Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
Introduzione alla
tecnologia Sun SPOT
Stefano Sanna
http://www.gerdavax.it
Derivata e adattata da:
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Cos'è il Javaday?
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
Organizzato direttamente
2007
dalla collaborazione
della community Java, gira
l'Italia con passione
Javaday è un evento
unico nel mondo! 2006
L' edizione romana è a cura
di
Jug Roma
Java Italian Portal
Java Italian Association
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Java User Group Italiani
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Speaker
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
Senior developer @ beeweeb technologies
●
Autore del libro “Java Micro Edition”
●
Hoepli Editore - 2007
–
Technical writer @ DEV, Computer
●
Programming, Java Journal...
Supporter @ JUG Sardegna, JMDF, JIA, GULCh
●
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Programmare il mondo reale
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
Le reti wireless di sensori offrono scenari
●
applicativi avvincenti:
controllo pervasivo dell'ambiente
–
intelligenza distribuita massiva
–
urban smart objects
–
Oggetti programmabili per il mondo reale
●
connessi: the Internet of Things
–
autonomi: CPU, memoria e codice locali
–
sensibili all'ambiente: sicuri, robusti, con sensori
–
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Sensori: nuova frontiera
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
Essere connessi e programmabili non basta!
●
La possibilità di “percepire” l'ambiente
●
circostante rappresenta la nuova frontiera
dell'interazione
Console di gioco, telefoni cellulari, apparati
●
veicolari, sistemi embedded: ogni oggetto
programmabile deve “sentire” e agire di
conseguenza in base alla grandezza fisica
percepita...
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

I sensori nel mondo Java ME
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
Java ME è la tecnologia leader per lo sviluppo di
●
applicazioni per dispositivi mobili
Un ricco insieme di API standard fornisce
●
accesso alle funzioni multimediali, grafica 2D e
3D, connettività locale e remota, localizzazione,
RFID (NFC)...
Il Java Community Process ha pubblicato la
●
Mobile Sensor API (JSR 256) per l'accesso a
periferiche quali accelerometri, termometri...
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Introduzione ai Sun SPOT
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
Small Programmable Object Technology
Progetto sviluppato dai
●
Laboratori di Ricerca Sun
Piattaforma per reti wireless
●
di sensori intelligenti
Laboratorio “live” per realizzare
●
nuovi scenari applicativi:
The (Inter)net of Things
–
“Program the world”
–
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Hardware
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
Processor Board
●
180 MHz 32 bit ARM920T core
–
512K RAM/4M Flash
–
2.4 GHz IEEE 802.15.4 radio
–
Interfaccia USB
–
Batteria ricaricabile agli
–
ioni di litio 3.7V, 720 mAh
32 uA deep sleep mode
–
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Hardware
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
Demo Sensor Board
●
Accelerometro 2G/6G 3-axis
–
Sensore di temperatura
–
Sensore di luminosità
–
8 LED tricolori
–
6 input analogici, 2 switch
–
5 general purpose I/O pin
–
4 uscite da 100mA
–
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

SPOTs Software
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
Squawk Virtual Machine
●
Compatibile J2ME CLDC 1.1
–
Java VM con funzionalità
–
di sistema operativo
VM esegue il bytecode
–
direttamente dalla
memoria flash
Device driver scritti in Java
–
Gestione automatica
–
consumo energetico
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Free-range e Base Station
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
Il Sun SPOT Development Kit fornisce:
●
Due SPOT free-range equipaggiati con processor
–
board, interfaccia radio, demo sensor board e
batteria
Una basestation, con
–
processor board e
interfaccia radio
SDK per Windows,
–
Mac OS X e Linux
Cavo USB
–
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Sviluppo
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
L'SDK comprende librerie e utility per la
●
compilazione, il packaging del bytecode,
l'aggiornamento del firmware degli SPOT e per
lanciare le applicazioni
L'SDK è basato su Ant e la gestione dei progetti
●
può essere automatizzata in qualsiasi IDE
Gli SPOT supportano installazione, esecuzione e
●
debugging remoti attraverso la connessione
wireless
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Due tipi di applicazioni
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
Sun SPOT Application
●
Eseguite sui free-range SPOT
–
Modello applicativo basato su CLDC 1.1 e IMP 1.0
–
Accesso completo alle periferiche e alla demo board
–
Sun SPOT Host Application
●
Eseguite su uno SPOT configurato come basestation
–
Modello applicativo stand-alone
–
Accesso simultaneo alle librerie Sun SPOT e JSE
–
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Classi, dispositivi, sensori
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
La libreria standard dei Sun SPOT conta oltre
●
400 classi ed interfacce (circa il triplo di MIDP!)
La libreria contiene driver e classi di alto livello
●
per accedere alle interfacce fisiche dei
dispositivi e alle periferiche:
ILed, ILightSensor, IAccelerometer3D,
–
IFlashMemoryDevice, IPowerController,
IPWMOutput, IAT91_PIO, IAT91_IAC...
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Radio Communication
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
I Sun SPOT sono equipaggiati di un modulo
●
radio IEEE 802.15.4 per comunicazioni a corto
raggio
La Communication API è basata sul Generic
●
Connection Framework fornisce:
RadioConnection (radio://) per scambio dati a
–
stream
RadiogramConnection
–
(radiogram://) per
comunicazione a datagrammi
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Attenzione al saldatore!
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
Progettare circuiti ed effettuare cablaggi e
●
saldature richiede una
certa esperienza
Un assemblaggio errato o
●
un corto circuito accidentale
possono danneggiare le
periferiche o lo stesso Sun SPOT
Come sfruttare le potenzialità
●
dei Sun SPOT senza la necessità
di attrezzarsi con un laboratorio di elettronica?
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Divertimento per tutti!
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
La basestation permette di utilizzare il PC come
●
gateway per qualsiasi risorsa USB, IP, Bluetooth
Il kit LEGO Mindstorms NXT fornisce:
●
Un sistema semplice e flessibile
–
4 ingressi e 3 uscite
–
Interfacce USB e Bluetooth
–
La libreria Java open source iCommand consente un
–
accesso immediato alle API per il controllo remoto
del modulo NXT
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Controllo gestuale
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
Bluetooth
802.15.4
radio
USB
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Descrizione progetto
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
Gesture Controller
●
“Gira” su uno SPOT free-range
–
Legge l'inclinazione sugli assi X e Y
–
Invia i messaggi al Vehicle Controller
–
Vehicle Controller
●
“Gira” sulla basestation
–
Riceve i messaggi dal Gesture Controller
–
Invia i comandi al vehicle LEGO Mindstorms NXT
–
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Gesture Controller /1
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
public class SunSpotApplication extends MIDlet {
private IAccelerometer3D accelerometer =
EDemoBoard.getInstance().getAccelerometer();
private ISwitch switch1;
Riferimento all'accelerometro
private int st=0;
private RadiogramConnection conn;
protected void startApp() throws MIDletStateChangeException{
switch1 = EDemoBoard.getInstance().getSwitches()[0];
runSwitchWatcher();
}
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Gesture Controller /2
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
protected void pauseApp() {
// This will never be called by the Squawk VM
}
protected void destroyApp(boolean arg0)
throws MIDletStateChangeException {
}
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Gesture Controller /3
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
private void runSwitchWatcher(){
Thread t1 = new Thread(){
public void run(){
sw1.waitForChange();
if (conn == null) {
try {
conn = (RadiogramConnection)
Connector.open(\"radiogram://broadcast:133\");
startAccelerometerWatcher();
} catch (Exception e) { }
}
}
};
t1.start();
}
Avvia la connessione client
wireless e il thread che leggi
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS i dati dall'accelerometro
Javaday Roma - 01/12/2007

Gesture Controller /4
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
public void startAccelerometerWatcher(){
Thread t2 = new Thread() {
public void run() {
while(true){
readTiltAndSend();
}
}
};
t2.start();
}
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Gesture Controller /5
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
private void readTiltAndSend() {
try {
int tiltX = (int) Math.toDegrees(acc.getTiltX());
int tiltY = (int) Math.toDegrees(acc.getTiltY());
String data = Integer.toString(tiltX) +
\"#\" + Integer.toString(tiltY);
send(data);
} catch (IOException ex) { }
try {
Legge l'inclinazione corrente e la invia
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException ex) { }
}
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Gesture Controller /6
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
private synchronized void send(String data) {
if (conn != null) {
try{
Datagram datagram =
conn.newDatagram(conn.getMaximumLength());
datagram.writeUTF(data);
conn.send(datagram);
} catch(IOException e){ }
Un nuovo Datagram contiene il
messaggio che sarà inviato
}
attraverso la RadiogramConnection
}
}
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Controller del veicolo /1
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
public class SunSpotHostApplication {
private static final int FORWARD = 0;
private static final int BACKWARD = 1;
private static final int RIGHT = 2;
private static final int LEFT = 3;
private static final int STOP = 4;
private int last = STOP;
private static Pilot pilot; // iCommand Java NXT Library
public static void main(String[] args) {
SunSpotHostApplication app = new
SunSpotHostApplication();
startNXT();
app.start();
Inizializza la libreria iCommand e
}
avvia il modulo server
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Controller del veicolo /2
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
private static void startNXT() {
try {
NXTCommand.open();
pilot = new Pilot(2.1f,4.4f,Motor.A, Motor.C,true);
} catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
Apre la connessione seriale e
inizializza il veicolo a due motori
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Controller del veicolo /3
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
public void run() {
try{
RadiogramConnection conn =
(RadiogramConnection) Connector.open(\"radiogram://:133\");
Datagram datagram =
conn.newDatagram(conn.getMaximumLength());
while(true){
La connessione server
datagram.reset(); riceve i Datagram. Il thread
conn.receive(datagram); ne legge il contenuto,
decodifica gli angoli
String rawData = datagram.readUTF();
di inclinazione e
String[] tokens = rawData.split(\"#\");
comanda il veicolo LEGO
moveVehicle(tokens[0], tokens[1]);
}
}catch(IOException e){ e.printStackTrace(); }
}
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Controller del veicolo /4
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
private void moveVehicle(String accelX, String accelY) {
int tiltX = (int) Double.parseDouble(accelX);
int tiltY = (int) Double.parseDouble(accelY);
if (tiltY > 15) {
if (last != BACKWARD) {
pilot.backward();
last = BACKWARD; Il valore dell'inclinazione
sugli assi X e Y determina
}
il movimento del veicolo
} else if (tiltY < -15) {
if (last != FORWARD) {
pilot.forward();
last = FORWARD;
}
}
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Controller del veicolo /5
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
else if (tiltX < -25) {
if (last != RIGHT) {
pilot.rotate(30);
last = RIGHT;
}
} else if (tiltX > 25) {
if (last != LEFT) {
pilot.rotate(-30);
last = LEFT;
}
} else {
if (last != STOP) {
pilot.stop();
last = STOP;
}
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Conclusioni
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
I sensori sono la nuova frontiera dell'interazione
●
I Sun SPOT sono la \"cool Java way\"
●
per creare “laboratori live” con i quali
sperimentare scenari di computazione
ubiqua e pervasiva
Una ricca libreria di classe e la possibilità di
●
utilizzare il PC come gateway consentono
l'integrazione con servizi
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Risorse
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
Sun SPOT World
●
http://www.sunspotworld.com
–
Sun SPOTs and Java robotics on java.net
●
https://sunspot-robotics.dev.java.net/
–
http://community.java.net/robotics/
–
LEGO Mindstorms NXT
●
http://mindstorms.lego.com
–
http://lejos.sourceforge.net
–
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Presentazioni su Sun SPOT
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007

Contatti
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License
Stefano Sanna
●
http://www.gerdavax.it
–
JUG Sardegna ONLUS
●
http://www.jugsardegna.org
–
Stefano Sanna - http://www.gerdavax.it – JUG Sardegna ONLUS
Javaday Roma - 01/12/2007