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Acquisition de données avec la librairie Python Matplotlib

C'est bien de connaître l'état des entrées-sorties (E/S) à un instant donné, c'est mieux de pouvoir suivre les changements d'état. En particulier dans le cas de données analogiques.

En ce qui concerne l'incubateur, la première donnée à suivre est la température.
Pour la présentation des données sous forme de graphe, c'est la librairie Matplotlib qui a été retenue. C'est tout simplement celle présentée sur le site Arduino à la rubrique Python.
Voici un exemple de code très parlant.

Les logiciels employés :
- Python 2.7
- matplotlib-1.0.1.win32-py2.7
- numpy-1.6.0b2-win32-superpack-python2.7
- scipy-0.9.0-win32-superpack-python2.7

Mesures de température

Les premières mesures ci-dessous m'ont permis de constater que le circuit du Peltier doit être amélioré.

Sur le graphe :
- De 0 à 30 minutes : Peltier éteint (22°C)
- De 30 à 220 minutes : Peltier refroidissant l'incubateur (20°C : une baisse de 2°C ce n'est pas assez !)
- De 220 à 270 minutes : arrêt du Peltier
- De 270 à : Peltier chauffant l'incubateur (30°C : c'est très bien)

NB le 08/05/2011 : le point sur le pilotage du Peltier

Voir les annotations billet du 12/12/2010 pour les explications

Pour commander les éléments de l'incubateur (néons, etc) et collecter les données des capteurs (photorésistances par exemple), il faut qu'interface du PC et carte Arduino se comprennent.

En d'autres termes, il faut établir un protocole de communication.
Seulement 3 étapes sont utiles :

A- Demande de connexion
- Le programme Python demande à la carte Arduino si elle est prête à communiquer
- La carte Arduino répond "prête"

B- Envoi de données
- Python envoie des données
- Arduino accuse réception

C- Réception de données
- Python se déclare prêt à recevoir des données
- Arduino envoie les informations

Le code décimal a été choisi pour le codage (voir la table ASCII : American Standard Code for Information Interchange).
Par exemple :
- Python envoie "49" (= caractère "1") à Arduino pour initier le dialogue
- Quand Arduino reçoit ce "49" (décimal), il répond par un "50", qui est interprété comme "prêt" par Python

Ca semble simple comme ça, mais il y a eu quelques difficultés.
Comme le besoin pour Python de trouver en permanence des "retours chariots" sur la liaison série sous peine de blocage de l'IHM.
Ou bien la vitesse de rafraîchissement entrée-sortie : 200 ms côté Arduino, 100 ms côté Python.
Et autres détails de ce genre !!

Ci-dessous une petite illustration.
Petite remarque : les données envoyées par Python apparaissent en tant que caractère et non en tant que donnée décimale dans l'IHM.

Afin de prendre la main à distance d'un PC sur un autre par internet, la solution retenue est l'utilisation du logiciel VNC sur les 2 postes.

Explication.


1/ Installation de RealVNC sur Windows (PC qui prend la main à distance)

Lancer l'installation de RealVNC et n'installer que le viewer (et donc pas le serveur).

Pour se connecter il suffit de lancer le viewer et de saisir l'adresse IP suivie de 2 ":" et du numéro de port.

Le mot de passe configuré sur le PC distant sera demandé.



2/ Utilisation de VNC sur Linux-Ubuntu (PC qui prend la main à distance)

C'est encore plus simple qu'avec Windows.

Il suffit de lancer :
Menus : Applications > Internet > visionneur de bureaux distants

Puis cliquer sur "Se connecter", sélectionner le protocole VNC et saisir l'adresse IP suivie de 2 ":" et du numéro de port.

De nouveau le PC distant demandera de s'authentifier.



3/ Installation de VNC sur Linux-Ubuntu (PC à contrôler)

- Installer le paquet :x11vnc

- Créer le mot de passe en tapant la commande :
x11vnc -storepasswd

- Saisir la commande :
x11vnc -usepw

- Saisir le mot de passe que le PC distant devra renseigner en modifiant le paramétrage de Linux
Menus : Système > préférences > Bureau à distance > Sécurité : configurer

- Mise en service du serveur : saisir la commande
x11vnc -forever -shared -q -bg

- Déconnexion du serveur : saisir la ligne de commande
x11vnc -R disconnect:all

- Lancement de l'application au démarrage :
Menus : Système/Préférences/Applications au démarrage/Ajouter



 4/ Explication du principe de connexion entre 2 PC reliés à internet

Maintenant que chaque PC est configuré correctement, voyons comment les faire communiquer via leur connexion internet respective.

Prenons une comparaison.

Imaginons que le PC à contrôler est un appartement dans lequel on souhaite rentrer.

Pour se rendre à l'immeuble dans lequel se trouve l'appartement, il faut se rendre à une adresse donnée.
Ici l'immeuble est le modem qui donne accès à internet (une Freebox par exemple). L'adresse en question est l'adresse IP du modem (c'est facile de la connaître en allant sur le site mon-ip.com par exemple)

Une fois devant les interphones de l'immeuble, il faut trouver le numéro de l'appartement. Pour notre connexion à distance, il s'agit du numéro de port du modem.

Dans cet immeuble la marque d'interphone est Seko mais ce pourrait être une autre marque qui utilise une autre technologie. Dans la connexion à distance, le type d'interphone correspond au protocole VNC.

Les câbles reliant l'interphone de l'appartement et le haut-parleur de l'entrée d'immeuble passent par un tableau de brassage, et on a décidé que quand le numéro 5900 est composé, ça sonne au 3e étage, appartement 12. Mais en changeant les branchements, on peut faire en sorte que ça sonne au 5e, porte 13.
Dans le cas de notre modem, c'est un peu pareil : on paramètre le routeur pour que la requête adressée au port du modem (5900 dans l'exemple) soit transférée à l'ordinateurqui est derrière et qui a lui-même une adresse IP (locale) donnée (c'est l'étage de notre exemple) et un numéro de port spécifique (c'est la porte ou l'appartement de notre exemple).

Contexte.
La future serre USB sera composée de 3 éléments :
- Des périphériques pour réguler les paramètres vitaux des plantes (lumière, etc)
- De l'électronique pour faire communiquer l'ordinateur avec le monde extérieur
- Et l'ordinateur qui fera tourner le programme dont je vous présente régulièrement l'évolution

Actuellement j'utilise Windows XP pour les divers tests. Mais à terme c'est Linux, système d'exploitation gratuit et libre d'utilisation, que j'utiliserai.

Mais un logiciel qui fonctionne avec Windows n'est pas sûr de marcher avec Linux.

Voici donc la petite histoire du transfert de mes programmes sous Linux.

1- La première étape consistait à choisir un Linux.
Là je m'en suis remis aux conseil d'expert, et c'est Ubuntu qui a été sélectionné. La version 10.04 sortant ces jours-ci, j'ai préféré tester la version 9.10 qui est débuggée.

2- Une fois Ubuntu installé, le premier test de mon application Python n'a pas été concluant ...
Après avoir pas mal bataillé, on a trouvé les différents problèmes qui empêchaient l'application de tourner (grand merci à Guillaume !) :
- Problèmes d'encoding : Linux ne sait pas lire un "é" ou un "à" écrit par Windows
- Problème de définition du chemin informatique d'un fichier : chez Windows on dit "\toto.doc" et chez Linux on dit "/toto.doc" !

3- Etape suivante : faire communiquer le logiciel avec le périphérique USB.
D'emblée ça ne fonctionne pas car on n'a pas les droits d'écriture sur le périphérique.
Il faut donc créer une règle qui donne ces droits en créant le fichier : /etc/udev/rules.d/10-local.rules contenant la ligne :
BUS=="USB", ATTR{idVendor}=="0c70", ATTR{idProduct}=="f0a1", MODE:="0666"

Les idVendor et idProduct étant bien sûr spécifique de mon périphérique.

Par ici le tuto. Attention : la commande "udevinfo" est remplacée par "udevadm info" avec Ubuntu 9.10.


4- Et voici le résultat : ça marche !

Afin d'évaluer la qualité des connexions, il a fallu ajouter quelques indicateurs.
Ci-dessous l'impression d'écran.

A dans quelques temps !!
Pour l'heure, c'est le départ en vacance avec dans les valises un petit bouquin sur les pics basics ... tout un programme !

Ce post pour vous présenter une nouvelle application qui va permettre de tester et piloter la serre USB.

L'ébauche du mois d'août a entièrement été revue et corrigée.
Les nombreux plantages de connexion ont été supprimés. De nouvelles fonctions ont été ajoutées.

Dans l'onglet "Configuration" ci-dessous, 2 fonctions :
- Réglage de la fréquence de lecture / écriture du module USB
- Possibilité de basculer en mode déconnecté pour tester l'application



L'onglet "Tests" permet des opérations basiques de lecture / écriture :
- Visualisation en temps réel de l'état de la connexion PC/serre USB
- Visualisation en temps réel de l'octet de données envoyé par la serre USB
- Pilotage des 3 sorties en mode marche / arrêt tous les cycles d'horloge ou en manuel



Le mode de Tests par cycles marche/arrêt a permis de faire fonctionner le module présenté il y a 2 semaines.
Une petite vidéo montre ce qui se passe à l'écran et au niveau des circuits :
- On voit le circuit d'horloge qui fait défiler les LED vertes (= les sorties vers les périphériques qui deviennent passantes tour à tour)
- Les 3 LED rouges (dont 2 qui clignotent) sont les 3 sorties USB

La suite des opérations va s'orienter vers la culture in vitro :
> Une expérience concernant les conditions de stérilisation est en cours
> Le plan de travail est à réaliser pour travailler confortablement en milieu stérile

Merci à Guillaume pour la vidéo !

Petit rappel : le prochain objectif à atteindre pour la serre USB est la réalisation d'un programme de pilotage des 3 sorties / lecture des 8 entrées de la carte électronique Entrées/Sortie.

Pour ce faire, il faut réaliser une IHM (Interface Homme Machine).
En langage Python il y a de base un module Tkinter qui permet de faire des fenêtres avec des boutons, etc. mais le résultat n'est pas terrible. En plus ça demande des heures pour placer 3 éléments graphiques.

C'est pour cette raison que je me suis tourné vers wxPython.
Avant de commencer à être à l'aise avec ce module, il faut un peu de pratique. Donc rien de tel qu'un tutoriel.

La prochaine étape reste la réalisation de l'IHM pour la carte USB entrées / Sorties.