Embedded Software. Praktikum. Licht- und Schlafphasenwecker Lukas Scharlau Timo Schwarte

Transkript

1 Embedded Software Praktikum Licht- und Schlafphasenwecker Lukas Scharlau Timo Schwarte

2 Inhalt Einleitung... 3 Ansteuerung LED-Streifen...3 Ansteuerung Bewegungssensor...3 Soundausgabe... 4 Buttons Lesen... 4 Vorbereitungsfragen...4 Aufgaben... 5 Ansteuerung LED-Streifen, Sensor, Sound, Buttons...5 Kreative Aufgabe:...5 Lichtwecker... 5 Anregungen für Alternativen...5

3 Einleitung Ansteuerung LED-Streifen Die auf den LED-Streifen verwendeten Controller (WS2801) werden wie Shift- Register angesprochen. Dies lässt sich gut mithilfe des SPI-Bustreibers realisieren. Dazu wird eine ganz normale SPI-Kommunikation durchgeführt, und die empfangenen Daten ignoriert. Zu beachten ist, dass nach erfolgter Datenübertragung einen Moment gewartet werden muss, damit die Controller ihre Daten übernehmen. Wurde ein Controller mit Daten gefüllt (drei Byte, RGB Helligkeitswerte), wird das Signal zum nächsten durchgeschliffen. Um die letzte LED anzusteuern müssen daher alle Controller mit neuen Daten versorgt werden. Schauen Sie sich dazu auch das folgende Diagramm an: Die benötigten Funktionen aus der Bibliothek WiringPi finden sich hier: Ansteuerung Bewegungssensor Die Ansteuerung des MP-6050 ist im Verhältnis zum LED-Streifen deutlich komplexer, jedoch durch Nutzung der existierenden Register-Schreib- und Lesefunktionen recht einfach. Diese sind: int wiringpii2creadreg8 (int fd, int reg)

4 int wiringpii2cwritereg8 (int fd, int reg, int data) Eine Referenz zu diesen Funktionen sowie zur Initialisierung findet sich unter Bevor der Sensor genutzt werden kann, muss er aus dem Schlafmodus geweckt werden. Dies geschieht, indem das SLEEP Bit auf null gesetzt wird. Das benötigte Register findet sich in Auch die Register aus denen Sensorwerte gelesen werden können, finden Sie in diesem Dokument. Soundausgabe Eine Soundausgabe lässt sich recht einfach z.b. mit mpg321 (für MPEG-Dateien) realisieren. Das Programm lässt sich z.b. per system() aufrufen. Als Parameter wird lediglich ein Dateiname oder eine URL benötigt. Als URL wäre z.b. 5.akacast.akamaistream.net/7/41/119439/v1/gnl.akacast.akamaistream.net/wdr-5 geeignet. Buttons Lesen Um die Buttons nutzten zu können, muss für die entsprechenden GPIO-Pinne (1,2,3,4) der Pullupwiderstand aktiviert sein. Dies geschieht mit folgender Funktion: void pullupdncontrol (int pin, int pud) Siehe dazu auch auf: Vorbereitungsfragen Welchen Maximalwert kann ein Farbkanal des LED-Streifens annehmen? Welches Datum muss gesendet werden, um die erste LED rot leuchten zu lassen und die zweite grün, jeweils mit maximaler Helligkeit? (Die restlichen LEDs sollen nicht beeinflusst werden.) Welche SPI-Frequenz bietet sich an? Welcher SPI-Channel wird verwendet?

5 Wann übernimmt der LED-Streifen seine Daten? Welche I²C-Adresse hat der Bewegungssensor? Welcher Wert muss in welches Register geschrieben werden, um den Sensorchip zu aktivieren? Mit welchen WiringPi Funktionen werden die SPI und I²C Bustreiber initialisiert? Aufgaben Ansteuerung LED-Streifen, Sensor, Sound, Buttons Vervollständigen Sie die Codefragmente zu vollständigen Klassen, mithilfe derer sich LED-Streifen und Sensor ansteuern lassen. Testen Sie Ihre Klassen mit dem vorgegebenen Testprogramm. Optional: Schreiben ein Programm welches die Buttons und den Soundausgang nutzt. (Sowohl Buttons als auch Soundausgabe sind recht einfach, daher sind herfür nicht zwangsweise Klassen vonnöten.) Kreative Aufgabe: Da nicht alle Personen ein Problem mit frühem Aufstehen haben, sei es Ihnen hier freigestellt alternativ zum Lichtwecker ein Programm zu einem anderen Anwendungsfall zu implementieren. Gerne können Sie natürlich auch den Lichtwecker realisieren: Lichtwecker Implementieren Sie ein Programm, welches einen Schlafenden innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne aufweckt. Zunächst soll rechtzeitig mithilfe der LEDs ein Sonnenaufgang simuliert werden, wird dann innerhalb der festgelegten Zeitspanne eine Bewegung des Sensors registriert, so wird angenommen, der schlafende befindet sich in einer nicht so tiefen Schlafphase und der Weckvorgang per Musik kann beginnen. Wird innerhalb dieser Zeitspanne keine Bewegung detektiert, so wird eine Zwangsweckung vollzogen. Anregungen für Alternativen Temperatursensor -> z.b. Ausgabe auf LEDs Gyroskop nutzen Rhythmuserkennung mit Sensor