venerdì 23 ottobre 2015

NodeMcu Lua ESP8266 ESP-12E WIFI Development Board

Questo dispositivo e' un microcontrollore con abbinato capacita' WiFi a basso costo simile ad Arduino, che si puo' programmare con Arduino....ma non e' Arduino (ha piu' o meno le dimensioni di una Arduino Nano)



Il costo di ogni kit e' di circa 7 Euro (sui vari ecommerce cinesi per esempio Banggood)
Per la programmazione su Windows Xp e' necessario prima scaricare il driver della porta CP210x da questo link


In seguito e' conveniente flashare il modulo mediante il programma (senza questa operazione non riuscivo a comunicare con la scheda) che puo' essere reperito a questo link (cartella WIN32/Realease/ESP8266Flasher.exe) .

La scheda mi e' arrivata con questo firmware
NodeMcu 0.9.2 build 20141207  powered by Lua 5.1.4
ed e' stata aggiornata a 
NodeMCU 0.9.5 build 20150318  powered by Lua 5.1.4

(i firmware di sviluppo si scaricano da questo indirizzo)

Con il primo firmware c'era sempre un errore sul comando tmr, con il secondo firmware tutti gli script che si trovano su internet funzionano correttamente

L'uso e' molto semplice, basta selezionare la porta COM e lanciare l'operazione che dura un paio di minuti


Come dice il nome il metodo di programmazione della scheda e' in LUA e si puo' utilizzare il programma LuaLoader


Per connettersi con la scheda si deve andare nel menu Settings/COMM Port Settings e selezionare la porta virtuale (nel mio caso la Comm37) e poi effettuare il Connect. In caso di connessione diventa verde il box in alto a sinistra.

Esiste anche un'altro ambiente di sviluppo ESPlorer (non e' stato impiegato durante la scrittura di questo post)



Per caricare i programmi questi si scrivono in un editor di testo ed poi effettuato l'upload con il comando Upload File. Per mandare in esecuzione il programma si seleziona dal menu a tendina lo script desiderato e si lancia dofile

Attenzione : tutti i file di cui si fa l'upload rimangono in memoria. Per rimuoverli si devono selezionare dal menu a tendina e poi eseguire remove. Per visualizzare la memoria libera si puo' cliccare sul pulsante Heap

Per mandare in esecuzione automatica un programma all'accensione si deve nominare come init.lua. Questo espone ad un rischio ovvero che se il programma va in loop inifinito non c'e' modo di  riprendere il controllo della scheda (i file sopravvivono ad un flash della scheda) . Conviene scrivere un init.lua che comprenda righe del tipo

-----------------------------------------
tmr.alarm(0, 1000000, 0, function()
dofile("mioprogramma.lua")
end)
--------------------------------------------------
in modo da ritardare la partenza di mioprogramma.lua di 10 secondi e poter nel frattempo premere il comando tmr.stop per interrompere l'esecuzione automatica


Il pinout della scheda e' il seguente


Per modificare lo stato dei pin digitali si puo' eseguire le seguenti chiamate
In questo caso si setta a 1 il pin GPIO 1 ovvero D10
pin=1 
gpio.mode(pin, gpio.OUTPUT)
gpio.write(pin, gpio.HIGH)

e per invece settare 0 sul pin 1
gpio.write(pin, gpio.LOW)

La scheda ha una tensione di lavoro di 3.3 V per cui lo stato 1 vale 3.3 V

Ovviamente avendo una scheda WiFi e' interessante sfruttare la connessione di rete
Con questo script la scheda diventa un web server
-------------------------------------------------------------
-- Simple NodeMCU web server (done is a not so nodeie fashion :-)
--
-- Written by Scott Beasley 2015
-- Open and free to change and use. Enjoy.
--

-- Your Wifi connection data
local SSID = "XT1032 3365"
local SSID_PASSWORD = "XXXXXXXX"

local function connect (conn, data)
   local query_data

   conn:on ("receive",
      function (cn, req_data)
         query_data = get_http_req (req_data)
         print (query_data["METHOD"] .. " " .. " " .. query_data["User-Agent"])
         cn:send ("Hello World from ESP8266 and NodeMCU!!")
         -- Close the connection for the request
         cn:close ( )
      end)
end

function wait_for_wifi_conn ( )
   tmr.alarm (1, 1000, 1, function ( )
      if wifi.sta.getip ( ) == nil then
         print ("Waiting for Wifi connection")
      else
         tmr.stop (1)
         print ("ESP8266 mode is: " .. wifi.getmode ( ))
         print ("The module MAC address is: " .. wifi.ap.getmac ( ))
         print ("Config done, IP is " .. wifi.sta.getip ( ))
      end
   end)
end

-- Build and return a table of the http request data
function get_http_req (instr)
   local t = {}
   local first = nil
   local key, v, strt_ndx, end_ndx

   for str in string.gmatch (instr, "([^\n]+)") do
      -- First line in the method and path
      if (first == nil) then
         first = 1
         strt_ndx, end_ndx = string.find (str, "([^ ]+)")
         v = trim (string.sub (str, end_ndx + 2))
         key = trim (string.sub (str, strt_ndx, end_ndx))
         t["METHOD"] = key
         t["REQUEST"] = v
      else -- Process and reamaining ":" fields
         strt_ndx, end_ndx = string.find (str, "([^:]+)")
         if (end_ndx ~= nil) then
            v = trim (string.sub (str, end_ndx + 2))
            key = trim (string.sub (str, strt_ndx, end_ndx))
            t[key] = v
         end
      end
   end

   return t
end

-- String trim left and right
function trim (s)
  return (s:gsub ("^%s*(.-)%s*$", "%1"))
end

-- Configure the ESP as a station (client)
wifi.setmode (wifi.STATION)
wifi.sta.config (SSID, SSID_PASSWORD)
wifi.sta.autoconnect (1)

-- Hang out until we get a wifi connection before the httpd server is started.
wait_for_wifi_conn ( )

-- Create the httpd server
svr = net.createServer (net.TCP, 30)

-- Server listening on port 80, call connect function if a request is received
svr:listen (80, connect)
-------------------------------------------------------------

Un altro aspetto e' quello di settare l'ESP8266 come un Access Point con i comandi
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cfg={}
 cfg.ssid="LucaInno"
 cfg.pwd="xxxxxxxxxxxxxi"
 wifi.ap.config(cfg)
 wifi.setmode(wifi.SOFTAP)
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mercoledì 21 ottobre 2015

Garmin 12 XL e GPS Differenziale

A lavoro utilizzo un vecchio Garmin 12 XL, un modello piuttosto datato visto che risale circa al 1998 con un modesto ricevitore a 12 canali


Lo ho sempre usato come sistema di campagna speditivo ma ho scoperto che e' possibile ottenere i dati raw delle acquisizione (non quindi le semplici stringhe NMEA) mediante dei comandi non documentati.
Per fare cio' si puo' utilizzare il programma descritto a questo link e che puo' essere scarica da qui (il programma e' piuttosto vecchio, datato 2000, ma e' ancora funzionante su Linux ...ps il programmatore e' ancora contattabile per mail ma risponde che non mantiene piu' il programma quindi bisogna arrangiarsi da soli)

Il dispositivo deve essere collegato al PC mediante il cavo seriale con un connettore proprietario di Garmin (dato che l'altro lato ha un connettore DB9 attualmente e' necessario usare un cavo USB2Serial ma non sono stati riscontrati problemi)

Sul GPS deve essere impostato nel Menu Principale/ Menu Setup/Interfaccia in modalita' GRMN/GRMN.

Per iniziare l'acquisizione si collega il GPS al PC e si lancia il comando
./async_1_23 -a -r -rinex -t 1200 -p ttyUSB1

il parametro -t 1200 indica il tempo di acquisizione in secondi (20 minuti)
il parametro -p ttyUSB1 indica la porta seriale

viene quindi creato un file binario con estensione .g12
Per passare dal formato binario al formato RINEX si digita

,/gar2rnx_1_48 file.g12 -area FIRE -f

viene quindi creato un file con estensione .15O il cui nome inizia per la sigla FIRE (puo' essere modificata)
Il contenuto di questo file e' in formato RINEX
-----------------------------------------------------------------------
     2              OBSERVATION FILE    GPS NAVSTAR         RINEX VERSION / TYPE
GAR2RNX 1.48        Any GPS12 Owner     Wed Oct 21 10:20:44 PGM / RUN BY / DATE 
** gar2rnx (Garmin to Rinex) generates Rinex2 files         COMMENT             
** from a GPS12 (or XL) (Copyright Antonio Tabernero)       COMMENT             
** Generated from G12 data file: 286475.g12                 COMMENT             
** Options: -area FIRE -f                                 COMMENT             
Garmin                                                      MARKER NAME         
Number of Antenna marker                                    MARKER NUMBER       
Your name here      Your boss here                          OBSERVER / AGENCY   
096                 GPS 12XL SOFTWARE   4.58                REC # / TYPE / VERS 
0                   GPS12 Internal Antenna                  ANT # / TYPE        
** Position from first 3D fix of the receiver               COMMENT             
  4523901.4321   898264.7768  4390920.8765                  APPROX POSITION XYZ 
        0.0000        0.0000        0.0000                  ANTENNA: DELTA H/E/N
     1     0                                                WAVELENGTH FACT L1/2
     2    C1    L1                                          # / TYPES OF OBSERV 
  2015    10    21     7    35    0.002589      GPS         TIME OF FIRST OBS   
     1                                                      INTERVAL            
                                                            END OF HEADER       
 15 10 21 07 35  0.0025890  0  6G16G20G21G26G27G29                  
  22487277.418 7   3534097.662 7
  23082055.829 7   3802321.421 7
  21737892.870 8   3820190.731 8
  21215257.724 9   3725662.773 9
  24786222.492 7   3158539.883 7
  22957023.360 7   4097166.888 7
 15 10 21 07 35  1.0026085  0  6G16G20G21G26G27G29                  
  22493017.729 7   3564265.832 7
  23088238.244 7   3834813.615 7
  21744098.021 8   3852799.017 8
  21221310.975 9   3757472.446 9
..............................................
-----------------------------------------------------------------------

A questo punto si puo' utilizzare il file per inviarlo a qualche servizio gratuito di postprocessing per ottenere il DGPS. Ed a questo punto sorge un problema. Molti dei servizi (come OPUS e Trimble) richiedono che sia presenti nel file RINEX anche le informazioni di L2 mentre il ricevitore Garmin riporta solo quelle L1 (peraltro non ci sono nemmeno limiti minimi del tempo di acquisizione come su Trimble).
Per fortuna il servizio National Resource Canada non ha questa limitazione ed invia per mail il risultato dell'elaborazione (esiste il limite che e' disponibile solo il datum NAD83 che si ritrova anche sul Garmin 12XL)



Aumentando il tempo di acquisizione il valore del Sigma95% si riduce sensibilmente anche se la precisione e' ben lontana dal valore centimetrico (cio nonostante la precisione ottenuta e' nettamente migliore di quella derivante dall'analisi dei dati NMEA del medesimo ricevitore)



martedì 20 ottobre 2015

IBeacon con AC-BT-V4

Il modulo AC-BT-V4, visto nel precedente post, conosciuto anche come HM-10 e basato su CC2540 puo' funzionare non solo come scanner di beacon ma effettuare anche il broadcast come IBeacon (attenzione, io ho usato la versione V540, il firmware puo' essere richiesto con il comando AT+VERR?)

In questo caso non e' necessario utilizzarlo come una Arduino ma puo' essere utilizzato un semplice cavo FTDI-USB


Per effettuare il broadcast del beacon basta cambiare il ruolo

AT+ROLE0

si puo' modificare sia l'UUID che il Major ed il Minor. Per esempio con i due comandi sottostanti si imposta sia il Major che il Minor a 255

AT+MARJ0x00FF
AT+MINO0x00FF

Il primo beacon osservato e' il dispositivo AC-BT-V4

Le impostazioni permangono anche se si toglie l'alimentazione. Al successivo riavvio si troveranno impostati i propri valori di Major e Minor ed il dispositivo iniziera' ad effettuare subito broadcast senza necessita' di ulteriori comandi

lunedì 19 ottobre 2015

DIY Homekit con Arduino

Dopo un primo esperimento con DIY HomeKit (a questo post) non ero particolarmente contento perche' comunque i costi di Raspberry e la gestione in generale non erano ottimali ed ho provato a replicare la cosa su Arduino


Per il modulo Bluetooth ho usato un modulo Bluetooth LE HM-10 del costo di circa 5 euro (qui). Attenzione, non tutti i moduli BT per Arduino supportano BT4 LE. Il modulo riporta sul retro la scritta AC-BT-V4 ed al comando AT+NAME? risponde con HMSoft

Il modulo si comanda tramite stringhe AT (per l'elenco completo dei comandi si puo' leggere qui il manuale di istruzioni)

Cio' che interessa e' la sequenza di comando
AT+ROLE1
AT+IMME1
AT+DISI?

all'ultimo comando il dispositivo risponde in questo modo
---------------------------------------------------------
OK+DISIS
OK+DISC:4C000215:B9407F30F5F8466EAFF925556B57FE6D:71884DF6B6:F1A84DF67188:-086
OK+DISC:00000000:00000000000000000000000000000000:0000000000:C493974F69E2:-084
OK+DISC:4C000215:B9407F30F5F8466EAFF925556B57FE6D:DB2A91AEB6:D81691AEDB2A:-084
OK+DISCE
---------------------------------------------------------
Sono stati avvistati 3 beacons (due Estimote ed un Eddystone riconoscibile da tutti zeri perche' il protocollo non e' riconosciuto)

Prendendo la riga evidenziata in giallo
iBeacon ID = B9407F30F5F8466EAFF925556B57FE6D
Major = 7188
Minor = 4DF6
Measured power (182 decimale) =B6
Mac Address = F1A84DF67188
RSSI = -86

Passando quindi ad Arduino

I collegamenti sono banali (verra' usata la Seriale Software di Arduino)
BT VCC +3.3V Arduino
BT GND GND Arduino
BT RXD D2 Arduino
BT TXD D3 Arduino

Nello sketch seguente se viene individuato il beacon con minor AEB6 viene attivato il pin D13 in modo da aprire il contatto su un rele'; se per piu' di 50 secondi non viene piu' messo in lista il beacon con minor AEB6 il pin D13 va Low e si chiude il rele (il codice si commenta da solo)

--------------------------------------------------------------------------------------
#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial mySerial(3, 2); 
char risposta[115];
int conta;
int rele = 13;
long tempo;

void setup()  
{
  Serial.begin(9600);
  mySerial.begin(9600);
  mySerial.write("AT+ROLE1");
  mySerial.write("AT+IMME1");
  if (mySerial.available())
     {
       while (mySerial.available()>0){
       }
     }
     
  pinMode(rele, OUTPUT);
  tempo = 0; 
}

void loop() 
{
  mySerial.write("AT+DISI?");
  if (mySerial.available())
     {
       conta = 0;
       while (mySerial.available()>0){
         risposta[conta] = mySerial.read();
         conta = conta + 1;
       }
     }   
  if ((risposta[56] == 'A') && (risposta[57] == 'E') && (risposta[58] == 'B') && (risposta[59] == '6')) 
    {
      //Serial.println("ATTENZIONE");
      digitalWrite(rele, HIGH);
      tempo = 0;
    }
  delay(500);
  tempo = tempo + 1;
  if (tempo > 100)
        {
          digitalWrite(rele, LOW);
          tempo = 101;
        }
  
}

venerdì 9 ottobre 2015

Confronto tra moduli GPS per Arduino

Per riprendere il discorso che avevo iniziato qui con Android, mi sono comprato un paio di moduli GPS Breakout da interfacciare ad Arduino

Avevo quindi la necessita' di comprare due moduli GPS uguali e mi sono orientato sul GPS Breakout di Adafruit. Ho fatto l'errore pero' di comprarne un modulo su Aliexpress ed uno su RobotItaly



Indicativamente i due moduli sembrano identici ma si osservi  che quello acquistato da RobotItaly riporta sulla faccia la sigla Adafruit mentre quello comprato in Cina non ha la sigla sul davanti mentre sul retro riporta Deek-Robot. A parte cio' la disposizione dei componenti e' simile a parte il fatto che il led del Fix e' rosso su Adafruit e' rosso mentre e' verde su Deek-Robot (a livello di prezzo sono quasi simili, 40 Euro per Adafruit contro circa 25 Euro per Deek-Robot)

Entrambi sono dichiarati avere in chipset MTK3339 (22 satelliti su 66 canali) abilitati a ricevere correzione SBAS/WAAS

Oltre  al livello hardware, ho potuto notare alcune differenze penso a livello di firmware. Il modello DeekRobot e' estremamente veloce nel fare il fix del punto ed ad acquisire il fix del DPGS oltre a ricevere un elevato numero di satelliti al contrario del modello Adafruit  a cui occorrono anche minuti per fare il fix normale ed il fix DGPS. Peraltro quando il componente DeekRoboto ha ottenuto il fix GPS non lampeggia il led mentre quello Adafruit continua ad accendere il led anche a fix acquisito

Messi a confronto con una acquisizione in parallelo in condizioni ottimali di visibilita' del cielo (da 7 a 8 satelliti visibili) si osserva il comportamento completamente differente dei dati registrati


I dati di Adafruit (in blu) sono molto raggruppati attorno a quello che e' il punto vero di misura (peraltro il valore medio della misura corrisponde alla posizione reale) mentre i dati di Deek-Robot (in verde) mostrano una deriva del segnale anche molto lontano dal punto reale di misure (i due GPS erano ubicati affiancati a distanza di 40 cm con un tempo di acquisizione di oltre 15 minuti)

I due punti gialli sono il baricentro delle due serie di misura. Il baricentro della serie verde e' esterno alla nuvola dei punti mentre quello della serie blu si trova al centro della propria nuvola dei punti

Da questa prova i risultati dei due componenti sono totalmente differenti e non correlabili.

La stessa prova e' stata fatta anche in ambiente urbano con una visibilita' del cielo limitata dalla presenza di alti palazzi (in genere erano visibili solo 5 satelliti)


In questo caso la distribuzione dei dati e' molto piu' spargliata (come prevedibile). C'e' pero da osservare un dettaglio; plottando Lat_GPS1 contro Lat_GPS2 e Lon_GPS1 contro Lon_GPS2 si osserva un tracciato che mostra una curiosa similarita' (i punti di medesimo colore sono relativi allo stesso minuto di acquisizione)

Correlazione Latitudine
Correlazione Longitudine
Plottando la distanza tra i punti dei due GPS (mettendo insieme dati ad uguale orario) si continua ad osservare una correlazione (seppure variabile nel tempo)


In conclusione, nonostante la somiglianza dei due componenti, questi si comportano in modo differenti e non e'stato possibile ripetere l'esperienza fatta con i due telefoni Android. Da un punto di vista della scelta, il componente Adafruit, nonostante la lentezza nell'effettuare il fix gps ed il fix dgps e nonostante la difficolta' ad agganciare un alto numero di satelliti sembra ottenere le prestazioni migliori in condizioni di cielo aperto e prestazioni simili ad Deek Robot in ambiente urbano




mercoledì 7 ottobre 2015

Copia ricorsiva con Bash

In alcuni casi, per esempio copiare tutti i file mp3 da una collezione, puo' essere utile un comando che cerchi in automatico tutti i file con una determinata estensione e li metta tutti in una directory senza rispettare l'albero delle directory originario.
Tale operazione puo' essere fatta con un solo comando


find . -name "*.mp3" -type f -exec cp {} ../destinazione/ \;

(attenzione allo spazio tra l'ultima slash e backslah)

martedì 6 ottobre 2015

Ibernazione Xbee


In questo esempio viene mostrato come impostare la modalita' di ibernazione di un modulo Xbee utilizzando un pin comandato da Arduino


Per prima cosa si deve procedere ad una modifica hardware sullo shield Xbee saldando un connettore da piedino 9 dello Xbee e portandolo dentro la porta D9 di Arduino
Se il pin 9 di Xbee si trova nello stato low (ground) viene abilitata la trasmissione/ricezione del modulo, se il pin 9 si trova nello stato high (che per Xbee vuol dire 3.3 V !!) la radio viene spenta

Visto che su Arduino le uscite digitali sono a 5 V (e contrariamente a quello che viene citato qui che non ci sono problemi ad alimentare un piedino a 3.3V con un tensione da 5V) lo sketch Arduino utilizza la modalita' PWM del pin D9 di Arduino per impostare un corrente di 3.3 V

Dal punto di vista software bisogna configurare XBee con XCTU a funzionare come End Device (si puo' fare questa modificando solo modificando il firmware mediante Update Firmware) e modificando i valori di Serial Interfacing/D7 DIO7 Configuration su 0 Disable ed impostando SM ad 1 (Pin Wake Mode)


----------------------------------------------------------------------
#define XBEE_SLEEP 9

void setup() {
  //setta il pin 9 come controllo dello sleep di XBEE
  pinMode(XBEE_SLEEP,OUTPUT);
  analogWrite(XBEE_SLEEP,0);
}

void loop() { 
analogWrite(XBEE_SLEEP,168); //spenge XBEE, 3.3V PWM  
delay(sleep_time); //tempo di standby
analogWrite(XBEE_SLEEP,0); //risveglia XBEE
}
----------------------------------------------------------------------

In trasmissione l'assorbimento di corrente arriva fino a 50 mA (compreso il microcontrollore Arduino) mentre a radio spenta si hanno valori intorno ai 10 mA

Change Detection with structural similarity

L'idea di base e' quella di cercare le differenze tra le due immagini sottostanti Non e' immediatamente visibile ma ci sono dei ...