ACME Terra

A seguito del precedente post, maggiori dettagli sulle impressioni di uso sulla scheda Terra

Per punti

1) la scheda non e' alimentabile da USB (almeno io non ci sono riuscito)

2) La comunicazione avviene mediante il modulo DPI (tipo FTDI di Arduino) che crea una porta seriale virtuale con cui si puo' aprire un Terminale Seriale ed entrare in shell

3) La scheda viene venduta con una microSD con sopra montata una versione di EMDebian (Emdebbed Debian). Al momento attuale, o meglio dal lulgio 2014, questa distribuzione e' morta e sono spariti anche i repository. EMDebian consigliano di usare una Debian pura e ACME riporta le istruzioni per crearsi  l'immagine Debian per la SDCard (al link sono disponibili le immagini Debian aggiornate al Novembre 2014)

4) La password di root della distribuzione giunta con la scheda SD e' "ariag25". Nel sito in alcune pagine risulta la password si "acmesystems" (sono un po' impazzito prima di trovare il link giusto)

4) Curiosamente dopo aver settato via terminale seriale l'ip ad eth0, ho attaccato il cavo cross per entrare in SSH ma le luci della scheda non si accendono. Se

5) il convertitore analogico digitale e' a 10 bit come su Arduino (o meglio come sulle Arduino base)

6) la scheda Terra, al confronto della Fox, necessita' di ulteriore hardware per accedere alle porte analogiche. Con un costo aggiuntivo di  una ventina di euro si acquista  l'adattatore Daisy Chain; nella Fox invece i contatti sono esposti anche se vanno saldati (non ci sono gli header come in Arduino in nessuna delle due schede)

7) Un kit Terra completo costa circa 200 euro a cui sono da aggiungere le spese per le espansioni. Sicuramente l'elettronica e' di piu' alta qualita' rispetto ad Arduino ma non e' esattamente una soluzione economica per fare prototipizzazione

NTP Server con GPS via Android

In questo post viene spiegato come poter utilizzare un telefono Androided  un calcolatore con Linux per creare un semplice NTP server

Questa funzione e' utile nel caso che si abbiano diversi sensori che necessariamente devono lavorare ben sincronizzati ed e' stata necessaria dopo la recente vulnerabilita' di   NTP quando l'amministratore di una grande rete a cui mi appoggio ha deciso di tagliare tutto il traffico NTP (senza peraltro avvisare gli utenti)

Era richiesto che il PC ed il telefono fossero collegati via cavo USB (e non via Bluetooth) in modo da non avere perdita di connessione ed in modo anche di alimentare in modo semplice il telefono

Sul telefono Android si deve installare ed avviare l'applicazione BlueNMEA e si collega il telefono al PC (la modalita' sviluppatore deve essere attivata per aprire il canale ADB)

a questo punto da shell si forwarda tutto il traffico sul protocollo ADB verso la porta 4352 TCP del calcolatore

adb forward tcp:4352 tcp:4352

per verificare la connessione si puo' usare telnet

telnet localhost 4352

se tutto e' andato a buon fine si dovrebbero passare i messaggi NMEA (anche se non si e' ottenuto il fix del GPS si vedono comunque le stringhe)

a questo punto si puo' installare il demone GPSD 

apt-get install gpsd gpsd-clients python-gps

si lancia quindi il demone che ascolta la porta 4352 dopo prima era stato dirottato il trafffico GPS del telefono

gpsd tcp://localhost:4352

per verificare se funziona il demone si puo' usare a linea di comando 

cgps -d

mentre in X

xgps

per fare in modo da usare il dato del tempo per il server del tempo si deve installare il demone di NTP

apt-get install ntp 

e si modifica il file di configurazione in /etc/ntp.conf

# gps ntp
server 127.127.28.0 minpoll 4
fudge 127.127.28.0 time1 0.183 refid NMEA
server 127.127.28.1 minpoll 4 prefer
fudge 127.127.28.1 refid PPS




si riavvia il servizio e si puo' interrogare


ntpq -p

Senza parole

Arduino YUN e Webcam con Fswebcam

Questo post in realta' non e' esclusivo di Yun perche' riguarda solo la parte Linux della Yun ed e' quindi applicabile anche a PC, Raspberry o sistemi simili...in ogni caso mostra come trasformare una webcam in una Ip camera con Arduino YUN

Per l'esempio ho usato una comune (e vecchiottta) webcam Logitech C310 che e' stata collegata alla porta USB della YUN. Il sistema ha riconosciuto il device senza problemi

a questo punto si devono aggiungere i moduli per FSwebcam, un programma che permette di prendere fotografie in automatico dalla webcam

si procede quindi con

opkg update
opkg install kmod-video-uvc
opkg install fswebcam

in Linino le librerie GD sono compilate senza il supporto ai font TrueType quindi non si possono aggiungere banner sopra l'immagine

Il sistema migliore e' di crearsi un file di configurazione che poi' sara lanciato come segue

fswebcam -c fswebcam.conf

questo il mio file di configurazione
In pratica vengono eliminati i primi 5 frame (la webcam non entra in funzione subito). viene effettuato uno scatto ogni 4 secondi con una risoluzione di 1280x720 alla qualita' 95% di jpg

i dati vengono salvati sulla schedina SD (come copia di backup) e viene salvata una immagine, sempre con lo stesso nome, sulla cartella del webserver dove ho messo una semplice pagina html che si aggiorna ogni n secondi

----------------------------------------------------
device /dev/video0
input 0
loop 4
skip 5
#background
resolution 1280x720
jpeg 95
#top-banner
#timestamp "%d-%m-%Y %H:%M:%S"
save "/www/camera/immagine.jpg"
save "/mnt/sda1/%Y%m%d-%H%M%S.jpg"

Potenza di calcolo Arduino Yun vs ACME Terra vs MacBook

Un amico usa normalmente per acquisizione delle schede Terra ACME ed sostanzialmente mi ha lanciato una sfida se fosse piu' performante nel calcolo puro la sua Terra o la mia YUN

Il terreno di battaglia e' stato scelto con l'elaborazione dello script in Python per la creazione di un insieme di Mandelbrot

Lo script nel dettaglio e' il seguente
--------------------------------------------------
from PIL import Image
from PIL import ImageDraw
# drawing area
xa = -2.0
xb = 1.0
ya = -1.5
yb = 1.5
maxIt = 255 # max iterations allowed
# image size
imgx = 512
imgy = 512
image = Image.new("RGB", (imgx, imgy))

for y in range(imgy):
    zy = y * (yb - ya) / (imgy - 1)  + ya
    for x in range(imgx):
        zx = x * (xb - xa) / (imgx - 1)  + xa
        z = zx + zy * 1j
        c = z
        for i in range(maxIt):
            if abs(z) > 2.0: break 
            z = z * z + c
        image.putpixel((x, y), (i % 4 * 64, i % 8 * 32, i % 16 * 16))

image.save("mandel.bmp", "BMP")
--------------------------------------------------

Su Arduino Yun e' stato necessario installare il pacchetto python-imaging-library.
Su Terra si e' presentato un problema inatteso. I repository di EmDebian (Embedded Debian) non sono piu' disponibili per cui il programma e' stato fatto girare eliminando i riferimenti alle librerie grafiche (dando quindi un piccolo vantaggio a Terra)

Alla fine il risultato e' stato meno definitivo di quanto creduto
Terra ha impiegato 11 minuti e 35 secondi contro i 14 minuti e 52 secondi di Yun (per confronto un MacBook i5 impiega 6.1 secondi)....considerando che Arduino Yun costa circa 62 Euro in confronto ai 199 euro di Terra Kit  la mia scelta e' piu' orientata verso la Yun (con circa 200 euro si iniziano a comprare dei portatili completi come i ChromeBook)

SismoArduino (142Hz)

Riprendendo il progetto di SismoArduino ho voluto anche qui provare a migliorare le prestazioni del passo di campionamenti

Le modifiche hanno riguardato sostanzialmente la riduzione dei tempi di ritardo tra le letture e l'uso di un pc piu' perfomante rispetto a quello usato in precedenza
Con queste modifiche il passo di campionamento e' salito ad 1 campione ogni 7 millisecondi in linea con quanto provato con SismoYUN (a questo punto questo puo' essere il limite della scheda senza entrare in modalita' free running)

----------------------------------------------------
#include <SPI.h>       
#include <Ethernet.h>
#include <EthernetUdp.h>
//Arduino
byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
IPAddress ip(192,168,1,2);
unsigned int localPort = 8888;    

//Server
byte remoteIP[4] = {192,168,1,1};
int remotePort = 5005;

String dati;
char charBuf[1024];

EthernetUDP Udp;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Ethernet.begin(mac,ip);
  Udp.begin(localPort);
}

void loop() {
  int x = analogRead(A5);
  delay(2); 
  int y = analogRead(A4);
  delay(2);
  int z = analogRead(A3);
  dati = String(x)+","+String(y)+","+String(z);
  Serial.println(dati);
  dati.toCharArray(charBuf, 1024);
  Udp.beginPacket(remoteIP, remotePort);
  Udp.write(charBuf);
  Udp.endPacket();
  delay(2);    
}
----------------------------------------------------

Recuperare il controllo di Arduino YUN con YunSerialTerminal

Usando YUN (almeno a me capita un po' troppo spesso) puo' succedere di perdere il controllo della porzione Linux che non risulta piu' raggiungibile via rete. Il factory reset ottenuto tramite la pressione per 30 secondi del tasto WLAN RST non mi ha mai funzionato

Un modo per correggere gli errori e ripristinare la rete (wifi od ethernet che sia) e' quello di connettere la YUN fisicamente con il cavo USB e montare lo sketch presente in Esempi/Bridge/YunSerialTerminal

A questo punto si apre il terminale seriale e si preme il pulsante di YUN RST (a fianco delle porte analogiche). Sul terminale seriale si vedranno scorrere i messaggi del boot Linux fino a conquistare una shell con cui poter interagire e rimettere a posto il lato software della scheda

Arduino UDP Broadcast (SismoArduino)

Questa e' una piccola modifica al sistema di invio dati di SismoArduino
In alcuni casi puo' essere comodo non conoscere a priori l'indirizzo del server a cui inviare i dati ed essere comunque in grado di configurare la scheda Arduino
La soluzione e' quella di inviare i pacchetti UDP in modalita' broadcast. In questo modo tutte le macchine della rete ricevono il pacchetto; cio' genera ovviamente un traffico inutile sulla rete ma e' piu' o meno quello che fanno i computer Windows e nessuno si e' mai lamentato piu' di tanto per cui non mi farei problemi

Fonte Wikipedia

Lo sketch di invio deve solo modificare l'indirizzo del server con l'IP di broadcast che e' 255.255.255.255 (la versione 192.168.1.255 non funziona!!)
-------------------------------------------
#include <SPI.h>       
#include <Ethernet.h>
#include <EthernetUdp.h>
//Arduino
byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
IPAddress ip(192,168,1,2);
unsigned int localPort = 8888;    

//Server
byte remoteIP[4] = {255,255,255,255};
int remotePort = 5005;

String dati;
char charBuf[1024];

EthernetUDP Udp;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Ethernet.begin(mac,ip);
  Udp.begin(localPort);
}

void loop() {
  int x = analogRead(A5);
  delay(2); 
  int y = analogRead(A4);
  delay(2);
  int z = analogRead(A3);
  dati = String(x)+","+String(y)+","+String(z);
  Serial.println(dati);
  dati.toCharArray(charBuf, 1024);
  Udp.beginPacket(remoteIP, remotePort);
  Udp.write(charBuf);
  Udp.endPacket();
  delay(2);    
}
-------------------------------------------

il programma in Python che funziona da server deve essere invece riscritto per non ignorare i pacchetti broadcast

-------------------------------------------
import socket,select

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR,1)
sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_BROADCAST,1)

sock.bind(('',5005))


while True:
    msg,add = sock.recvfrom(1024)
    print msg

-------------------------------------------

SismoYUN (142Hz)

Per spingere ancora piu' al limite il passo di campionamento di Sismo YUN ho modificato lo sketch per ridurre al minimo di tempi tra le letture analogiche

Lo sketch e' il seguente (il ritardo e' passato da 10 millisecondi a 2 millisecondi). Tutta la rimanente configurazione e' la stessa dei precedenti post
------------------------------------------------
void setup() {
  delay(50000);
  Serial1.begin(115200);

}

void loop() {
  Serial1.print(millis());
  Serial1.print(",");

  Serial1.print(analogRead(A3));
  Serial1.print(",");
  delay(2);
  Serial1.print(analogRead(A4));
  Serial1.print(",");
  delay(2);
  Serial1.println(analogRead(A5));
  delay(2);
    
}
------------------------------------------------

Con questo sistema la media e' stata di una acquisizione ogni 8 millisecondi (circa 142 Hz)
Si osserva chiaramente il miglioramento della forma d'onda rispetto alle acquisizioni a passi di campionamento piu' lenti

YUN e Memoria USB

Piu' studio Arduino Yun piu' mi diverto. E' possibile anche attaccardi pennette USB per aumentare lo spazio disco oltre a quello fornito dalla SDCard

per farlo si deve pero' installare il pacchetto kmod-usb2

opkg update

opkg install kmod-usb2 

insmod ehci-hcd

se presente /dev/sda1 e' occupato dalla SDCard
per montare la chiavetta usb si monta /dev/sdb1

mount /dev/sdb1 /mnt/usbkey

SismoYUN (30 Hz)

Non contento del passo di campionamento ottenuto nel precedente post ho provato a migliorare le prestazioni svincolandomi dalla libreria Bridge

SismoYUN in questo caso alimentata da un comune PowerBank da 1000 mA

Il suggerimento mi e' venuto leggendo questo post. In pratica Linux puo' leggere i dati di Arduino, Arduino li puo' spedire sulla Serial1 e Linux li puo' leggere su /dev/ttyATH0.
Per fare cio' si deve pero' modificare il file /etc/inittab commentando la linea che setta questa porta seriale e riavviando

questo e' lo sketch Arduino
e' fondamentale la riga in giallo. Se Arduino inizi a sparare dati sulla seriale a Linux mentre questo e' in fase di boot, il boot stesso si blocca in modo irrecuperabile (limite di 50 secondi prima di iniziare ad inviare dati)!!!!
--------------------------------------------
void setup() {
  delay(50000);
  Serial1.begin(115200);

}

void loop() {
  Serial1.print(millis());
  Serial1.print(",");

  Serial1.print(analogRead(A3));
  Serial1.print(",");
  delay(10);
  Serial1.print(analogRead(A4));
  Serial1.print(",");
  delay(10);
  Serial1.println(analogRead(A5));
  delay(10);    
}
--------------------------------------------

per la parte Linux i dati sulla seriale li ho letti con Python. Per fare cio' ho usato la libreria Python Serial che non e' disponibile mediante opkg ma deve essere installata manualmente con il setup normale di Python

i dati passati sono il tempo in millisecondi e poi i tre valori di accelerazione. Questi vengono salvati sulla sdcard

--------------------------------------------

#!/usr/bin/python

import serial

ser = serial.Serial('/dev/ttyATH0',115200)

out_file = open("/mnt/sda1/dati_veloci.txt","w")

while True:

             lettura = ser.readline()

            out_file.write(lettura)

--------------------------------------------

Con queste impostazioni i dati vengono registrati e salvati alla velocita' di circa 30 Hz. Forse passando ad una SdCard di classe 10 (o piu' veloci) le cose possono ancora migliorare ma gia' cosi' il miglioramento e' significativo
Per la presentazione dei dati a Web e' stato utilizzato il sistema precedente modificando leggermente gli script

SismoYUN

Il tentativo di SismoArduino mi e' piaciuto ma volevo vedere se si riusciva ad integrare tutto dentro ad un solo controllore ovvero acquisizione dati e presentazione dati.

Cosi' e' nata SismoYUN
Come visto nel precedente post e' piuttosto lento scambiare i dati dalla parte Arduino (quella deputata alla acquisizione del dato) a quella di presentazione del dato di Linux; per questo motivo ho cercato un escamotage ovvero di salvare i dati sulla scheda SD dallo sketch di Arduino per poi recuperarli in PHP

I dati per motivi di spazio sono salvati sulla scheda SD
--------------------------------------------------------------
#include <FileIO.h>

void setup() {
  Bridge.begin();
  Serial.begin(9600);
  FileSystem.begin();
}

void loop() {
  char buf[50];
  File dataFile = FileSystem.open("/mnt/sda1/datalog.txt",FILE_APPEND);
  unsigned long tempo = millis();
  sprintf(buf,"%lu",tempo);
  dataFile.print(tempo);
  dataFile.print(",");
  dataFile.print(analogRead(A3));
  dataFile.print(",");
  dataFile.print(analogRead(A4));
  dataFile.print(",");
  dataFile.println(analogRead(A5));
  
  delay(2);
}
--------------------------------------------------------------

La velocita' di scrittura sulla SD e' diciamo pessima. Ogni ciclo di scrittura impiega 150 ms (6.6Hz) :<<

ma dato e' poco piu' di un test facciamo finta che vada bene

Per la parte Linux ho configurato il webserver con PHP5 come indicato nel predecente post ed ho usato la libreria DyGraph per plottare i dati
Lo script in PHP recupera le ultime 100 linee del file di datalog.txt e crea un csv
--------------------------------------------------------------
<?php
function tailShell($filepath, $lines = 1) {
ob_start();
passthru('tail -'  . $lines . ' ' . escapeshellarg($filepath));
return trim(ob_get_clean());
}

header('Content-Type: text/csv; charset=utf-8');
$output = fopen('php://output','w');

$dati = tailShell("/mnt/sda1/datalog.txt",100);
$dati2 = str_replace(" ","\r\n",$dati);
fputs($output,$dati2);
?>

--------------------------------------------------------------

e questa e' la pagina di presentazione
--------------------------------------------------------------
<html>
<META HTTP-EQUIV="refresh" CONTENT="900">
<head>
<script type="text/javascript"
  src="dygraph-combined.js"></script>
</head>
<body>
<div id="graphdiv2"
  style="width:1000px; height:700px;"></div>
  <br>

<script type="text/javascript">
  g2 = new Dygraph(
    document.getElementById("graphdiv2"),
    "dati.php", 
    {title: 'SismoYUN'}          // options
  );

 var update = function(){
 g2.updateOptions({'file': 'dati.php'});  
 };
  window.setInterval(update,1000);  
</script>
</body>
</html>

--------------------------------------------------------------

Considerando che tutto gira su una schedina che sta nel palmo di una manno (connessione Wifi e wired incluse) con un server web completo e che fa acquisizione realtime non e' proprio male

Bridge su Arduino Yun

Sulla YUN vivono in coabitazione due anime, la parte Arduino e la parte Linux.
L'interfaccia naturale per scambiarsi i dati e' un servizio REST
Sullo sketch, mediante la libreria Bridge, si carica una variabile in valore (nell'esempio la variabile e' A3 ed il suo contenuto e' il valore della porta analogica A33)

------------------------------------------------------------
#include <Bridge.h>

void setup() {
  Bridge.begin();
}

void loop() {
  Bridge.put("A3",String(analogRead(A3)));
  delay(2);
   
}
------------------------------------------------------------

Sulla parte Linux il valore puo' essere letto mediante uno scritp in Python come di seguito mediante una get

------------------------------------------------------------

#!/usr/bin/python

import time

import sys

sys.path.insert(0,'/usr/lib/python2.7/bridge/')

from bridgeclient import BridgeClient as bridgeclient

value = bridgeclient()

while True:

    x1 = value.get("A3");

    print x1

    time.sleep(2);
------------------------------------------------------------

tutto molto lineare tranne il fatto e' che disperatamente lento (diciamo un ciclo al secondo)

Installare LAMP su Arduino Yun

Tecnicamente parlando non e' proprio un LAMP (Linux+Apache+Mysql+PHP) ma piuttosto un LUMP (Linux+Uhttpd+Mysql+PHP) ma il concetto e' il medesimo

In aggiunta ho installato anche il sempre utile Midnight Commander per avere un editor un po' piu' umano di Vi

La configurazione parte collegandosi in SSH alla shell della Yun

ssh root@arduino.local

e lanciano prima un aggiornamento dei pacchetti

okpg update

per Midnight Commander ed unzip (che servono sempre)

opkg install mc 
opkg install unzip

per quanto riguarda Uhttpd, questo risulta configurato di default per cui non e' necessario fare niente di speciale. La directory dove devono essere posti i file e' in /www (direttamente nella root). Gli scrpt di amministrazione sono /etc/init.d/uhttpd

Per aggiungere PHP5 si lancia

opkg install php5 php5-cgi

al termine si deve modificare il file di configurazione di Uhttpd (/etc/config/uhttpd) e decommentare la riga dell'interprete php-cgi.

Riavviando il servizio uhttod e creando una file info.php (phpinfo) nella root si ottiene la risposta che l'interprete funziona

Tocca adesso a Mysql. Per avere un po' piu' di spazio ho spostato il database sulla scheda SD (che e' montata in /mnt/sda1)

opkg install libpthread libncurses libreadline mysql-server
sed -i 's,^datadir.*,datadir = /mnt/sda1/mysql,g' /etc/my.cnf
sed -i 's,^tmpdir.*,tmpdir = /tmp/,g' /etc/my.cnf
mkdir -p /mnt/sda1/mysql
mysql_install_db –-force
/etc/init.d/mysqld start
/etc/init.d/mysqld enable
mysqladmin -u root password 'password_root_mysql'

adesso e' il momento dei connettori

PHP5-Mysql

opkg install php5-mod-mysql
sed -i 's,;extension=mysql.so,extension=mysql.so,g' /etc/php.ini

Python-Mysql (Python 2.7 e' incluso di default per cui non risulta necessario installarlo)

opkg install python-mysql

e per terminare qualcosa che non deve mai mandare ovvero il server SFTP (che non e' montato di defualt)

opkg install openssh-sftp-server

Per iniziare a lavorarci sopra e' meglio inserire i  file per il webserver sulla scheda SD, sia per problemi di spazio che per il numero di cicli di lettura/scrittura limitati della memoria della Yun. Senza modificare le impostazioni del webserver la cosa piu' semplice e' creare un link simbolico (in questo modo funzionano pero' solo i file html, per i file in php deve essere riconfigurato il server)