WSN Wiki

User Tools

Site Tools

You are here: Wireless Sensor Networks » proiecte » Programarea nodului senzorial Sparrow v3 folosind Arduino IDE
proiecte:programarea-sparrow-din-arduino

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

Link to this comparison view

Both sides previous revision Previous revision
Next revision 		Previous revision
proiecte:programarea-sparrow-din-arduino [2014/01/31 20:44]
alexandru.marin [Programarea nodului senzorial Sparrowv3 folosind Arduino IDE] 		proiecte:programarea-sparrow-din-arduino [2015/09/28 17:48] (current)
alex.marin
Line 1: Line 1:
 ====== Programarea nodului senzorial Sparrow v3 folosind Arduino IDE ====== ====== Programarea nodului senzorial Sparrow v3 folosind Arduino IDE ======
 +
 +Marin Alexandru-Gabriel - Master AAC1
  
 ===== Introducere ===== ===== Introducere =====
Line 5: Line 7:
 ==== Arduino ==== ==== Arduino ====
  
-Arduino este un proiect hardware open source bazat pe microcontrolerele ATMEGA8 sau ATMEGA168, produse de Atmel. Poate fi folosit pentru a construi obiecte interactive, primind date de intrare de la o gamă variată de senzori şi controlând diverse periferice. Hardware-ul poate fi extins prin diverse module, ale căror scheme sunt publice, astfel încât pot fi la rândul lor extinse şi îmbunătăţite de utilizatori.+Arduino este un proiect hardware open source bazat pe microcontroller-ele ATMEGA8 sau ATMEGA168, produse de Atmel. Poate fi folosit pentru a construi obiecte interactive, primind date de intrare de la o gamă variată de senzori şi controlând diverse periferice. 
 +Hardware-ul poate fi extins prin diverse module, ale căror scheme sunt publice, astfel încât pot fi la rândul lor extinse şi îmbunătăţite de utilizatori.
  
 ==== Arduino IDE ==== ==== Arduino IDE ====
  
-Mediul integrat de dezvoltare Arduino a fost proiectat astfel încât să fie uşor de folosit de oameni care nu au cunoştinţe avansate de hardware sau software. În acelaşi timp, Arduino IDE este suficient de flexibil pentru a putea fi folosit şi de utilizatorii avansaţi. Bazat pe mediul de dezvoltare Processing, Arduino IDE este open source şi poate fi extins prin librării C++. Nu în ultimul rând, Arduino IDE este disponibil în versiuni pentru Windows, Mac OS şi Linux, cross-platform-ul fiind unul dintre marile sale avantaje.+Mediul integrat de dezvoltare Arduino a fost proiectat astfel încât să fie uşor de folosit de oameni care nu au cunoştinţe avansate de hardware sau software. 
 +În acelaşi timp, Arduino IDE este suficient de flexibil pentru a putea fi folosit şi de utilizatorii avansaţi. 
 +Bazat pe mediul de dezvoltare Processing, Arduino IDE este open source şi poate fi extins prin librării C++. 
 +Nu în ultimul rând, Arduino IDE este disponibil în versiuni pentru Windows, Mac OS şi Linux, cross-platform-ul fiind unul dintre marile sale avantaje.
  
-==== Sparrowv3 ====+==== Sparrow v3 ====
  
-Sparrowv3 este nodul senzorial folosit în cadrul laboratorului de WSN şi este echipat cu trei tipuri de senzori: temperatură, umiditate și luminozitate ambientală. Acesta dispune de un microcontroler Atmega128RFA1, care încorporează un transmiţător radio conform cu standardul IEEE 802.15.4, peste care se poate implementa popularul protocol Zigbee.+Sparrow v3 este nodul senzorial folosit în cadrul laboratorului de //Wireless Sensor Networks// şi este echipat cu trei tipuri de senzori: temperatură, umiditate și luminozitate ambientală. Acesta dispune de un microcontroller Atmega128RFA1, care încorporează un transmiţător radio conform cu standardul IEEE 802.15.4, peste care se poate implementa popularul protocol Zigbee.
  
 ==== Zigduino ==== ==== Zigduino ====
  
-Zigduino este un shield compatibil cu Arduino care prezintă, ca şi Sparrowv3, un microcontroler Atmega128RFA1. +Zigduino este un shield compatibil cu Arduino care prezintă, ca şi Sparrow v3, un microcontroller Atmega128RFA1. 
-În ceea ce priveşte suportul software, creatorii Zigduino au făcut un fork la repository-ul oficial de Arduino, în care au adus modificările necesare pentru a programa dispozitivul folosind Arduino IDE. Acest suport va fi folosit pentru a programa şi nodul senzorial Sparrowv3.+În ceea ce priveşte suportul software, creatorii Zigduino au realizat un fork la repository-ul oficial de Arduino, în care au adus modificările necesare pentru a programa dispozitivul folosind Arduino IDE. Acest suport va fi folosit pentru a programa şi nodul senzorial Sparrow v3.
  
 ===== Configurarea IDE-ului Arduino pentru a suporta Zigduino ===== ===== Configurarea IDE-ului Arduino pentru a suporta Zigduino =====
  
-Pasul 1: Se instalează Arduino IDE: http://www.arduino.cc/en/Main/Software (versiunea 1.0.5 - Aşa cum se menţionează şi în readme-ul arhivei, Zigduino-1.0 este compatibil doar cu Arduino-1.0x); +Pentru a introduce suportul de Zigduino în Arduino IDE este nevoie să se urmeze paşii de mai jos: 
-Pasul 2: Se descarcă arhiva Zigduino-1.0: https://github.com/logos-electromechanical/Zigduino-1.0; + 
-Pasul 3: Se înlocuieşte folder-ul //Arduino\hardware\tools\avr// cu //Zigduino-1.0-new-extension\hardware\tools\avr//; +1. Se instalează Arduino IDE: http://www.arduino.cc/en/Main/Software (versiunea 1.0.5 - Zigduino-1.0 este compatibil doar cu Arduino-1.0x); 
-Pasul 4: Se copiază în //Arduino\hardware\arduino\cores// folder-ul //Zigduino-1.0-new-extension\hardware\arduino\cores\zigduino//; + 
-Pasul 5: Se înlocuieşte fişierul //Arduino\hardware\arduino\boards.txt// cu //Zigduino-1.0-new-extension\hardware\arduino\boards.txt//; +2. Se descarcă arhiva Zigduino-1.0: https://github.com/logos-electromechanical/Zigduino-1.0; 
-Pasul 6: Se copiază în //Arduino\hardware\arduino\variants// folder-ele //zigduino _r1// şi //zigduino_r2// din //Zigduino-1.0-new-extension\hardware\arduino\variants//.+ 
 +3. Se înlocuieşte folder-ul //Arduino\hardware\tools\avr// cu //Zigduino-1.0-new-extension\hardware\tools\avr//; 
 + 
 +4. Se copiază în //Arduino\hardware\arduino\cores// folder-ul //Zigduino-1.0-new-extension\hardware\arduino\cores\zigduino//; 
 + 
 +5. Se înlocuieşte fişierul //Arduino\hardware\arduino\boards.txt// cu //Zigduino-1.0-new-extension\hardware\arduino\boards.txt//; 
 + 
 +6. Se copiază în //Arduino\hardware\arduino\variants// folder-ele //zigduino _r1// şi //zigduino_r2// din //Zigduino-1.0-new-extension\hardware\arduino\variants//.
  
 După aceşti paşi ar trebui să fie vizibile doua intrări pentru Zigduino în //Tools->Boards// (în meniul Arduino IDE). După aceşti paşi ar trebui să fie vizibile doua intrări pentru Zigduino în //Tools->Boards// (în meniul Arduino IDE).
 +
 Notă: Daca IDE-ul era pornit, va fi nevoie de un restart. Notă: Daca IDE-ul era pornit, va fi nevoie de un restart.
  
Line 37: Line 51:
 Pentru a îl scrie în memoria flash se poate folosi Flash Programmer-ul din AtmelStudio (//Tools->Device Programming//). Pentru a îl scrie în memoria flash se poate folosi Flash Programmer-ul din AtmelStudio (//Tools->Device Programming//).
  
-===== Hello LED cu Arduino IDE si Sparrowv3 =====+===== Hello LED cu Arduino IDE si Sparrow v3 =====
  
-Pasul 1: În //Tools->Programmer// se alege //USBasp//; +Pentru a compila şi executa codul de mai jos pe un nod Sparrow folosind Arduino IDE paşii sunt următorii: 
-Pasul 2: În //Tools->Board// selectaţi //Zigduino_r1//; + 
-Pasul 3: Se alege portul COM corespunzător din //Tools->Serial Port//; +1. Se creează un proiect nou şi se copiază codul de mai jos (File->New); 
-Pasul 4: Se uploadează codul de mai jos, folosind butonul de //Upload//.+ 
 +2. În //Tools->Programmer// se alege //USBasp//; 
 + 
 +3. În //Tools->Board// selectaţi //Zigduino_r1//; 
 + 
 +4. Se alege portul COM la care a fost conectat nodul din //Tools->Serial Port//; 
 + 
 +5. Se uploadează proiectul, folosind butonul de //Upload//.
  
 <code C> <code C>
Line 75: Line 96:
 ===== Librărie pentru senzorul sht21 ===== ===== Librărie pentru senzorul sht21 =====
  
-Senzorul de umiditate şi temperatură este de tipul SHT21 şi este conectat la interfaţa I2C a microcontroller-ului. +Senzorul de umiditate şi temperatură de pe Sparrow v3 este de tipul SHT21 şi este conectat la interfaţa I2C a microcontroller-ului. 
-Pentru a citi date de la el s-au folosit fişierele sht21.c si sht21.h oferite ca suport în laboratorul [[http://elf.cs.pub.ro/wsn/wiki/_media/wiki/tema1.zip| doi]]: +Pentru a citi date de la acest senzor s-au folosit fişierele sht21.c si sht21.h oferite ca suport în laboratorul [[http://elf.cs.pub.ro/wsn/wiki/_media/wiki/tema1.zip| doi]]: 
-Pasul 1: În folder-ul //Arduino\libraries// se creează un nou folder, numit //sht21//; + 
-Pasul 2: Se copiază sht21.c si sht21.h în folder-ul creat anterior; +1. În folder-ul //Arduino\libraries// se creează un nou folder, numit //sht21//; 
-Pasul 3: Se schimbă extensia fişierului .c în .cpp;+ 
 +2. Se copiază sht21.c si sht21.h în folder-ul creat anterior; 
 + 
 +3. Se schimbă extensia fişierului .c în .cpp; 
 + 
 +După aceşti paşi se va putea importa header-ul sht21.h în proiectul Arduino: //#include "sht21.h"//, aşa cum se va vedea în proiectul următor.
  
-După aceşti paşi se va putea importa header-ul sht21.h în proiectul Arduino: #include "sht21.h". 
 Notă: Dacă IDE-ul era pornit, va fi nevoie de un restart. Notă: Dacă IDE-ul era pornit, va fi nevoie de un restart.
 +
 +===== Proiect low power de monitorizare senzorială =====
 +
 +Folosind mediul de dezvoltare Arduino IDE modificat conform paşilor prezentaţi anterior s-a creat un proiect de monitorizare senzorială bazat pe comunicare radio între mai multe noduri Sparrow v3, pornind de la scheletul de cod oferit în laboratorul doi, secţiunea //Stări de low power pentru Sparrow v3//.
 +
 +Topologia reţelei folosite este formată dintr-un nod-gateway, care ascultă permanent mediul de transmisie, şi mai multe noduri care citesc date de la toate tipurile de senzori la intervale regulate de timp, apoi intră în sleep, pentru a consuma cât mai puţină energie.
 +
 +Gateway-ul este singurul nod care primeşte pachete (nu există comunicare între noduri non-gateway, aşa cum se poate observa în imaginea de mai jos).
 +
 +{{ :proiecte:retea.png?nolink&400 | Topologia folosită}}
 +Gatewayul aşteaptă să primească un pachet integral de la unul din celelalte noduri. Acest eveniment este detectat o dată cu declanşarea excepţiei de TRX24_RX_END, în al cărei handler este parsat pachetul primit (acesta conţine informaţii despre id-ul nodului sursă şi valori citite de la senzorii nodului sursă). Informaţiile parsate sunt trimise de către gateway pe interfaţa serială, după care se aşteaptă următorul pachet.
 +
 +Aşa cum s-a menţionat anterior, înainte de a citi date de la senzori pentru a le trimite către gateway, celelalte noduri rămân într-o stare de sleep pentru o perioadă prestabilită. Această stare, caracterizată de un consum redus de energie, presupune dezactivarea tuturor senzorilor, urmată de trecerea microcontroller-ului în sleep.
 +
 +Mecanismul utilizat pentru ieşirea din acestă stare este reprezentat de activarea MAC symbol counter-ului şi a întreruperii SCNT_CMP1_vect, care se declanşează atunci când registrul Symbol Counter are aceeaşi valoare cu registrul Symbol Counter Output Compare, acesta din urmă fiind iniţializat în prealabil cu o valoare corespunzătoare pentru perioada de sleep dorită. Ieşirea din starea de sleep este reprezentată practic de declanşarea întreruperii SCNT_CMP1_vect.
 +
 +Proiectul este ataşat în secţiunea Resurse.
 +
 +===== Monitorizarea datelor cu Processing =====
 +
 +Pentru a monitoriza datele trimise de noduri a fost creată o interfaţă grafică în Processing, cu o coloană de butoane şi o zonă de grafice, aşa cum se poate obseva în video-ul de mai jos. Datele pentru grafice sunt citite de pe interfaţa serială, unde sunt trimise de nodul-gateway.
 +
 +{{http://www.youtube.com/v/vnCcOBF_6xI?.swf?720x388}}
 +
 +Monitorizarea începe după apăsarea butonului //Start//.
 +Cu ajutorul celorlalte butoane se poate alege unul dintre cele trei noduri precum şi modul graficelor. Se pot afişa grafice pentru valorile citite de la senzorii de temperatură, luminozitate şi umiditate (fie toate graficele în acelaşi timp, fie doar unul dintre ele).
 +
 +Notă: Programul alege automat prima interfaţă COM alocată aşa că este nevoie să se asigure faptul că nodul este conectat astfel.
 +
 +===== Resurse =====
 +
 +{{:proiecte:arduino_sketch.zip| Arduino Sketch}} - Proiectul low power de monitorizare senzorială
 +
 +{{:proiecte:processing_sketch.zip| Processing Sketch}} - Interfaţa grafică
 +
 +===== Bibliografie =====
 +
 +* [1] http://www.arduino.cc
 +* [2] http://www.logos-electro.com/zigduino
 +* [3] http://elf.cs.pub.ro/wsn/wiki
 +
proiecte/programarea-sparrow-din-arduino.1391193885.txt.gz · Last modified: 2014/01/31 20:44 by alexandru.marin

Page Tools

Except where otherwise noted, content on this wiki is licensed under the following license: CC Attribution-Noncommercial 4.0 International
CC Attribution-Noncommercial 4.0 International Donate Powered by PHP Valid HTML5 Valid CSS Driven by DokuWiki