Sistema de telemetría por red celular GSM utilizando CIAA

Transcripción

1 Sistema de telemetría por red celular GSM utilizando CIAA Trabajo Final de la carrera de Especialización en Sistemas Embebidos Autor: Ing. Gustavo Llanes Director: Esp.Ing. Pablo Ridolfi (UTN-FRBA, FIUBA) Jurados: Esp. Lic. Agustin Bassi (FIUBA) Dr. Ing. Pablo Gómez (FIUBA) Esp. Ing. Matías Dell Oso (UNLP, FIUBA)

2 Agenda Introducción y motivación. Alcance y requerimientos. Planificación. Diseño e implementación. Ensayos y resultados. Conclusiones. Trabajo futuro. Demostración. Preguntas.

3 Introducción y motivación

4 Motivación Actualmente los clientes que utilizan AVL (Automatic Vehicle Location) necesitan monitorear otros procesos y visualizar la información en la misma aplicación web que utilizan para el control de su flota. Esta solución permitiría cubrir esta demanda a un costo relativamente bajo comparado a un sistema PLC u otras alternativas ofrecidas en el mercado.

5 Propósito del proyecto: Proporcionar a la empresa en la cual trabajo un nuevo producto que pueda ofrecer a sus clientes. Poner en práctica los conocimientos adquiridos durante la carrera. Aprobar la carrera de Especialización de Sistemas Embebidos.

6 Introducción técnica

7 Diagrama en bloques Entrada Digitales Entradas Analogicas Modbus GPS EDUCIAA Modem GPRS -Datos UDP -ACK

8 Alcance y requerimientos

9 Alcance del proyecto: INCLUYE: El diseño del software para que una CIAA transmita datos de sensores, a través de un módulo de comunicación GPRS hacia una plataforma de monitoreo. NO INCLUYE: El diseño del hardware del módulo GPS/GPRS. Se utilizará una placa de desarrollo. La programación de la plataforma de monitoreo.

10 Resumen de requerimientos: 1. Cada 1 segundo obtener fecha, hora y posición, del GPS. 2. Monitorear entradas Analogicas y Digitales cada 500 ms. 3. Monitorear un sensor conectado a la red Modbus cada 1 segundo. 4. Enviar a la plataforma de monitoreo una trama con el estado de las entradas cada 1 minuto o cuando cambie una entrada. 5. El envío de datos será realizado vía UDP a una IP y puerto específico. 6. Se deberá recibir un ACK, con la confirmación que la trama fue recibida por la plataforma de monitoreo.

11 Planificación

12 Diagrama de Activity On Node

13 Diagrama de Gantt

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15 Diseño e Implementación

16 Hardware SIM 908 Módulo GSM/GPRS con GPS integrado. Control a través de comandos AT.

17 Hardware EDU CIAA Entradas Analogicas Uart GSM Leds Uart USB Entradas Digitales Uart GPS

18 Esquemático

19 Firmware Estándar OSEK-OS como RTOS (Sistema Operativo de Tiempo Real). Se utilizó el firmware versión 1 de CIAA. Control de versiones, repositorio en GITHUB.

20 Ciclo de Vida - Modelo en V Fuente: Apuntes de Ingeneria de Software, Clase1.

21 Protocolos Comandos AT Se utilizan para el control del módulo GSM. Estándar NMEA Define el formato de la información que envía el módulo GPS. Protocolo UDP Es el protocolo utilizado para el envío de los paquetes hacia el servidor.

22 Comandos AT Comando Enviado: AT+CIFSR \r Respuesta Esperada: AT+CIFSR \r\r\n \r\n Comando Enviado: AT+CGATT? \r Respuesta Esperada: AT+CGATT? \r\r\n+cgatt: 1\r\n\r\nOK\r\n

23 Mensajes del módulo GPS Mensaje GPGGA: $GPGGA,123519, ,N, ,E,1,08,0.9,545.4,M,46.9,M,,*47 Mensaje GPRMC: $GPRMC,081836,A, ,S, ,E,000.0,360.0, ,011.3,E*62

24 Tareas en el sistema operativo: Tarea Digital In Tarea Analog In Tarea comunicación Tarea Leds Tarea GPS Tarea GSM Tarea Serial GSM Tarea Serial GPS

25 Funcionamiento

26 Formato de envío de datos Datos de posición: >RGP FF4F00;ID=C001;#LOG:0001< >SAK;ID=C001;#LOG:0001< Datos del estado de las entradas: >RUS07,T, ,V,1111,W,1,X,1023,Y,0;ID=C001;#IP0:0001< >SAK;ID=C001;#IP0:0001<

27 Seguridad Los datos viajan encriptados por un túnel IPSEC utilizando un APN privado proporcionado por el operador de telefonía celular. Frontend: acceso al frontend utilizando SSL (https) con usuario/clave y niveles de seguridad.

28 Ensayos y resultados

29 Gestión de calidad: Verificación: para verificar que el sistema funcione correctamente se realizará un plan de pruebas unitario. Validación: para comprobar que todos los requisitos se cumplan, se realizará un protocolo de pruebas en campo.

30 Ensayos Realizados Test unitarios Se probó cada tarea del firmware tratando de cubrir la mayor cantidad de código posible. Se realizaron ensayos imprimiendo datos por consola o por la UART USB. Test Funcionales Pruebas de campo La idea de estos test es probar que todas las funciones y tareas funcionen en conjunto con el sistema operativo. Se realizaron pruebas de caja negra sobre el sistema, con el objetivo asegurar y validar que el producto es operativo..

31 Resultados Se verificó que el sistema funciona de acuerdo a los requisitos planteados. 31 Place your screenshot here

32 Conclusiones

33 Conclusiones: Se cumplió el objetivo, ya que este primer prototipo funcional servirá como base para futuros desarrollos. También me permitió aprender y poner en práctica muchos de los conocimientos adquiridos durante la carrera y tener una experiencia en desarrollo de sistemas embebidos.

34 Conclusiones: Se aplicaron los conocimientos de las materias: Fundamentos de sistemas embebidos. Ingeniería de software en sistemas embebidos. Gestión de Proyectos en Ingeniería. Sistemas Operativos de Tiempo Real.

35 Trabajo a futuro

36 Hardware: Hacer un poncho para la Edu-Ciaa, que incluya los módulos GSM, GPS y rutear todas las entradas y salidas hacia a una bornera. Utilizar un módulo GSM con tecnología 3G.

37 Firmware: Agregar requerimiento faltante, sensor Modbus. Control de salidas digitales a través de comandos enviados por el software de monitoreo. Agregar un Checksum para asegurar la integridad de los datos. Agregar un protocolo de Seguridad al envío de los datos.

38 Preguntas

39 Demostración

40 FIN!! GRACIAS!!