LASS - LinkIt Smart 7688Duo - 初始帶起

緣起

• 好用，強悍，能有更多的應用，價格低，對未來更多的佈建有幫助

規格

• LASS 選用 LinkIt Smart 7688 Duo

步驟

• 資料收集
  • 官網 Study
  • 前人的規劃 Study

• 系統設計
• 基本概念
• Arduino 讀取 ADC sensor 確認

• python 讀取 sensor 值確認
• 上傳 MQTT

• Porting 現有架構進來
• 個別子功能支援

資料收集

哈爸陪你問 - 如何成為 open hardware maker (LinkIt Smart 7688篇) - Q&A

SDK SDK-Web

PinOut

HDK HDK-Web

Datasheet

Duo get start

LASS 移植 LinkIt 7688 Duo 初步規劃與研究

OpenWRT

• Beginner guide

Video Streaming

• [ Linkit smart 7688 ] 7688 影像串流功能

pyfirmata

• firmata main firmata download firmata 2.1 Firmata Protocol Documentation
• Going Beyond StandardFirmata - Adding New Device Support

目前狀態

• V0.0.2 
  • 經由簡單的修改能達到以下功能
  • 
    
  • 支援所有的 Digital read/write. Analog read
  • 感測值可以包成 LASS 標準格式
  • 將感測值發給 MQTT server
  • 同時可以 subscribe MQTT
  • 
    
  • => 簡單說就是最弱的 LASS 設備
• V0.0.3 
  • 提供一個支援特別 sensor 的示意寫法。hack 一個 analog port 來給自己用
  • py 用 pyfirmata.ArduinoDue 支援
  • 
    

系統規格

• LASS 相關規格確認
• Features
  • Support MQTT protocol to send sensors data
  • Wifi support auto-reconnect
  • Support offline sensor storage to flash, auto upload sensors data when online
  • Architecture support sensors customization
  • The MQTT topic/msg coding must support LASS data specification
    • LASS - Data specification
    • LASS 資料格式
  • MQTT server: gpssensor.ddns.net
  • 
    
• Additional features
  • ? Support Blynk mobile GUI interface
  • Support alarm mode
  • Video streaming
  • System setting through web server
  • support GPS ( gps sensor or other way)

系統架構

• 主單元 - OpenWRT - MPU
  • Wifi handle
  • MQTT handler
  • Setting
  • Offline sensor storage
  • 
    
• 感測控制單元 - Arduino - MCU
  • active sensor to sensing
  • control actuauor

• 雙單元架構

• mpu_setup()
•     load_setting()
•     init_mpu_ctrl_thread()
•     
• mpu_loop()
•         
•     if( data_in_disk )
•         send_all_by_mqtt()
•         delete data_in_disk
•             
•     if(need_proc_result_queue)
•         if(!wifi_ready)
•             save_to_disk
•         else
•             send_mqtt()
•     
• }
• mpu_ctrl_thread()
•     if(need_send_cmd)
•         send_readall_cmd_to_mcu()
•     
•     process_recv_from_mcu()
•         pack_all_sensors_info()
•         response_ctrl_if_needed()
•     append_to_result_queue()
•     sleep()
• 
  
• mcu_setup(){
•     serial_setup();
•     library_setup();
•     attach(’a’, callbackFunction read_all_sensors);
• }
• mcu_loop(){
•     firmata_loop();
•     extra_sensor_service();
• }
• 
  
• read_all_sensors(){
•     sendString(’a’, byte bytec, "packed_sensor_info")
• }
• extra_sensor_service(){
•     service();
•     if(need_notice_mpu)
•         sendString() or send...
• }
• 
  

• Wifi應該是open wrt管理的⋯ 只要取得狀態就好了。
• Scenario #1: Through primitive UART connection 還需要設計進去
• 
  

• github 目錄規劃
  • mt7688duo_install.sh : 安裝腳本，只需執行一次
  • mt7688duo.py :  MPU LASS 主程式
  • mt7688duo.ino : MCU LASS 主程式
  • 
    
    • 
      
  • 
    
  • 是否多一個設定檔，規範每一個APP_ID使用哪些 sensor，以及相對應的 codes
  • 好主意

版本命名規則

• 因為兩個主程式 （ mt7688duo.py/mt7688duo.ino）都需要協同運作
• 我們需要一個方式能確認彼此的相容性，基本的原則就是相同的版本會相容，如果找不到相容的版本，找比他小最接近的那個版本。
• 目前命名規則為

• 當兩個程式一起被更新的時候，兩個程式必須為同版本
  • mt7688duo.py:Setting.ver_app="0.0.3"
  • mt7688duo.ino:VER_APP "0.0.3"
• 當單獨被更新時，但版號小於對方時，請使用跟對方相同的版本
  • 比方說原本 mt7688duo.py：0.0.8, mt7688duo.ino: 0.0.5, 此時更新 mt7688duo.ino 需要設定成 0.0.8
• 當單獨被更新時，但版號大於等於對方時，請持續累加
  • 比方說原本 mt7688duo.py：0.0.8, mt7688duo.ino: 0.0.5, 此時更新 mt7688duo.py 需要設定成 0.0.9
  • 
    

應用規格

• 參考農業感測計畫第一步 
• 感測器
  • 雨量 sensor
  • 土壤濕度
  • 水位計
    • 是否要用壓力感測器取代（便宜以及應用用途廣）
  • 人體紅外線感測器
• 致動器
  • Relay 控制
• 影像監視
• 
  

哈爸實做筆記

• 由於板子還沒收到，沒事幹，先搞很花時間的
• OpenWRT
  • 感覺用 Mac 來 build OpenWRT 似乎有問題
  • 先換成 Linux 試試看。使用 VirtualBox + Ubuntu
    • use pre-defined ubuntu image ( item 18, 15.04) 
    • Install guest addon
    • Download MTK SDK, toolchain
  • OpenWrt’s build system – About
  • OpenWrt build system – Installation
    • Follow installation
    • => 問題還在，沒有 target 可以選
  • 改用 OpenWRT git 的來試試看, git clone git://git.openwrt.org/openwrt.git
    • apt-get install gawk
    • make menuconfig 可選到 MT7688
      • CONFIG_TARGET_ramips=y
      • CONFIG_TARGET_ramips_mt7688=y
      • CONFIG_TARGET_ramips_mt7688_LinkIt7688=y
      • CONFIG_HAS_SUBTARGETS=y
      • CONFIG_TARGET_BOARD="ramips"
    • make
  • 參考 Chapter 7
    • 7.1. Building a firmware => PASS (Ubuntu 15.04)
      • #15-Ubuntu SMP Thu Apr 16 23:32:37 UTC 2015 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
      • 
        
• Firmware Upgrade
  • Video

• Get start blink example: PASS
• 6.6. Programming with Firmata Protocol: PASS

• Python as MQTT client
• 
  
  • pip install paho-mqtt
    • Downloading/unpacking paho-mqtt
    • Downloading paho-mqtt-1.1.tar.gz (41kB): 41kB downloaded
    • Running setup.py (path:/tmp/pip_build_root/paho-mqtt/setup.py) egg_info for package paho-mqtt
    • Installing collected packages: paho-mqtt
    • Running setup.py install for paho-mqtt
    • warning: build_py: byte-compiling is disabled, skipping.
    • warning: install_lib: byte-compiling is disabled, skipping.
    • Successfully installed paho-mqtt

• mt7688duo 
  • MQTT receive LASS data by quick porting lass.py
  • MQTT send: PASS
  • pyFirmata read digital/analog: PASS

• 視訊: PASS
1. 接上 Logitech C170 WebCAM
2. mjpg_streamer -i "input_uvc.so -f 20 -d /dev/video0" -o "output_http.so"
3. http://mylinkit.local:8080?action=stream

• Porting Verification code

• The original verification code Sensor-GroveGasSensorO2,Sensor-GroveMoisture,Sensor-GroveWaterSensor can still compile success
• Arduino SoftwareSerialExample compile succcess

LASS installation

• Installation procedure:
•         1. install mt7688duo.ino by using Arduino IDE

• Only Arduino IDE 1.6.5-r5 works. 1.6.4, 1.6.7, and 1.6.8 don’t don’t work.

•         2. copy non-ino files into mylinkit.local:/root by scp
•         3. ssh [email protected]
•                 chmod 755 mt7688duo_install.sh
•                 /root/mt7688duo_install.sh
• Running procedure:
•                 python mt7688duo.py
• Setup run when power up
  • add one line to /etc/rc.local before exit 0
  • python /root/mt7688duo.py
• 
  
• README

如何中斷跑到一半的 mt7688duo.py

1. 連進另外一個 ssh,  
   1. ssh [email protected]
2.  找正在執行的 PID( process ID)
   1. ps 
   • ex: 1648 root     16016 S    python mt7688duo.py

1. 停止它

• kill 1648
• 
  

Q&A

• 為何我們不選沒有 Duo?
  • 可參考陪你問 Q7
  • 主因是因為 LASS 精神是讓大家可以客製化感測器，所以感測器能夠支援的周邊就盡可能要能多元，而且不希望使用者遇到太多的技術問題。
    • Duo 支援 Arduion IDE, 又使用 Atmel 的MCU, 符合這些系統要求
    • 
      
• In SDK 6.4, 我們該選擇什麼模式？
  • 初期，我們選擇以下兩方案並行，基本上以某個 APP_ID為單位
  • Scenario #1: Through primitive UART connection
    • 簡單，比較沒有 framework 的干擾。可能比較能處理控制端自主的方案
    • 
      
  • Scenario #2: Through Firmata protocol
    • 在後面更多的使用者情境中，我們需要 Linux 當成主控平台，以及沒有必要直接處理 UART

• 等待對兩個方案有更清楚的認知後，再看下一步怎麼做
• 
  
• 
  
• 該選 Python 還是 Node.js
• 基本上 Python 與 Node.js 都是很高階，設計很好的環境，兩種都有很廣大的使用者，與使用情境。
• 建議可以 support 雙環境，看社群的發展，主環境選擇用 Python
  • 主因是 Python 在各式各樣的情境都很適合用， LASS 在 Client/Server 環境中也已經大量使用。使用 LASS 的 User 不需要另外多學一個語言

• 在雙 CPU 系統如何實現 LASS 設計精神？

1. 主架構與感測器客製化在概念上是區隔開來，也就是要客製化感測器的使用者，不用那麼瞭解整個主系統的運作
2. 不同的情境是用 APP_ID 來實現，如何讓兩 CPU 協同一個 APP_ID
3. 原來設計類似單一個 Thread, 目前類似多了一個 senosr thread, 如何做好協同？
4. 在 Firmata 情境中，似乎周邊被 generalize 了，這對感測系統客製化是個概念上的升級，如何發揮這個特性？
   1. 盡量讓 MCU 內的 code, general 化，使用一點點的 hack 出 LASS 必要的功能
5. MPU 要求 MCU 感測，在多感測器情況下是要下多次命令還是只下一次命令
   1. 由於可能遇到感測器時間希望同步的問題，基本精神是下一次命令取回所有的感測器值。架構上也可以支援分開下命令
6. 需不需要將 Firmata 命令由 byte 改長一點，因為LASS sensor 命名為類似 d0,d1
7. GPS 要交給MPU or MCU?

• 如果要交給MPU的話，可以使用硬體方法（USB GPS receiver)，也可以使用軟體方法（例如 Python 的 geolocation module: https://pypi.python.org/pypi/geolocation-python/0.2.0），似乎比較有彈性。
• 以主架構來說，感測器硬體能交給 MCU 就交給MCU, 如果能上 geolocation就最棒了，那用 MPU 比較合適。主要先看 geolocation 能不能在 MPU run

1. 怎麼在 Firmdata 架構下使用 G3 (SPI 介面)
   1. 因為 一個 UART 用在 MPU<->MCU 通訊，一個 UART 最好留給 MCU 當debug console. 所以建議使用 Software Serial 
      1. Software Serial Example
2. 怎麼在 Firmdata 架構下使用 DHT22 (客製化 digital 介面)
   1. 找 沒有使用的 digital/analog pin, 在 MCU 中寫死這個 pin 的運作，然後假裝回傳