सेंसर रीडिंग और उनके प्रदर्शन का संग्रह

लोग सुंदर प्रस्तुतियों को पसंद करते हैं। सुंदर चित्र, कुछ पाठ, बदलती स्लाइड। एक सुंदर तस्वीर आपको किसी व्यक्ति को जानकारी जल्दी से स्थानांतरित करने की अनुमति देती है, सबसे महत्वपूर्ण संवाद करती है। हम सभी जानते हैं कि। मैं सोच रहा हूं कि "एक हाथी और एक सांप को कैसे पार करें"?

एक कंप्यूटर पर कल्पना कैसे करें एक माइक्रोकंट्रोलर या FPGA के अंदर होने वाली प्रक्रियाओं की निगरानी करें? या यह कैसे दिखाएं कि माइक्रोकंट्रोलर या एफपीजीए पर लागू पूरे स्वचालन प्रणाली के अंदर क्या हो रहा है?

वास्तव में, मुझे सही उत्तर पता है - आपको SCADA सिस्टम का उपयोग करने की आवश्यकता है।
SCADA पर्यवेक्षी नियंत्रण और डेटा अधिग्रहण, पर्यवेक्षी नियंत्रण और डेटा संग्रह है। लेकिन हम आसान तरीकों की तलाश नहीं कर रहे हैं, हम अपनी साइकिल का थोड़ा आविष्कार करना चाहते हैं।

मैं नियंत्रण बोर्ड से सेंसर और सेंसर से प्राप्त डेटा प्रदर्शित करने की अपनी सरल विधि साझा करना चाहता हूं।

यहां, सबसे पहले, आपको तीन घटकों को अलग करने की आवश्यकता है:

• डेटा ट्रांसफर प्रोटोकॉल। नियंत्रक से कंप्यूटर पर प्रेषित जानकारी को किसी तरह एनकोड करना आवश्यक है।
• स्वचालन प्रणाली में फर्मवेयर, माइक्रोकंट्रोलर या FPGA में। इस मॉड्यूल को सेंसर के रीडिंग को इकट्ठा करना चाहिए और उन्हें "सुंदर रूप" में प्रदर्शन के लिए कंप्यूटर में स्थानांतरित करना चाहिए
• विज़ुअलाइज़ेशन सॉफ्टवेयर। सेंसर की स्थिति और मूल्यों को दर्शाता है। शायद यह किसी तरह के ग्राफिक्स का निर्माण कर रहा है।

तो, क्रम में मैं बताने की कोशिश करूंगा।

डेटा ट्रांसफर प्रोटोकॉल।

वर्तमान में, डिवाइस को कंप्यूटर या लैपटॉप से ​​कनेक्ट करने के लिए केवल दो भौतिक संभावनाएं हैं: ईथरनेट / वाईफाई या यूएसबी के माध्यम से एक नेटवर्क कनेक्शन। "वास्तविक" समानांतर और सीरियल पोर्ट लगभग अतीत की बात है। यह उनके साथ आसान था। बेशक, वे अभी भी मिल सकते हैं यदि आप देखते हैं। लेकिन इस दिशा में सोचना बेहतर नहीं है।

ईथरनेट अब तक एक तरफ। नेटवर्क पर संचरण के लिए, आपको नियंत्रक के रूप में टीसीपी / आईपी स्टैक ड्राइवरों की आवश्यकता है, एक नियम के रूप में, यह एक ओएस, आमतौर पर लिनक्स या यूक्लिनक्स की उपस्थिति को आकर्षित करता है। फिर आपको नेटवर्क सेटअप इंटरफ़ेस की आवश्यकता है: आईपी एड्रेस क्या है? क्या यह स्थिर या गतिशील है? क्या मुखौटा और प्रवेश द्वार? सामान्य तौर पर, इसे लागू करना और कॉन्फ़िगर करना बहुत सरल नहीं है।

यूएसबी बहुत सरल लगता है, हालांकि कई नुकसान हैं: डिवाइस का कौन सा वर्ग / उपवर्ग? क्या उसे ड्राइवरों की आवश्यकता है या उसी विंडोज के मानक चालक उपयोग किए जाते हैं?
और फिर, एक वर्ग में वापस - सबसे आसान तरीका है यूएसबी के माध्यम से सीरियल पोर्ट का उपयोग करना। सबसे सरल मामले में, USB2Serial जैसी डोरियां हैं। खैर, या बोर्डों और नियंत्रकों के डेवलपर के लिए एक बढ़िया विकल्प के रूप में - विभिन्न एफटीडीआई चिप्स।

ठीक है, अभी भी यूएसबी के माध्यम से सीरियल पोर्ट का चयन करें। और यदि ऐसा है, तो डेटा ट्रांसफर वर्णों के अनुक्रम के रूप में हो सकता है। तो यह और भी सरल है: सेंसर रीडिंग को "SENSOR_NAME = VALUE" फ़ॉर्म की लाइनों के रूप में प्रेषित किया जा सकता है

इस दृष्टिकोण के साथ, हम आसानी से मतदान सेंसर की संख्या बढ़ा सकते हैं, और आसानी से उनके प्रकार को बदल सकते हैं। ट्रेलर या रीड स्विच की स्थिति को संचरित किया जाएगा, उदाहरण के लिए, लाइनों के रूप में "but0 = 1" या "but1 = 0"। तापमान मान स्ट्रिंग "t0 = 36.6" के रूप में प्रेषित किया जा सकता है। कैरिज रिटर्न कैरेक्टर्स द्वारा लाइन्स को सबसे आसानी से अलग किया जाता है: 0x0D 0x0A।

तो, सबसे पहले, यहां तक ​​कि कंप्यूटर पर विज़ुअलाइज़ेशन प्रोग्राम की भी आवश्यकता नहीं है। आप बस पुट्टी की तरह एक टर्मिनल प्रोग्राम चला सकते हैं और नियंत्रक से सेंसर रीडिंग को देख सकते हैं।

नियंत्रक।

मेरा नियंत्रक Altera Cyclone III FPGA पर आधारित है। वास्तव में, यह डेवलपर्स के लिए जाना जाने वाला मंगल रोवर 2 बोर्ड है। मैंने पहले ही इस पर किए गए कुछ परियोजनाओं के बारे में लिखा था। उदाहरण के लिए, एक बार जब हम एक स्वच्छ FPGA FM रेडियो ट्रांसमीटर पर इस बोर्ड पर बने। और हमने इस पर एक USB ट्रैकर भी बनाया। अन्य परियोजनाएं हैं।

यहाँ एक ऐसा बोर्ड है:



बोर्ड पर पहले से ही 2 बटन हैं - ये मेरे प्रयोगों के लिए पहले दो सेंसर हैं।
मैंने ds18b20 थर्मामीटर चिप को भी जोड़ा - यह दूसरा सेंसर है।
आप ADC बोर्ड का उपयोग किसी चीज़ को मापने के लिए भी कर सकते हैं। अब तक, यहां सेंसर के बजाय केवल एक चर अवरोध है।

यह महत्वपूर्ण है कि एफटीडीआई एफटी 2232 एचएल माइक्रोक्रिसिट पहले से ही बोर्ड पर है, जो एक वर्चुअल सीरियल पोर्ट के रूप में यूएसबी के माध्यम से कंप्यूटर के साथ संचार प्रदान करता है। स्थानांतरण दर पहले से ही 12Mbit / s है। यह सशर्त 1.2 MB / s है। यदि, उदाहरण के लिए, बोर्ड प्रत्येक 100 मिलीसेकंड पर सेंसर का चुनाव करता है, तो यह पता चलता है कि प्रत्येक सर्वेक्षण के लिए, आप 100Kbytes से अधिक डेटा को कंप्यूटर पर स्थानांतरित कर सकते हैं। बहुत अच्छी तरह से।

अब मैं बोर्ड और FPGA चक्रवात III के लिए परियोजना के बारे में बात नहीं करूंगा। इसके लिए एक अलग लेख है। यह आलेख बताता है कि डेटा को कैसे परागित किया जाता है और परिणाम सीरियल पोर्ट के माध्यम से कंप्यूटर पर स्थानांतरित किए जाते हैं। 3 डी घटक के विचार पर आगे बढ़ना बेहतर है - एक कंप्यूटर पर चलने वाले सेंसर मूल्यों को देखने के लिए एक कार्यक्रम।

डेटा विज़ुअलाइज़ेशन प्रोग्राम।

यहाँ मैं सब कुछ जल्दी और आसानी से करना चाहता था। किसी प्रोग्राम को क्या लिखना है ताकि लिखना, बदलना, पूरक होना आसान हो?

मैं अजगर का चयन करता हूं, हालांकि ईमानदारी से कोई अनुभव नहीं है। यह सिर्फ अच्छा लगता है। जैसा कि एक हाराजितेली ने कहा (क्षमा करें, मुझे याद नहीं है कि कौन है) - मैं "अपने अजगर को प्रशिक्षित करना" भी चाहूंगा।

इसलिए, चूंकि यह कार्यक्रम चित्रमय होगा, इसलिए मैं बिल्ट-इन टिंकर पाइथन की कोशिश करूंगा। मैं सीरियल पोर्ट के साथ काम करने के लिए पीसरियल का उपयोग करूंगा।

मैं एक प्रकार का वर्ग लिखना चाहता हूं - प्रत्येक प्रकार के सेंसर के लिए अपनी कक्षा।

सबसे सरल वर्ग एक बाइनरी सेंसर है। यह एक बटन, एक ट्रेलर, एक रीड स्विच हो सकता है। इसके मान 0 या 1. हैं। संबंधित पायनियर सेंसर बिनसेंसर वर्ग केवल 2 राज्यों को प्रदर्शित करता है। मेरा सुझाव है कि प्रत्येक राज्य अपनी छवि खुद बनाएं। छवि पृष्ठभूमि छवि के शीर्ष पर प्रोग्राम विंडो के निश्चित निर्देशांक से जुड़ी हुई है।



जैसे ही मान "0" आ गया है, हम पहली तस्वीर दिखाते हैं। यदि मान "1" आया है, तो हम दूसरी तस्वीर दिखाते हैं। चित्र कोई भी हो सकते हैं - यह सब हमारी कल्पना पर निर्भर करता है।

यहाँ इस वर्ग है:

#!/usr/bin/env python import Tkinter from Tkinter import * root = Tk() class BinSensor: def __init__(self,name,img0,img1,x,y): self.name=name self.x=x self.y=y self.img0=PhotoImage(file=img0) self.img1=PhotoImage(file=img1) self.val=0 self.label_img=Label(root,image=self.img0) self.label_img.place(x=self.x,y=self.y) def set(self,state): if(self.val==state): return self.val=state if( int(state)==0 ): self.label_img.configure(image=self.img0) else: self.label_img.configure(image=self.img1) 

__In____ फ़ंक्शन, जिसे तब कहा जाता है जब क्लास को तत्काल किया जाता है, को पारित कर दिया जाता है:
नाम - सेंसर नाम
Img0 और img1 छवि फ़ाइलों का नाम सेंसर की स्थिति को प्रदर्शित करने के लिए उपयोग किया जाता है।
X और y उस विंडो के निर्देशांक हैं जहां सेंसर प्रदर्शित किया जाएगा।

सेंसर ऑब्जेक्ट बनाते समय, एक तस्वीर के साथ एक लेबल तुरंत बनाया जाता है और टिंकर विंडो में रखा जाता है।

सेट फ़ंक्शन एक स्ट्रिंग पैरामीटर लेता है - यह सेंसर "0" या "1" की नई स्थिति है। नए मूल्य के आधार पर, लेबल के अंदर का चित्र पुन: कॉन्फ़िगर किया गया है, जिसे दूसरे में बदल दिया गया है। सामान्य तौर पर, यह सब है।

इसी तरह, दूसरा vBarSensor वर्ग लागू किया गया है ।

 class vBarSensor: def __init__(self,name,scale,min,max,x,y,w,h): self.name=name self.scale=scale self.x=x self.y=y self.h=h self.val=min self.min=min self.max=max self.delta=max-min h1=self.h*(self.val-self.min)/self.delta h0=self.h-h1 self.canv0 = Canvas(root, width = w, height = h0, bg = "lightblue", bd=1, relief='ridge') self.canv1 = Canvas(root, width = w, height = h1, bg = "red", bd=1, relief='ridge') self.barLabel = Label(root, text = "0") self.canv0.place(x=self.x,y=self.y) self.canv1.place(x=self.x,y=self.y+h0) self.barLabel.place(x=self.x,y=self.y+h+5) def set(self,newval): #newval is signed hex string like "83A5" val=int(newval,16) if(val>0x7fff): val=-val val=val/self.scale if(self.val==val): return self.val=val h1=self.h*(self.val-self.min)/self.delta h0=self.h-h1 self.barLabel.configure(text=str(self.val)) self.canv0.configure(height = h0) self.canv1.configure(height = h1) self.canv1.place(y=self.y+h0) 

यह वर्ग रेखांकन एक थर्मामीटर प्रकार सेंसर का प्रतिनिधित्व करता है। सेंसर से मान एक निश्चित सीमा में भिन्न हो सकते हैं। साथ ही, इस वर्ग का एक उदाहरण बनाते समय, आपको सेंसर का नाम बताना होगा। इसके अलावा, थर्मामीटर का एक न्यूनतम न्यूनतम और अधिकतम मूल्य है, और हम विज़ुअलाइज़ेशन विंडो में कॉलम के निर्देशांक, कॉलम की चौड़ाई और ऊंचाई का भी संकेत देते हैं।

थर्मामीटर स्तंभ, जैसा कि यह था, दो भाग होते हैं, निचला लाल और ऊपरी प्रकाश।
एक टिंकर कैनवास बनाना और उस पर इन स्तंभों को खींचना संभव होगा, लेकिन किसी कारण से मैंने गलत किया। मैंने विभिन्न रंगों के दो कैनवस बनाए और सेट () फ़ंक्शन में मैंने उनके लिए ऊर्ध्वाधर आकार को बदल दिया। सिद्धांत रूप में, यह महत्वपूर्ण नहीं है। यह काम करता है। वैसे, यदि आप विज़ुअलाइज़ेशन विंडो में थर्मामीटर की छवि को बिल्कुल देखना चाहते हैं, तो आप इसे विंडो की पृष्ठभूमि छवि पर आकर्षित कर सकते हैं, और इसके ऊपर vBarSensor उदाहरण रख सकते हैं।



शायद अच्छा होगा।

मैंने सेंसर रीडिंग प्रदर्शित करने और उन्हें समय के साथ बदलने के लिए एक और ग्रिडडिसप्ले क्लास लिखा। मैं यहां इसके स्रोत कोड का हवाला नहीं दूंगा, ताकि अनावश्यक विवरण के साथ लेख को अधिभार न डालें। जिन्हें साइट से पूरे प्रोजेक्ट को डाउनलोड करने की आवश्यकता होगी, साथ ही एल्टर्टा क्वार्टस II के लिए FPGAs के स्रोत के साथ।

लेकिन शायद मुख्य कार्यक्रम alls.py दिखाएगा। यहां बहुत सी चीजें नहीं हैं:

 #!/usr/bin/env python import sensor from sensor import * import serial from serial import * class AllSensors: def __init__(self): #open serial port self.s=serial.Serial("COM27",115200,timeout=10) #load background image self.bgnd=PhotoImage(file="bgnd.gif") self.label_bgnd=Label(root,image=self.bgnd) self.label_bgnd.place(x=0,y=0) #add all sensors and indicators self.all=[] self.all.append( BinSensor("b0","f0.gif","f1.gif",32,32) ) self.all.append( BinSensor("b1","f0.gif","f1.gif",32,128) ) self.all.append( vBarSensor("a0",1,0,255,128,32,32,160) ) self.all.append( GridDisplay("t0",16,-55,125,10,16,180,32,256,160) ) def set(self,name,val): for sens in self.all: if(sens.name==name): sens.set(val) return def setline(self,line): p=line.split("=") if(len(p)==2): self.set( p[0], p[1] ) def run(self): while(1): line=self.s.readline() line=line.rstrip() #print(line) self.setline(line) root.update() a=AllSensors() a.run() 

इस कार्यक्रम में, मैं पढ़ने के लिए सीरियल पोर्ट को खोलता हूं। मैं पृष्ठभूमि छवि को खिड़की में लोड करता हूं। मैं सभी उपलब्ध सेंसर की सूची बनाता हूं। इसके बाद, मैंने पोर्ट से लाइनें पढ़ीं, उन्हें असंतुष्ट किया और सेंसर के नाम से संबंधित वर्ग उदाहरण में नया मान पास किया।

पायथन से एक कार्यक्रम चलाना आसान है: "सभी आयात करें", जहां सभी मुख्य कार्यक्रम का नाम है, ऑलस्पी फ़ाइल। यह मेरा कार्यक्रम अब जैसा दिखता है:



यहां एक वीडियो है जो दिखाता है कि यह कैसे काम करता है (बस चिंता न करें, मैं तापमान सेंसर को गर्म करने के लिए हेयरड्रायर चालू करता हूं, इसलिए ध्वनि को खराब करना बेहतर है):



अब जब एप्लिकेशन का "कंकाल" काम कर रहा है, तो आप फर्श योजना और उसमें स्थापित सेंसर के विस्तृत ड्राइंग के लिए आगे बढ़ सकते हैं।