Système embarqué TCP/IP : Différence entre versions

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== '''Présentation''' ==
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<include nopre noesc src="/home/pedago/pimasc/include/video-ArduinoTCPIP-iframe.html" />
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== Présentation ==
  
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Le but de ce projet est principalement de réaliser un système embarqué TCP/IP, qui pourrait représenter grâce aux LEDs ou à des moulins à vent la consommation d'énergie des différents départements de l'école, décrivant ainsi l'activité de chacun de ces derniers. Il vient à la suite du sujet GIS4 2010/2011 sans la  partie IPC.
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Le but de ce projet est principalement de réaliser un système embarqué TCP/IP, qui pourrait représenter grâce aux LEDs ou à des moulins à vent la charge sur les différents commutateurs de l'école, décrivant ainsi l'activité de ces derniers.
  
 
== Préparation du projet ==
 
== Préparation du projet ==
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=== Matériel requis ===
 
=== Matériel requis ===
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*Un microcontroleur Arduino Duemilanove (http://www.robotshop.com/microcontroleur-arduino-uno-usb-2.html)
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*microcontroleur [[http://www.robotshop.com/microcontroleur-arduino-uno-usb-2.html Arduino Duemilanove]] (disponible) ;
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*LEDs multicolores
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*LEDs multicolores (disponibles) ;
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*Système foxboard
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*moulins à vent avec moteur à courant continu : nous augmenterons la tension d'alimentation des moteurs proportionnellement à l'occupation des switch ; (commande annulée)
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*Clé wifi ou câbles croisés (choix pas encore fait)
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*plateforme Altium ;
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*un module ELZ50 [http://www.atmicroprog.com/realisations/elz50/elz50.php] (disponible).
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*l'Ether card de Jeelabs
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*Matrice de leds 8*8
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=== Commentaires des encadrants sur le matériel ===
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Préciser le dispositif "moulin à vent". En particulier, ils doivent être motorisés (comment ?). Vous devez aussi vous préoccuper de la commande des moteurs, ce qui impactera l'architecture à implémenter sous Altium.
  
 
== Avancement du projet ==
 
== Avancement du projet ==
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'''1ère étape''':
 
  
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Nous partirons tout d'abord du projet GIS4 2010/2011 pour implanter sur l'arduino pour implanter la pile TCP/IP.
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=== Objectifs suggérés par les encadrants pour la prise en main du sujet ===
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* Ecrire un programme avec les fichiers fournis permettant dans un premier temps de créer une machine virtuelle répondant à la commande ping :
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** nettoyer les fichiers fournis pour enlever toute référence aux sockets Unix ou Internet ; '''FAIT'''
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** réaliser des fonctions de lecture et d'écriture pour une interface TAP ; '''FAIT'''
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** écrire une procedure main réalisant les actions suivantes :
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*** initialisation d'une variables de pile TCP/IP (type netstack) ; '''FAIT'''
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*** création d'une interface de type TAP avec les fichiers libtap.c et libtab.h fournis ; '''FAIT'''
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*** écriture d'un "pilote" pour cette interface (c'est à dire remplissage d'une structure avec le descripteur lié à l'interface et les fonctions de lecture et d'écriture sur l'interface TAP) ;
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*** ajout d'une interface réseau et d'une adresse IP à cette pile (par exemple 192.168.0.100/24) ; '''FAIT'''
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*** démarrage de la fonction de gestion de la pile (stackOn). '''FAIT'''
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* Test de votre programme; lancement du programme, ajout d'une adresse IP (par exemple 192.168.0.200/24) sur l'interface tap0 créée par le programme, test de réponse de la pile par la commande ping (par exemple sur l'adresse 192.168.0.100). '''FAIT'''
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=== Objectifs progressifs ===
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==== '''Partie Informatique''' ====
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*Faire du profiling d'utilisation d'espace mémoire afin de voir de quelle taille il faudrait réduire le programme pour qu'il soit portable sur un arduino '''FAIT'''
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*Tester une ou deux fonctions sur l'arduino pour savoir qu'est-ce-qu'il faut changer dans le code '''FAIT'''
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*Inclure les fichiers en-tête de la librairie stack '''FAIT'''
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*Créer un fichier de compilation, makefile propre à l'arduino '''FAIT'''
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*Répartir l'analyse des différentes couches des trames
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**Reception d'un paquet Ethernet sur l'arduino '''FAIT'''
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**Reception d'un paquet ARP: fonction programmee
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**Reception d'un paquet IP: fonction programmee
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**Reception d'un paquet ICMP: fonction pragrammee
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**Tests fonctions: '''FAIT'''
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**Programmer une fontion avec une variable locale pour le paquet (trames ethernet contenant toutes les couches) '''FAIT'''
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**Supprimer les tableaux de paquets et utiliser plutôt des pointeurs '''FAIT'''
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**Augmenter la table ARP '''FAIT'''
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**Faire la reception et le renvoi d'une trame ethernet en test '''FAIT'''
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*Communication par liaison série
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**Modifier les fonctions pour recevoir et envoyer des paquets par liaison serie '''FAIT'''
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**Allumer une led lorsqu'on reçoit un paquet '''FAIT'''
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**Eteindre la led lorsque le paquet reponse est envoyé
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**Instancier une variable globale "echo" pour gerer la led multicolore '''FAIT'''
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**Changer la couleur de la led RVB en fonction de la taille du paquet reçu
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*Perspectives
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**Créer une fonction de renvoi des paquets Ethernet reçus qui contiendra une variable Packet dans laquelle seront stockés les en-têtes dudit paquet pour l'optimisation d'espace mémoire à l’exécution du programme sur l'arduino
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*Matrice de leds
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**Ecrire une routine pour réaliser un effet graphique en fonction de l'événement repéré: envoi/réception de paquets par liaison série ou en réseau '''FAIT'''
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*Module EZL60
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**ecrire un programme permettant à l'arduino d'envoyer et de recevoir des paquets par liaison série vers le module (module finalement non utilisé)
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==== '''Partie Électronique''' ====
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*Concevoir le module d'émission/réception de la plate-forme altium vers l'arduino des trames Ethernet.
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Note : Dans un premier temps, les tests sont fait avec un petit exécutable développé pour récupérer et envoyer des octets avec un adaptateur USB-Série sur un ordinateur. Dans un second temps, il faudra adapter ce code C pour faire deux fonctions intégrées à l'Arduino.
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* Architecture matérielle '''FAIT'''
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* Émission seule '''FAIT'''
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** Récupération d'un paquet Ethernet '''FAIT'''
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** Émission du paquet sur la liaison série '''FAIT'''
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* Réception seule
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** Récupération d'un paquet Ethernet en série '''FAIT'''
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** Émission de la requête sur la liaison Ethernet '''FAIT'''
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* E/R simultanés
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** Processus Multithreadé '''FAIT'''
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** Éventuellement : Gestion de la ressource avec un sémaphore
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* Réception sur l'Arduino
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** Portage du code C de réception sur l'Arduino
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** Gestion de la simultanéité E/R
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*Concevoir le module de réception des commandes actionneur de l'arduino
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=== Difficultés rencontrées ===
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* '''Partie Informatique'''
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** Comprendre le code fourni et savoir se servir des fonctions
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** Comprendre la syntaxe d'un makefile avec le compilateur avr dude et une édition de liens entre fichiers codés en C et ceux codés en C++,et maîtriser la compilation modulaire sur l'arduino (impossibilité d'inclure certaines bibliothèques du C)
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** Saisir la particularité du compilateur avr-dude dans le traitement de types de données tels "long int" qui sont tronqués; solution: on a utilisé des "short int"
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** Gérer la communication par liaison série avec l'arduino à l'aide de thread ( bibliothèque time)
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* '''Partie Électronique'''
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** Conception de l'architecture matérielle avec un buffer associé à la liaison Ethernet
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** Décomposition de la taille du paquet Ethernet (short int = 2 octets) en deux paquets d'un octet chacun, et récupération des deux premiers paquets sur l'arduino pour reconstruire la taille du paquet.

Version actuelle datée du 25 mai 2011 à 19:29

Présentation

Le but de ce projet est principalement de réaliser un système embarqué TCP/IP, qui pourrait représenter grâce aux LEDs ou à des moulins à vent la charge sur les différents commutateurs de l'école, décrivant ainsi l'activité de ces derniers.

Préparation du projet

Matériel requis

  • microcontroleur [Arduino Duemilanove] (disponible) ;
  • LEDs multicolores (disponibles) ;
  • moulins à vent avec moteur à courant continu : nous augmenterons la tension d'alimentation des moteurs proportionnellement à l'occupation des switch ; (commande annulée)
  • plateforme Altium ;
  • un module ELZ50 [1] (disponible).
  • l'Ether card de Jeelabs
  • Matrice de leds 8*8

Commentaires des encadrants sur le matériel

Préciser le dispositif "moulin à vent". En particulier, ils doivent être motorisés (comment ?). Vous devez aussi vous préoccuper de la commande des moteurs, ce qui impactera l'architecture à implémenter sous Altium.

Avancement du projet

Objectifs suggérés par les encadrants pour la prise en main du sujet

  • Ecrire un programme avec les fichiers fournis permettant dans un premier temps de créer une machine virtuelle répondant à la commande ping :
    • nettoyer les fichiers fournis pour enlever toute référence aux sockets Unix ou Internet ; FAIT
    • réaliser des fonctions de lecture et d'écriture pour une interface TAP ; FAIT
    • écrire une procedure main réalisant les actions suivantes :
      • initialisation d'une variables de pile TCP/IP (type netstack) ; FAIT
      • création d'une interface de type TAP avec les fichiers libtap.c et libtab.h fournis ; FAIT
      • écriture d'un "pilote" pour cette interface (c'est à dire remplissage d'une structure avec le descripteur lié à l'interface et les fonctions de lecture et d'écriture sur l'interface TAP) ;
      • ajout d'une interface réseau et d'une adresse IP à cette pile (par exemple 192.168.0.100/24) ; FAIT
      • démarrage de la fonction de gestion de la pile (stackOn). FAIT
  • Test de votre programme; lancement du programme, ajout d'une adresse IP (par exemple 192.168.0.200/24) sur l'interface tap0 créée par le programme, test de réponse de la pile par la commande ping (par exemple sur l'adresse 192.168.0.100). FAIT

Objectifs progressifs

Partie Informatique

  • Faire du profiling d'utilisation d'espace mémoire afin de voir de quelle taille il faudrait réduire le programme pour qu'il soit portable sur un arduino FAIT
  • Tester une ou deux fonctions sur l'arduino pour savoir qu'est-ce-qu'il faut changer dans le code FAIT
  • Inclure les fichiers en-tête de la librairie stack FAIT
  • Créer un fichier de compilation, makefile propre à l'arduino FAIT
  • Répartir l'analyse des différentes couches des trames
    • Reception d'un paquet Ethernet sur l'arduino FAIT
    • Reception d'un paquet ARP: fonction programmee
    • Reception d'un paquet IP: fonction programmee
    • Reception d'un paquet ICMP: fonction pragrammee
    • Tests fonctions: FAIT
    • Programmer une fontion avec une variable locale pour le paquet (trames ethernet contenant toutes les couches) FAIT
    • Supprimer les tableaux de paquets et utiliser plutôt des pointeurs FAIT
    • Augmenter la table ARP FAIT
    • Faire la reception et le renvoi d'une trame ethernet en test FAIT
  • Communication par liaison série
    • Modifier les fonctions pour recevoir et envoyer des paquets par liaison serie FAIT
    • Allumer une led lorsqu'on reçoit un paquet FAIT
    • Eteindre la led lorsque le paquet reponse est envoyé
    • Instancier une variable globale "echo" pour gerer la led multicolore FAIT
    • Changer la couleur de la led RVB en fonction de la taille du paquet reçu
  • Perspectives
    • Créer une fonction de renvoi des paquets Ethernet reçus qui contiendra une variable Packet dans laquelle seront stockés les en-têtes dudit paquet pour l'optimisation d'espace mémoire à l’exécution du programme sur l'arduino
  • Matrice de leds
    • Ecrire une routine pour réaliser un effet graphique en fonction de l'événement repéré: envoi/réception de paquets par liaison série ou en réseau FAIT
  • Module EZL60
    • ecrire un programme permettant à l'arduino d'envoyer et de recevoir des paquets par liaison série vers le module (module finalement non utilisé)

Partie Électronique

  • Concevoir le module d'émission/réception de la plate-forme altium vers l'arduino des trames Ethernet.

Note : Dans un premier temps, les tests sont fait avec un petit exécutable développé pour récupérer et envoyer des octets avec un adaptateur USB-Série sur un ordinateur. Dans un second temps, il faudra adapter ce code C pour faire deux fonctions intégrées à l'Arduino.

  • Architecture matérielle FAIT
  • Émission seule FAIT
    • Récupération d'un paquet Ethernet FAIT
    • Émission du paquet sur la liaison série FAIT
  • Réception seule
    • Récupération d'un paquet Ethernet en série FAIT
    • Émission de la requête sur la liaison Ethernet FAIT
  • E/R simultanés
    • Processus Multithreadé FAIT
    • Éventuellement : Gestion de la ressource avec un sémaphore
  • Réception sur l'Arduino
    • Portage du code C de réception sur l'Arduino
    • Gestion de la simultanéité E/R
  • Concevoir le module de réception des commandes actionneur de l'arduino

Difficultés rencontrées

  • Partie Informatique
    • Comprendre le code fourni et savoir se servir des fonctions
    • Comprendre la syntaxe d'un makefile avec le compilateur avr dude et une édition de liens entre fichiers codés en C et ceux codés en C++,et maîtriser la compilation modulaire sur l'arduino (impossibilité d'inclure certaines bibliothèques du C)
    • Saisir la particularité du compilateur avr-dude dans le traitement de types de données tels "long int" qui sont tronqués; solution: on a utilisé des "short int"
    • Gérer la communication par liaison série avec l'arduino à l'aide de thread ( bibliothèque time)
  • Partie Électronique
    • Conception de l'architecture matérielle avec un buffer associé à la liaison Ethernet
    • Décomposition de la taille du paquet Ethernet (short int = 2 octets) en deux paquets d'un octet chacun, et récupération des deux premiers paquets sur l'arduino pour reconstruire la taille du paquet.
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