Capteur Communicant Intelligent

Présentation

Cahier des charges

Objectif :

Réaliser une matrice de LED à l’échelle d'un publique d'une salle de spectacle en distribuant des bracelets lumineux localisables automatiquement

Description :

Dans le cadre d'un projet entre l'Artiste Wax Taylor et le laboratoire IRCICA de Lille, nous devont mettre au point un système permettant de localiser des personnes dans une salle de spectacle en vue de réaliser une matrice de LED à l'échelle d'un publique où le bracelet lumineux d'une personne ou ceux d'un ensemble de personne représente un pixel d'une image ou d'un motif. Le défi majeur reside dans la localisation des bracelets

Phase 0 : Début du Projet

Séance 1 (11/09/13)

• Prise en main du sujet
• Test de la programmation ISP d'un ATMega328p et de son mode de fonctionnement sans quartz pour faire clignoter une LED sur breadboard

Séance 2 (17/09/13)

• Réflexion autour de différentes solutions techniques de localisation à l'intérieur d'un bâtiment.

Infrarouge
Ultrason
RSSI (Received Signal Strength Indication) : Absolue / Relative

Séance 3 (18/09/13)

• Confrontation avec le point de vue des encadrants : Après plusieurs discussions, la localisation absolue par RSSI semble la solution la plus "adaptée" au sujet. Il reste néanmoins à faire rapidement la preuve de ce concepte. Il a donc été décidé d'implémenter un premier système à base d'Xbee et d'Arduino en vu de faire des tests préliminaires dans l’amphithéâtre de l'IRCICA.

Phase 1 : Expérimentation Xbee & Arduino

Séance 4 (25/09/13)

• Regoupement du matériel disponible à l'IRCICA et Polytech :

    6 x Xbee Standard
    4 x Xbee Pro
    4 x Arduino UNO
    1 x Arduino Mega

Séance 5 (26/09/13)

Début de la configuration des Xbees grâce à l'outils X-CTU de la société DIGI.

   Serial	ID	CH	DL	DH	MY
   4049CDF2	3335	C	FFFF	0	CDF2
   4049CC3E	3335	C	FFFF	0	CC3E
   407A6584	3335	C	FFFF	0	6584
   407A6459	3335	C	FFFF	0	6459
   40017249	3335	C	FFFF	0	7249
   40017248	3335	C	FFFF	0	7248
   407BE8C6	3335	C	FFFF	0	E8C6
   407C84D7	3335	C	FFFF	0	84D7

Serial = numéro de série de l'Xbee
ID (Network Identifiant) = Id du réseau (virtuel) dans lequel on veut faire travailler les Xbees
CH (Channel) = Selection du canal d'émission correspondant à la frequénce TX/RX
DL (Destination Low) = Partie basse du registre de configuration de l'adresse de communication (FFFF = Broadcast)
DH (Destination High) = Partie haute du même registre
MY (Device Identifiant) = Identifiant de l'Xbee sur le reseau (Convention : MY=2 derniers octects du Serial)

Séance 6 (30/09/13)

• Pour la localisation par RSSI, on constate très vite qu'il nous faut au minimum 3 émetteurs dont on connait la position et qui transmettent des trames de façon régulière chacun leur tour sans qu'il y ait de conflits. On appellera ces émetteurs TOURELLE tout au long de ce projet en opposition avec le récepteur à localiser qui sera appelé BRACELET.
  
  

• Pour les TOURELLES on décide d'implémenter dans un Arduino UNO un petit programme capable d’écouter ce qu'il reçoit sur son port série en provenance du module Xbee et d'identifier les éléments d'un trame simpliste de la forme suivante :

   <AA,BB,CC> 
   AA=num de la trame
   BB=nb total de trames
   CC=identifiant de la TOURELLE 

Chaque Arduino connait l'ensemble des identifiants des tourelles et leur priorité et sait ainsi à quel moment il a le droit d’émettre.

• Pour l'unique BRACELET que l'on cherche à localiser on utilise une Arduino MEGA 2530 qui comporte 3 vraies UART supplémentaires. On aura donc Serial0 (Arduino <--> PC) et Serial1 (Arduino <--> Xbee) afin de ne manquer aucune trame et de pouvoir la visualiser en direct sur un PC. Ce récepteur enregistre les niveaux RSSI reçu de chaque TOURELLE. On y a directement accès via la pin6 du module Xbee qui est en fait une PWM dont le rapport cyclique et proportionnel au RSSI.

Séance 7 (02/10/13)

• On continu d'implémenter les fonctions précédemment décrites dans les Arduino.

• On redécouvre les joies du parsing de commande sur un environnement embarqué qui peut parfois poser des problèmes (utilisation de masques binaires et/ou des fonctions de la librairie C standard <String>)

Séance 8 (04/10/13)

• Des tests préliminaires dans le petit laboratoire de l'IRCICA démontrent que la puissance d'émission des TOURELLES doit être suffisamment faible ou en tout cas adaptée à la surface que l'on veut couvrir pour ne pas saturer le récepteur. En effet dans le cas des Xbee le RSSI est calculé uniquement sur 10 bits et on atteint la saturation pour quelques mW.

Séance 9 (10/10/13)

• En lisant la datasheet on remarque que les Xbee standard ont une puissance (configurable) plus faible que les Xbee PRO on décide donc de remplacer les Xbee PRO des TOURELLES par des Xbee standard et de renouveler notre expérience. On observe maintenant une différence de signal quand on se déplace à l'échelle d'une pièce

Séance 10 (14/10/13)

• Jusqu'ici nous récupérions le RSSI en lisant un registre de l'Xbee. Cela a pour avantage d'avoir directement une valeur en numérique mais les temps d'accès sont long puisque pour chaque accès il faut mettre l'Xbee dans le mode d'interprétation des commandes AT à l'aide de la commande "+++" attendre sa réponse, l'interroger, parser sa réponse. Tout cela à la vitesse de 9600 bauds. On décide donc d'utiliser la sortie RSSI de l'Xbee sur la pin 6 qui est une PWM dont la rapport cyclique est proportionnel au RSSI donc facile à évaluer avec l'entrée analogique d'un arduino.

Séance 11 (15/10/13)

• Premiers tests dans l'amphi de l'IRCICA mais nous manquons d'alimentations indépendantes pour les Arduino et il y a encore trop de collisions entre les messages des TOURELLES nous devons donc encore améliorer notre code.

Phase 2 : Développement de Prototypes

Séance 15 (04/11/13)

retour de vacances