Hardware Hacking con Arduino y RAD

Hardware Hacking en Ruby: Arduino y RAD Esti Álvarez y Svet Ivantchev http://www.efaber.net Conferencia Rails 2008

Sistemas integrados

Physical Computing

¿Qué es Arduino? http://www.arduino.cc

¿Por qué Arduino? • Es Open Source • Es multiplataforma (Linux, Mac, Windows) • Se puede programar con cable USB • Pensado para hacer prototipos • El hardware es barato (30€)

La familia Arduino

El Hardware

El Hardware • 14 pins IO digitales • 6 pins Input analógicos • 6 pins Output analógicos (PWM) • 16Kb memoria Flash (Apollo 11: 74 Kb) • 1Kbyte RAM (Apollo 11: 4Kb) • Microcontrolador ATMega168 a 16MHz • Alimentación por USB o pila de 9V

Otras piezas • Sensores “binarios”: interruptores, termostatos, switches magnéticos, de posición, de luz, etc • Sensores “analógicos”: termistores, accelerómetros. • “Actuadores”: leds, motores, servos, LCDs

El Software http://arduino.cc/en/Main/Software

Hello World: Hardware Pin 13 Arduino

Hello World: Software /* Blink * The basic Arduino example.Turns on an LED on for one second, * http://www.arduino.cc/en/Tutorial/Blink */ int ledPin = 13; // LED connected to digital pin 13 void setup() { // run once, when sketch starts pinMode(ledPin, OUTPUT); // sets the digital pin as output } void loop() { // run over and over again digitalWrite(ledPin, HIGH);// sets the LED on delay(1000); // waits for a second digitalWrite(ledPin, LOW); // sets the LED off delay(1000); // waits for a second }

Difuminado RGB: Hardware pin 9 Arduino pin 10 pin 11 PWM

/* Code for cross-fading 3 LEDs, RGB, or one tri-color LED */ int redPin = 9; int greenPin = 10; int bluePin = 11; int redVal = 255; int greenVal = 1; int blueVal = 1; int i = 0; // Loop counter void setup() { pinMode(redPin, OUTPUT); pinMode(greenPin, OUTPUT); pinMode(bluePin, OUTPUT); } void loop() { i += 1; // Increment counter if (i < 255) { redVal -= 1; greenVal += 1; blueVal = 1; } else if (i < 509) { redVal = 1; greenVal -= 1; blueVal += 1; } else if (i < 763) { redVal += 1; greenVal = 1; blueVal -= 1; } else { i = 1; } analogWrite(redPin, redVal); analogWrite(greenPin, greenVal); analogWrite(bluePin, blueVal); delay(10); // Pause for 10 milliseconds before resuming the loop }

RAD: Ruby Arduino Development • Añadir a Arduino las ventajas de programar en Ruby • Convenciones y helpers inspirados en Rails • Testing Framework aprovechando el dinamismo de Ruby • Entorno de simulación gráﬁca usando “Shoes GUI”

RAD: Ruby Arduino Development $ sudo gem install rad $ rad hello_world Successfully created your sketch directory. ... Added hello_world/hello_world2.rb Added hello_world/Rakefile Added hello_world/config Added hello_world/config/hardware.yml Added hello_world/config/software.yml

RAD: Ruby Arduino Development $ ls -l hello_world -rw-r--r-- 1 esti esti 31 Rakefile drwxr-xr-x 4 esti esti 136 config drwxr-xr-x 42 esti esti 1428 examples drwxr-xr-x 7 esti esti 238 hello_world -rw-r--r--@ 1 esti esti 106 hello_world.rb drwxr-xr-x 5 esti esti 170 vendor

Hello World class HelloWorld < ArduinoSketch output_pin 7, :as => :led def loop led.blink 500 end end

Compilar y transferir $ rake make:upload

Twitter Lámpara

TwitAmbiLight • Comunicación por puerto serie • Datos del REST API de Twitter • Los colores de nuestra lámpara dependerán del humor de nuestros followers en Twitter.

TwitAmbiLight: Ingredientes • 1 Arduino y 1 breadboard • 1 LED RGB y 3 resistencias de 220 ohms • 1 Cable USB y unos cuantos de conexión $ gem install toholio-serialport $ gem install twitter $ gem install mbbx6spp-twitter4r

TwitAmbiLight: Hardware

TwitAmbiLight: Hardware +5 V +5 V +5 V pin 11 USB Arduino pin 10 pin 9 PWM Internet

TwitterAmbiLight: Software Ordenador # Se conecta al API de Twitter y busca colores en formato RGB # Hexadecimal entre los replies a @raduino # Ejemplo: @raduino #FF0000 %w(rubygems twitter serialport).each {|g| require g} gem 'mbbx6spp-twitter4r' # params para puerto serie port_str = quot;/dev/tty.usbserial-A4001lmtquot; # puede cambiar para ti baud_rate = 9600 data_bits = 8 stop_bits = 1 parity = SerialPort::NONE sp = SerialPort.new(port_str, baud_rate, data_bits, stop_bits, parity) ...

def get_color_from_twitter client = Twitter::Client.new(:login => 'raduino', :password => 'mypass') last_status = client.status(:replies).first color = last_status.text.gsub('@raduino', '').strip || '' end 5.times do puts quot;Cojo el colorquot; color = get_color_from_twitter puts quot;Devuelve #{color}quot; if color.match(/#[A-F0-9]{6}$/i) puts quot;Envio en color al puerto seriequot; sp.write color end puts quot;-------------quot; sleep(10) end sp.close

TwitterAmbiLight: Software Arduino class TwitAmbiLight < ArduinoSketch output_pin 9, :as => :red_led output_pin 10, :as => :green_led output_pin 11, :as => :blue_led r = 255; g = 255; b = 255 @first_byte = byte; @byte1 = byte; @byte2 = byte; @byte3 = byte @byte4 = byte; @byte5 = byte; @byte6 = byte serial_begin def setup red_led.digitalWrite HIGH green_led.digitalWrite HIGH blue_led.digitalWrite HIGH end ...

... def loop if serial_available # Si el primer byte es #, leer los 6 siguientes @first_byte = serial_read if @first_byte == '#' @byte1=serial_read; serial_print quot;Primer caracter:quot;;serial_println @byte1 @byte2 = serial_read; serial_print quot;2 caracter:quot;; serial_println @byte2 @byte3 = serial_read; serial_print quot;3 caracter:quot;; serial_println @byte3 @byte4 = serial_read; serial_print quot;4 caracter:quot;; serial_println @byte4 @byte5 = serial_read; serial_print quot;5 caracter:quot;; serial_println @byte5 @byte6 = serial_read; serial_print quot;6 caracter:quot;; serial_println @byte6 r = 255 - h2d(@byte1) * 16 + h2d(@byte2) g = 255 - h2d(@byte3) * 16 + h2d(@byte4) b = 255 - h2d(@byte5) * 16 + h2d(@byte6) end serial_print quot;Rojo: quot;; serial_println r serial_print quot;Verde: quot;; serial_println g serial_print quot;Azul:quot;; serial_println b red_led.analogWrite(r); green_led.analogWrite(g); blue_led.analogWrite(b) delay(100) end end ...

... def h2d(c) if c >= 48 && c <= 57 # c esta entre 0 y 9 return c - '0' elsif c >= 'A' && c <= 'F' # c esta entre A y F return c - 65 + 10 end end end

Opciones Wireless Zigbee GSM/GPRS 802. 11 Bluetooth 802.15.4 Moritorizado y Conectividad Aplicación control Voz y datos Internet rápido entre dispositivos Duración ~ semanas ~ días ~ horas ~ horas batería Ancho de 250 kbps Hasta 2 Mbps Hasta 54 Mbps 720 kbps banda Alcance típico 100-1000 metros Kilómetros 150-300 metros 10-100 metros Infraestructura Ventajas Bajo consumo existente Velocidad Comodidad

XBee XBee Arduino Shield

WiTwitAmbiLight: Hardware +5 V +5 V +5 V pin 11 serie Xbee pin 10 Arduino pin 9 802.15.4 Xbee serie Internet

Nunchuck como sensor • Interfaz I2C standard • Accelerómetro de 3 ejes • Joystick analógico de 2 ejes • 2 botones

Ejemplo Nunchuck +5 V pin 11 serie Xbee pin 10 Arduino pin 9 PWM 802.15.4 serie i2c Xbee Arduino

Referencias • Getting Started with Arduino. Make Magazine • http://www.arduino.cc/ • http://rad.rubyforge.org/ • http://github.com/atduskgreg/rad/tree/master • http://todbot.com/blog/bionicarduino/

Algunos ejemplos • http://www.cs.colorado.edu/~buechley/LilyPad/ build/turn_signal_jacket.html • http://vimeo.com/1261369 • http://vimeo.com/1650051 • http://www.botanicalls.com/kits/

Hardware Hacking con Arduino y RAD

by estialvarez on Nov 16, 2008

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