Hardware Hacking en Ruby: Arduino y RAD. Esti Álvarez y Svet Ivantchev Conferencia Rails 2008

Transcripción

1 Hardware Hacking en Ruby: Arduino y RAD Esti Álvarez y Svet Ivantchev Conferencia Rails 2008

2 Sistemas integrados

3 Physical Computing

4 Qué es Arduino?

5 Por qué Arduino? Es Open Source Es multiplataforma (Linux, Mac, Windows) Se puede programar con cable USB Pensado para hacer prototipos El hardware es barato (30 )

6 La familia Arduino

7 El Hardware

8 El Hardware 14 pins IO digitales 6 pins Input analógicos 6 pins Output analógicos (PWM) 16Kb memoria Flash (Apollo 11: 74 Kb) 1Kbyte RAM (Apollo 11: 4Kb) Microcontrolador ATMega168 a 16MHz Alimentación por USB o pila de 9V

9 Otras piezas Sensores binarios : interruptores, termostatos, switches magnéticos, de posición, de luz, etc Sensores analógicos : termistores, accelerómetros. Actuadores : leds, motores, servos, LCDs

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12 El Software

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14 Hello World: Hardware Arduino Pin 13

15 Hello World: Software /* Blink * The basic Arduino example.turns on an LED on for one second, * */ int ledpin = 13; // LED connected to digital pin 13 void setup() { pinmode(ledpin, OUTPUT); } // run once, when sketch starts // sets the digital pin as output void loop() { // run over and over again digitalwrite(ledpin, HIGH);// sets the LED on delay(1000); // waits for a second digitalwrite(ledpin, LOW); // sets the LED off delay(1000); // waits for a second }

16 Demo

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18 Demo

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20 Difuminado RGB: Hardware pin 9 Arduino pin 10 pin 11 PWM

21 PWM

22 /* Code for cross-fading 3 LEDs, RGB, or one tri-color LED */ int redpin = 9; int greenpin = 10; int bluepin = 11; int redval = 255; int greenval = 1; int blueval = 1; int i = 0; // Loop counter void setup() { pinmode(redpin, OUTPUT); pinmode(greenpin, OUTPUT); pinmode(bluepin, OUTPUT); } void loop() { i += 1; // Increment counter if (i < 255) { redval -= 1; greenval += 1; blueval = 1; } else if (i < 509) { redval = 1; greenval -= 1; blueval += 1; } else if (i < 763) { redval += 1; greenval = 1; blueval -= 1; } else { i = 1; } analogwrite(redpin, redval); analogwrite(greenpin, greenval); analogwrite(bluepin, blueval); delay(10); // Pause for 10 milliseconds before resuming the loop }

23 RAD: Ruby Arduino Development Añadir a Arduino las ventajas de programar en Ruby Convenciones y helpers inspirados en Rails Testing Framework aprovechando el dinamismo de Ruby Entorno de simulación gráfica usando Shoes GUI

24 RAD: Ruby Arduino Development $ sudo gem install rad $ rad hello_world Successfully created your sketch directory.... Added hello_world/hello_world2.rb Added hello_world/rakefile Added hello_world/config Added hello_world/config/hardware.yml Added hello_world/config/software.yml

25 RAD: Ruby Arduino Development $ ls -l hello_world -rw-r--r-- 1 esti esti 31 Rakefile drwxr-xr-x 4 esti esti 136 config drwxr-xr-x 42 esti esti 1428 examples drwxr-xr-x 7 esti esti 238 hello_world -rw-r--r--@ 1 esti esti 106 hello_world.rb drwxr-xr-x 5 esti esti 170 vendor

26 Hello World class HelloWorld < ArduinoSketch end output_pin 7, :as => :led def loop led.blink 500 end

27 Compilar y transferir $ rake make:upload

28 Demo

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30 Twitter Lámpara

31 Twitter Lámpara

32 Twitter Lámpara

33 Twitter Lámpara

34 Twitter Lámpara

35 TwitAmbiLight Comunicación por puerto serie Datos del REST API de Twitter Los colores de nuestra lámpara dependerán del humor de nuestros followers en Twitter.

36 TwitAmbiLight: Ingredientes 1 Arduino y 1 breadboard 1 LED RGB y 3 resistencias de 220 ohms 1 Cable USB y unos cuantos de conexión $ gem install toholio-serialport $ gem install twitter $ gem install mbbx6spp-twitter4r

37 TwitAmbiLight: Hardware

38 TwitAmbiLight: Hardware +5 V +5 V +5 V USB Arduino pin 11 pin 10 pin 9 PWM Internet

39 TwitterAmbiLight: Software Ordenador # Se conecta al API de Twitter y busca colores en formato RGB # Hexadecimal entre los replies # #FF0000 %w(rubygems twitter serialport).each { g require g} gem 'mbbx6spp-twitter4r' # params para puerto serie port_str = "/dev/tty.usbserial-a4001lmt" # puede cambiar para ti baud_rate = 9600 data_bits = 8 stop_bits = 1 parity = SerialPort::NONE sp = SerialPort.new(port_str, baud_rate, data_bits, stop_bits, parity)...

40 def get_color_from_twitter client = Twitter::Client.new(:login => 'raduino', :password => 'mypass') last_status = client.status(:replies).first color = last_status.text.gsub('@raduino', '').strip '' end 5.times do puts "Cojo el color" color = get_color_from_twitter puts "Devuelve #{color}" if color.match(/#[a-f0-9]{6}$/i) puts "Envio en color al puerto serie" sp.write color end puts " " sleep(10) end sp.close

41 TwitterAmbiLight: Software Arduino class TwitAmbiLight < ArduinoSketch output_pin 9, :as => :red_led output_pin 10, :as => :green_led output_pin 11, :as => :blue_led r = 255; g = 255; b = = = = = = = = byte serial_begin def setup red_led.digitalwrite HIGH end... green_led.digitalwrite HIGH blue_led.digitalwrite HIGH

42 ... def loop if serial_available # Si el primer byte es #, leer los 6 = serial_read == serial_print = serial_read; serial_print "2 = serial_read; serial_print "3 = serial_read; serial_print "4 = serial_read; serial_print "5 = serial_read; serial_print "6 caracter:"; r = h2d(@byte1) * 16 + h2d(@byte2) g = h2d(@byte3) * 16 + h2d(@byte4) b = h2d(@byte5) * 16 + h2d(@byte6) end serial_print "Rojo: "; serial_println r serial_print "Verde: "; serial_println g serial_print "Azul:"; serial_println b red_led.analogwrite(r); green_led.analogwrite(g); blue_led.analogwrite(b) delay(100) end end...

43 ... def h2d(c) if c >= 48 && c <= 57 # c esta entre 0 y 9 return c - '0' elsif c >= 'A' && c <= 'F' end end # c esta entre A y F return c end

44 Demo

45 Opciones Wireless Zigbee GSM/GPRS Bluetooth Aplicación Moritorizado y control Voz y datos Internet rápido Conectividad entre dispositivos Duración batería Ancho de banda ~ semanas ~ días ~ horas ~ horas 250 kbps Hasta 2 Mbps Hasta 54 Mbps 720 kbps Alcance típico metros Kilómetros metros metros Ventajas Bajo consumo Infraestructura existente Velocidad Comodidad

46 XBee XBee Arduino Shield

47 WiTwitAmbiLight: Hardware +5 V +5 V +5 V Xbee serie Arduino pin 11 pin 10 pin Xbee serie Internet

48 Demo

49 Nunchuck como sensor Interfaz I2C standard Accelerómetro de 3 ejes Joystick analógico de 2 ejes 2 botones

50 Ejemplo Nunchuck +5 V Xbee serie Arduino pin 11 pin 10 pin 9 PWM Xbee serie Arduino i2c

51 Demo

52 Referencias Getting Started with Arduino. Make Magazine

53 Algunos ejemplos build/turn_signal_jacket.html