Proyecto raspberry PI + Arduino

30/05/2014

El proyecto tiene dos niveles:

1. Un sistema de control (SC) compuesto de una placa Raspberry PI. En el SC existen varias aplicaciones para el control de la base de datos y los procesos.

2. Diferentes sistemas de actuadores / Sensores (SAS) que pueden ser Arduino UNO con Wifly Shield o Arduino YUN. Es necesario que los sistemas Actuadores tengan conexión a red para poder interactuar con el SC.

####12/5/2014

• Nueva aplicación: recupera.py para recuperar la integridad de los pines ante una caida de alimentación. SOLO PARA SISTEMAS basados en Arduino UNO + WIFLY. No es necesario para Arduino YUN ya que estos recuperan el estado de los pines a través de la librería Bridge (clase Bridge.begin() al principio del sketch).
• Nueva opción en DBMantenimiento.py: Estadística Diaria

##Sistema de control (controlsystem)

• Raspberry Pi con BerriBoot
• Es el encargado de mantener la Base de Datos (DB) y de realizar los procesos de mantenimiento de DB y de procesamiento de SAS que no tengan capacidad de almacenamiento propia (Arduino Wifly).

1. Recibir información de los distintos dispositivos y almacenarlos en la DB
2. Lanzar eventos a los actuadores de los diferentes sistemas a través de REST (web Services).

Se crea una carpeta en /home/pi/nooxs en donde se almacenan los siguientes script's:

class_profiles.py

Módulo de gestión de ficheros de configuración

DBMantenimiento.py

• Aplicación de Gestión de Base de Datos
• Python
• Fichero de configuracion nooxs.config en /etc/config
• se puede conectar a DB MySQL o a SQLite conexión en remoto o en local
• opciones:

  • Configuración. Definición de diferentes parámetros de configuración. He mantenido esta opciónpara nuevas versiones, pues para esta primera versión, los parámetros de configuración se recogen el fichero nooxs.config en /etc/config/ en cada SAS. Por lo tanto no aplica en esta versión.

  • Dispositivos. Mantenimiento de los diferentes SAS que componen la red. Hay que dar de alta todos las placas Arduino que componen la red. Se puede activar o desactivar un SAS. Activar un dispositivo significa que el mismo, sus Pines activos, van a generar información en la base de datos cada minuto (estado). Si desactivamos un SAS, el mismo sigue dado de alta pero no genera registro de actividad ni se puede actuar sobre sus pines. Al crear un SAS nuevo, automáticamnete se crean en la tabla de Sensores, los 13 Pines digitales (0-13).

      No permite borrar un PIn activo.
      En modififcar, si pretendemos cambiar el estado, si está High no lo permite
      Activar/desactivar: comprueba si alguno de los pines está high
    

  • Sensores/Actuadores. Mantenimineto de los diferentes pines de un SAS en particular. Se activarán los pines que tengan conectado un sensor o actuador. Controla que no se pueda borrar un registro si el PIN está HIGH o está activo.

      Al querer borrar un PIN comprueba primero si está activo o está HIGH. Si es así, no permite borrarlo. Primero tendremos que ponerlo en LOW en la aplicación sph.py y luego ponerlo en no activo.
      En modificar registro, solo permite modificar los campos de información, nunca los campos de estado.
      Al añadir un PIN digital, siempre se añade en modo INPUT.
      En activar / desactivar controla si el PIN está HIGH en cuyo caso no deja cambiar el estado. Siempre que activo/desactivo un PIN lo ponemos en modo INPUT (modo original)
    

  • Registro Instantaneo. En cada SAS se genera un registro cada minuto del estado de los pines activos de ese SAS en particular.

  • Registro Diario. Cada día, a través de la aplicación procesaregistro.py (activada en el cron del SC) se sumarizan los datos del dia de cada pin y se incluyen en un registro diario de cada pin. Esta es la información que s epuede consultar en esta opción.

  • Estadísitica Diaria. No muestra el total de minutos al dia que el PIN ha estado HIGH y/o LOW.

procesa.py

Esta es la aplicación incluida en cada SAS. Se activa automáticamnete a través del sistemsa cron cada minuto. Recoge el estado de cada pin activo de cada SAS. Para el caso de los SAS que no tienen capacidad de almacenamiento, esta aplicación se ejecuta desde el SC para cada SAS externo (configurado en /etc/config/nooxs.config).

Genera un registro en la tabla registroinstantaneo por cada pin de cada SAS activo en ese momento. En el caso de los Arduino YUN, esta aplicacións e encuentra en la parte LININO en una SD en /mnt/sda1/nooxs

procesaregistro.py

Esta aplicación se encarga de sumarizar los registros de la tabla registroinstantaneo en un solo registro de registrodiario (un registro por cada día, pin activo). or ahora solo lo realiza para los pines DIGITALES de modo Output.

recupera.py

Esta aplicación el llamada al inicio del sketch de la placa Arduino UNO + Wifly para recuperar el estado de los pines (modo y valor) ante una falta de alimentación. Recorre la base de datos y busca los pines ACTIVOS de la placa que lo lanza y vuelve a poner los modos (INPUT y/o OUTPUT) y les aplica el valor (HIGH o LOW) anterior a la caida de alimentación.

crea_profile.py

aplicación de creación de fichero de configuración nooxs.config

/etc/config/nooxs.config

[DB] 				# Parámetros de Base de datos
db = MySQL			# Servidor de Base de datos: MySQL o SQLite
Argumentos = %s		# %s para MySQL - ? para SQLite

[MySQL]	# datos de donde encuentra el servidor MySQL en la red
host = 192.168.1.125	
PASS = *****
USER = ****
DB = nooxsense

[SQLite]	# datos para el servidor SQLite (solo funciona en local)
host =

[procesa]
miIP = 192.168.1.128 # IP local del SAS 

DispExternos = 1	# en caso de procesar SAS remotos

# direcciones IP de los SAS remotos
Ext1 = 192.168.1.128
Ext2 =
Ext3 =
Ext4 =
Ext5 =
Ext6 =
Ext7 =
Ext8 =
Ext9 =

(hay que eliminar todos las # del fichero nooxs.config)

En SAS Arduino YUN: miIP debe de contener la IP local. DispExternos debe de estar a 0 y no debe de haber ninguna dirección IP de SAS remotos pues cada Arduino YUN procesa sus propios registros de sus pines a través de miIP. En el caso de Arduino UNO con Wifly Shield, este no tiene nooxs.config. En el nooxs.config del SC (Raspberry PI) configuraremos como IP remotos tantos dispositivos externos como placas Arduino UNO + Wifly tengamos en la red y se encargará el procesa.py (dentro del cron) del linux de Raspberry PI de procesar en remoto los estados de los pines de las SAS remotos configurados.

Interfaz WEB -pendiente-

Desde el interfaz web se podrá forzar la ejecución de un evento concreto haciendo una llamada a la rutina concreta.

sph.py: Interfaz consola de manejo de Actuadores

A falta del interface web, se ha desarrollado esta aplicación python para el manejo de los pines digitales en modo Output (en próximas versiones se incluirán el resto de pines). Nos muestra el listado de dispositivos conectados en la red y los pines activos de cada dispositivo. Podremos mandar HIGH o LOW a un pin en concreto. Al asignar un modo a un PIN el sistema lo configura automáticamente en ese modo en la placa arduino a través de un WebService (curl).

Código de colores:

1. PIN en color rojo: PIN en modo INPUT
2. PIN en color amarillo: PIN en modo OUTPUT valor LOW
3. PIN en color verde: PIN en modo OUTPUT con valor HIGH

crontab:

crontab -e
	* * * * * python /home/pi/nooxs/procesa.py
	15 23 * * * python /home/pi/nooxs/procesaregistro.py -d
	
/etc/init.d/cron [restart] [stop][start][enable]

Con estas tareas programadas en el cron conseguimos que:

1. cada minuto se genere el registroinstantaneo de los SAS (no YUN)
2. una vez al día genera el registro diario

Base de datos nooxsense.db

• dispositivos

• Pin

• Configuracion

• errorlog

• Tabla RegistroInstantaneo

INDEX: fecha,cod_dispositivo,PIN_num,hora

• Tabla registrodiario

##Sistema actuador/sensor (sensorsystem)

###Arduino YUN

Cargar en Arduino: nooxsenseYUN_v1.ino

nooxsenseYUN_v1.ino Activa en la placa Arduino YUN un webserver que puede recibor los siguientes comandos:

digital/13      -> digitalRead(13)
digital/13/1    -> digitalWrite(13, HIGH)
analog/2/123    -> analogWrite(2, 123)
analog/2        -> analogRead(2)
mode/13/input   -> pinMode(13, INPUT)
mode/13/output  -> pinMode(13, OUTPUT)

a través de un navegador o a través de una aplicación (comandos curl):

curl http://arduinoYUN_IP/comando

Con este sketch podemos:

1. Leer el estado de un PIN digital
2. poner un pin digital en el estado HIGH o LOW
3. Enviar un valor a un PIN analógico
4. Leer el valor actual de un PIN analógico
5. Configurar el mode como de Input cualquier pin digital
6. Configurar el mode como OUTPUT cualquier PIN digital

directorio /nooxs

Se puede instalar en la propia memoria de la parte LININO de la placa Arduino (en /home/nooxs) o en la tarjeta SD (en /mnt/sda1/nooxs)

procesa.py

Procesa.py debe de estar en el directorio -/nooxs Se encarga de interrogar a la parte Arduino sobre el estado de los pines configurados en la tabla PIN de la base de datos y que se encuentren activos. Si detecta que ha cambiado el estado de alguno de los pines configurados como activo, actualiza el estado en la tabla pin. También genera un registro log de estado de los pines en la tabla registroinstantaneo. La revisión de estado de pines se hace cada minuto.

La revisión del estado de los pines se hace a través de la librería Bridge que es el puente entre la parte Arduino y la parte LININO.

crontab:

crontab -e
	* * * * * python /mnt/sda1/nooxs/procesa.py
/etc/init.d/cron [restart] [stop][start][enable]

fichero cron en /etc/crontabs

• poner el fichero nooxs.config en /etc/config

• dar permisos:

    chmod 777 /etc/config/nooxs.config
  

• configurar los parámetros de conexión a la base de datos y la IP local del Arduino en /etc/config/nooxs.config.

    [DB] host - poner la dirección IP del Sistema de Control donde se encuentra la Base de Datos
    User - usuario de conexión a la base de datos.
    [DB] Pass - password de conexión con la base de datos
    [DB] DB - nombre de la base de datos
    [miIP] localhost = dirección IP local
    [DispExternos = 0]
  

INSTALAR

opkg update (para actualizar los paquetes)
opkg install nano
vi /etc/profile
añadir primera linea de la lista export
	export TERM=xterm-color
opkg install mc
opkg openssh-sftp-server
opkg python-mysql
opkg sqlite3
opkg python-sqlite3

###Arduino UNO + Wifly shield

Cargar en Arduino: nooxsenseFLY_v1.ino

nooxsenseFLY_v1.ino Activa en la placa Arduino UNO + Wifly Shield un webserver que puede recibir los mismos comandos que hemos descrito en nooxsenseYUN_v1.ino. En este sketch, se utiliza la librería WiflyServer.

Require los mismos comandos que nooxsenseYUN_v1.ino y genera las mismas salidas y respuestas, por lo que ambos scketch, en plataformas diferentes funcionan exactamente igual en la misma red.

El procesado de sus estados a través de la aplicación procesa.py se realiza desde el SAS (Raspberry PI).