Sistema de Control Domótico

Transcripción

1 UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y AUTOMATICA PROYECTO FIN DE CARRERA Sistema de Control Domótico a través del bus USB Directores: Eduardo Pilo de la Fuente Ignacio Egido Cortés Autor: Manuel Tornell Sevillano Madrid, Junio 2006

2 I Resumen Este proyecto se centra en el desarrollo de una aplicación domótica, con componentes tanto de software como de hardware, en el que los distintos dispositivos de control llevan a cabo sus diferentes tareas empleando como medio de comunicación el bus USB. El estado actual de las tecnologías en el campo de la domótica y las posibilidades de explorar las capacidades del bus USB, a través de diferentes entornos de desarrollo, motivaron el desarrollo de este proyecto. Igualmente, el hecho de que el mencionado bus se encuentre presente en la mayoría de los hogares, a través de los PCs, impulsó la idea del uso del mismo. Las alternativas comerciales actuales nos ofrecen productos altamente sofisticados a unos precios bastante elevados. Además, para el control de muchos de estos sistemas, el usuario debe adquirir productos específicos, que raramente pueden ser utilizados para otras tareas. Con este proyecto se trata de aportar una solución sencilla y de bajo coste, donde el usuario además pueda re-utilizar su PC como elemento de control, abaratando aun más los costes del sistema. El sistema desarrollado se compone de una serie de dispositivos de entrada y de salida que se comunican con el PC a través del bus USB. El PC ejerce las funciones de controlador del sistema empleando un software de gestión. Dicho software de gestión permite al usuario la completa configuración del sistema a través de una interfaz gráfi-

3 II ca, y a través de una librería específica de control del bus USB lleva a cabo las acciones configuradas previamente. Para la consecución del sistema se han empleado diferentes herramientas. Para las aplicaciones del PC se han utilizado el lenguaje de programación C++ y el entorno de desarrollo Borland C++ Builder Enterprise Suite Version 5.0. Para las aplicaciones implementadas en los microcontroladores se utilizó el lenguaje de programación C y el entorno de desarrollo MPLAB 7.2 con el compilador MPLAB C18. Los tests del sistema se realizaron empleando el entorno de desarrollo PICDEM FS-USB de Microchip Technology Inc. El resultado obtenido es un sistema totalmente configurable por el usuario, fácil de instalar y operar, con un funcionamiento autónomo y que soluciona el problema de controlar ciertas variables (en función de los dispositivos conectados) en diferentes escenarios, pudiendo aplicarse tanto a tareas domóticas como al control de oficinas, talleres, invernaderos, polideportivos, etc. Una de las conclusiones que se desprenden del desarrollo de este proyecto es la potencia y la capacidad del bus USB, que en la actualidad se encuentra integrado en multitud de dispositivos de uso cotidiano, dotándoles de sencillez en el manejo y de velocidad de operación. Por otra parte, se ha valorado la utilización de un lenguaje de programación como C/C++ dada su potencia y robustez a la hora de manejar librerías, y de la facilidad que presenta a las tareas de desarrollo, depuración y mantenimiento. Además, el uso de herramientas de desarrollo que se emplean de manera conjunta con los lenguajes de

4 III programación, permiten al desarrollador crear entornos gráficos simplificados, orientados a cualquier tipo de usuario final. Por último, cabe destacar la capacidad de los microcontroladores de última generación para desarrollar tareas complejas mediante programación en lenguaje C, gracias al aumento de memoria, a la velocidad de procesado y a los distintos módulos de comunicación que integran.

5 IV Abstract This project deals with the development of a domotic application, with software and hardware components, where the different devices use the USB bus to perform their tasks. The state of the art in the field of the domotic and the chances to explore how the USB bus works, motivated the development of this project. Also the presence of this bus in many different scenarios was another cause for this development. The comercial solutions offer really sofisticated systems but with really high prices. Furthermore, to control the systems, normally the user should get specific products, which cannot be used for other tasks. With this project, we tried to implement an easy solution with a low cost, allowing the user to re-use his PC as a control element. The developed system has some inputs and outputs devices, that comunicate through the USB bus with the PC. This PC has a management software running for controlling the system, that offers the user a graphical interface. It has also a specific USB control library. To develop this project many different tools have been used. For the PC applications the C++ programming languaje and the development tool Borland C++ Builder Enterprise Suite Version 5.0 have been used. For the microcontrolers applications have been used the C programming languaje and the development tool MPLAB 7.2 with the compiler MPLAB C18. The tests of the system have been done with the development environment PICDEM FS-USB from Microchip Technology Inc.

6 V The result obtained is a system that the user can easily set up and operate. It has also an autonomous mode to solve the problem of controlling some variables in different scenarios like houses, offices, garages, sports centers, etc. One of the conclusion we get from the development of this project is the power and the capacity of the USB bus, that at the moment is integrated in a lot of devices giving them an easy-operation-mode and really high speed operation. In another direction, we also appreciated the use of the C/C++ programming languajes due to its power and stability with the management of libraries and also due to the development, debug and maintenance tools. Finally, we discovered how powerful the last generation microcontrolers are. We could program them using high level and object oriented program languajes, like C.