Maxime Lebreton
FFT à reprogrammer Gestion des trames réseaux à améliorer (certaines trames ne se transmettent pas)
Dependencies: mbed SHT21_ncleee HX711 mbed-dsp DS1820
Diff: main.cpp
- Revision:
- 0:4311d41c5fbc
diff -r 000000000000 -r 4311d41c5fbc main.cpp
--- /dev/null Thu Jan 01 00:00:00 1970 +0000
+++ b/main.cpp Mon Jan 25 10:10:24 2021 +0000
@@ -0,0 +1,581 @@
+/*-------------------------------------*/
+/* Ruche connectée B-Smart V15 */
+/* Contrôle baremetal */
+/* */
+/* BIROLINI Nikolaï */
+/* GOURDET Hadrien */
+/* HULOT Alexandra */
+/* LEBRETON Maxime */
+/* */
+/* Janvier 2021 */
+/* Polytech Sorbonne */
+/*-------------------------------------*/
+
+#include "SHT21_ncleee.h"
+#include "arm_math.h"
+#include "arm_const_structs.h"
+#include "DS1820.h"
+#include "HX711.h"
+
+#define DEBUG 1
+
+
+HX711 Balance(D11,D10);
+Serial pc(USBTX,USBRX);
+AnalogOut MEAS_ENABLE(A3);
+
+//=1 VMEAS
+//=0 SIGFOX
+
+Serial sigfox(D1,D0);//TX:PA_2:A7 RX:PA_3:A2
+
+
+#define min(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b))
+#define max(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
+#define SIZE 7
+#define TEMPPRESENCE 35
+#define FFT_SIZE 1024
+
+DigitalOut TPL5110_DONE(D5);
+
+typedef struct _frame //champ de bits
+{
+ unsigned char *field; //tableau de char
+ int offset; //index
+ int size; //taille de la trame en bits
+} Frame;
+
+void new_frame(Frame* frame,unsigned char* field)
+{
+ frame->field = field;
+ frame->offset = 0; //on part du premier char
+ frame->size = SIZE*8;
+}
+
+
+
+int get_bit(Frame *frame) //fonction de debuggage
+{
+ int char_index = frame->offset / 8;
+ int bit_index = 7-(frame->offset % 8);
+ frame->offset++;
+
+ return ((frame->field[char_index] & (1 << bit_index)) > 0) ? 1 : 0;
+}
+void print_frame(Frame *frame) //fonction de debuggage
+{
+ int cur_offset = frame->offset;
+ frame->offset = 0;
+ pc.printf("Frame {\r\n\ttaille : %d / %d\r\n\tbitfield : ", cur_offset, frame->size);
+ while (frame->offset < cur_offset)
+ {
+ printf(get_bit(frame) == 1 ? "1" : "0");
+ if (frame->offset % 8 == 0)
+ printf(" ");
+ }
+ pc.printf("\r\n}\r\n");
+}
+void stock_bit(unsigned char bit, Frame *frame) //set le bit n°offset à 1 si bit>0, sinon à 0
+{
+ if (frame->offset < frame->size)
+ {
+ int char_index = frame->offset / 8; //n° du char
+ int bit_index = 7 -(frame->offset % 8); //n° du bit
+ unsigned char char_mask = ~(1 << bit_index); //mask pour garder tous les bits existants sauf celui qui nous intéresse
+
+ frame->field[char_index] = (frame->field[char_index] & char_mask) + ((bit > 0 ? 1 : 0) << bit_index); //place le bit à sa place
+ frame->offset++; //bit modifié, on se déplace
+ }
+}
+void stock_int(unsigned int value, int taille_en_bits, Frame *frame) //stocke les bits d'un int
+{
+ if(DEBUG)
+ {
+ pc.printf(" Mesure %d ,taille = %d\r\n",value,taille_en_bits);
+ }
+
+ for (int i = 0; i < taille_en_bits; i++){
+ stock_bit(value & (1 << (taille_en_bits - i - 1)), frame);
+ //print_frame(frame);
+}
+}
+void validate_frame(Frame *frame) //on met toute la fin à zéro si pas déjà utilisée
+{
+ while (frame->offset < frame->size)
+ stock_bit(0, frame);
+}
+
+
+
+void send_frame(Frame *frame) //fonction de debuggage
+{
+ sigfox.printf("AT$SF=");
+ if(DEBUG) pc.printf("AT$SF=");
+ for ( int i = 0 ; i < frame->size / 8 ; i++) {
+ sigfox.printf("%0X", frame->field[i]);
+
+ if(DEBUG) pc.printf("%0X", frame->field[i]);
+ }
+ sigfox.printf("\r\n");
+ if(DEBUG) pc.printf("\r\n");
+}
+
+void stock_temp(Frame *frame, float temp)
+{
+ temp = min(temp, 45.5f);
+ temp = max(temp, -18);
+ //temp = max(temp, -10);
+ int bits = (int)((temp/2. + 36) * 2 + 0.5f); //round(temp+18)*2
+ stock_int(bits, 7, frame);
+}
+
+/* Masse test enhanced */
+void stock_masse(Frame *frame, float masse)
+{
+ /*bib = https://apiarobotics.com/fr/connaissances/poids-dune-ruche */
+ /*encadrer la masse entre 15kg et 50 kg*/
+ masse = max(masse, 15.f);//masse mini = 15kg
+ masse = min(masse, 50.f);//masse max = 50kg
+
+ if(debug) pc.printf("[MASSE]masse retenue (kg)= %f\n", masse);
+
+ /*ajout d'offset */
+ masse-=15; //masse mini
+
+ /*produit en croix */
+ /*10kg = 0x00 */
+ /*50kg = 0xff */
+ /*précision = 35kg/190 = 184g */
+ masse = masse*(255.0-65)/35.0; //produit en croix (35 = masse max - masse mini)
+ masse += 65; //offset binaire. Si on veux transmettre une valeur <65 = bug !! (valeur obtenue par tatonnement)
+
+
+ int bits = (int)masse;
+
+ if(debug) pc.printf("[MASSE]valeur binaire retenue = %d\n", bits);
+
+ stock_int(bits,8,frame);
+}
+
+void stock_vent(Frame *frame, float vent)
+{
+ vent = min(vent, 70);
+ vent = max(vent, 0);
+ int bits = (int)(vent*0.1f + 0.5f);
+ stock_int(bits, 3, frame);
+}
+void stock_humidity(Frame *frame,float humidity)
+{
+ humidity = min(humidity,100);
+ humidity = max(humidity,20);
+ int bits = (int)(humidity*31/100+0.5f);
+ stock_int(bits,5,frame);
+}
+void stock_battery(Frame *frame,float battery)
+{
+ battery = min(battery,100);
+ battery = max(battery,0);
+ int bits = (int)(battery*63/100+0.5f);
+ stock_int(bits,6,frame);
+}
+
+InterruptIn anemo(D13);//D13
+//ATTENTION: ne pas oublier de ratacher l'interupt à une fonction (dans le main)!
+
+AnalogIn analog_battery(A0);
+AnalogIn analog_luminosity(A1);
+AnalogIn analog_TMP36(A4);
+//AnalogIn analog_FFT(A5);
+
+//I2C i2c(PB_4, PA_7);//SDA:A12, SCL:A6
+I2C i2c(PB_4, PA_7);//SDA:A12, SCL:A6
+SHT21 sht(&i2c);
+
+Timer t_anemo;
+int cpt_anemo;
+
+void anemo_counter() //IRQ Anémomètre
+{
+ cpt_anemo++;
+ if(debug)pc.printf("WIND ! cpt_anemo = %d \n",cpt_anemo);
+}
+
+//FFT
+
+int FFT_compt;
+float fmax;
+/* Pour simplifier l'interprétation des mesures, un instant est relié à chaque mesure */
+float FFT_DUREE[FFT_SIZE];
+
+/* Signal en entrée analogique */
+float signal_reel[FFT_SIZE+1];
+
+/* Signal après dérivation */
+float signal_reelDiff[FFT_SIZE];
+
+/* Signal avant la FFT (il contient les composantes réeles et complexes (composante complexe nulle)) */
+float FFT_in[FFT_SIZE*2];
+
+/* Spectre à la sortie de FFT */
+float FFT_out[FFT_SIZE*2];
+
+/* Reference index at which max energy of bin ocuurs */
+uint32_t testIndex = 0;
+
+/* Flag FFT complexe. La FFT sera effectuée uniquement sur la composante réele. Donc flag à '0' */
+int ifftFlag = 0;
+
+int doBitReverse = 1;
+
+/* Energie maximale */
+float maxValue;
+AnalogIn analog_FFT(A5);
+float Fe= 4000;//Fréquence echantillonage
+float Te = 1/Fe;
+int MortReine = 0;//Mort de la reine 0 = vivant, 1=mort
+int ToutVaBien = 0;//Si tout va bien= 0 sinon = 1
+int Stress = 0;//Abeille en stress = 1 sinon 0
+int bebe = 0;//Essaimage = 1 sinon 0
+int moyenneAmp=0;
+int moyenneNorm=0;//Moyenne amplitude sur tout le spectre
+int moyEss=0; //Moyenne amplitude entre 200Hz et 500 Hz
+
+
+
+int main(void)
+{
+ TPL5110_DONE=0;
+ MEAS_ENABLE = 1;
+ anemo.disable_irq();
+ anemo.rise(&anemo_counter);//attacher une fonction à l'interrupt
+ //--------------------------------------------- données brutes------------------------------------------
+ float temp_ext = 10.; // variable pour la température extérieure
+
+ float temp_int_1 = 20.5; // mesures des 8 sondes de température à l'intérieur de la ruche
+ float temp_int_2 = 20.5;
+ float temp_int_3 = 20.5;
+ float temp_int_4 = 20.5;
+ float temp_int_5 = 20.5;
+ //float temp_int_6 = 20.5;
+ //float temp_int_7 = 20.5;
+ //float temp_int_8 = 20.5;
+ float temp_int; //température intérieure moyenne
+ int luminosity = 2;
+ float masse = 0;
+ float force_vent = 50.0;
+ float battery = 2.0;
+ float humidity = 56.6;
+ int cadre_1_2 = 1;//non utilisé mais crash si 0!
+ int cadre_3 = 0;
+ int cadre_4 = 0;
+ int cadre_5 = 0;
+ int cadre_6 = 0;
+ int cadre_7 = 0;
+ int cadre_8 = 1;//remplacer par reine;
+ int cadre_9_10 = 0;//remplacer par presence_ruche;
+ int stress = 0;
+ int essaimage = 0;
+ int reine = 1;
+ int abeilles = 0;
+ //------------ pour la tx
+
+ long masse_valeur_moyenne;
+ long masse_valeur;
+ float battery_read;
+ float luminosity_read;
+
+ if(debug)pc.printf("1.Initialisation DS1820\n");
+ DS1820 sensor_DS1820_1(D2);
+ DS1820 sensor_DS1820_2(D3);
+ DS1820 sensor_DS1820_3(D6);
+ DS1820 sensor_DS1820_4(D9);
+
+ if(debug)pc.printf("1a.Lecture DS1820: 1/4\n");
+ sensor_DS1820_1.convertTemperature(true, DS1820::all_devices); // start temperature conversion
+ wait(1); // let DS1820 complete the temperature conversion
+ temp_int_1 = sensor_DS1820_1.temperature();
+
+ if(debug)pc.printf("1a.Lecture DS1820: 2/4\n");
+ sensor_DS1820_2.convertTemperature(true, DS1820::all_devices); // start temperature conversion
+ wait(1); // let DS1820 complete the temperature conversion
+ temp_int_2 = sensor_DS1820_2.temperature();
+
+ if(debug)pc.printf("1a.Lecture DS1820: 3/4\n");
+ sensor_DS1820_3.convertTemperature(true, DS1820::all_devices); // start temperature conversion
+ wait(1); // let DS1820 complete the temperature conversion
+ temp_int_3 = sensor_DS1820_3.temperature();
+
+ if(debug)pc.printf("1a.Lecture DS1820: 4/4\n");
+ sensor_DS1820_4.convertTemperature(true, DS1820::all_devices); // start temperature conversion
+ wait(1); // let DS1820 complete the temperature conversion
+ temp_int_4 = sensor_DS1820_4.temperature();
+
+ if(debug)pc.printf("1b.Initialisation et lecture SHT20\n");
+ temp_int_5 = sht.readTemp();
+
+ temp_int = (temp_int_1 + temp_int_5 + temp_int_5 + temp_int_5 + temp_int_5)/5.0;
+
+ if(debug)pc.printf("[TEMP]: temperature interieure moyenne = %f oC\n",temp_int);
+
+ if(debug)pc.printf("1c.Lecture TMP36\n");
+ /* https://learn.adafruit.com/tmp36-temperature-sensor */
+ temp_ext = analog_TMP36.read();
+ temp_ext*=3.3;//mise à l'échelle val analogique 0 à 1 en tension 0 à 3.3V
+ temp_ext-=0.500; //-500 mV
+ temp_ext/=0.010; //cf datasheet, div par 10 mV
+
+
+ if(debug) pc.printf("[TEMP]: temperature exterieure = %f oC\n",temp_ext);
+
+ if(debug)pc.printf("1.d.Occupation des cadres\n");
+
+ if(temp_int_1 >= TEMPPRESENCE) cadre_3 = 1;
+ if(temp_int_2 >= TEMPPRESENCE) cadre_4 = 1;
+ if(temp_int_3 >= TEMPPRESENCE) cadre_5 = 1;
+ if(temp_int_4 >= TEMPPRESENCE) cadre_6 = 1;
+ if(temp_int_5 >= TEMPPRESENCE) cadre_7 = 1;
+
+
+
+
+ if(debug)pc.printf("[Temp] cadre_3 actif = %d \n",cadre_3);
+ if(debug)pc.printf("[Temp] cadre_4 actif = %d \n",cadre_4);
+ if(debug)pc.printf("[Temp] cadre_5 actif = %d \n",cadre_5);
+ if(debug)pc.printf("[Temp] cadre_6 actif = %d \n",cadre_6);
+ if(debug)pc.printf("[Temp] cadre_7 actif = %d \n",cadre_7);
+
+ if((cadre_3)||(cadre_4)||(cadre_5)||(cadre_6)||(cadre_7)) abeilles = 1;
+ if(debug)pc.printf("[Temp] abeilles = %d \n", abeilles);
+
+ if(!abeilles) reine=0;
+
+ if(DEBUG)pc.printf("2a.Mesure masse en cours...\n", masse);
+
+ masse_valeur_moyenne = Balance.averageValue(100);
+ //tare = 8441392
+ // printf("value: %ld\r\n",a - 8441392);
+ //avec tare: 0 = 0kg, 42381 = 2kg
+ masse_valeur = ( masse_valeur_moyenne - 8441392.0);//Tare
+ // printf("value: %ld\r\n",valeur);
+
+ masse =(float) masse_valeur*2.113/42381.0;
+
+ if(masse>=10.0) cadre_9_10=1;//presence_ruche
+ //masse = ((int) masse * 100) / 100;
+ //2.113 = from balance précise
+
+ if(debug)pc.printf("[Masse] %f kg\n", masse);
+
+ if(DEBUG)pc.printf("3b.Analyse FFT cours...\n");
+
+ /*---- Début FFT*/
+
+ for(FFT_compt=0;FFT_compt<FFT_SIZE+1;FFT_compt++)
+ {
+ signal_reel[FFT_compt]=analog_FFT.read();
+ }
+
+
+ //printf("Fréquence échantillonage : %f\n", Fe);
+
+ /*Dérivée du signal d'entrée (dérivée avant) */
+ for(FFT_compt=0;FFT_compt<FFT_SIZE;FFT_compt++)
+ {
+ signal_reelDiff[FFT_compt]=(signal_reel[FFT_compt+1]-signal_reel[FFT_compt])/Te;
+ //printf("derivee = %f\n",signal_reelDiff[FFT_compt]);
+ }
+
+ /*remplissage paire (reel), partie imaginaire nulle*/
+ for(FFT_compt=0;FFT_compt<FFT_SIZE;FFT_compt++)
+ {
+ FFT_in[FFT_compt*2]=signal_reelDiff[FFT_compt];
+ FFT_in[FFT_compt*2+1]=0;
+ }
+
+ /* Process the data through the CFFT/CIFFT module */
+ arm_cfft_f32(&arm_cfft_sR_f32_len1024, FFT_in, ifftFlag, doBitReverse);
+
+ /* Process the data through the Complex Magnitude Module for
+ calculating the magnitude at each bin */
+ arm_cmplx_mag_f32(FFT_in, FFT_out, FFT_SIZE);
+
+ /* Suppression des fréqquences situées entre Fe/2 et Fe */
+ for(FFT_compt=FFT_SIZE/2;FFT_compt<FFT_SIZE;FFT_compt++)
+ {
+ FFT_out[FFT_compt]=0;
+ }
+
+ /* Calcul la valeur max dans la liste FFT_out, index = frequence et le contenu c'est l'amplitude */
+ arm_max_f32(FFT_out, FFT_SIZE, &maxValue, &testIndex);
+
+ fmax=testIndex*Fe/FFT_SIZE;
+ //Calcul de la moyenne des amplitude
+
+ for (int z=0; z<1024;z++)
+ {
+ moyenneAmp=moyenneAmp+FFT_out[z];
+ }
+
+ moyenneNorm=moyenneAmp/1024;
+
+ if(DEBUG)
+ {
+ pc.printf("[FFT]moyenne amplitude = %d\n",moyenneNorm);
+ pc.printf("[FFT]premier quartile = %.2e\n",FFT_out[256]);
+ }
+
+ if (FFT_out[256] > 400)
+ {
+ if (moyenneNorm > 600) reine = 0;
+ stress = 1;
+ }
+
+ for (int q= 0; q<77;q++)//Entre 200Hz et 550Hz
+ {
+ moyEss=moyEss+FFT_out[51+q];
+ }
+
+ moyEss=moyEss/77;
+
+ if ((moyEss > 300)&&(moyenneNorm <600)) essaimage=1;
+
+ moyEss=0;
+
+ moyenneAmp=0;
+ moyenneNorm=0;
+
+ cadre_8 = reine;
+ reine = 1;//sinon crash tx
+
+ /*---- Fin FFT*/
+
+ if(DEBUG)pc.printf("[Son] reine = %\n",reine);
+ if(DEBUG)pc.printf("[Son] essaimage = %d\n",essaimage);
+ if(DEBUG)pc.printf("[Son] stress = %d\n",stress);
+
+ if(DEBUG)pc.printf("4a.mesures diverses%\n");
+ humidity = sht.readHumidity();
+ if(DEBUG)pc.printf("[Humidite] %f HR\n",humidity);
+
+ battery_read = analog_battery.read();
+
+ battery = 67.;// défaillance
+
+ if(battery_read >= 0.798) battery = 100.; //4,1 V, 100%
+ else if(battery_read >= 0.773) battery = 97.;//3.97 V, 90%
+ else if(battery_read >= 0.764) battery = 94.;//3.92 V, 80%
+ else if(battery_read >= 0.754) battery = 91.;//3.87 V, 70%
+ else if(battery_read >= 0.747) battery = 88.;//3.83 V, 60%
+ else if(battery_read >= 0.739) battery = 85.;//3.79 V, 50%
+ else if(battery_read >= 0.731) battery = 82.;//3.75 V, 40%
+ else if(battery_read >= 0.722) battery = 79.;//3.70 V, 30%
+ else if(battery_read >= 0.700) battery = 76.;//3.60 V, 20%
+ else if(battery_read >= 0.660) battery = 73.;//3.30 V, 10%
+ else if(battery_read >= 0.550) battery = 70.;//2.80 V, 0%
+
+ if(debug)
+ {
+ if(battery_read >= 0.798) pc.printf("[Batterie] 100 / 100\n"); //4,1 V, 100%
+ else if(battery_read >= 0.773) pc.printf("[Batterie] 90 / 100\n");//3.97 V, 90%
+ else if(battery_read >= 0.764) pc.printf("[Batterie] 80 / 100\n");//3.92 V, 80%
+ else if(battery_read >= 0.754) pc.printf("[Batterie] 70 / 100\n");//3.87 V, 70%
+ else if(battery_read >= 0.747) pc.printf("[Batterie] 60 / 100\n");//3.83 V, 60%
+ else if(battery_read >= 0.739) pc.printf("[Batterie] 50 / 100\n");//3.79 V, 50%
+ else if(battery_read >= 0.731) pc.printf("[Batterie] 40 / 100\n");//3.75 V, 40%
+ else if(battery_read >= 0.722) pc.printf("[Batterie] 30 / 100\n");//3.70 V, 30%
+ else if(battery_read >= 0.700) pc.printf("[Batterie] 20 / 100\n");//3.60 V, 20%
+ else if(battery_read >= 0.660) pc.printf("[Batterie] 10 / 100\n");//3.30 V, 10%
+ else if(battery_read >= 0.550) pc.printf("[Batterie] 0 / 100\n");//2.80 V, 0%
+ else pc.printf("[Batterie] DEFAILLANCE / DEBRANCHEE\n");
+ }
+
+ luminosity_read = analog_luminosity.read();
+ luminosity_read *=10.; //max 10 V
+
+ //attention luminosity peut faire crash TX */
+ luminosity = 2; //nuit
+
+ if(luminosity_read >= 5) luminosity = 7;
+ else if(luminosity_read >= 4) luminosity = 6;
+ else if(luminosity_read >= 3) luminosity = 5;
+ else if(luminosity_read >= 2) luminosity = 4;//tres lumineux
+ else if(luminosity_read >= 1) luminosity = 3;//dangereux pour lipo rider pro si cellule solaire > 5 V
+
+ if(DEBUG)pc.printf("[Luminosite] raw = %f / 10 \n",luminosity_read);
+ if(DEBUG)pc.printf("[Luminosite] %d / 5 \n",luminosity-2);
+
+ if(DEBUG)pc.printf("4b.mesure de la vitesse du vent...\n");
+
+ /* test luminosity */
+ /*
+ while(1)
+ {
+ luminosity_read = analog_luminosity.read();
+ luminosity_read *=10.;
+ if(DEBUG)pc.printf("[Luminosite] raw = %f / 1 \n",luminosity_read);
+
+ luminosity = 2; //nuit
+ if(luminosity_read >= 5) luminosity = 7;
+ else if(luminosity_read >= 4) luminosity = 6;
+ else if(luminosity_read >= 3) luminosity = 5;
+ else if(luminosity_read >= 2) luminosity = 4;//tres lumineux
+ else if(luminosity_read >= 1) luminosity = 3;//dangereux pour lipo rider pro si cellule solaire > 5 V
+
+ if(DEBUG)pc.printf("[Luminosite] %d / 5 \n",luminosity-2);
+ wait(1);
+ }
+ */
+
+ cpt_anemo=0;
+ anemo.enable_irq();
+ wait(2);
+ anemo.disable_irq();
+ //un contact par seconde est égal à une vitesse du vent de 2,4 km/h
+ //un contact par 2 secondes est égal à une vitesse du vent de 1,2 km/h
+
+ force_vent = cpt_anemo*1.2;
+
+ if(DEBUG)pc.printf("[Anemometre] vitesse du vent = %f km/h \n",force_vent);
+
+
+
+
+ unsigned char field[SIZE];
+ Frame frame ;
+ //for(;;){
+
+ //temp_int=-255.;
+
+ //masse=997;
+
+ MEAS_ENABLE = 0;//mode SigFox
+ new_frame(&frame,field);
+ stock_temp(&frame,temp_ext);
+ stock_temp(&frame,temp_int);
+ stock_int(luminosity,4,&frame);
+ stock_masse(&frame, masse);
+ stock_vent(&frame,force_vent);
+ stock_battery(&frame,battery);
+ stock_humidity(&frame,humidity);
+ stock_bit(cadre_1_2,&frame);//non utilisé mais crash si 0!
+ stock_bit(cadre_3, &frame);
+ stock_bit(cadre_4,&frame);
+ stock_bit(cadre_5,&frame);
+ stock_bit(cadre_6,&frame);
+ stock_bit(cadre_7,&frame);
+ stock_bit(cadre_8,&frame);//remplacer par reine
+ stock_bit(cadre_9_10,&frame);//remplacer par presence_ruche;
+ stock_bit(stress,&frame);
+ stock_bit(reine,&frame);
+ stock_bit(essaimage,&frame);
+ stock_bit(abeilles,&frame);
+ validate_frame(&frame);
+ print_frame(&frame);
+ send_frame(&frame);
+ wait(8); //15 * 60 secondes = 15 minutes d'intervalle
+ TPL5110_DONE=1;
+
+ wait(600);
+ //}
+ //return EXIT_SUCCESS;
+}