comunicazione

Tutti gli articoli con tag comunicazione

Arduino Yún: benvenuto futuro!

Pubblicato da Luca Soltoggio in 25 ottobre 2013
Pubblicato in: Arduino. Tag: , , , , , , , , . 2 commenti

Il titolo non poteva essere più azzeccato: Arduino Yún è infatti il capostipite di una serie di prodotti che sta già rivoluzionando il mondo dei Makers.
Non voglio esaminare in questa sede le caratteristiche tecniche (che sono già state ampiamente discusse in vari blog e che sono riassunte sul sito ufficiale), ma vorrei invece analizzare il modo di funzionamento di questa piattaforma, nonché evidenziare quelli che possono essere i possibili sviluppi.

arduino-yun

Il presupposto di partenza, è che l’ambiente Arduino, ha avuto una diffusione esponenziale dalla sua nascita, diventando uno standard di fatto e alimentando in un circolo virtuoso, il movimento mondiale dei Makers.
Da Arduino sono scaturiti infatti centinaia di progetti, di board simili, di idee nuove, tanto che ad oggi sono veramente poche le innovazioni tecnologiche che non hanno a che fare con questa board (basti pensare all’avvento delle stampanti 3D).

Ad Arduino mancava però ancora una cosa, di importanza sempre più fondamentale per poter partecipare all’Internet dell Cose: la capacità di scambiare ed elaborare metadati complessi con il resto del mondo (utilizzando ad esempio il web semantico).
A questa carenza il mondo degli artigiani digitali ha cercato di porre rimedio con soluzioni più o meno riuscite basate solitamente sull’unione di Arduino con sistemi linux embedded, come il Raspberry Pi, che sono molto web-oriented e predisposti all’elaborazione dati, ma che mancano di connessioni fisiche con il mondo reale (nel mio piccolo, ho fatto anche io qualche tentativo: vedi Ardudome).

I creatori di Arduino hanno reagito a questa esigenza sempre più impellente con un prodotto veramente unico: Arduino Yún.
La sua unicità è dovuta a diverse novità:
– la capacità di unire in un unica board, entrambe le cose, un linux embedded a basso consumo e un Arduino Leonardo
– il Wifi onboard che permette di connettersi alla rete e che rende possibile il caricamento degli sketch senza fili
– l’interazione con le più svariate API possibili (Google, Youtube, Twitter, ecc.)
– il sistema linux on board basato su OpenWrt, leggero e allo stesso tempo potente
– interfaccia web e REST API che permettono direttamente la comunicazione tra le pagine web ed Arduino
– il form factor compatibile con le precedenti board Arduino

Ma la novità che secondo me sopra ogni altra cosa è il fulcro di tutto il funzionamento, è la libreria Bridge, ovvero il software che permette a questi due mondi di comunicare l’uno con l’altro in maniera semplice e veloce.
Come primo impatto, leggendo i vari esempi, sembrava tutto abbastanza incomprensibile, ma utilizzando e sperimentando la libreria, ci si rende subito conto dell’enorme potenzialità e della genialità di questo prodotto: la connessione tra le due anime dello Yún avviene tramite una comunicazione seriale che permette in maniera diretta lo scambio di dati in maniera bidirezionale utilizzando delle semplici funzioni dedicate. E’ possibile perciò ad esempio accedere direttamente dal lato linux ai dati dei sensori di Arduino o viceversa dal microcontrollore accedere direttamente all’output di un comando linux.
Questa modalità di comunicazione semplifica il tutto e amplia in maniera incredibile le potenzialità delle vecchie board Arduino, ma anche quelle di una “banale” board linux embedded.

Possiamo ad esempio in maniera molto semplice accendere un led quando ci arriva un email, piuttosto che monitorare il consumo elettrico della nostra casa e salvare i dati su un documento Google Spreadsheet, oppure ancora costruire una sveglia che in base alle condizioni del traffico cercate su internet decida se è ancora presto o troppo tardi per svegliarci.

I risvolti pratici di questa tecnologia sono veramente avvenieristici e infiniti e c’è da immaginare che tale libreria sarà il motore della prossima rivoluzione arduiniana: Arduino Tre, che promette prestazioni da urlo rispetto ad Arduino Yún, soprattutto per quanto riguarda il lato Linux. Avrà infatti una potenza maggiore, un’uscita HDMI e sarà basato sul sistema Beagleboard.

In questi  giorni sto finendo di preparare il mio primo progetto che verrà pubblicato non appena sarà ultimato.

Arduino Yún: benvenuto futuro!

Programmare l’Attiny85 (o Attiny45, Attiny84, Attiny25, Attiny2313) con Arduino

Pubblicato da Luca Soltoggio in 19 febbraio 2012
Pubblicato in: Arduino, Programmazione Arduino. Tag: , , , , , , , , , . 10 commenti

Eccoci dunque a questo tanto atteso post.
In questo articolo vedremo come programmare alcuni Atmel della famiglia Attiny, in particolare quelli evidenziati nel titolo, utlizzando le librerie Arduino e Arduino Uno come ISP. Ovviamente il tutto può essere fatto anche utilizzando un programmatore dedicato, ma qui non mi soffermo su questo argomento più di tanto in quanto le differenze sono minime.
Partiamo da una premessa: sull’Attiny non andiamo a caricare il bootloader, ma procediamo ad un caricamento degli sketch direttamente nella memoria del microcontrollore. Quindi questa è una prima differenza rispetto agli Atmega328. Esistono forse cercando qua e là alcuni bootlaoder anche per Attiny, ma non ha molto senso montarli per diversi motivi. Il primo è l’esigua memoria che hanno questi microcontrollori (8kb per l’Attiny85 rispetto ai 32kb dell’Atmega328). In secondo luogo la maggior parte degli Attiny non hanno la seriale hardware, quindi non avrebbe senso montare un bootloader se poi non ci serve a fare l’upload via seriale.
Vediamo ora i vantaggi dell’Attiny85 rispetto all’Atmega328:
1 – minore consumo elettrico (quindi adatto per progetti a batteria)
2 – minore dimensione (l’Atmega328 ha 28 piedini, mentre l’Attiny85 ne ha solo 8)
3 – minor costo
Ovviamente presenta lo svantaggio che avendo meno piedini abbiamo un numero limitato di I/O rispetto ai fratelli maggiori.
Per quanto riguarda la programmazione è molto simile a quella vista nel post precedente e in quello prima ancora.
Vediamo innanzitutto la piedinatura dell’Attiny85 che useremo come esempio in questo articolo:

Mentre dal punti di vista di Arduino:

                             +-\/-+
    Ain0       (D  5)  PB5  1|    |8   VCC
    Ain3       (D  3)  PB3  2|    |7   PB2  (D  2)  INT0  Ain1
    Ain2       (D  4)  PB4  3|    |6   PB1  (D  1)        pwm1
                       GND  4|    |5   PB0  (D  0)        pwm0
                             +----+

Quindi se voglio usare il PIN6 come uscita digitale userò pinMode(1,output) e se volessi leggere l’ingresso analogico dal PIN3 userò analogRead(A2).
Ovviamente anche qui come in arduino possiamo usare gli ingressi analogici come uscite digitali.
La seriale hardware non esiste come dicevamo, ma possiamo utlizzare il PIN2 (PB3) come seriale software monodirezionale. Praticamente usando i comandi standard di arduino tipo Serial.begin(9600), sul PIN2 abbiamo il segnale di TX, collegabile all’RX di un convertitore USB-SERIALE per comunicare dall’Attiny verso il PC, quindi è come se avessimo una “seriale in sola lettura”.
Ma veniamo alla pratica: rispetto alla programmazione dell’Atmega328, la programmazione dell’Attiny richiede la modifica e/o l’aggiunta di alcune librerie all’IDE.
Consiglio di usare la versione 0023 dell’IDE, scaricabile dal sito di Arduino (con altre versioni non sono riuscito), e di creare una cartella apposita separata da usare unicamente per la programmazione degli Attiny.
Quindi se abbiamo già Arduino (ad esempio sotto la cartella c:\Arduino), andremo a creare una nuova cartella che chiameremo ad esempio c:\Arduino-Tiny.
Fatto questo dobbiamo andare a scaricare il core arduino-tiny-0022-0009.zip, che trovate qui, poi dobbiamo scaricare la libreria PinChangeInterrupt-0001.zip che troviamo qui e infine la libreria TinyTuner-0003.zip che trovate qui. Il primo files lo scompattate così com’è dentro la cartella hardware (es.: c:\Arduino-Tiny\hardware). Vi chiederà di sovrascrivere alcuni files. Ditegli di si senza problemi. Le altre due librerie le scompattate sotto la cartella libraries (es.: c:\Arduino-Tiny\libraries). A questo punto dovrebbe essere tutto apposto. Potete eseguire l’upload dei vostri esempi usando il seguente schema:

Praticamente è come per l’Atmega328. Il pin 10 va collegato al RESET, e i pin 11, 12, 13 ai pin MOSI, MISO, SCK (cioè in questo caso 5, 6, 7), più ovviamente l’alimentazione.
Ricordatevi come sempre di inserire il condensatore da 22uF tra GND e RESET dell’Arduino UNO altrimenti la board si resetterà e l’upload non funzionarà generando un errore di sincronizzazione!!!
A questo punto aprendo dil nostro IDE, e aprendo uno sketch di esempio possiamo selezionando Tools –> Boards –> Attiny85 @1Mhz e poi File –> Upload to I/O Board.
Vi darà un errore di tipo “PAGEL”, ma si può ignorare. Vedrete il messaggio “Done Uploading” che vi avviserà che tutto è andato a buon fine.
Come vedete è molto semplice.
Gli Attiny escono di fabbrica con i fuse impostati in maniera tale che il microcontrollore utilizzi l’oscillatore interno a 1Mhz. E’ l’opzione migliore per la maggior parte dei progetti, ma se aveste bisogno di una velocità maggiore si può programmare l’Attiny in maniera tale che utilizzi il proprio oscillatore interno a 8Mhz oppure utlizzando un oscillatore esterno a 16Mhz (vedi post precedenti). Se vogliamo cambiare velocità al nostro Attiny, utlizzando as esempio l’oscillatore interno a 8Mhz, dobbiamo settare i fuse, facendo un’upload di un bootloader vuoto, contenente solo i settaggi che ci interessano. Per fare ciò è sufficiente selezionare da Tools –> Boards il settaggio che ci interessa (ad esempio Attiny85 @ 8Mhz), e poi Tools –> Burn bootloader —> w/Arduino as ISP.
A questo punto probabilmente vi darà il seguente errore:

avr_read(): error reading address 0x0000
read operation not supported for memory "lock"
avrdude: failed to read all of lock memory, rc=-2

Errore dovuto al fatto che manca nel file c:\Arduino-Tiny\hardware\tools\avr\etc\avrdude.conf la riga che riguarda l’operazione memory lock.
Quindi andiamo ad editare tale file e aggiugiamo la seguente riga:

read            = "0 1 0 1  1 0 0 0  0 0 0 0  0 0 0 0",
                  "0 0 0 0  0 0 0 0  o o o o  o o o o";

Nella sezione dell’Attiny85 sotto la riga memory “lock” che dovrebbe apparire così dopo la modifica:

#   ATtiny85 has Signature Bytes: 0x1E 0x93 0x08.
     memory "signature"
         size            = 3;
         read            = "0  0  1  1   0  0  0  0   0  0  0  x   x  x  x  x",
                           "x  x  x  x   x  x a1 a0   o  o  o  o   o  o  o  o";
       ;
     memory "lock"
         size            = 1;
         write           = "1 0 1 0  1 1 0 0  1 1 1 x  x x x x",
                           "x x x x  x x x x  1 1 i i  i i i i";
         read            = "0 1 0 1  1 0 0 0  0 0 0 0  0 0 0 0",
                           "0 0 0 0  0 0 0 0  o o o o  o o o o";
        min_write_delay = 9000;
        max_write_delay = 9000;
       ;

Ora eseguendo l’operazione di bootloader dovrebbe andare.
Se vogliamo possiamo andare a sistemare anche il problema del messaggio “PAGEL”  aggiungeno le seguenti righe:

     pagel            = 0xB3;
     bs2              = 0xB4;

Sotto la riga chip_erase_delay = 4500; nella sezione relativa all’Attiny85. In questo modo dovrebbe apparire così dopo le modifiche:

#------------------------------------------------------------
# ATtiny85
#------------------------------------------------------------

part
     id            = "t85";
     desc          = "ATtiny85";
     has_debugwire = yes;
     flash_instr   = 0xB4, 0x02, 0x12;
     eeprom_instr  = 0xBB, 0xFF, 0xBB, 0xEE, 0xBB, 0xCC, 0xB2, 0x0D,
                     0xBC, 0x02, 0xB4, 0x02, 0xBA, 0x0D, 0xBB, 0xBC,
                     0x99, 0xE1, 0xBB, 0xAC;
## no STK500 devcode in XML file, use the ATtiny45 one
     stk500_devcode   = 0x14;
##  avr910_devcode   = ?;
##  Try the AT90S2313 devcode:
     avr910_devcode   = 0x20;
     signature        = 0x1e 0x93 0x0b;
     reset            = io;
     chip_erase_delay = 4500;
     pagel            = 0xB3;
     bs2              = 0xB4;

     pgm_enable       = "1 0 1 0  1 1 0 0    0 1 0 1  0 0 1 1",
                        "x x x x  x x x x    x x x x  x x x x";

In questo modo l’errore è corretto ma solo sull’Attiny85. Per risolvere il problema anche per gli altri microcontroller, qui vi ho dato uno spunto. Fate eventualmente una ricerca su google con l’errore che vi è apparso durante l’upload del bootloader.
Potrebbe verificarsi un’ulteriore errore (non ricordo la dicitura) quando fate l’upload di sketch molto grossi.
In questo caso so che era legato ad un bug dell’avr-gcc, e per risolvero bisogna scaricare il tools Winavr, installarlo, e copiare il contenuto della cartella c:\WinAvr\tools\ in c:\Arduino-Tiny\hardware\tools\ sostituendo tutti i files presenti (eccetto il file avrdude.conf precedentemente modificato).
Questa ultima parte è un po’ più complessa, ma vedrete che se seguirete tutto alla lettera non sarà difficile.
Al prossimo post allora!!!

Arduino e Atmega328: Un po’ di chiarezza

Pubblicato da Luca Soltoggio in 2 febbraio 2012
Pubblicato in: Arduino. Tag: , , , , , , , , , , , , , , , . 16 commenti

Fino a qualche settimana fa, nemmeno io sapevo con precisione qual’era la differenza tra Arduino, ed il suo “core” Atmega328.
Leggevo qua e la che l’Atmega328 può lavorare in stand-alone, con o senza il bootloader di Arduino, e addirittura, nella sua configurazione minimale, senza alcun componente esterno.
Ero confuso quindi su cosa facesse esattamente Arduino e su cosa facesse l’Atmega328 “senza Arduino”, non trovando nemmeno tante informazioni in merito su Internet.
Alla fine, con tanta pazienza, “sbocconcellando” qua e la qualche informazione sui vari blog, leggendo riviste e libri specializzati, e facendo delle prove sul campo, finalmente mi si è accessa la lampadina (o il LED) in testa e tutto mi è apparso più chiaro.
Ho deciso quindi di pubblicare questo post dove spiego brevemente ed in maniera semplice (e probabilmente anche in maniera non del tutto professionale – chiedo quindi scusa se ci sono delle imprecisioni) cos’è Arduino e cosa lo differenzia dall’Atmega328 (che è inserito nelle schede Arduino di ultima generazione).
Se dovessi definire il progetto Arduino, lo definirei una piattaforma Hardware e Software opensource, che permette di sfruttare in maniera più semplice e rapida le potenzialità offerte dal microcontrollore Atmega328.
La parte Hardware, tipicamente è rappresentata dalle schede elencate sul sito ufficiale, con tanto di schemi aperti che ci permettono di realizzare da noi le varie schede Arduino o di modificarle e personalizzarle a nostro piacimento. La parte Software invece è raprresentata dal tanto citato bootloader, dalle librerie (presenti sempre sul sito) e dall’IDE, l’interfaccia che permette di programmare e “debuggare” la nostra scheda Arduino.
Ma quali sono le differenze tra Arduino e il suo microcontrollore Atmega328 e quali vantaggi ci offre Arduino nella programmazione del microcontrollore?
Dal punto di vista Hardware, la scheda di Arduino (prendiamo come esempio Arduino UNO) è pronta all’uso: ha tutto quello che ci serve per programmare il microcontrollore collegando la scheda semplicemente alla porta USB del PC; contiene al suo interno un connettore di alimentazione, una porta usb, un integrato che fa da convertitore USB/Seriale, un LED ci accensione, un LED di controllo collegato al PIN 13, due led di segnalazione TX/RX, le strip header femmina per il collegamento degli ingressi/uscite tramite cavetti per breadboard e ovviamente il nostro microcontrollore Atmega328 con bootloader Arduino già caricato.
In questo modo aprendo l’IDE e selzionando la porta seriale del PC possiamo caricare i nostri sketch con un semplice tasto ed in pochi secondi (tipicamente 2-3). L’upload avviene tramite la porta seriale emulata dall’USB, che va a collegarsi ai PIN TX e RX dell’Atmega (piedini rispettivamente 3 e 2).
Dal punto di vista Software , il bootloader precaricato sull’Atmega (indipendentemente che sia montato su una scheda Arduino o semplicemente su una breadboard), è quello che permette la comunicazione seriale con il nostro PC. Senza il bootloader, per caricare gli sketch (i nostri “programmi”), avremmo bisogno di un programmatore per AVR, più costoso, un po’ più macchinoso da utilizzare e più lento nel caricare gli sketch. Il bootloader è quindi un programma, un firmware potremmo dire, il cui compito è praticamente quello di caricare i nostri sketch compilati all’interno della memoria flash del microcontrollore tramite comunicazione seriale, facendo si che tale programmazione non vada a sovrascrivere la zona di memoria dove è presente il bootloader. Quindi quando facciamo l’upload di uno sketch andiamo a scrivere in una zona di memoria libera e il bootloader non viente toccato e rimane integro.
Il vantaggio rispetto all’Atmega senza bootloader come abbiamo già visto è quello di poter effettuare l’upload tramite una semplice comunicazione seriale, e ad una velocità maggiore rispetto a quello che avremmo caricando direttamente gli sketch tramite programmatore AVR.
L’altra parte che riguarda il software sono le librerie incluse nell’IDE di Arduino. Tali librerie aggiungono svariate funzioni e costanti che permettono di semplificare enormemente il codice che andiamo a scrivere rendendolo molto più fruibile rispetto a quello standard del microcontrollore. Il tutto viene gestito tramite l’IDE, che è l’intefaccia di Arduino con cui noi scriviamo gli sketch, li “uploadiamo” e li “debugghiamo”.
Fatta questa premessa (sperando di non avervi tediato e di essere riuscito a spiegare senza creare ulteriore confusione) nei prossimi post andremo a vedere come fare a costruire un’Arduino stand-alone e come programmare un’Atmega328 senza bootloader, soluzione che a volte può risultare vantaggiosa.