FONA 808 + ARDUINO UNO – FASE 2 (GPS e Internet)

En nuestra primera entrega sobre este tema discutimos cómo conectar un modem FONA 808 de  Adafruit con un ARDUINO UNO para poder realizar operaciones en la red de telefonía movil GSM tales como el envío de mensajes SMS usando una técnica ampliamente difundida denominada comandos AT.

En esta segunda entrega discutiremos otras funciones del FONA 808 tales como la lectura de posición GPS y el envío de mensajes por Internet usando la biblioteca de Adafruit para dispositivos FONA “Adafruit Fona Library”. Continuar leyendo “FONA 808 + ARDUINO UNO – FASE 2 (GPS e Internet)”

FONA808 + ARDUINO UNO – FASE 1: Conexión, Comandos AT y Mensajes SMS

En este tutorial demostramos cómo conectar un modem FONA 808 de  Adafruit con un ARDUINO UNO para poder realizar operaciones en la red de telefonía movil GSM tales como el envío de mensajes SMS o comunicación por internet usando una red 3G.

En esta entrega discutiremos las conexiones de diversos puertos y pines del FONA, así como el envío de comandos AT mediante el monitor serial del IDE de ARDUINO (o cualquier terminal serial conectada al ARDUINO) Continuar leyendo “FONA808 + ARDUINO UNO – FASE 1: Conexión, Comandos AT y Mensajes SMS”

Neural Compute Stick Movidius

En los últimos años se escuchado el término de “machine learning” y los procesos que han existido para el análisis de los datos normalmente han sido ejecutados a través de la nube, sin embargo el Neural Compute Stick Movidius INTEL viene a ofrecer una alternativa adicional al proceso a través de un procesamiento local.

El Movidius Neural Compute Stick es el primer kit de aprendizaje basado en USB, que permite acelerar el entrenamiento de AI (Inteligencia Artificial), con una capacidad de procesamiento de una red neuronal.

El dispositivo utiliza una VPU (Vision Processing Unit) Myriad 2 personalizada que ofrece una potencia de 100 GFLOPs con un consumo de 1 vatio y 4GB de memoria LPDDR3, sin embargo una de las características que más me llamo la atención es el “multi-stick”, lo que permite utilizar varias unidades del Movidius Neural Compute Stick para que trabajen en forma conjunta (Si se conectaran 4 Movidius, tendríamos 400 GFLOPS de potencia, lo que es increíble para un USB que tiene un precio $79).

Caracteristicas relevantes:

  • Compilar: Movidius convierte automáticamente una red neuronal convolucional (CNN) basada en Caffe y ya entrenada en una red neuronal integrada y optimizada para operar directamente en la VPU Myriad 2 de Movidius.
  • Ajustar: Permite realizar ajustes efectivos para obtener un rendimiento óptimo con datos reales y con un consumo ultra bajo. Los scripts de validación permiten comparar la precisión de los modelos optimizados en el dispositivo con la de los modelos originales.
  • Acelerar: El Movidius Neural Compute es el único capaz de actuar como un acelerador periférico de redes neuronales añadiendo la capacidad de aprendizaje profundo a las actuales plataformas informáticas para mejorar el rendimiento y la eficiencia.

Conceptos relacionados:

  • VPU (Vision Processing Unit): Es un tipo de acelerador diseñado para procesamiento de argumentos gráficos, como redes neuronales profundas, estimación de pose, detección de profundidad 3D, entre otros.
  • CPU Risc (Reduced Instruction Set Computer): No se trata de usar pocas instrucciones, si no de simplificar la carga de datos de memoria sin realizar operaciones sobre ellos.

NOTA: La siguiente imagen es con fines ilustrativos, únicamente para conocer el Neural Compute Stick por dentro, no intente esto en casa!

Modelando Bases de Datos Relacionales con XAMPP y phpMyAdmin

Alguna vez habrán enfrentado la necesidad de modelar una base de datos relacional.

El mundo de bases de datos relacionales (RDBM) está regido por unos cuantos titanes en el tema. Desde Oracle, pasando por MS SQL Server y sin olvidar MySQL (y su hermana MariaDB) y PostgreSQL.

Para efectos de este artículo nos enfocaremos en MySQL y su nueva ramificación MariaDB.

MySQL forma parte de una pila de tecnologías web sumamente influyentes a nivel mundial. Nos referimos al “Stack LAMPP” que se traduce en Linux, Apache, MySQL, PHP/PERL.

En este conjunto de tecnologías, LINUX figura como un principal contendor en el mercado de sistemas operativos para servidores web (si es que existe tal cosa); mientras que Apache se desempeña como uno de los principales programas de servidor web a nivel mundial. Luego tenemos MySQL que es el componente de base de datos y finalmente PHP como lenguaje de programación para la web del lado del servidor.

Existen varios sistemas de instalación de la pila LAMPP; en nuestro caso usaremos una publicada por la organización ApacheFriends.org denominadada XAMPP. La “X” viene por la compatibilidad con sistemas operativos fuera de LINUX. Así XAMPP permite la instalación de la pila AMPP tanto en LINUX como en MS Windows y OSx de Mac.

A su vez, XAMPP trae algunas utilidades adicionales de las cuales vale la pena mencionar el sistema phpMyAdmin. Una herramienta avanzada que permite el diseño y manipulación de bases de datos MySQL.

Una vez que hemos descargado e instalado XAMPP en nuestro computador, y que nos hemos asegurado de que los servicios para Apache y MySQL están funcionando adecuadamente, podemos acceder al poder de XAMPP la dirección del servidor local: http://localhost/

La siguiente imagen muestra nuestra pantalla principal de XAMPP por medio del navegador.

Nótese entonces que en el menú superior a la derecha tenemos la opción “phpMyAdmin”

Seguidamente se ilustra como luce nuestra versión de phpMyAdmin en este momento.

Al lado izquierdo tenemos las diferentes bases de datos que están ya definidas en el servidor; mientras que a mano derecha tenemos el área de trabajo con diversos puntos de funcionalidad para editar bases de datos y cualquier otro elemento de base de datos.


PASO 1 – CREACIÓN DE BASE DE DATOS

Comenzamos este ejercicio haciendo clic en el nodo “New” que se encuentra a mano izquierda sobre la lista de bases de datos.

Esto nos muestra un formulario para crear una nueva base de datos que básicamente pregunta por el nombre de la base de datos y por el conjunto de caracteres (collation) predeterminado para la base de datos. Este parámetro define qué tipo de simbología usará la base de datos para almacenar texto. Uno de los conjuntos de caracteres más efectivos para occidente es el utf8 con sus variantes por idioma. Para este ejemplo que soporta símbolos en español y otros idiomas usaremos utf8_bin.

Una vez creada la base de datos podemos comenzar con el proceso de modelado.

Para esto utilizaremos el siguiente enunciado:

Se requiere diseñar una base de datos relacional para manejo de inventarios. El inventario contabiliza las cantidades disponibles de productos de diversos tipos; tomados del catálogo de productos que vende la organización. Para efectos de inventario se tienen dos tipos de producto: (1) los productos “serializables” que son productos que se pueden identificar de manera única (por número de serie asignado por el fabricante) y (2) los productos “a granel” que no se pueden identificar de manera unica sino por cantidades, por ejemplo 1 Kg de tornillos, o 300 destornilladores. El inventario se maneja en diversas bodegas y a su vez se contabilizan las entradas y salidas de inventario para y desde cada bodega.

Con este enunciado vamos a dar un siguiente paso para la identificación de los elementos fundamentales del modelo conceptual, es decir las entidades y sus relaciones.


PASO 2 – Identificación de Elementos

Una técnica que proponemos para esto es la de marcar el enunciado con un color (azul) aquellas partes que describen una entidad y con otro color (verde) aquellas partes que describen una relación. Así el enunciado queda de la siguiente manera:

Se requiere diseñar una base de datos relacional para manejo de inventarios. El inventario contabiliza las cantidades disponibles de productos de diversos tipos; tomados del catálogo de productos que vende la organización. Para efectos de inventario se tienen dos tipos de producto: (1) los productos “serializables” que son productos que se pueden identificar de manera única (por número de serie asignado por el fabricante) y (2) los productos “a granel” que no se pueden identificar de manera única sino por cantidades de alguna unidad de medida; por ejemplo 1 Kg de tornillos, o 300 destornilladores. El inventario se maneja en diversas bodegas y a su vez se contabilizan diferentes movimientos como entradas y salidas de inventario para y desde cada bodega.

De esta forma hemos identificado las siguientes entidades:

  1. Catálogo de Producto
  2. Tipo de Producto
  3. Unidad de Medida
  4. Bodega
  5. Movimiento
  6. Tipo de Movimiento
  7. Fabricante

También se identifican algunas relaciones:

  1. Catálogo de Producto >==> Tipo de Producto
  2. Catálogo de Producto >==> Fabricante
  3. Catálogo de Producto >==> Unidad de Medida
  4. Movimiento >==> Tipo de Movimiento (entrada/salida)
  5. Movimiento >==< Bodega

Finalmente algunos atributos relevantes son:

  1. Número de serie
  2. Cantidad
  3. Nombre del Producto
  4. Nombre de Bodega
  5. Descripción de Unidad de Medida
  6. Nombre de Tipo de Movimiento

PASO 3 – Modelo Conceptual

Una vez identificados los elementos básicos del modelo de datos, podemos realizar un diagrama de Entidad-Relación que nos permita comunicar cuales son las entidades que componen el modelo y como se relacionan entre si.

Aunque basta con Power Point o algun otro software que nos permita generar cajitas y conectarlas con líneas; en nuestro caso usaremos el poder de phpMyAdmin.

Para esto tomamos cada entidad y definimos las tablas respectivas con los valores más fundamentales que podemos pensar para cada entidad:

  1. Tipo de Producto (Código de Tipo de Producto, Descripción)
  2. Unidad de Medida (Código de Unidad de Medida, Descripción)
  3. Fabricante (Código de Fabricante, Nombre)
  4. Catálogo de Producto (Código de Producto, Descripción, Código de Tipo de Producto, Código de Fabricante, Código de Unidad de Medida)
  5. Bodega (Código de Bodega, Descripción)
  6. Tipo de Movimiento (Código de Tipo de Movimiento, Descripción)
  7. Movimiento (ID de Movimiento, Código de Bodega, Código de Producto, Código de Tipo de Movimiento, Cantidad)

Nótese que hemos reorganizado las entidades de forma que primero se definen aquellas de las cuales hay dependencia en otras entidades. También debemos acotar que los nombres de las tablas (entidades) y sus atributos los realizamos usando una nomenclatura estándar, donde “cd” refiere a código, “dsc” refiere a descripción y “id” refiere a identificador numérico automático. Se usan ID’s en las entidades transaccionales, mientras que se usan códigos en las entidades tipificadoras.

La siguiente imagen muestra cómo se definen los campos básicos de una tabla (entidad). Para poder acceder a este formulario se hace clic en el nodo de base de datos “inventario” a la izquierda. En el área de trabajo hay una opción para iniciar la creación de una tabla (entidad) con una cantidad predeterminada de columnas (atributos)

 


PASO 4 – Modelado de las Relaciones

Una vez definidas las entidades (tablas) podemos visualizarlas usando el área de la izquierda, expandiendo los nodos correspondientes como se muestra en la siguiente imagen.

A su vez, si hacemos clic en la base de datos “inventario” podremos acceder a la función “Designer” la cual nos permitirá ir construyendo las relaciones entre las entidades (tablas) mientras que construimos el diagrama Entidad-Relación correspondiente.

La siguiente imagen muestra la función de diseño, desde donde se pueden crear relaciones entre las diferentes tablas.

Si hacemos clic en “Toggle small/big” en el menú de la izquierda podremos ver todos los atributos.

También, si hacemos clic en “Create relationship” podremos seleccionar – primero – un atributo de tipo “llave primaria” y – segundo – un atributo en otra tabla de tipo “referencia foránea” y así conformar las relaciones.

De esta forma podemos ver el diagrama con relaciones logrado como sigue, el cual no solamente expresa las relaciones en sí, sino también la cardinalidad entre las entidades.

Volviendo al diagrama reducido a solamente las entidades podemos ver que queda así; incluyendo indicadores de cardinalidad entre las entidades.

Estos diagramas son sumamente útiles para discutir y razonar sobre el modelo de datos. A su vez se puede utilizar phpMyAdmin para agregar o modificar atributos en la fase de modelado detallado de la base de datos.

Comandos por BLE – (Parte 1 de 2) – El Receptor

Para continuar la exploración de la tecnología BLE que comenzó nuestra compañera Rebeca Rodriguez Tencio acá, les presentamos este primer tutorial de dos relacionados. La idea es poder implementar una forma de enviar comandos a una tarjeta de prototipado via Bluetooth Low Energy (BLE) desde una App de un teléfono Móvil.

En esta primera parte implementaremos un servicio “Comando LED” en un microcontrolador compatible con Arduino 101 llamado TinyTILE (basado en el chip Curie de Intel)

En la segunda parte, implementaremos una App (Android y IOS) usando IONIC 3 que le envía comandos al micro-controlador mediante el sistema BLE del teléfono.

(!) Antes de seguir estas instrucciones asegúrese de entender las Condiciones de Uso de nuestro sitio.

Primero: Programemos el Curie

En resumen:

  1. Necesitaremos un protoboard, un LED, una resistencia de 150 Ohm, un TinyTILE y un cable USB a micro-USB y una PC
  2. El circuito es muy sencillo:


  3. En la PC instalamos los controladores de placa “Arduino/Genuino 101” en el IDE de ARDUINO (V.1.8.2)
    • Menu: Tools >  Board > Board Manager > Search “Curie” > Instalar V 2.0.2 o superior.
  4. Descargamos el programa (sketch) de ejemplo de mi repositorio de Github y lo abrimos con el IDE de ARDUINO.
  5. Instalamos el boceto de ejemplo en la placa
    • Menu: Sketch > Upload
  6. Usamos una app para pruebas BLE denominada “BLE Scanner” para enviar comandos “ON” y “OFF”
  7. Nótese que hemos implementado una función “parpadear” que nos permite ver si el sketch arrancó adecuadamente.

Las siguientes imágenes ilustran el uso de BLE Scanner para enviar los comandos.

Seguidamente mostramos el código original del programa con los comentarios detallados sobre su funcionamiento. Es realmente sencillo; podemos resumirlo en:

  1. Definir un servicio BLE “ServicioBLE_Comando” (línea 5)
  2. Deinir una característica BLE “CaracteristiciaBLE_Comando” de tipo genérica, de lectura y escritura con mensajes de 20 bytes (línea 8)
  3. Darle un nombre al dispositivo “COMANDO LED” e inicializarlo, agregando el servicio y la característica (línea 19)
  4. Publicitamos el servicio (línea 23)
  5. Leemos eventos BLE en la característica (nuevos comandos) que luego son interpretados y ejecutados (líneas 31,33,57,61)
  6. Para esto convertimos el valor recibido a un String (línea 63)

 


#include <CurieBLE.h>
#define ledPin 13

//Definimos un servicio BLE
BLEService servicioBLE_Comandos("db938b80-f010-44b6-8aa9-1835adf9419a"); // create service

//Definimos una característica que pueda ser leida o escrita desde una central BLE, con capacidad de 20 bytes por mensaje.
BLECharacteristic caracteristicaBLE_Comandos("9906064e-9bbe-4eba-b415-bbd223f7d3d9", BLERead | BLEWrite, 20);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(ledPin, OUTPUT); 
  delay(500); //Esperamos un poco de tiempo (500ms) por si se puede habilitar la terminal serial.
  parpadear(5,200);//Señalizamos con el LED que estamos iniciando el sketch
  
  BLE.begin(); //Inicializamos el sistema Bluetooth Low Energy (BLE) del Curie
  parpadear(2 ,100);//Señal de aviso de que la operación anterior fue exitosa
  
  BLE.setLocalName("COMANDO LED"); //Definimos un nombre para publicitar nuestro dispositivo
  BLE.setAdvertisedService(servicioBLE_Comandos);//Definimos el servicio que se va a publicitar
  servicioBLE_Comandos.addCharacteristic(caracteristicaBLE_Comandos); //Agregamos la característica al servicio
  BLE.addService(servicioBLE_Comandos); //Agregamos el servicio al dispositivo  
  BLE.advertise(); // Publicitamos el dispositivo
  parpadear(3 ,100);//Señal de aviso de que la operación anterior fue exitosa

  Serial.println("En este punto el dispositivo queda listo, publicitado y esperando conexiones...");
  parpadear(10,50);//Señal de aviso de que SETUP se concluyó satisfactoriamente
}

void loop() {
  BLE.poll(); // Obtenemos cualquier evento BLE que haya sido enviado al dispositivo

  if (caracteristicaBLE_Comandos.written()) { //Si hay datos, ejecutamos el comando
    leerYEjecutarComado();
  } // ... caso contrario simplemente se termina el flujo de loop()
}

/**
 * Este método lee el comando registrado en la característica BLE y lo ejecuta.
 */
void leerYEjecutarComado(){
    String valorDelComando = obtenerValorDelComando();

    if (valorDelComando.startsWith("ON")) {
      Serial.println("LED on");
      digitalWrite(ledPin, HIGH);
    } else {
      Serial.println("LED off");
      digitalWrite(ledPin, LOW);
    }
}

/**
 * Extraer el valor del comando en formato String
 */
String obtenerValorDelComando(){
    int longitudDelComando = caracteristicaBLE_Comandos.valueLength();
    Serial.print("Longitud: ");
    Serial.println(longitudDelComando);
      
    const byte* val = caracteristicaBLE_Comandos.value();
    
    String strValor = String((const char *)val).substring(0, longitudDelComando);
    Serial.println("|" + strValor + "|");

    return strValor;
}

void parpadear(int times, int milliseconds){
  for(int i=0; i<times; i++){
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
    delay(milliseconds);
    digitalWrite(ledPin, LOW);
    delay(milliseconds);
  }
}