupéré un code C permettant de lire le port que nous souhaitions. Le caractère envoyé par l'Arduino a bien été récupéré.
Nous avons donc réussi à faire communiquer la Raspberry Pi et l'Atmega328P dans les deux sens.
Maintenant, l'objectif est de permettre le retour Atmega328P-->RaspberryPi non pas par USB mais en utilisant l'USART (via les broches Tx-Rx).
Semaine 2
La séance suivante, nous avons réglé le problème empêchant le script python de s'exécuter correctement. En effet, son exécution supposait un contrôle du port serie par l'intermédiaire du terminal, mais il fallait l'autoriser au préalable.
1- Démarrer l'utilitaire de configuration système de la Raspberry:
sudo raspi-config
2- Ouvrir les options d'interface serie
3- Choisir "oui" pour accepter le contrôle via le terminal
Nous avons ensuite mis à jour la Raspberry Pi avec la commande apt update
Cette mise à jour a permis le téléchargement et l'installation de minicom. Il nous est donc plus facile de visualiser le contenu arrivant sur le port série.
Nous avons remarqué que la Raspberry Pi ne possédait qu'un unique UART. Ainsi, si nous voulons exécuter des scripts dans le terminal qui utilise le port série, nous ne pouvons pas en même temps récupérer les données via l'UART.
Pour résoudre cette difficulté, nous avons choisi de travailler avec un "soft uart". Celui-ci devrait nous permettre d'utiliser d'autre GPIOs de la Raspberry en tant que port série (TX, RX).
Nous avons donc utilisé un module créé par Adriano Marto, nous permettant de réaliser cette opération :
https://github.com/adrianomarto/soft_uart
Après le téléchargement, nous avons tenté de faire un "make" comme demandé. Cependant, il semblerait que la version du packet raspberrypi-kernel-headers que nous avons installé précedemment ne corresponde pas au noyau de notre Raspberry.
Le problème est que ce sont des téléchargements automatiques donc nous ne pouvons pas choisir la version.
La version du noyau étant inférieure à celle du packet, nous avons essayé la commande apt upgrade. Après la mise à jour, il semblerait que nous disposions déjà de la dernière version du noyau.
Semaine 3
Au démarrage de la Raspberry, nous avons lancé par hasard la commande uname -r. Nous avons été surpris de voir que la version du noyau correspondait maintenant à celle du packet raspberrypi-kernel-headers.
Nous avons donc tenté l'installation du soft uart, avec succès. Il nous fallait maintenant envoyer des données depuis l'Arduino UNO pour les récupérer via TX/RX.
Nous avons réalisé un diviseur de tension pour faire correspondre la tension des pins de l'Arduino UNO (5V) et de la Raspberry (3.3V).
Une fois les branchements fait, nous avons créé grâce à l'IDE Arduino un code utilisant la bibliothèque Serial.h. Ce code devait simplement envoyé un caractère sur la liaison TX/RX.
Là, nous avons rencontré un problème : nous ne reçevions aucune donnée. Nous avons donc décidé de passer par les pins RX/TX de la Raspberry et de laisser de côté le soft uart.
Le problème persistant toujours, nous avons décidé ce mettre provisoirement de côté la partie communication par RX/TX pour avancer sur le reste, car la communication par liaison USB série fonctionne correctement.
Equipe 2
Semaine 1
Recherches concernant Ansible
Interet d'utiliser Ansible par rapport à d'autres logiciel : Il fonctionne en python (Chef et Puppet utilisent ruby) Si nous voulons utiliser Python 3 (car python 2 n'est plus maintenu depuis le premier janvier) il nous faut Ansible 2.5 ou supérieur.
On pourrait utiliser "python-virtualenv" pour faciliter la compatibilité de nos scripts entre les versions de nos logiciel ou utiliser docker
Il n'est pas nécessaire d'installer Ansible sur chaque noeud (dans notre cas les raspberry pi) seulement sur un serveur qui sera notre "node manager" (Ce dernier devant etre un système UNIX). Les noeud devrons juste permettre le ssh. Le reste pourra etre installé grace à Ansible.
le node manager doit pouvoir connaitre les addresses IP de ses nodes. (dns ou fichier /ect/hosts) Utilisation de clé ssh pour sécuriser la communication (ex : ssh-keygen -t ecdsa)
Semaine 2
Ce qu'il faut definir pour aller plus loin :
- Comment récupère-t-on la liste des adresses des nodes à paramétrer - Quels sont les logiciels à installer ainsi que les paramétrages à effectuer pour notre application. - Ansible doit il également déployer les codes sur les raspberry pi, si c'est le cas, peut il etre appelé automatiquement par le serveur web ?
Les commandes ansibles pourront être exécuté par script bash (faut-il séparer le setup des cartes et l'update de code ?)
On peut copier le code sur chaque machine (ou groupe de machine) en utilisant le module "copy" d'ansible.
Ansible peut également exécuter des scripts shell sur les machines distantes : module "shell".
Il serait utile d'utiliser le module "docker_container" pour permettre un versioning facile et supprimer les problèmes de compatibilité.
Ensuite il semblerait qu'Ansible puisse réagir à des événements grâce à l'utilisation de "wait_for". Dans notre cas, cela serait utile pour envoyer les codes au raspberry pi lorsqu'on le souhaite.
Dans mon idée actuelle :
- Ansible met en place les raspberry pi pour qu'ils soient pret à exécuter du code
- Ansible envoi le code sur les raspberry pi (Quand un utilisateur le demande).
- Les raspberry pi renvoyent leurs données directement au serveur principale.
Semaine 3
Premiers pas avec Ansible :
Installation de la dernière version d'Ansible à l'aide de pip :
pip3 install ansible
Il faut donc avoir python 3.5+ installé, posibilité de choisir la version d'ansible (pip3 install ansible==2.9.4)
Equipe 3
Semaine 1
- Makefile
Nous avons créé un Makefile à l'aide du cours de PSR.
De ce fait, il nous suffit maintenant de faire un make upload pour envoyer le code sur l'Arduino UNO.
Le script load.sh a été légèrement modifié pour que le programme fonctionne correctement :
#!/bin/sh wget -N -P ./ http://houplin.studserv.deule.net/~grouille/PROJET/upload/binaire.c wget -N -P ./ http://houplin.studserv.deule.net/~grouille/PROJET/upload/sensor.xml wget -N -P ./ http://houplin.studserv.deule.net/~grouille/PROJET/upload/demande.txt gcc -o program program.c -lwiringPi ./program cp binaire.c Build/main.c cd Build make clean make upload
Maintenant, tout est automatisé de l'envoi du fichier à partir du site web jusqu'à l'exécution du programme sur l'ATMega328p.
Semaine 2
- Transfert des données au serveur
https://geekeries.org/2016/10/transferts-scp-sans-mot-de-passe/?cn-reloaded=1
