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Usando la memoria FLASH del Intel Curie

24 Jul , 2017,
Jose Nunez
, ,
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Hola a todos.

Este es un tópico un poco más detallado.

El siguiente Sketch que pueden descargar de mi Github permite registrar datos en la memoria FLASH (persistente) del Intel Curie, buscarlos y eliminarlos.

Espero que el código sea bastante legible para todos.

Esta es una versión corregida del código original. Resulta que la librería SerialFlash no permite reutilizar porciones de memoria, así que después de varias operaciones creando y removiendo el archivo la memoria se acaba y se hace necesario borrar toda la flash (proceso que toma 1 segundo). Puede observarse en la línea 373 cómo se realiza este borrado cuando la creación “rápida” del archivo falla.

Acá implemento varias técnicas de “debugging” tales como parpadeos informativos, mensajes de consola estructurados y “pruebas unitarias” así como funciones de alcance y tamaño limitado.

Acá se resuelven  varios problemas, incluyendo aquello de ¿Cómo convierto un String a un const char*?  Bueno, no necesariamente una conversión, sino una implementación que es soportada por la función que estaba tratando de llamar. (ver linea 319)

En resumen, acá implemento funciones para crear un archivo en la memoria flash, con un formato predefinido. Leer el contenido de ese archivo y borrar el archivo.

Luego tambien implemento funciones para buscar contenido en el archivo y para eliminar contenido del archivo.

A su vez hay funciones para verificar el formato del archivo y realizar algunas pruebas unitarias.

El caso de uso es el almacenamiento de datos pequeños (códigos de acceso por ejemplo) que se puedan agregar, buscar o eliminar.

Capas:

  1. Acceso a Datos: Manejo de la memoria flash con archivos (crear archivo, guardar contenido, obtener contenido, eliminar archivo)
  2. Negocio: Agregar llave, eliminar llave, buscar llave.
  3. Desarrollo: diferentes pruebas y verificaciones.

Son una veintena de funciones pequeñas. Cada una hace lo suyo de manera muy explícita. Espero que les sea de utilidad.


// Escrito por José Núñez como un ejemplo didáctico para el dominio público.
// Utiliza la librería SerialFlash de Paul Stoffregen.
// Dicha librería se puede descargar de https://github.com/PaulStoffregen/SerialFlash

//Abstracción de la librería SerialFlash para el controlador Intel Curie
#include 
#include 

#define FSIZE 256 //Tamaño predefinido del archivo
#define ledPin 13 //PIN para un LED 
#define buttonPin 10 //PIN para leer un botón. Debe estar "pull-up" y el botón realiza una conexión a tierra.

const char *filename = "rfidble.txt"; //Nombre del archivo
#define CONTENT_SIZE 153 //Tamaño predefinido del contenido del archivo para este ejemplo.

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  pinMode(buttonPin, INPUT);
  
  parpadear (5, 1000);

  debugMessage("Setup() BEGIN!");

  parpadear (3, 500);
  
  // Inicializar operación de la librería SerialFlash
  if (!SerialFlash.begin(ONBOARD_FLASH_SPI_PORT, ONBOARD_FLASH_CS_PIN)) {
    debugMessage("Setup() Unable to access SPI Flash chip");
  }

  debugMessage("Setup() DONE!");
}
/*------*/
/* LOOP */
/*------*/
bool executedOnce = false;
bool addKeyMode = false;
void loop() {
  if (!executedOnce) {
    debugMessage("loop() executing... reading file...");
    String fileContent = readFile();

    debugMessage("loop() file read: |" + fileContent + "| (" + String(fileContent.length()));

    debugMessage("loop() doing file verifications...");
    if (!verifyBegin(fileContent) || !verifyEnd(fileContent) || !verifySearch() || ! verifySize(fileContent)) {
      debugMessage("loop() Verifications Failed. Reformatting...");
      initFile();
      executedOnce = false;
    } else {
      debugMessage("loop() verifications ran OK");

      debugMessage("loop() testing key addition");
      test_addKey();

      debugMessage("loop() testing key removal");
      test_removeKey();
      executedOnce = true;
    }
  }
  
  processButtonCase();

}

void processButtonCase() {
  heartBeat();

  checkButton();

  if (addKeyMode) {
    addKey("1234");
    addKey("5678");
    addKey("91011");
    addKey("121314");
    addKey("151617");
    addKeyMode = false;
  }
}

unsigned long nextHeartBeat = 0;
void heartBeat() {
  if (millis() > nextHeartBeat) {
    debugMessage("Heartbeat!");
    parpadear (2, 200);
    nextHeartBeat = millis() + 2000;
  }
}

/******************************
   INTERACTION LAYER
 ******************************/

bool didResetMode = false;
void checkButton() {
  if (digitalRead(buttonPin) == LOW) {
    debugMessage("checkButton() Button is low!");
    long lowDetectionMillis = millis();

    while (digitalRead(buttonPin) == LOW) {
      long timeInLow = millis() - lowDetectionMillis;
      if (timeInLow > 3000) {
        debugMessage("checkButton() button was low for more than 3 seconds! Initializing File...");
        initFile();
        didResetMode = true;
        break;
      }
    }
    if (!didResetMode) {
      debugMessage("checkButton() Switching to addKey mode...");
      addKeyMode = true;
    }

    didResetMode = false;
  }
}

/*****************************
   DEBUG LAYER
 *****************************/
void test_addKey() {
  debugMessage("test_addKey() BEGIN!");
  String newKey = "2097876";
  debugMessage("test_addKey() Key to add: " + newKey);

  bool newKeyAlreadyFound = findKey(newKey);
  if (newKeyAlreadyFound) {
    debugMessage("test_addKey() WRONG: Key was not expected, but found. " + newKey);
  } else {
    debugMessage("test_addKey() CORRECT: New Key was not found, as expected. " + newKey);
  }

  debugMessage("test_addKey() Calling addKey()!");
  addKey(newKey);

  debugMessage("test_addKey() verifying addKey() results...");
  bool newKeyFound = findKey(newKey);
  if (newKeyFound) {
    debugMessage("test_addKey() CORRECT: New Key was found as expected. " + newKey);
  } else {
    debugMessage("test_addKey() WRONG: New Key was not found. " + newKey);
  }
}

void test_removeKey() {
  debugMessage("test_removeKey() BEGIN!");
  String keyToRemove = "2097876";
  debugMessage("test_removeKey() Key to remove: " + keyToRemove);

  bool keyToRemovePresent = findKey(keyToRemove);
  if (keyToRemovePresent) {
    debugMessage("test_removeKey() CORRECT: Key to remove is present as expected. " + keyToRemove);
  } else {
    debugMessage("test_removeKey() WRONG: Key to remove is not found!!!. " + keyToRemove);
  }

  debugMessage("test_removeKey() calling remove key...");
  removeKey(keyToRemove);

  if (findKey(keyToRemove)) {
    debugMessage("test_removeKey() WRONG: Key to remove is present. NOT EXPECTED!!!! " + keyToRemove);
  } else {
    debugMessage("test_removeKey() CORRECT: Key to remove not present as expected.");
  }

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

void debugMessageNoLF(String message) {
  Serial.print (message);
}

void debugMessage(String message) {
  long curMillis = millis();
  Serial.print (curMillis);
  Serial.print (": ");
  Serial.println (message);
}

bool verifyBegin(String fileContent) {
  debugMessage("verifyBegin() BEGIN!");
  if (fileContent.startsWith("FILE_BEGIN_OK")) {
    debugMessage("verifyBegin() CORRECT: File begin is OK");
    return true;
  } else {
    debugMessage("verifyBegin() WRONG: File begin is NOT AS EXPECTED");
    return false;
  }
}
bool verifyEnd(String fileContent) {
  debugMessage("verifyEnd() BEGIN!");
  if (fileContent.endsWith("FILE_END_OK")) {
    debugMessage("verifyEnd() Correct: End of file is as expected");
    return true;
  } else {
    debugMessage("verifyEnd() WRONG: End of file is NOT AS EXPECTED");
    return false;
  }
}

bool verifySize(String fileContent) {
  debugMessage("verifySize() BEGIN!");
  if (fileContent.length() == CONTENT_SIZE) {
    debugMessage("verifySize() CORRECT!");
    return true;
  } else {
    debugMessage("verifySize() WRONG!");
    return false;
  }
}
bool verifySearch() {
  debugMessage("verifySearch() BEGIN!");
  bool k1found = findKey("7598635");
  bool k2found = findKey("notfoundhere");

  if (k1found && ! k2found) {
    debugMessage("verifySearch() SEARCH IS OK!");
    return true;
  } else {
    debugMessage("verifySearch() ERROR!!!! SEARCH IS WRONG!!");
    return false;
  }
}


/******************************************
   BUSINESS LAYER
 ******************************************/

bool findKey(String key) {
  debugMessage("findKey(): " + key);
  String formattedKey = formatKey(key);
  String fileContent = readFile();
  int pos = fileContent.indexOf(formattedKey);
  if (pos > 0) {
    debugMessage("findKey() FOUND: " + key + " at " + String(pos));
    return true;
  } else {
    debugMessage("findKey() Not found: " + key);
    return false;
  }
}

void addKey (String key) {
  debugMessage("AddKey() BEGIN!");
  String fileContent = readFile();
  if (findKey(key) == true) {
    debugMessage("AddKey() Key already stored!");
    return; //Already there
  } else {
    int pos = fileContent.indexOf(",----------");
    String beginning = fileContent.substring(0, pos);
    String thisKey = formatKey(key);
    String restOfFile = fileContent.substring(pos + 11);
    String newFileContent = beginning + thisKey + restOfFile;
    debugMessage("OLD FILE:" + fileContent);
    debugMessage("NEW FILE:" + newFileContent);
    saveFile(newFileContent);
  }
}

String formatKey(String key) {

  int dashesRequired = 10 - key.length();
  String result = "";
  for (int i = 0; i < dashesRequired; i++) {
    result = result + "-";
  }
  return "," + key + result;
}
void removeKey(String key) {
  debugMessage("removeKey() BEGIN!");
  String fileContent = readFile();
  if (findKey(key) == false) {
    debugMessage("removeKey() key not present!");
    return; //Already not there
  } else {
    String formattedKey = formatKey(key);
    debugMessage("removeKey() Formatted Key: |" + formattedKey + "|");
    int pos = fileContent.indexOf(formattedKey);
    debugMessage("removeKey() Index of Formatted key: " + String(pos));
    if (pos > 0) {
      String beginning = fileContent.substring(0, pos);
      String thisKey = formatKey("");
      String restOfFile = fileContent.substring(pos + 11);
      String newFileContent = beginning + thisKey + restOfFile;
      debugMessage("removeKey() OLD FILE:" + fileContent);
      debugMessage("removeKey() NEW FILE:" + newFileContent);
      saveFile(newFileContent);
    } else {
      debugMessage("removeKey() Formatted Key not found! " + formattedKey);
    }
  }

}

/**
   This function initializes file with raw content.
*/
void initFile() {
  debugMessage("initFile() BEGIN!");

  String fileContent = "FILE_BEGIN_OK:123455,7598635---,----------,----------,----------,----------,----------,----------,----------,----------,----------,----------,FILE_END_OK";
  saveFile(fileContent);

  debugMessage("initFile() DONE!");
}


/********************
   DATA ACCESS LAYER
 ********************/

/**
   This function reads file content into an string. Implements full debugging mechanism
*/
String readFile() {
  debugMessage("readFile(): Begin!");

  debugMessage("readFile() Opening file: " + String(filename));
  SerialFlashFile file = SerialFlash.open(filename);

  // Get the size and position
  uint32_t fsize = file.size();
  debugMessage("readFile() Size: " + String(fsize));

  uint32_t filePos = file.position();
  debugMessage("readFile() Position: " + String(filePos));

  debugMessage("readFile() Seeking...");
  file.seek(filePos);

  debugMessage("readFile() Reading buffer...");
  char mybuff[fsize];
  file.read(mybuff, fsize);
  String result = String(mybuff);
  debugMessage("readFile() Closing file...");
  file.close();

  debugMessage("readFile() Content:");
  debugMessageNoLF("|||");
  debugMessageNoLF(result);
  debugMessageNoLF("|||");
  debugMessage("Size:" + String(result.length()));

  debugMessage("readFile() DONE!");
  return result;
}

/**
   This function drops existing file and saves a new one with proposed content.
*/
void saveFile(String newFileContent) {
  debugMessage("saveFile() BEGIN!");

  removeFile();

  uint8_t flashBuffer[CONTENT_SIZE + 1];
  newFileContent.getBytes(flashBuffer, CONTENT_SIZE + 1);
  SerialFlashFile file;


  debugMessage("saveFile() Creating file if not exist...");
  // Create the file if it doesn't exist
  while (!create_if_not_exists(filename)) {
    debugMessage("Memory filled up! Clearing Flash...");
    SerialFlash.eraseAll();

    while (SerialFlash.ready() == false) {
      // wait, 30 seconds to 2 minutes for most chips
    }
  }

  debugMessage("saveFile() Opening file for write!");
  // Open the file and write test data
  file = SerialFlash.open(filename);

  debugMessage("saveFile() Writing into file...!");
  file.write(flashBuffer, CONTENT_SIZE + 1 );
  debugMessage("saveFile() String \"" + String(newFileContent) + "\" written to file " + String(filename));

  debugMessage("saveFile() Closing file...");

  file.close();

  debugMessage("saveFile() DONE!");

}

/**
   This function drops the file.
*/
void removeFile() {
  debugMessage("removeFile() BEGIN!");

  if (SerialFlash.exists(filename)) {
    debugMessage("removeFile() Removing file...");
    SerialFlash.remove(filename);
  } else {
    debugMessage("removeFile() No file to remove..." + String(filename));
  }
  parpadear (3, 50);

  debugMessage("removeFile() DONE!");
}

bool create_if_not_exists (const char *filename) {
  if (!SerialFlash.exists(filename)) {
    debugMessage("Creating file " + String(filename));
    return SerialFlash.create(filename, FSIZE);
  }

  debugMessage("File " + String(filename) + " already exists");
  return true;
}

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Intel Curie – Punto de Partida (Documento Cambiante)

20 Ago , 2016,
Jose Nunez
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Acá algunos enlaces útiles para desarrollar con Intel Curie:

 

 

 

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Comandos por BLE – (Parte 2 de 2) – El Transmisor (TX)

22 Jul , 2017,
Jose Nunez
, , , , , ,
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Como lo prometido es deuda, acá está la 2da entrega referente a controlar cosas con telefonos celulares mediante Bluetooth Low Energy (BLE) usando IONIC 3.

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

Para ver la Parte 1 haz clic acá

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

Programando el App

En resumen:

  1. IONIC 3 es un sistema para crear aplicaciones móviles usando tecnologías híbridas (cordova, angularjs 4, typescript, html, css, etc.)
  2. Necesitaremos configurar IONIC3 en nuestro computador; esto incluye NodeJS, NVM, NPM y IONIC.
  3. También necesitaremos un muy buen editor de código para TypeScript. Puedo recomendarles Visual Studio Code o Atom.
  4. Descargamos el código del app de ejemplo de mi repositorio de Github y lo abrimos con el IDE de ARDUINO.git clone https://github.com/janunezc/robotics.gitEl código se ubica en ~/robotics/intel_curie/ble_command_app/
  5. En el celular podemos utilizar el sistema Ionic View (descargado del App Store o Google Play) y previsualizar el app 03B50F88Las siguientes imágenes muestran la operación del app

 

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

  1. El tab “SCAN” implementa un proceso básico de búsqueda de dispositivos Bluetooth. No vamos a detallar mucho en este tutorial sobre ese tab.
  2. El tab “LED” implementa la búsqueda de un dispositivo específico y una vez que lo encuentra permite interactuar con el LED para encenderlo y apagarlo.
    1. Los componentes (tabs) de la aplicación IONIC3 se dividen en 3 elementos principales: una vista o view (led.html), un controlador (led.ts) y un modelo que corresponde a los datos que va a manejar la aplicación y que se ubican en el objeto this y sus propiedades públicas.
    2. El archivo led.html es realmente simple. Aparte de los párrafos de texto expicativo y títulos, posee un botón que tiene algunas características importantes de AngularJS como lo son el atributo [disabled] ligado a una variable del modelo denominada “ejecutandoComando”. Cuando la variable tiene un valor verdadero (true) el atributo disabled se activa y el botón se deshabilita. A su vez tiene una directiva (click) que ejecuta la función “Command()” del controlador.
    3. Una parte importante del archivo led.html es el último párrafo en la línea 11. Este utiliza una directiva *ngFor para iterar sobre la variable “messages” y mostrar cada mensaje como un párrafo ( <p> ) individual. Esto nos permite mostrar mensajes de aclaración conforme se ejecutan los procesos en el controlador.
  3. Exploremos ahora el archivo led.ts. Se trata de un script escrito en TypeScript. Un pseudo-lenguaje basado en JavaScript que permite una orientación a objetos más elaborada.
    1. Lo primero que se realiza en led.ts es importar las librerías necesarias. Dos de las más notorias serán BLE y ApplicationRef. La primera permite comunicación BLE, y la segunda permite manipular el framework de Angular para refrescar la pantalla cuando sea necesario.
    2. La siguiente parte super importante es el constructor, el cual implementa una serie de inyecciones de dependencia que vale la pena mencionar.
    3. Nótese la forma en que se inyectan en el constructor tanto la librería BLE como la librería de Angular ApplicationRef. En el constructor también se inicializan variables importantes tales como el ID de servicio y el ID de Característica que se van a manipular.
    4. Las funciones más interesantes en este archivo son:
      1. findDevice() que busca un dispositivo particular y una vez que lo encuentra cambia el modo de comandos para encender o apagar un LED. Para esto usa la funcion de BLE nativo denominada ble.scan()
      2. txData() que utiliza ble.connect y ble.write para conectarse al dispositivo y hacerle llegar un mensaje.
      3. SetMessage() tambien merece ser mecionado como la forma que tenemos de agregar mensajes de control que nos permitan entender cómo se está ejectuando el programa.

Espero que este artículo les sea de utilidad junto con el anterior para aprender a enviar comandos a un dispositivo BLE basado en Intel Curie, mediante el teléfono celular.

Los dejo con estos enlaces de utilidad:

  1. Aprender TypeScript: https://www.typescriptlang.org/docs/home.html
  2. Aprender Ionic 3: https://ionicframework.com/
  3. Aprender Angular 4: https://www.youtube.com/watch?v=kFTmoLm9Jwg

Que estén bien!


led.html

<ion-header>
   <ion-navbar>
   <ion-title>LED</ion-title>
   <p>Acá podemos operar el LED que está implementado en TinyTILE</p>
   <button ion-button [disabled]="ejecutandoComando" (click)="Command()">{{ComandoTXT}}</button>
</ion-navbar>
</ion-header>
<ion-content padding>
   <p>Histórico de Ejecución: ({{myCount}} | {{test}})</p>
   <hr />
   <p *ngFor="let message of messages">{{message}}</p>
</ion-content>

led.ts

import { Component } from '@angular/core';
import { NavController } from 'ionic-angular';
import { BLE } from '@ionic-native/ble';
import { ApplicationRef } from '@angular/core';

@Component({
  selector: 'page-led',
  templateUrl: 'led.html'
})

export class LEDPage {

  public messages = []; //Histórico de ejecución
  public ejecutandoComando = false;
  public BLE;
  public ComandoTXT = "";
  public Value = "";
  public TargetDevice;
  private appRef;

  /**
   * CONSTANTES que serán usadas a lo largo del controlador
   */
  public constants  = {
      DEVICE_NAME: "COMANDO LED",
      CMD_FIND_DEVICE:"FIND DEVICE",
      CMD_STOP_SCAN:"Escaneando... (Clic para parar)",
      CMD_TOGGLE_LED:"CAMBIAR LED",
      ON:"ON",
      OFF:"OFF"
    };

  /**
   * Constructor para el controlador. Todo comienza acá...
   */
  constructor(public navCtrl: NavController, private ble: BLE /*Librería BLE nativa*/, private applicationRef : ApplicationRef /*Librería ApplicationRef de Angular*/ ) {
    this.appRef = applicationRef; //Referencia a la aplicación ANGULAR
    this.SetMessage("Constructor: Iniciado!");
    this.BLE = ble; //Acceso a la librería BLE Nativa
    this.ComandoTXT = this.constants.CMD_FIND_DEVICE;
    this.Value = "ON"; //VALOR PARA ENVIAR
    this.TargetDevice = {}; //Dispositivo al cual conectarse. Inicialmente vacío... se llenará cuando se encuentre el dispositivo en el escaneo.
    this['service_id'] = "db938b80-f010-44b6-8aa9-1835adf9419a"; //Identificador del servicio BLE a conectarse
    this['characteristic_id'] = "9906064e-9bbe-4eba-b415-bbd223f7d3d9"; //Identificador de la característica BLE a conectarse
    this.SetMessage("Constructor: Finalizado!");
  }

  /**
   * This is triggered when the button is clicked.
   */
  public Command(){
    this.ejecutandoComando = true;
    this.SetMessage("Command() - Comando recibido!");
    this.SetMessage(this["ComandoTXT"]);
    this.SetMessage("Interpretando comando...");

    if(this['ComandoTXT']===this.constants.CMD_FIND_DEVICE) {
      this.SetMessage("Ejecutando Comando: FIND DEVICE");
      this['ComandoTXT'] = this.constants.CMD_STOP_SCAN;
      this.findDevice();

    } else if (this['ComandoTXT']===this.constants.CMD_STOP_SCAN) {
      this.SetMessage("Ejecutando Comando: STOP SCAN");
      clearInterval(this['intervalHandle']);
      this['ComandoTXT'] = this.constants.CMD_FIND_DEVICE;
      this.ejecutandoComando = false;

    } else if(this['ComandoTXT']=== this.constants.CMD_TOGGLE_LED){
      this.SetMessage("Ejecutando Comando: TOGGLE LED: " + this.Value);
      this.SetMessage("Acá es donde enviamos un valor al dispositivo BLE");
      this.txData();
    }
  }

  /**
   * This searches for DEVICE in the AIR using SCAN technique.
   */
  private findDevice(){
      this.SetMessage("FindDevice() - INICIO!");
      let  ble = this.BLE;

      this.SetMessage("FindDevice() - ENABLE!");
      ble.enable();

      this.SetMessage("FindDevice() - SET INTERVAL!");
      this['intervalHandle'] = setInterval(() => { // PROGRAMAR UN TIMER DE 2.1 SEGUNDOS
        this.SetMessage("INTERVAL: INICIO! LLAMANDO A BLE SCAN...");
        ble.scan([], 2 /*seconds (0) */).subscribe( data => { //REALIZAR SCAN BLE POR 2 SEGUNDOS
          this.SetMessage("BLE SCAN CALLBACK: " + data['id'] + ' | ' + data['name'] + ' | ' + data['rssi']);
          if(data['name']==this.constants.DEVICE_NAME){
            this.SetMessage(this.constants.DEVICE_NAME + " HA SIDO ENCONTRADO!!");
            clearInterval(this["intervalHandle"]);
            this.TargetDevice = data;
            this["ComandoTXT"] = this.constants.CMD_TOGGLE_LED;
            this.ejecutandoComando = false;
          }
          this.appRef.tick();
        });
      },2100);//FIN DE LA DEFINICIÓN DEL TIMER
      this.ejecutandoComando = false;
    }

  /**
   * Transmitir datos al dispositivo BLE
   */
  private txData(){
    this.SetMessage("txData(): INICIO! Llamando a BLE CONNECT...");

    let id = this.TargetDevice.id;
    this.SetMessage("ID DE DISPOSITIVO: " + id);

    this.ble.connect(id).subscribe(datos=>{
      this.SetMessage("BLE CONNECT CALLBACK: INICIO!. Llamando a BLE WRITE..." + this.Value);

      this.ble.write(this.TargetDevice.id, this['service_id'],this['characteristic_id'], this.StringToBytes(this.Value) ).then(()=>{
        this.SetMessage("BLE WRITE CALLBACK: INICIO! Cambiando valor... " + this.Value);
        if(this.Value==this.constants.ON){
          this.Value = this.constants.OFF;
        } else {
          this.Value = this.constants.ON;
        }
        this.SetMessage("Nuevo valor... " + this.Value);

        this.SetMessage("Llamando a BLE DISCONNECT...");
        this.ble.disconnect(id);
        this.ejecutandoComando = false;
        this.appRef.tick();
      },(error)=>{
        this.SetMessage("BLE Write ERROR!");
        this.SetMessage(error);
        this.SetMessage("Llamando a BLE DISCONNECT...");
        this.ble.disconnect(id);
        this.ejecutandoComando = false;
        this.appRef.tick();
      });
    },error=>{
      this.SetMessage("BLE Connect ERROR!");
      this.SetMessage(error.message);
      this.ejecutandoComando = false;
      this.appRef.tick();
    });
  }

  /**
   * Agrega mensajes de ejecución al histórico
   */
  public SetMessage(message){
    var count = this['messages'].length;
    message = count + ':' + message;
    this['messages'].unshift(message);

    /*
      ESTA LINEA ES IMPORTANTE PARA REFRESCAR LA PANTALLA CUANDO SE GENERAN EVENTOS
      FUERA DEL CONTROL DE ANGULAR. POR EJEMPLO CUANDO SE LLAMA A UN CALLBACK EN
      UN PROCESO DE BLE SCAN.
    */
    this.appRef.tick();
  }

  // ASCII only. Convierte el valor a escribir a un arreglo de BYTES
  public StringToBytes(string) {
     let array = new Uint8Array(string.length);
     for (let i = 0, l = string.length; i < l; i++) {
         array[i] = string.charCodeAt(i);
      }
      return array.buffer;
  }

  // ASCII only
  public BytesToString(buffer) {
      return String.fromCharCode.apply(null, new Uint8Array(buffer));
  }
}

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

21 Jul , 2017,
Jose Nunez
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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);
  }
}

 

 

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Fundamentos y Experimentación con Bluetooth Low Energy

1 Jul , 2017,
Rebeca Rodriguez Tencio
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Resumen: En esta publicación, Rebeca Rodiguez nos da una importante lección sobre la importancia de profundizar un poco en los fundamentos de las tecnologías que usamos, y a su vez nos propone un experimento muy interesante para aplicar estos conocimientos en una aplicación que permite controlar una luz (LED) de manera remota desde un teléfono celular.

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

¿Conocen lo que es el Bluetooth de Baja Energía?

Saber de una tecnología va más allá de solo leer artículos informativos acerca de ella, antes de empezar a experimentar con BLE pensé que se me facilitaría desarrollar con está herramienta, no obstante descubrí que los conocimientos con los que contaba eran mínimos, y necesitaba aprender más para poder trabajar en uno de los proyectos actuales del Centro de Innovación, por lo que con el apoyo de Jose Núñez, uno de los ingenieros y colaboradores del centro, empecé la aventura de investigar y experimentar el mundo del Bluetooth de Baja Energía.

En muchos casos es muy fácil poder hacer aplicaciones funcionales e interesantes porque ya alguien más se tomó la molestia de hacer frameworks, librerías y tutoriales que nos facilitan la complejidad que conlleva realizar algo desde cero; probablemente si te gusta el mundo maker o estudias algo relacionado a la tecnología te has encontrado con proyectos que incluyan bluetooth como parte de las aplicaciones, sin embargo ¿te has preguntado la historia o cómo funciona toda la comunicación que hay detrás de esa tecnología o solamente has seguido los pasos de un tutorial e instalado las librerías respectivas copiando y pegando código y nos conformamos con que funcione a la primera?

PD: no importa si agarramos código de internet o nos basamos en algo ya existente para realizar un proyecto o aprender, existe mucha información y hay que sacarle el mayor provecho, pero es importante entender cómo funciona lo que estamos programando, la historia que hay detrás de  la comunicación entre los dispositivos y los términos empleados.

Resultado de imagen para BLUETOOTH low energy

El BLE es la versión ligera y mejorada del Bluetooth 4.0 clásico, está diseñado para abordar las necesidades de eficiencia energética y la simplicidad en el diseño de los productos, convirtiendose en una solución inalámbrica ULP (Ultra Low Power, Ultra Bajo Consumo); esta tecnología opera en la banda mundial de 2.4GHz, cuenta con una banda de bits de capa física de 1Mbps en un rango de 15metros.

El Bluetooth de Baja Energía fue desarrollado por Nordic Semiconductor, fue uno de los primeros miembros de “Wibree Alliance” la organización que inicio el desarrollo estándar de la ULP (Ultra Low Power), sin embargo después fue adoptado por el SIG (Special Interest Group, Grupo con Especial Interés), que fue conformado por cinco compañías (Ericsson, Nokia, Toshiba, IBM e INTEL). Nordic ha jugado un papel importante en el desarrollo de BLE, y continua desempeñando un papel clave a través del trabajo realizado como miembro asociado de Bluetooth SIG.

Lo interesante al usar BLE es que ha sido implementado en la gran mayoría de plataformas móviles modernas, sea iOS, Android, móviles con Windows, entre otros.

Hay conceptos indispensables con los que se van a encontrar siempre que empiecen a investigar acerca del BLE, por lo que conocer el significado o familiarizarse con los términos es importante.

Comenzamos hablando de perfiles y protocolos: el primer concepto es la subcategoría GAP (Generic Access Profile, Perfil de Acceso Genérico). El GAP es el encargado de permitir que el dispositivo sea público al exterior y por lo tanto define la forma de interacción entre los dispositivos. El GAP tiene dos roles importantes de conexión:  (1) los dispositivos centrales – de ahí el término BLE Central – (que corresponde a los móviles, tablet o dispositivos con capacidad de procesamiento mayor que inician la conexión con los periféricos) y (2) los periféricos (dispositivos pequeños de baja potencia y consumo) a los que se pueden conectar los dispositivos centrales.

Una vez que se establece la conexión entre los dispositivos centrales y los dispositivos periféricos entra al juego el GATT (Generic Attribute Profile, Perfil Genérico de Atributos) permitiendo la comunicación en ambas direcciones, a través del protocolo ATT que se usa para almacenar los servicios, los datos y las características propias de cada dispositivo utilizado; es importante destacar que un periférico BLE solo puede ser conectado a un dispositivo central a la vez, ya que tan pronto como el periférico es conectado al dispositivo central dejara de ser visible para otros dispositivos, sin embargo un dispositivo central (celulares, tablets…) si puede ser conectado a varios periféricos.

Al igual que en el GAP, el GATT también tiene roles de interacción que es importante conocer, como por ejemplo: el servidor que contiene las características de la búsqueda ATT asi como las definiciones del servicio y las características, el otro concepto es el cliente GATT que es el encargado de enviar las solicitudes. Todas las transacciones de comunicación entre los dispositivos son iniciadas por el GATT cliente (central) que recibe la respuesta del dispositivo esclavo, el GATT servidor (periférico).

Existen muchas aplicaciones para poder escanear periféricos BLE desde un dispositivo móvil, sin embargo hay una de ellas que me gustó mucho al momento de utilizarla. Se trata de nRF Connect for Mobile (Que antes se llamaba nRF Master Control Panel) es un app muy útil para experimentar y entender los conceptos de comunicación BLE.

Hay un ejemplo que encontré y quiero compartir porque está interesante ya que permite controlar un LED desde el celular, es decir podemos controlar un TinyTILE de Intel o una placa de Arduino 101 a través de un dispositivo central.

NOTA: Antes de iniciar el ejercicio es importante repasar qué es Intel Curie, esto para tener más claro el funcionamiento de los dispositvos perifericos utilizados, pueden guiarse con el siguiente enlace: https://costaricamakers.com/?s=curie

EJERCICIO PROPUESTO

Materiales:

  • 1LED
  • 1 Protoboard
  • Cable para prototipar
  • 1 tiny tile o placa arduino 101
  • 1 resistencia de 220Ω
  • Instalar el app de nRF Master Control Panel

Pasos a seguir:


PASO 1: Prototipar según la imagen del diagrama, que se obtuvo de: https://cdn.sparkfun.com/assets/learn_tutorials/4/9/2/Exp_1_Blink_bb.png

 

 

 

 

 

 

 


PASO 2: Conectar el periférico utilizado (Arduino 101 o TinyTILE), abrir el Arduino IDE y cargarle el código de ejemplo:

#include 
BLEPeripheral blePeripheral;
BLEService ledService("19B10000-E8F2-537E-4F6C-D104768A1214"); // BLE LED servicio app

//BLE caracteristicas asigandas
BLEUnsignedCharCharacteristic switchCharacteristic("19B10001-E8F2-537E-4F6C-D104768A1214", BLERead | BLEWrite);

const int ledPin = 13; // pin asignado al LED

void setup() {
    pinMode(ledPin, OUTPUT);

    blePeripheral.setLocalName("TINYTILE BLE"); //Nombre que se le asigna al periferico para ser encontrado
    blePeripheral.setAdvertisedServiceUuid(ledService.uuid());

    blePeripheral.addAttribute(ledService); //caracteristicas del servicio
    blePeripheral.addAttribute(switchCharacteristic);

    switchCharacteristic.setValue(0);

    blePeripheral.begin();
}

void loop() {
    // Escucha los perifericos BLE para conectarse:
    BLECentral central = blePeripheral.central();

    // Si el central es conectado al periferico:
    if (central) {
        // Mientras la central siga conectada al periferico:
        while (central.connected()) {
            // Si el dispositivo remoto escribió a la característica,
            // usar un valor para encender el LED
            if (switchCharacteristic.written()) {
                // Cualquier valor a diferencia de 0 encendera el LED
                if (switchCharacteristic.value()) {
                    digitalWrite(ledPin, HIGH);
                }
                else {
                    digitalWrite(ledPin, LOW);
                }
            }
        }
    }
}

PASO 3: Abrir el app y hacer escaner de los dispositivos periféricos, conectar en este caso con el “TINYTILE BLE” como se muestra en la siguiente imagen. Una vez que se selecciona la opción de “CONNECT”, hay que hacer click en “Unknown Service” van aparecer unas flechas, haga click en la  flecha que tiene direción hacia abajo.

 


PASO 4: Se abrirá una pantalla o cuadro de dialogo, donde debemos seleccionar la opción de “UNIT 8” e introducir un número distinto de 0 para encencer el LED y haga click en enviar o “SEND”.

¡El LED debe encenderse! para volver apagarlo, debe abrir el mismo cuadro de diálogo e ingresar el número 0 y hacer nuevamente click en enviar y el LED debe apagarse.

Gracias por leer este artículo. Nos será de mucho valor que nos digas en comentarios si te fue de utilidad, si trataste de hacer el experimento y si realizaste cambios al mismo.

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El Tiny Tile con tecnología Intel

31 Mar , 2017,
Rebeca Rodriguez Tencio
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Hoy quiero presentarles nuestra primera impresión del TinyTILE de Element14. Se trata de una versión miniatura de la famosa placa Arduino/Genuino 101 (https://costaricamakers.com/?p=580), mide aproximadamente 35x26mm y de igual manera está basada en Intel Curie y es compatible con el software de Arduino. El TinyTILE tiene un costo de $39.00 al momento de escribir este tutorial y lo pueden conseguir en: la tienda de Element14

El tinyTILE posee 32bits, con una SRAM de 80kB y una memoria flash de 384kB, tiene instalado un sensor DSP (Procesador Digital de Señales ) de baja potencia, además de la opción BLE para el bluetooth, tiene los sensores del acelerómetro y giroscopio con 6 grados de libertad, posee un botón de “master reset” y un led que indica el estado de la alimentación (on\off), con una salida de voltaje de 3.3V.

Acá les dejo una guía muy sencilla de como iniciar y aprender más acerca del TinyTILE:

  1. Es importante tener instalado el software con el cual queremos empezar a experimentar con el tinyTILE, puede ser el muy conocido ARDUINO IDE (https://www.arduino.cc/en/Main/Software) o Intel Curie Open Developer Kit (https://software.intel.com/en-us/node/674972#). En este caso para el tutorial usaremos el software de Arduino.
  2. Hay que instalar las bibliotecas de Intel Curie y seleccionar la placa que es de tipo Arduino/Genuino 101

101

Nota: Es importante revisar que en el Administrador de Dispositivos, tenga el puerto correcto y haya detectado la placa utilizada.

101 error

 

devicemanager

EJERCICIOS:

En este caso se pueden utilizar los mismos ejercicios de práctica realizados por Jose Núñez en el blog de aprendizaje Arduino 101 (https://costaricamakers.com/?p=580 ) los ejercicios funcionan a la perfección con el TinyTILE de Intel.

En el caso que ya hayan realizado los ejercicios y quieran probar con algo diferente, pueden intentar con estos recursos adicionales:

TinyTILE – Getting Started Guide: https://www.element14.com/community/servlet/JiveServlet/previewBody/84364-102-1-362023/tinytile-GettingStartedGuide.pdf

TinyTILE – Pin Mapping: https://www.element14.com/community/servlet/JiveServlet/previewBody/84365-102-1-362024/tinytile-Pin-Mapping.pdf

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Robot de dos llantas + acelerómetro/giroscópio > Una experiencia de Aprendizaje

13 Ene , 2017,
Jean Paul Jimenez
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robot-willieResumen

Les confieso que esta es mi primera publicación; por pura insistencia de mi editor estamos acá escribiendo. En esta primera entrada discutiremos mi experiencia en Intel en la investigación de cómo programar un robot de dos ruedas mediante diversos micro-c0ntroladores, incluyendo el S4A-EDU, Arduino UNO, Aruduino 101 y Sparkfun Thing.

Detalle

A principios de este año 2017. tuve la bendición de poder pasar unos días en Intel en una experiencia “ad-hoc” de aprendizaje de tecnología, investiación, desarrollo, auspiciada por el Centro de Innovación de Intel y por José Núñez.

En esta experiencia pudimos explorar las diferentes reacciones que que tenia el robot cuando instalábamos diferentes programas (en ARDUINO IDE) con  diferente controladores para realizar rutinas como por ejemplo: movilidad hacia adelante y atrás, movimientos con giros con duración específica y también pudimos ver funcionar el acelerometro y giroscópio del chip Intel Curie.

En el fondo nos concentramos en tratar de entender cómo hacer que se mueva el robot (descrito acá) en distintas direcciones y cómo hacer que este pueda tener un movimiento rectilineo preciso, controlado utilizando el giroscopipo disponible en el Intel Curie.

Experiencia con el Acelerómetro de Intel Curie

Comenzamos aprendiendo sobre las diferentes funciones del Intel Curie. Para esto realizamos diversos experimentos descritos en este artículo de Jose Nunez acá en CostaRicaMakers.com.

La verdad me resultó sencillo de utilizar y muy útil para aprender a hacer las lecturas de los diferentes sensores (acelerómetro y giroscópio) y la utilización de las funciones de Blue Tooth Low Energy (BLE)

Experiencia con el Robot de dos llantas y el controlador S4-EDU

La verdad es que comencé con esta experiencia con altas expectativas de lo que podría aprender y hacer. Al principio el primer problema que enfrenté fue aprender un poco de programación, creo que tengo un largo camino por recorrer en esta área.

El robot en sí permite realizar movimientos de manera muy versatil gracias a su sistema de dos llantas independientes sobre las que podemos controlar dirección individual y velocidad.

Como mencioné antes fuimos probando diversos controladores, comenzando por el original del kit del robot (el S4A-EDU) que cuenta con un circuito muy interesante denominado “Puente H” (H-Bridge) que nos permite controlar la dirección y velocidad de los motores.

Una vez que pudimos hacerlo moverse usando el controlador original (S4A-EDU) nos dimos a la tarea de reemplazar dicho controlador (parcialmente) con un ARDUINO101 que como dijimos tiene sensores de movimiento (acelerómetro y giroscopio). Para esto pudimos facilmente desconectar el puente H del S4A-EDU y conectarlo al ARDUINO 101.

Como dije antes, el principal reto que enfrentamos fue la programación. Realizamos diferentes tipos de programa usando el ambiente integrado de desarrollo (IDE) de ARDUINO.

Una vez controlado por el ARDUINO 101 para realizar los movimientos básicos, el siguiente reto era comenzar a utilizar el giroscopio para leer cuanto se desviaba hacia un lado u otro el robot al caminar en una misma dirección. Para poder extraer los datos (que son muchos) de las lecturas del giroscopio, tratamos inicialmente de subirlos por WiFi a un servidor en Internet. Pare este fin introducimos un controlador más: el SPARKFUN THING.

La programación del SPARKFUN THING es algo “truculenta” ya que requiere una interfase serial para conectar la laptop donde uno escribe el programa y subirla al micro-controlador. Intentamos con un cable tipo FTDI, pero no tuvimos suerte. En resumen no funcionó por que el cable que teníamos no cuenta con línea DTR… (eso me queda pendiente de entenderlo mejor). Al día siguiente conseguimos otra interfase denomiada “FOCA V1.2” la cual permite comunicación serial con diversas opciones, con y sin línea DTR, a diferentes voltajes (3V, 5V) etc.

Ahora bien, subir datos por via WiFi a un servidor en Internet, el tiempo minimo que toma son 3 o 4 segundos… y el giroscopio generaba datos cada 200ms o menos… o sea, no nos servía la opción del WiFi… fue entonces cuando decidimos cambiar la solución. En vez de guardar los datos en Internet nos avocamos a graficarlos en mi celular usando una conexion Bluetooth Low Energy (del ARUDINO 101). Para esto fue necesario instalar una app en mi celular denominada nRF Toolbox descrita en el artículo mencionado sobre ARDUINO 101.

En este punto logramos que el robot se moviera en una misma dirección durante dos segundos y graficar durante ese tiempo las lecturas del giroscópio cada 200ms.

Control de Velocidad

Aprendí que la velocidad del robot se puede controlar mediante un método que se llama PWM (Pulse Width Modulation) y la idea es utilizar ese principio para ajustar la velocidad de cada rueda para compensar micro-desviaciones del movimiento rectilineo que queriamos lograr. Desafortunadamente no nos dio tiempo de implementar esa parte correctiva.

Conceptos Relacionados

Quiero listar acá algiunos conceptos que me parece importante profundizar en el futuro para mi propio aprendizaje en el área de robótica, tecnología y mecatrónica:

  • Variables y Constantes
  • Funciones y Métodos
  • Pasos e Instrucciones
  • Condicionales
  • Vibración
  • Frecuencia
  • Ancho de Pulso
  • Voltaje
  • Corriente/Amperaje

Agradecimientos

Quiero agradecer a el Señor Jose Núñez por permitirme esta oportunidad de estar en Intel aprendiendo mediante estos experimentos. Sinceramente me ha servido de mucho, tanto para mis estudios como para mi futuro.

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Arduino 101 – Tutorial

2 Abr , 2016,
Jose Nunez
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Bienvenido al tutorial introductorio de la placa Arduino 101; sin duda una tarjeta especial para aprender y para prototipar usando conceptos de movimiento (aceleración, rotación) y sistemas de comunicación de red de área personal (PAN) para el desarrollo de ideas de tecnología vestible.

Al momento de escribir este tutorial, el Arduino 101 tenia un costo de $30, mientras que el Arduino UNO convencional un costo de $25.


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


Contenido:

  1. ¿Qué es el Arduino 101 y qué es Intel Curie?
  2. Ejercicios:
    1. Acelerómetro y Giroscopio
    2. Acelerómetro y BLE: Contador de Pasos
    3. Bluetooth Low Energy (BLE): Monitor de Batería
    4. RTC / EEPROM
  3. ¿Dónde encontrar más información?

¿Qué es un Arduino 101 y qué es un Intel Curie?

El Arduino 101 es una de las más recientes creaciones de la familia de placas Arduino. Es una placa para prototipado y aprendizaje que implementa el nuevo chip SoC (Sistema en un solo chip) de Intel denominado Intel Curie(r)

¿Intel Curie?

Se trata del sistema en un solo chip más reciente de Intel, orientado al “mercado maker” que tiene como objetivo traer mayores capacidades computacionales y de sensado y comunicación al mundo maker y el mercado de la computación vestible y embebida.

Dentro de las especificaciones y funcionalidades de Intel Curie encontramos:

  • Voltaje de operación de 3.3V
  • Memoria Flash (no volatil) de 384Kb
  • Memoria SRAM (volatil) de 80Kb
  • Sistema on-chip QUARK-SE
  • Capacidad de comunicación Bluetooth Low Energy (BLE)
  • Combo integrado de sensores: acelerómetro + giroscópio 6 ejes.

Al implementar Intel Curie, el Arduino 101 presenta las siguientes ventajas comparativas con respecto del Arduino UNO

  • 196 Kb de memoria no volatil (flash). 6 veces más memoria que el Arduino UNO que trae 32Kb.
  • 24 Kb de memoria volatil (SRAM). 12 veces más memoria que el Arduino UNO que trae 2Kb.
  • 32MHz de velocidad de reloj; lo que representa el doble de los 16MHz del Arduino UNO
  • Alimentación (barril) de 7-12V
  • Sistema Operativo de Tiempo Real (RTOS) instalado en el Curie
  • Reloj de tiempo real (RTC)
  • Corriente por pin: 20mA
  • Sensores de Movimiento de 6 ejes: Acelerómetro (x,y,z) y giroscopio (roll, jaw, pitch)

La siguiente imagen ilustra los 6 ejes de movimiento sensables:

ejes_acc_gyro

Figura 1 – Ejes detectables de movimiento.


EJERCICIOS

En estos cuatro ejercicios exploraremos las diferentes funciones del Arduino 101, en lo referente a sensores de movimiento, comunicación Bluetooth BLE y uso de la memoria no volatil del sistema.

Para todos los ejercicios utilizaremos este programa base:

/*
 Copyright (c) 2015 Intel Corporation. All rights reserved.

 This library is free software; you can redistribute it and/or
 modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
 License as published by the Free Software Foundation; either
 version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.

 This library is distributed in the hope that it will be useful,
 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
 Lesser General Public License for more details.

 You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
 License along with this library; if not, write to the Free Software
 Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA

 Modified by Jose Nunez @ intel corporation on April 2 2016

 https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Genuino101CurieBLEHeartRateMonitor
 
*/

/*
 This sketch example demonstrates how the BMI160 on the
 Intel(R) Curie(TM) module can be used to read accelerometer data
*/

#include "CurieIMU.h"
#include <CurieBLE.h>

int EXERCISE = 1;


/****************** BLE HEARTRATE GLOBALS **************************/
BLEPeripheral blePeripheral; // BLE Peripheral Device (the board you're programming)
BLEService heartRateService("180D"); // BLE Heart Rate Service

// BLE Heart Rate Measurement Characteristic"
BLECharacteristic heartRateChar("2A37", // standard 16-bit characteristic UUID
 BLERead | BLENotify, 2); // remote clients will be able to get notifications if this characteristic changes
 // the characteristic is 2 bytes long as the first field needs to be "Flags" as per BLE specifications
 // https://developer.bluetooth.org/gatt/characteristics/Pages/CharacteristicViewer.aspx?u=org.bluetooth.characteristic.heart_rate_measurement.xml

int oldHeartRate = 0; // last heart rate reading from analog input
long previousMillis = 0; // last time the heart rate was checked, in ms
/****************** END OF BLE HEARTRATE GLOBALS **************************/

void setup() {
 delay(3000);
 Serial.begin(9600); // initialize Serial communication
 pinMode(13, OUTPUT); // initialize the LED on pin 13 to indicate when a central is connected
 while (!Serial); // wait for the serial port to open
 Serial.println("SETUP...");
 // initialize device
 Serial.println("Initializing IMU device...");
 CurieIMU.begin();

 // Set the accelerometer range to 2G
 CurieIMU.setAccelerometerRange(2);

/****************** BLE HEARTRATE SETUP **************************/
 /* Set a local name for the BLE device
 This name will appear in advertising packets
 and can be used by remote devices to identify this BLE device
 The name can be changed but maybe be truncated based on space left in advertisement packet */
 blePeripheral.setLocalName("HeartRateSketch");
 blePeripheral.setAdvertisedServiceUuid(heartRateService.uuid()); // add the service UUID
 blePeripheral.addAttribute(heartRateService); // Add the BLE Heart Rate service
 blePeripheral.addAttribute(heartRateChar); // add the Heart Rate Measurement characteristic

 /* Now activate the BLE device. It will start continuously transmitting BLE
 advertising packets and will be visible to remote BLE central devices
 until it receives a new connection */
 blePeripheral.begin();
 Serial.println("Bluetooth device active, waiting for connections...");
/****************** END OF BLE HEARTRATE SETUP **************************/

 Serial.println("SETUP COMPLETE");
 
}

void loop() {
 switch(EXERCISE){
 case 1: 
 readAndReportAccelerometer();
 break;
 case 2:
 readAndReportGyroscope();
 break;
 case 3:
 monitorHeartRate();
 break;
 }
}

float pax, pay, paz, dax, dayy, daz;
void readAndReportAccelerometer(){
 int axRaw, ayRaw, azRaw; // raw accelerometer values
 float ax, ay, az;

 // read raw accelerometer measurements from device
 CurieIMU.readAccelerometer(axRaw, ayRaw, azRaw);

 // convert the raw accelerometer data to G's
 ax = convertRawAcceleration(axRaw);
 ay = convertRawAcceleration(ayRaw);
 az = convertRawAcceleration(azRaw);

 dax = abs(ax-pax);
 dayy = abs(ay-pay);
 daz = abs(az-paz);
 
 if(dax>0.02 || dayy>0.02 || daz>0.02){

 // display tab-separated accelerometer x/y/z values
 Serial.print("a:\t");
 Serial.print(ax);
 Serial.print("\t");
 Serial.print(ay);
 Serial.print("\t");
 Serial.print(az);
 Serial.println();

 pax = ax;
 pay = ay;
 paz = az;
 } 
}

float prev_gx, prev_gy, prev_gz, diff_gx, diff_gy, diff_gz;
float relevancyTrigger = 0.3;
void readAndReportGyroscope() {
 int gxRaw, gyRaw, gzRaw; // raw gyro values
 float gx, gy, gz;

 // read raw gyro measurements from device
 CurieIMU.readGyro(gxRaw, gyRaw, gzRaw);

 // convert the raw gyro data to degrees/second
 gx = convertRawGyro(gxRaw);
 gy = convertRawGyro(gyRaw);
 gz = convertRawGyro(gzRaw);

 diff_gx = abs(prev_gx-gx);
 diff_gy = abs(prev_gy-gy);
 diff_gz = abs(prev_gz-gz);

 if(diff_gx>relevancyTrigger || diff_gy>relevancyTrigger || diff_gz>relevancyTrigger){

 // display tab-separated gyro x/y/z values
 Serial.print("g: \t");
 Serial.print(gx);
 Serial.print("\t");
 Serial.print(gy);
 Serial.print("\t");
 Serial.print(gz);
 Serial.println( "");

 prev_gx = gx;
 prev_gy = gy;
 prev_gz = gz;
 }

}

void monitorHeartRate(){
 // listen for BLE peripherals to connect:
 BLECentral central = blePeripheral.central();

 // if a central is connected to peripheral:
 if (central) {
 Serial.print("Connected to central: ");
 // print the central's MAC address:
 Serial.println(central.address());
 // turn on the LED to indicate the connection:
 digitalWrite(13, HIGH);

 // check the heart rate measurement every 200ms
 // as long as the central is still connected:
 while (central.connected()) {
 long currentMillis = millis();
 // if 200ms have passed, check the heart rate measurement:
 if (currentMillis - previousMillis >= 200) {
 previousMillis = currentMillis;
 updateHeartRate();
 }
 }
 // when the central disconnects, turn off the LED:
 digitalWrite(13, LOW);
 Serial.print("Disconnected from central: ");
 Serial.println(central.address());
 }
}

void updateHeartRate() {
 /* Read the current voltage level on the A0 analog input pin.
 This is used here to simulate the heart rate's measurement.
 */
 int heartRateMeasurement = analogRead(A0);
 int heartRate = map(heartRateMeasurement, 0, 1023, 0, 100);
 if (heartRate != oldHeartRate) { // if the heart rate has changed
 Serial.print("Heart Rate is now: "); // print it
 Serial.println(heartRate);
 const unsigned char heartRateCharArray[2] = { 0, (char)heartRate };
 heartRateChar.setValue(heartRateCharArray, 2); // and update the heart rate measurement characteristic
 oldHeartRate = heartRate; // save the level for next comparison
 }
}

float convertRawAcceleration(int aRaw) {
 // since we are using 2G range
 // -2g maps to a raw value of -32768
 // +2g maps to a raw value of 32767
 
 float a = (aRaw * 2.0) / 32768.0;

 return a;
}

float convertRawGyro(int gRaw) {
 // since we are using 250 degrees/seconds range
 // -250 maps to a raw value of -32768
 // +250 maps to a raw value of 32767
 
 float g = (gRaw * 250.0) / 32768.0;

 return g;
}

 

EJERCICIOS #1 y 2 – ACELERÓMETRO Y GIROSCOPIO

En este ejercicio realizaremos lecturas del acelerómetro y del giroscopio y mostraremos el resultado en el monitor serial.

A su vez, implementamos una lógica de detección de cambios relevantes que nos permitirá observar con mayor claridad los cambios ocurridos en las medidas de los sensores.

PASO 1 – Cargue el programa del tutorial en su Arduino 101

PASO 2 – Utilizando la Figura 1 como guía, verifique en el Monitor Serial del IDE ARDUINO si los ejes mencionados son correctos para el acelerómetro (x,y,z)

PASO 3 – Modifique el programa, comentando la línea 32 para darle el valor de 2 a la variable EXERCISE.

ex02

PASO 4 – Cargue el programa modificado al Arduino 101 y verifique  los ejes de giro tal y como se ilustran en la Figura 1

PASO 5 – Preste atención a las líneas de la 110 a la 114; esta es la lógica de detección de cambios relevantes. Trate de explicarla.

110-114

PASO 6 – Ahora preste atención a las líneas de la 145 a la 149, es una implementación más limpia / autoexplicable de la lógica de detección de cambios relevantes. Trate de explicarla.

145-149

PASO 7 – Reto: Modifique la lógica de detección de  cambios relevantes para que detecte cualquier cambio.


EJERCICIO #3 – SIMULACION DE BLE HEARTBEAT SERVICE

En este ejercicio vamos a utilizar la comunicación Bluetooth/BLE para simular un mecanismo de detección de ritmo cardiaco y graficarlo en el celular.

Para esto necesitaremos un celular con capacidad BLE. En este descargaremos una aplicación llamada “nRF Toolbox” la cual hace una implementación de varios esquemas de servicio BLE. Utilizaremos entonces el servicio “HRM” (Heart Rate Monitor) para graficar datos provenientes del Arduino 101.

PASO 1 – Instale nRF Toolbox en su celular

PASO 2 – Re-configure el sketch base de este tutorial para ejecutar el ejercicio 3. En la línea 32 modifique la variable EXERCISE para que tenga un valor de 3.

arduino101_ex3

 

PASO 3 – Descargue el programa hacia la placa Arduino 101

PASO 4 – Abra el Monitor Serial (SHIFT + CTRL + M)

PASO 5 – En su celular, abra la aplicación “nRF Toolbox” y abra el servicio HRM. Allí pulse el botón “Connect” y elija “HeartRateSketch”

4 screens

PASO 6 – Observe cómo se grafican los datos

PASO 7 – Explicación

Esta simulación toma el valor de uno de los puertos analógicos del Arduino 101 (A0) y envia los datos a través de un servicio BLE estandard de tipo “Heart Rate Service”. Si se deja el pin A0 de la placa sin conexion, este tendrá valores “aleatorios” que serán graficados igual.

 


Recursos Adicionales

https://www.arduino.cc/en/Guide/Arduino101

http://www.intel.com/content/www/us/en/wearables/wearable-soc.html

 

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Un Vistazo al ARDUINO 101 / GENUINO 101

23 Feb , 2016,
José Núñez
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Desde hace más de un año Intel Corp se ha estado esfor101zando para traer productos compatibles con ARDUINO, basasdos en su arquitectura x86 al mundo Maker. Fue así como vimos la llegada de Intel Galileo, Intel Galileo GEN2 e Intel Edison.

Este año nos trae un nuevo miembro de la familia Intel: El Intel Curie que es la base para la nueva tarjeta de prototipado Arduino/Genuino llamada el ARDUINO 101.


En Resumen:

Pros: Mayor poder computacional, sensores adicionales de movimiento y comunicación BLE a un bajo costo y bajo consumo eléctrico. Perfecto para… ¿drones? Flexibilidad en el GPIO para 3.3V y 5V.

Cons: Solución de prototipado no aprovecha las capacidades para computación vestible del Intel Curie.


En Detalle:

Curie es la nueva solución SoC x86 (System on Chip) de Intel para computación vestible. Está orientado a aplicaciones que necesiten una capacidad computacional superior y que sean de bajo consumo eléctrico, para prototipado de soluciones embebidas y vestibles. Trae integrado comunicación Bluetooth BLE así como giroscopio de 6 ejes y acelerómetro.

El Arduino 101 es la primera tarjeta de prototipado lanzada por ARDUINO con Intel Curie dentro.

El precio actual varía. Lo hemos visto disponible en Amazon a $35 así como en Mouser.com a $30. Al parecer su venta aun está restringida a los Estados Unidos.

Dentro de las principales características podemos resaltar:

  1. Voltage de operacion de I/O de 3.3V (tolera 5V)
  2. Dos núcleos de procesamiento: un x86 Quark Curie y un ARC de 32Bits
  3. Voltaje Recomendado de Alimentación: 7V – 12 V
  4. Voltaje Máximo de Alimentación: 7V-20V
  5. Pines Digitales I/O: 14 de los cuales 4 son PWM
  6. Pines Analógicos de Entrada: 6
  7. Corriente DC por Pin: 20mA
  8. Memoria Flash: 196Kb for sketches out of 384Kb total.
  9. Memoria SRAM: 24Kb for sketches out of 80Kb total.
  10. Velocidad de Reloj: 32MHz
  11. Funciones Integradas:
    1. Bluetooth BLE
    2. Acelerómetro/Giroscopio de 6 ejes
    3. Dimensiones: 68.6mm x 53.4mm

Pronto estarems evaluando este dispositivo en la práctica.

Fuentes:

  1. Intel Curie Fact Sheet
  2. Arduino 101 Spec @ Arduino.CC

 

 

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