Ampelschaltung mit dem Raspberry Pi 3 Model B. Von Stefan Ossenbrink & Marcel Gebing

Transkript

1 Ampelschaltung mit dem Raspberry Pi 3 Model B Von Stefan Ossenbrink & Marcel Gebing

2 Inhaltsverzeichnis Einführung Übersicht Layout Praktikum. Aufgabe Wiederholung Zustandsdiagramm. WiringPi Klassendiagram. Design-Pattern Aufgabenbeschreibung Bearbeitungszeit Zusammenfassung/Vorstellung Praktikum 2. Aufgabe Zustandsdiagramm 2. Aufgabenbeschreibung Bearbeitungszeit Zusammenfassung/Vorstellung Praktikum 3. Aufgabe Zustandsdiagramm 3. Klassendiagram 2. Design-Pattern Aufgabenbeschreibung Bearbeitungszeit Zusammenfassung/Vorstellung

3 Übersicht Unser heutiges Schaltverhalten in den Aufgaben Straßenverkehr Fußgängerüberwege

4 Einführung Ampelschaltung Unsere Idee Nr Pin GPIO Wire

5 Einführung Alternativ

6 Mealy-Automat Mealy-Automat ist ein ereignisorientierte Automat d.h. er reagiert auf eine Veränderung der Eingangsvariable X Beschreibung A = (X,Y,Z,, ) Ausgang Y= (X, Zn)

7 Moore-Automat Moore-Automat, Der Moore-Automat ist ein zustandsorientierter Automat d.h. er reagiert nur auf eine Veränderung des Zustands Z Beschreibung A = (X,Y,Z,, ) Ausgang = (Zn)

8 Medwedjew-Automat Medwedjew-Automat, ist ein zustandsorientierter Automat d.h. er reagiert nur auf eine Veränderung des Zustands Z Beschreibung A = (X,Y,Z, ) Ausgang = Zn

9 Zustandsdiagramm. Z Z Z2 Z3

10 Zustandsfolgetabelle. Nr Zn Code Zn+ Code grün gelb rot PHASE_RR PHASE_RYR PHASE_RYR PHASE_GR 2 PHASE_GR PHASE_YR 3 PHASE_YR PHASE_RR

11 Wiringpi Erste Schritte nachdem die Bibliothek inkludiert wurde void wiringpisetup(void); void pinmode(int pin, int mode); mode -> OUTPUT/INPUT/PWM_OUTPUT Achtung nur spezielle Pins funktionieren mit PWM z.b. WiringPI-Pin -> GPIO 8 void digitalwrite(int pin, int value); Initialisiert das WiringSystem und stellt einen passendes Nummerierungsschema ein Value -> HIGH,LOW int digitalread (int pin); Rückgabewert HIGH oder LOW, also oder

12 Klassendiagramm.

13 DirectionState #define DirectionState_METHODES \ void (*onenter)(lightmanager lm,directionstate this); #define DirectionState_ATTRIBUTES \ LightSetting ls; \ int timeout; \ char *name; \ DirectionState next; DEFINE_BASE_TYPE(DirectionState) DirectionState newdirectionstate_name_lightsetting_timeout(char* name, LightSetting ls, int timeout); #endif

14 Design-Pattern State Context State StateX State2 onenter() onenter() Client State3

15 Generierung der States DirectionState generatedirectionstatemachine() {????? } int main(int argc, char* argv[]) { DirectionState directionstate = generatedirectionstatemachine(); LightManager lm = newlightmanager_void(); registerlights(lm);?????? } return ; }

16 LightManager typedef struct listelement_key_ls{ LightSetting trigger; Led value; } *Listelement; #define LightManager_METHODES \ int (*registratelight)(lightmanager lm,led l, LightSetting bits); \ void (*setlight) (LightManager lm,lightsetting light); #define LightManager_ATTRIBUTES \ Listelement ledset[max_leds_in_set];..

17 Aufgabenbeschreibung. Entwickeln sie zu den oben gezeigtem Zustandsdiagramm eine passende Software Vervollständigen sie zunächst die Led.c, hier fehlen wichtige wiringpi-befehle Anschließend verwenden sie die gerade fertig gestellte Klasse Led-> initialisieren sie die benötigten Led s in der registerlights-methode Die erstellten Led s müssen nun im LightManager registiert werden, sodass dieser sie verwenden kann lm->clazz.. Zum Schluss erstellen sie die dstates in der Methode generatedirectionstatemachine() und implementieren deren Verwaltung in der main Routine.

18 Lösungen

19 Praktikum 2. Aufgabe Erweitern sie ihr aktuelles Projekt Da jede Ampel nicht nur eine Seite besitzt, erweitern wir unser System um eine weiter wichtige Komponente. genau!! um eine Ampel

20 Zustandsdiagramm 2. Ampel (A) Z Z Z2 Z3 Z7 Z6 Z5 Z4 Ampel 2 (B)

21 Zustandsfolgetabelle 2. Nr Zn Code Zn+ Code grün gelb rot grün2 gelb2 rot2 PHASE_RR PHASE_RYR PHASE_RYR PHASE_GR 2 PHASE_GR PHASE_YR 3 PHASE_YR PHASE_RR 4 PHASE_RR PHASE_RRY 5 PHASE_RRY PHASE_RG 6 PHASE_RG PHASE_RY 7 PHASE_RY PHASE_RR

22 Aufgabenbeschreibung 2. Entwickeln sie zu den oben gezeigtem Zustandsdiagramm eine passende Software Erweitern sie ihre TrafficLight.c-Methoden, sodass der Verkehr richtig geregelt werden kann

23 Lösungen

24 Praktikum 3. Aufgabe Nun wird es etwas komplizierter Da es im Straßenverkehr nicht nur Autofahrer gibt, muss unsere Lösung noch überarbeitet werden. Da andere Verkehrsteilnehmer keine Straße überqueren können blockieren sie (siehe Bild) Ein großer Vorschritt wäre hierbei, dass einbringen einer??? genau!! noch einer Ampel

25 Zustandsdiagramm 3. Ampel Z Z Z2 Z7 Z3 Z6 Z5 Z4 Ampel 3 Ampel 2

26 Klassendiagram 2.

27 Design-Pattern: Observer Das Observer-Muster ermöglicht einem oder mehreren Objekten, automatisch auf die Zustandsänderung eines bestimmten Objekts zu reagieren, um den eigenen Zustand anzupassen.

28 ObserveableSwitch #define ObserveableSwitch_METHODES \ int (*start)(observeableswitch this); #define ObserveableSwitch_ATTRIBUTES \ int active; \ int port;\ Feedback_struct* feedback; \ pthread_t threadid; DEFINE_BASE_TYPE(ObserveableSwitch) ObserveableSwitch newobserveableswitch_port_callback(int port, Feedback_struct* feedback); #endif /* OBSERVEABLESWITCH_H_ */

29 GreenphaseState #define GreenphaseState_METHODES #define GreenphaseState_ATTRIBUTES \ Feedback_struct feedback; \ LightSetting additionallight; DEFINE_EXTENDED_TYPE(GreenphaseState, DirectionState) GreenphaseState newgreenphasestate_name_lightsetting_timeout_additionallight( char* name, LightSetting ls, int timeout, LightSetting additionallight); #endif

30 Aufgabenstellung Entwickeln sie zu den oben gezeigtem Zustandsdiagramm eine passende Software Registrieren sie zunächst wie in den voran gegangenen Praktikum die neuen Led s Verändern sie die generatedirectionstatemachine() Methode so, dass sie die neuen States implementieren und die passenden Taster erzeugen und deren threads starten Da die Klasse DirectionState von der Klasse GreenphaseState überladen wird, müsste hier noch die Funktion onenter implementiert werden. Diese Funktion muss als Erweiterung den feedback auslesen und entsprechned die Led s schalten.

31 Lösung

32 Danke schön für ihre Aufmerksamkeit