Gruppo Meteo/HowToOld

Da raspibo.

Indice

HowTo

Di seguito tutti i passaggi (o quasi) per rendere funzionante un sistema rmap che comprenda uno modulo base, un modulo master ed un modulo satellite.


Sensori

Utilizzeremo per cominciare sensori I2C. Oltre alla versatitilità e ampia diffusione di questo bus, su Raspberry e microcontroller AVR la gestione di i2c e' fatta a livello hardware e non comporta carichi rilevanti per la cpu.

Iniziamo misurando la temperatura

La sensoristica prevede sue sensori di temperatura i2c della serie tmp della TEXAS INSTRUMENTS nello specifico tmp102 o tmp275 e uno Analog Device.

Pressione

Per ora è gestito un solo tipo si sensore di pressione:

  • Bosch's BMP085 is a rock-solid barometric pressure sensor (DISCONTINUED replaced with the BMP180 which is a drop-in replacement) diffusamente disponibile premontato su un modulo

Umidità

Per ora il sensore di umidità gestito dalle librerie è il seguente:

  • Honeywell HumidIcon Digital Humidity/Temperature Sensors HIH6100 Series±4.0 %RH Accuracy Available with hydrophobic filter and

condensation-resistance, allowing for use in many condensing environments, or without hydrophobic filter, non-condensing http://sensing.honeywell.com/honeywell-sensing-humidicon-hih6100-series-product-sheet-009059-6-en.pdf

Modulo base

Hardware

  • raspberry B
  • sdcard
  • alimentatore
  • connettore gpio
  • breadboard
  • sensori
  • hub usb alimentato
  • chiavetta wifi
  • hard disk usb (opzionale, ma consigliato), con una partizione etx4 ed etichetta "rmap"
  • RTC (opzionale ma consigliato)
Modulo base

Creazione della SD

Attualmente è possibile scaricare una immagine già pronta di scheda SD nel sito download. Scaricate l'ultima immagine disponibile etichettata AAAAMMGG-production.img

Una volta scaricata decomprimete l'immagine:

bunzip2 AAAAMMGG-production.img.bz2

Ora vi serve una scheda SD preferibilmente di classe 10: la dimensione minima richiesta è di 8 giga.

Inserite la vostra Card nel lettore del vostro PC, se avete dubbi sul nome di periferica che il sistema ha assegnato, un comando

dmesg

dovrebbe fugarli (guardate nelle ultime righe se l'avete appena inserita), ad esempio:

[1680280.085043] usb 5-1: new full speed USB device using uhci_hcd and address 61
[1680280.343101] usb 5-1: New USB device found, idVendor=2341, idProduct=0043
[1680280.343109] usb 5-1: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=220
[1680280.343115] usb 5-1: Manufacturer: Arduino (www.arduino.cc)
[1680280.343119] usb 5-1: SerialNumber: 74132343430351715131
[1680280.343305] usb 5-1: configuration #1 chosen from 1 choice
[1680280.346250] cdc_acm 5-1:1.0: ttyACM0: USB ACM device
[1680317.456102] usb 5-1: USB disconnect, address 61
[1680328.069023] mmc0: new SD card at address e7c6
[1680328.069220] mmcblk0: mmc0:e7c6 SD256 246 MiB 
[1680328.069311]  mmcblk0: p1
[1680328.326222] FAT: utf8 is not a recommended IO charset for FAT filesystems, filesystem will be case sensitive!

il sistema probabilmente 'montera`' la periferica, smontatela (comando "mount" senza parametri per verificare se e` montata ed il percorso, per smontare: "umount <percorso di mount>"), questo perche` dobbiamo 'copiare' l'immagine, ma ATTENZIONE, Il comando seguente eliminera` tutti i dati della SD Card, inoltre rileggete due volte (anche tre) il comando prima di dare il return. Se mettete per errore il device del vostro disco rigido il comando cancellera' tutti i vostri dati:

# ATTENZIONE QUESTO COMANDO ELIMINA IN MODO PERMANENTE IL CONTENUTO DI DEVICEtrovato
dd if=aaaammgg-production.img of=/dev/DEVICEtrovato 

Connessioni hardware

  • modulo RTC
rtc connettore P2 arduino mega
gnd gnd
vcc vcc 5V (5v non 3.3)
sda sda
scl scl
ds scollegato
  • switch di power off normalmente aperto
switch arduino mega
pin 1 gnd
pin2 pin 18
  • Sensori I2c
sensore arduino mega
gnd gnd
vcc vcc 3.3V (dipende dal sensore)
sda sda
scl scl


Configurazione

Con un browser puntare all'indirizzo:

http://rmap.cc/registrazione/register/

e registrarsi come nuovo utente; poi con il proprio bowser:

http://base/wizard/

autenticarsi con

user: rmap
password: rmap

e nel wizard di configurazione immettere i propri dati: utente e password con cui ci si è registrati sul server e le coordinate accurate della stazione; nella scermata successiva inserire i dati per l'eventuale accesso alla rete wifi

Gestione avanzata

Connessione in rete

Per il collegamento in rete è consigliabile utilizzare uno switch a cui collegare sia il modulo base, che il modulo master, che eventualmente un portatile per connettersi a Raspberry.

Il modulo base si collega ad internet con una chiavetta wifi o GSM/GPRS o ethernet. Per ognuna di queste è necessario effettuare apposite configurazioni per impostare la rete.

Il raspberry ha attivo anche un dhcp e fa anche da dns.

Al rspberry risponde al nome "base" mentre le board master ai nomi:

  • master
  • master2
  • master3
  • master4
Prima connessione

Info utili per l'accesso a Raspberry:

  • hostname: base
  • user: rmap - password: rmap
  • user: root - password: cambiami
ssh root@base
Configurazione scheda di rete wireless

La chiavetta permette la sincronizzazione ntp da internet e l'upload dei dati su internet inoltre il raspberry è gia configurato come gateway e permette il collegamento ad internet anche degli altri dispositivi collegati allo switch perciò il primo passo da effettuare è la configurazione della rete.

Da riga di comando:

nmcli device wifi list
nmcli device wifi connect <SSID> password <password>

Per configurare altre interfacce di rete consultare la documentazione di nmcli

Consultare Gruppo_Meteo/Troubleshooting#Configurazione_ip_statico_su_interfaccia_wifi per un appunto sulla configurazione di IP statico di wlan0

Aggiornamento del software

Da utente root

yum upgrade --skip-broken -y

Verificare se vanno applicate patch all'immagine qui.

fare reboot del raspberry:

reboot

Connessione al modulo base via web

Con un browser puntare all'indirizzo:

http://base/


Monitoraggio processi

Verificare che tutti i processi salvo stationd siano attivi cliccando "verifica processi".

A questo punto si passa alla fase di configurazione: cliccare "Configurazione". (Per l'accesso: rmap/rmap)

Monitoraggio processi

Configurazione avanzata

Sono presenti alcune pagine per la configurazione dei dati sia dei sensori che dei dati della stazione vera e propria.

Cliccare : configurazione

Immettere le credenziali (di default: rmap/rmap).

Cliccare:

Stations

  • Aggiornare i dati di posizione di home (latitudine, longitudine) (Mantenere slug "home") e il proprio identificativo di stazione (ident) al massimo di 9 caratteri concordato con lo staff di RMAP.

Salvare, ed eventualmente procedere con le altre personalizzazioni tramite l'interfaccia web. Questa operaione è opzionale:

  • Hardware boards
  • attivare/disattivare/modificare la configurazione in base alle board che si vorranno collegare
  • sensor
  • attivare/disattivare/modificare la configurazione in base ai sensori che si vorranno collegare

Come ultima operaione attivare la station home sempre dal menu Station

Stationd dovrebbe ora partire iniziando ad rilevare i dati del modulo base. Verificare quindi che tutti i processi siano attivi cliccando "verifica processi".

Configurazione
Configurazione
Configurazione
Configurazione
Configurazione
Configurazione
Configurazione
Configurazione
Configurazione
Configurazione

Modulo master

Il modulo B richiede cavo ethernet con power over ethernet.

Funzionamento generale: all'accesione viene verificata la presenza di una configurazione di versione corrispondente al firmware, si configura la rete con dhcp, si interroga ntp server e si sincronizza l'orologio; se presente rtc viene impostato il time su rtc. Ci si connette al broker mqtt e tramite una temporizzazione di Alarm vengono inviati ogni sampletime i dati al broker. Contemporaneamente è possibile colloquiare su porta seriale tramite jsonrpc configurando, interrogando i sensori o attivando attuatori. Il sistema dovrebbe essere fault tollerant a: fault del ntp server (con caduta su rtc) fault del brocker mqtt (con riconnessione) rinnovo periodico dei dati del dhcp

Hardware

  • arduino mega 2560
  • cavo USB tipo B
  • breadborad
  • modulo RTC
  • modulo mini ethernet ENC60
  • modulo radio RF24
  • cavo power over ethernet
  • stabilizzatore dcdc switched
  • sensori
  • eventualmente relays attuatori

cosa bisogna collegare:

http://hobbycomponents.com/index.php/tiny-rtc-i2c-at24c32-ds1307-real-time-clock-module-with-eeprom-arm-pic.html http://www.hobbyist.co.nz/sites/default/files/docs/RTC/Tiny_RTC_schematic.pdf


Modulo master
Modulo master, schema

Breadboard

Connessioni

pin nrf24 pin arduino mega
1 gnd
2 3.3
3 dio9
4 dio10
5 dio52
6 dio51
7 dio50
8 dio18
Enc28j60 Arduino Mega 2560
GND GND
3.3 5V (funziona anche a 3.3, ma assorbe troppo)
SO Pin50
SI Pin51
SCK Pin52
CS Pin53
rtc connettore P2 arduino mega
gnd gnd
vcc vcc 5V (5v non 3.3)
sda sda
scl scl
ds scollegato
  • Sensori I2c
sensore arduino mega
gnd gnd
vcc vcc 3.3V (dipende dal sensore)
sda sda
scl scl

Cicuito stampato

  • Qui si trova il progetto del circuito stampato con Kicad.
  • Su OSH Park shared project invece puoi trovare i gerber e tutto quanto pronto per la stampa del pcb oppure ordinarli direttamente a OSH Park

Aggiornamento bootloader

E' necessario aggiornare il bootloader di arduino mega in quanto alcuni vecchi bootloader non sono in grado di gestire il riavvio dopo l'intervento del watchdog richiedendo un distacco dell'alimentazione forzato.

In questo esempio abbiamo utilizzato una board dragon dell'AVR ma è possibile utilizzare altri metodi: [1]

avrdude -c dragon_isp -P usb -p atmega2560 -e -u -U lock:w:0x3F:m -U efuse:w:0xFD:m -U hfuse:w:0xD8:m -U efuse:w:0xFF:m
avrdude -c dragon_isp -P usb -p atmega2560  -V -U flash:w:/usr/share/arduino/hardware/arduino/bootloaders/stk500v2/stk500boot_v2_mega2560.hex
avrdude -c dragon_isp -P usb -p atmega2560 -U lock:w:0x0F:m

The first command unlocks the bootloader section and sets the fuses. The second writes the bootloader to the flash memory. And the third locks the bootloader section again.

Programmazione

Utilizzare il modulo A, accedere con l'utente rmap (pass rmap).

ssh rmap@base

E' presente sulla home una dir svn che contiene tutto il software:

cd /home/rmap/svn/r-map-code/trunk
svn up
cd  arduino/ino/rmap
ino clean
cd src 
ln -sf rmap_master.h rmap_config.h
cd ..
ino build -m mega2560
ino upload -m mega2560
ino serial

un pò di spiegazione: nella home dell'utente rmap è presente tutto l'archivio software

con il comando svn up si aggiorna l'archivio scaricando l'utima versione dal repository

ino clean pulisce l'ambiente per la compilazione

linkiamo nello skecth la configurazione per il modulo master dato, l'unica cosa che cambia tra lo sketch del modulo master e quella del modulo satellite è questa e viene gestita cambiando il puntamento al file di configurazione

ino build compila il software per la piattaforma mega 2560

ino upload carica lo sketch su arduino

ino serial attiva il monitor seriale

Configurazione

aggiornare le info sul file usando l'interfaccia web

http://base

Se non è la prima volta che si configura la board per forzare il caricamento della configurazione avviare arduino con il pin 8 collegato a massa

rmap-configure --help

solitamente il comando da utilizzare è:

rmap-configure --board master

Modulo satellite

Il modulo C richiede batterie con stabilizzatore (e pannellino solare con regolatore di corrente)

Performance and Data Loss: Tuning the Network

Hardware

  • moulo microduino core+ (ATmega644p@5V 16MHz)
  • modulo microduino RF24 con antenna
  • modulo microduino seriale USB FT232R
  • cavo micro USB
  • sensori
Modulo satellite

Programmazione

E' simile a quella del modulo master si cambia solo il link al file di configurazione con un link simbolico ed il modello della scheda per compilazione ed upload

cd /home/rmap/svn/r-map-code/trunk
svn up
cd  arduino/ino/rmap
ino clean
cd src
ln -sf rmap_satellite.h rmap_config.h
cd ..
ino build -m 644pa16m
ino upload -m 644pa16m
ino serial

Configurazione

Per la configurazione si usa il comando rmap-configure.

rmap-configure --help

Solitamnete si puo' utilizzare questo comando:

rmap-configure --board satellite

E' possibile collegare tutte le board contemporaneamente e dare un unico comando per configurarle tutte:

[rmap@pidora ~]$ rmap-configure 
django_extensions is not installed; I do not use it
STATION:
home
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> configure board:  my master
start configuration
Serial Transport /dev/ttyACM0
>>>>>>> reset config
save {'reset': True}
TCP/IP Transport master
mqttserver: {'mqttsampletime': 5, 'mqttserver': 'mqttserver'}
mqtt user and password: {'mqttpassword': u, 'mqttuser': u}
ntpserver: {'ntpserver': 'ntpserver', 'mac': 'OK'}
RF24Network Transport 0
thisnode: {'thisnode': 0, 'channel': 93}
key: {'key': 'OK'}
iv: {'iv': 'OK'}
>>>> sensors:
remote sensor tmp-True-RF24-TMP-72-254,0,0-105,2000,-,--my-master
add driver: {'id': 0}
my sensor-True-TMP-TMP-72-254,0,0-105,4000,-,--my-master
add driver: {'id': 1}
mqttrootpath: {'mqttrootpath': 'rmap/-/1137617,4449221/rmap/'}
>>>>>>> save config
save {'save': True}
----------------------------- board configured ---------------------------------------
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> configure board:  my microduino
start configuration
Serial Transport /dev/ttyUSB0
>>>>>>> reset config
save {'reset': True}
transport tcpip not present
RF24Network Transport 1
thisnode: {'thisnode': 1, 'channel': 93}
key: {'key': 'OK'}
iv: {'iv': 'OK'}
>>>> sensors:
my sensor-True-TMP-TMP-72-254,0,0-105,10000,-,--my-microduino
add driver: {'id': 0}
mqttrootpath: {'mqttrootpath': 'rmap/-/1137617,4449221/rmap/'}
>>>>>>> save config
save {'save': True}
----------------------------- board configured ---------------------------------------
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> configure board:  my raspberry
start configuration
transport serial not present

Shutdown del modulo base

Sul modulo base è presente il software [raspdbusgpiopy] sviluppato nei mesi precedenti che monitora lo stato del pin18 sul gpio.

Quando il pin 18 viene collegato a massa, il software invia un segnale su dbus ed il sistema va in shutdown, questo risulta estremamente utile quando il modulo base e` installato headless, cioè senza tastiera e video collegati.

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