Da Arduino ad Internet tramite Android

Avevo la necessita' di collegare una Arduino Nano 33 BLE ad internet ma non avevo molte idee quando ho pensato di usare come ponte un telefono Android

La Arduino e' contenuta nella scatolina bianca 

Per leggere i dati della porta seriale di Arduino ho collegato un cavo OTG alla USB di Android usando la libreria https://github.com/felHR85/UsbSerial. I dati poi sono stati inviati in HTTP Get tramite OKHttp. Il progetto della applicazione Android si trova sul mio GitHub https://github.com/c1p81/Seriale (si tratta di una modifica dell'esempio della libreria UsbSerial)

Questo e' invece lo skecth Arduino

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#include <Arduino_LSM9DS1.h>
#include <Arduino_HTS221.h>
#include <Arduino_LPS22HB.h>
#include <Arduino_APDS9960.h>

int conteggio;

void setup() {
  conteggio = 0;
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial);

  if (!IMU.begin()) {
    Serial.println("Failed to initialize IMU!");
    while (1);
  }

  if (!HTS.begin()) {
    Serial.println("Failed to initialize humidity temperature sensor!");
    while (1);
  }

  
  if (!BARO.begin()) {
    Serial.println("Failed to initialize pressure sensor!");
    while (1);
  }

   if (!APDS.begin()) {
    Serial.println("Error initializing APDS9960 sensor.");
  }

}

void loop() {
  float  x, y, z;
  double dx,dy,dz;
  double mx,my,mz;
  double fx,fy,fz;
  double pitch,roll = 0.0;
  double mpitch,mroll = 0.0;
  const float alpha = 0.5;

  float pressure = BARO.readPressure();
  float temperature = HTS.readTemperature();
  float humidity    = HTS.readHumidity();

   while (! APDS.colorAvailable()) {
    delay(5);
  }
  int r, g, b, light_int;

  APDS.readColor(r, g, b, light_int);

  

  if (IMU.accelerationAvailable()) {
    IMU.readAcceleration(x, y, z);
    dx = (double)x;
    dy = (double)y;
    dz = (double)z;
    
    mx = mx + dx;
    my = mx + dy;
    mz = mx + dz;
    
    fx = (dx*alpha) + (fx*(1-alpha));
    fy = (dy*alpha) + (fy*(1-alpha));
    fz = (dz*alpha) + (fz*(1-alpha));

    conteggio++;
  }

  if (conteggio > 10000)
      {
        mx = mx /conteggio;
        my = my /conteggio;        
        mz = mz /conteggio;
        
        roll = atan2(fy,fz)*57.29577;
        pitch = atan2(-fx,sqrt((fy*fy)+(fz*fz)))*57.29577;

        mroll = atan2(my,mz)*57.29577;
        mpitch = atan2(-mx,sqrt((my*my)+(mz*mz)))*57.29577;

        Serial.println(String(mpitch)+";"+String(mroll)+";"+String(pitch)+";"+String(roll)+";"+String(temperature)+";"+String(humidity)+";"+String(pressure)+";"+String(light_int));
        conteggio = 0;
        fx = fy = fz = 0;
        mx = my = mz = 0;
      
      }

  
  delay(10);
  //delay(5000);
}

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I dati sono plottati sul server mediante JSCanvas. Gli script si trovano qui https://github.com/c1p81/Seriale/tree/master/app/seriale_html

Trasmissione dati con ultrasuoni

Leggendo le caratteristiche di Arduino Nano 33 BLE ho scoperto che era compatibile con la trasmissione dati via ultrasuoni tramite le librerie CHIRP. La ditta pero' e' stata acquisita da Sonos e non e' piu' possibile usare le librerie per l'impossibilita' di acquisire la API KEY.

Ho scoperto che si puo' fare qualche test anche con un semplice browser (meglio Chrome) usando le librerie Quiet JS puntando a questa pagina https://quiet.github.io/quiet-js/

La cosa divertente e' che mio figlio di 10 anni sente distintamente la frequenza agli ultrasuoni mentre io no (questa predisposizione dei bambini a sentire gli ultrasuoni l'ho vista usare da un prestigiatore per un trucco magico che prevedeva la collaborazione del figlio..... in pratica il figlio indovinava sempre la carta nascosta ma solo perche' il padre con emettitore indicava il valore della carta con un codice condiviso)

QML Mandelbrot in UBPorts / Ubuntu Touch (2)

Avevo gia' provato qui a creare l'insieme di Mandelbrot su UBPorts in QML ma il programma era scandalosamente lento ed ho provato a migliorare

In questo codice il risultato di calcolo per ogni pixel viene salvato in un array imgData che poi 

trasferito in un colpo sul Canvas. In questo modo il tempo di calcolo e' divenuto inferiore ad un terzo di quello della precedente prova

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/*
 * Copyright (C) 2020  Luca Innocenit
 *
 * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
 * it under the terms of the GNU General Public License as published by
 * the Free Software Foundation; version 3.
 *
 * ubuntu-calculator-app is distributed in the hope that it will be useful,
 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
 * GNU General Public License for more details.
 *
 * You should have received a copy of the GNU General Public License
 * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
 */

import QtQuick 2.7
import Ubuntu.Components 1.3
//import QtQuick.Controls 2.2
import QtQuick.Layouts 1.3
import Qt.labs.settings 1.0
import QtQuick.Window 2.2

MainView {
    id: root
    objectName: 'mainView'
    applicationName: 'qtcpp.com.luca.innocenti'
    automaticOrientation: true

    visible: true
      width: Screen.width
      height: Screen.width
      Canvas {
          id: mycanvas
          anchors.centerIn: parent
          width: Screen.width
          height: Screen.width
          onPaint: {
              console.log("width "+ width.toString())
              console.log("height "+ height.toString())

              var ctx = getContext("2d");
              ctx.fillStyle = Qt.rgba(0, 0, 0, 1);
              ctx.fillRect(0, 0, width, height);
              var imgData = ctx.createImageData(height, width);

              ////////
              var re_min = -2.0;
             var im_min = -1.2;
             var re_max = 0.7;
             var im_max = 1.2;
             var iterazioni = 50;

             var r;
             var a,b;
             var x,y,x_new,y_new;
             var test;
             var re_factor = (re_max-re_min);
             var im_factor = (im_max-im_min);
             var indice = 0;

              for (var i=0;i<width;i++)
                          {
                          for (var j=0;j<height;j++)
                           {
                               a = re_min+(j*re_factor/height);
                               b = im_min+(i*im_factor/width);
                               x = 0;
                               y = 0;
                               test = 0;
                              imgData.data[indice+3]= 255;
                              //console.log(indice)

                               for (var k=0;k<iterazioni;k++)
                                    {
                                    x_new = (x*x)-(y*y)+a;
                                    y_new = (2*x*y)+b;
                                    if (((x_new*x_new)+(y_new*y_new))>4)
                                          {
                                            if (k%2)
                                                {
                                                  // colora il punto
                                                  imgData.data[indice]=255;
                                                  imgData.data[indice+1]=255;
                                                  imgData.data[indice+2]=255;  
                                                }

                                            break;
                                          }
                                    x = x_new;
                                    y = y_new;
                                    }
                               indice = indice + 4;
                           }
              }
              ///////
              console.log("terminato")
              ctx.drawImage(imgData, 0, 0);

          }
      }
}

Alpine su Getac M230

Volevo ridare vita a questo GETAC M230, una macchina con un core duo. Il problema e' che questa macchina non ha una porta ethernet (c'e' una scheda di rete per fibra ottica) e non volevo impazzire a caricare i driver da USB della WiFi in fase di installazione come accade per Debian

Ho provato prima una LUbuntu che oggettivamente ha reso la macchina inservibile. Sono passato quindi ad Alpine Linux i386 che ha riconosciuto la scheda WiFi al volo

Avevo gia' configurato una Alpine 

apk add wireless-tools wpa_supplicant

Ingresso fibra ottica

apk add wireless-tools wpa_supplicant

Uno dei problemi e' che al riavvio non viene agganciato l'accesso point al boot.
Ogni volta devo rilanciare questi comandi per ottenre la connessione di rete

wpa_supplicant -B -i wlan0 -c /etc/wpa_supplicant_wpa_supplicant.conf
udhcpc -i wlan0


Per montare i3 window manager si devono aggiungere i pacchetti

apk add i3wm
apk add i3lock i3status
apk add xterm

e si edita il file  .xinitrc
==========================
DEFAULT=13
[ -n $1 ]  && 1
exec ${DEFAULT}
==========================
I3 funziona al meglio in modalita' tabbed

Per avere il controllo della batteria si deve aggiungere il supporto ACPI

apk add acpi

Firefox si installa e funziona ma freeza spesso
Non e' presente Emacs per X, c'e' solo per la consolle in quanto il sistema e' basato su uclib e non glibc. In compenso c'e' una vetusta versione di Qt/ Qt Creator


Per spengere la macchina si deve digitare

poweroff

Android Studio WiFi Adb Plugin

Per programmare con Adb via WiFi si puo' fare in vari modi

Usando un plugin (la via piu' comoda) si puo' installare un plugin di Android Studio da File/Settings/Plugins e scegliendo per esempio Android WiFi ADB

Si aggiungera' una icona (in verde chiaro al centro nell'immagine successiva)

Si collega il telefono via USB agganciandosi alla stessa WiFi del portatile. Si clicca sull'icona, si attende la connessione e successivamente si puo' disconnettere il cavo USB

Altrimenti da shell si possono inviare i seguenti comandi

A cavo USB attaccato si digita

adb shell setprop service.adb.tcp.port 4444

adb tcpip 4444
adb connect ip_telefono:4444

OkHttp per Android

Per utilizzare chiamate HTTP in un progetto Android basato su Java (per Kotlin una libreria comoda e' Fuel ) si puo' utilizzare OKHttp anche se e' cosi' immediato utilizzarla

Per aggiungere la libreria al progetto si edita build.gradle(progetto) aggiugendo la riga in giallo

allprojects {    repositories {        google()
        jcenter()
        maven { url "https://jitpack.io" }            }}

e si aggiunge la libreria indicata dalla riga in giallo

dependencies {    implementation fileTree(dir: 'libs', include: ['*.jar'])

    implementation 'androidx.appcompat:appcompat:1.1.0'    implementation 'androidx.constraintlayout:constraintlayout:1.1.3'    testImplementation 'junit:junit:4.12'    androidTestImplementation 'androidx.test.ext:junit:1.1.1'    androidTestImplementation 'androidx.test.espresso:espresso-core:3.2.0'
    implementation 'com.github.felHR85:UsbSerial:6.1.0'    implementation("com.squareup.okhttp3:okhttp:4.5.0")}

Per prima cosa si aggiunge il permesso di accesso ad Internet nel Manifest

<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />

In seguito si crea un directory xml in res e si crea un nuovo file XML denominato network_security_config.xml con i permessi di accesso alla rete

Per esempio qui si abilita il traffico HTTP (HTTPS e' default) verso tutti i domini
network_security_config.xml
-----------------------------------------

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><network-security-config xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android">    <base-config cleartextTrafficPermitted="true" />
</network-security-config>

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

Si torna al Manifest e si aggiunge la riga in giallo

<application    android:allowBackup="true"    android:icon="@mipmap/ic_launcher"    android:label="@string/app_name"    android:networkSecurityConfig="@xml/network_security_config"    android:roundIcon="@mipmap/ic_launcher_round"    android:supportsRtl="true"

il metodo standard per implementare la chiamata e' creare una classe

public static class senddata {
    OkHttpClient client = new OkHttpClient();
    String run(String url) throws IOException {
        Request request = new Request.Builder()
                .url(url)
                .build();
        try (Response response = client.newCall(request).execute()) {
            return response.body().string();        }
    }
}

e poi chiamare il metodo per esempio in GET

senddata invio = new senddata();try {
    String response = invio.run("http://XXX.XXXX.XXX.XXX/seriale/index.php?stringa="+data.toString()+"&batteria="+percentage);} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();}

Deriva termica su accelerometri MEMS

Stavo registrando dati con il telefono usando questa mia applicazione quando mi sono accorto che i dati non erano piu' stabili ma avevano una deriva. Rispetto alle prove precedenti stavo registrando usando come alimentazione del cellulare un pannello solare

Questi sono i grafici di pitch e roll in funzione del tempo. Come si vede i dati sono sincronizzati e seguono il ciclo diurno o meglio quello della temperatura (la prova e' durata tre giorni e nel giorno centrale era nuvoloso ed il minimo e' appena accennato)

Si tratta quindi di una deriva termica. Non avendo sul Nexus 5 un termometro (ho provato a loggare di dati del termometro della batteria ma sono dati completamente inutili con temperatura di 29 gradi C con una temperatura ambiente sempre inferiore ai 20 C)

C'e' un sistema semplice per ripulire la deriva termica e vedere se il telefono sta ruotando un pitch/roll o se e' solo l'effetto della temperatura

Tenendo il telefono fermo e plottando pitch vs roll si vede che le due misure sono fortemente correlate

il valore di R2 di correlazione e' di circa 0.8 (quindi abbastanza scarso) con una equazione

roll = 0.36pitch + 1.53

a questo punto si puo' calcolare, tramite questa formula, la distanza di ogni punto dalla retta di regressione. La distanza massima dei punti in condizioni statiche e' pari a 0.081 

Se la distanza di un punto, indipendentemente dalla temperatura, e' superiore al valore sopra riportato e' molto probabile che sia uno spostamento significativo e non una deriva termica

Per completezza questo e' il grafico in cui in ascisse ci sono i minuti da inizio ricarica solare ed in ordinata la percentuale di carica del telefono