soft-shake.ch - Domotique et robotique avec le micro Framework .NET
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Le document présente la seconde édition du cocktail d'expérience informatique à Genève, axée sur la domotique et la robotique via le micro framework .NET. Il explique comment démocratiser cette technologie, notamment à travers des systèmes embarqués adaptés aux matériels à ressources limitées et disponibles à peu de frais. Des exemples d'applications et de démonstrations de code sont également fournis pour illustrer l'utilisation pratique du framework.
soft-shake.ch - Domotique et robotique avec le micro Framework .NET
- 1. cocktail d’expérience informatiques Genève 3 & 4 octobre 2011 Seconde édition soft-shake.ch Auteur J-C ARMICI / Ph. SCHUTZ Track Microsoft Session Domotique et robotique avec le micro Framework .NET
- 4. Domotique et robotique avec le micro Framework .NET J-C Armici / Ph. Schutz
- 5. Jean-Claude Philippe Armici Schutz jc.armici@gmail.com pschutz@iprolink.ch • Physicien et informaticien • Informaticien: • Enseigne l’informatique au CFPT • Créateur indépendant (techniciens ES en informatique) • CT Technologies, Inc. • Intérêts: • Graphiste et dessinateur d’icônes • Ergonomie • Intérêts: • Nouvelles technologies • Xxx • Écriture • yyy
- 6. Motivations: • Intérêt pour le micro Framework .NET • Lien entre informatique et matériel électronique • Facilité de développement pour non-électroniciens Objectifs: • Démocratiser le micro Framework • Présenter un «Bootstrap» permettant à chacun de concevoir et de programmer des systèmes embarqués • Susciter la curiosité Nous nous sommes focalisés sur le matériel FEZ
- 7. • Environnement riche basé sur la technologie .NET • Adapté aux systèmes embarqués miniaturisés, peu coûteux et disposant de peu de ressources matérielles • Développé «from scratch» et opensource • Quelques centaines de Ko de RAM jusqu’à plusieurs Mo • Processeur 32 bits • Utilisation d’un émulateur ou d’un terminal réel • C# avec Visual Studio
- 8. Twitter client Micro Framework .NET Google Maps SMTP envoi email FTP HTTP Time client & server serveur
- 9. Micro Framework n’est pas un OS, mais un runtime bootable permettant d’exécuter 1 seul programme (multithread) WPF (avantage pour les IHM vectorielles), mais pas de XAML
- 10. Application Application et librairies utilisateur Classes bases Librairies .NET WPF Comms … de Moteur Système de Garbage CLR Interop d’exécution types Collector Runtime PAL Timers RAM I/O HAL Drivers Ou OS Drivers Matériel Processeur et périphérique
- 11. • Convient aux équipements mono-fonctionnalité ou à fonctionnalités limitées • Dédié aux nouveaux processeurs 32 bits (moindre coût et faible consommation): • Minimum 256 Ko de RAM et 512 Ko de flash/ROM • ARM7 sans MMU, ARM9 sans MMU, Cortex M3, Xscale, Blackfin (DSP intégré) • Expose au code .NET les interfaces de gestion de l’énergie
- 12. • Pas un OS, mais un runtime bootable d’un sous-ensemble du CLR .NET • Code plus simple en comparaison à C / C++ • Gestion native des exceptions • Garbage Collector • Écriture de drivers en C# pour les périphériques connecté via • Ethernet, SPI, I2C, GPIO, USART, I/O • USB (vrais devices connectés, p.ex. souris) • PWM (support rapide des nouveaux périphériques)
- 13. • Intégration à Visual Studio • Développement en C#: • On profite des avantages • Peu de fonctions disponibles (il faut écrire le reste) • Cross-debugging • Object browsing • Intellisense • Compilation et déploiement • Émulateurs extensibles
- 14. Environ 1 à 2 millions d’équipements sur le marché qui utilisent le Micro Framework Quelques exemples d’applications: • Domotique: • Télécommandes • Capteurs • Médical: • Tensiomètres • Autres appareils portables • Automobile: • Afficheurs • GPS
- 15. Mais aussi… • Informatique: • Connexions avec l’électronique • Loisirs portables • Grand public: • Robotique de divertissement • Périphériques divers • Stations météo • Jeux • Systèmes d’alarme
- 16. • Doit tenir dans peu de mémoire • Une seule collection: ArrayList • Rendu: pas de WindowsForm (seulement de quoi écrire , drawing 2D, Pen, Brush, formes de base) • System.Web et System.Data: inexistant • System.Globalization • System.Net (Sockets, Dns, IPAddress, …) • System.Reflection (Assembly, MethodInfo) • System.IO
- 17. existant inexistant System.Web System.Windows.Forms Services UI Design Component model • Description • HTML controls • Discovery • Web controls • Protocols System.Drawing Cache Security Drawing2D Printing Configuration Session state Imaging Text System.Data System.XML ADO.NET SQL Client XML Document Serialization Design SQL ServerCE Xslt/XPath Reader/Writers System Collections IO Configuration Runtime Security Net Service process Interop services Text Reflection Diagnostics Remoting Globalization Resources Threading Serialization
- 18. existant inexistant nouveau System.Windows.Forms Design Component model System.Drawing Microsoft.SPOT Drawing2D Printing Presentation Net Imaging Text IO Hardware System.XML XML Document Serialization Xslt/XPath Reader/Writers System Collections IO Configuration Runtime Security Net Service process Interop services Text Reflection Diagnostics Remoting Globalization Resources Threading Serialization
- 19. • Taille minimale 256Ko de flash et 64Ko de RAM • Amélioration des performances • Threads avec priorités • Outil de génération de code pour DPWS • Connexion SSL • Supporte le WiFi • Interface standard pour les écrans tactiles • Supporte les systèmes de fichiers (FAT32) • Interopérabilité avec du code natif Important www.microsft.com/netmf
- 20. • HTTP and HTTPs: clients et serveurs, avec les nouveaux types HttpWebRequest, HttpWebResponse et HttpListener dans l’assembly System.Http.dll • Native XML Parser: le parser a été déplacé vers le code natif pour améliorer ses performances • Native collections: les classes de collections natives déplacées vers le code natif, ajout des types Queue et Stack • Time sync: nouvelle API Time Sync pour synchronisation manuelle ou automatique avec un serveur de temps • TinyCore performance improvements: amélioration du dispatch des événements et des couches.
- 21. Matériel Kit robot 100 $ FEZ ultimate kit 150 $ Logiciel: Visual Studio Express (ou supérieur) 0$ SDK Micro Framework (Microsoft) 0$ SDK FEZ 0$
- 22. Techniques diverses utilisées dans les bâtiments et lieux publics. Domaines de prédilection • Confort (appareils électrodomestiques, gestion de l’énergie, …) • Sécurité (alarmes, détecteurs, …) • Communication Importance des IHM et des modes de transmission • Ondes radio: Bluetooth, Zigbee, … • Courant porteur: X10, … • Réseau câblé (Ethernet, bus divers, …)
- 24. 2 relais 30.- 1 carte FEZ Panda II 39.- 1 carte d’extension Panda II 35.- 1 joli boîtier gris 30.10 1 alimentation interne 39.- 2 prises secteur encastrables 8.- 1 cordon d’alimentation 3.- Visserie 5.- Total 189.10 (en CHF)
- 25. Démo 1
- 26. public static void Main() { OutputPort port = new OutputPort((Cpu.Pin)FEZ_Pin.Digital.Di5, false); bool state = false; while (true) { port.Write(state); Thread.Sleep(1000); state = (!state); } }
- 27. Démo 2
- 28. public static void Main() { Lampe lampeVerte = new Lampe(FEZ_Pin.Digital.Di5); lampeVerte.On(); Lampe lampeCerise = new Lampe(FEZ_Pin.Digital.Di8); lampeCerise.On(); }
- 29. Démo 3
- 30. public static void Main() { Lampe lampeVerte = new Lampe(FEZ_Pin.Digital.Di5); Lampe lampeCerise = new Lampe(FEZ_Pin.Digital.Di8); lampeVerte.StartBlink(new TimeSpan(0, 0, 1)); lampeCerise.StartBlink(new TimeSpan(0, 0, 3)); while (true) { Thread.Sleep(100); } }
- 31. Démo 4
- 32. internal static void RunServer() { HttpListener listener = new HttpListener("http", 80); listener.Start(); while (true) { ... HttpListenerContext context = listener.GetContext(); HttpListenerResponse response = context.Response; HttpListenerRequest request = context.Request; switch (request.HttpMethod.ToUpper()) { case "GET": ProcessClientGetRequest(context); break; case "POST": ProcessClientPostRequest(context); break; } ... } }
- 33. Possibilités • Pilotage depuis • Windows Phone 7 • Silverlight • Tout autre outils capables d’appeler une adresse web • Automatisation paramétrable via le web • Réglage via TimeServer • Notification SMS, Twitter • Et bien d’autres encore …
- 35. FEZ Cobra FEZ Panda 2 FEZ Mini Prix 149.95 $ 39.95 $ 39.95 $ Dimensions 11.24 cm x 8.44 cm 5.3 cm x 8.1 cm 4.8 cm x 2.8 cm User free Flash > 3 Mo 148 Ko 148 Ko User free RAM > 12 Mo 62 Ko 62 Ko Color TFT contr. oui non non Ethernet oui Oui + carte d’extension non Carte SD oui oui non
- 36. Détecteur de proximité 12.95 $ Capteur par réflexion 9.95 $ Capteur de température 7.99 $ Récepteur infrarouge 5.99 $ Senseur lumineux 4.99 $ Potentiomètre 4.99 $
- 37. Relais Bouton 14.99 $ 4.99 $ Carte 16 relais 64.95 $
- 38. WiFi / Ethernet ZigBee Port sériel USB RS232
- 39. • Protocole de haut niveau (certifié en 2004) • Courte distance • Grande fiabilité • Faible coût • Très faible consommation • Particulièrement bien adapté à la domotique (Wikipédia)
- 40. Catégories de robots • Domestiques • Industriels • De loisirs Objectifs • Imitation de la nature (hommes, animaux, …) • Automatisation de tâches (vitesse, fiabilité, sécurité, …)
- 42. • Expert en cybernétique et neurosciences (Institut Max Planck) • Décédé le 9 septembre 2011 • Livre «culte»: Expériences en psychologie synthétique • Petits véhicules avec: • Capteurs • Actuateurs • Connexions simulant des réseaux de neurones • Des robots simples montrent des comportement complexes • 14 versions de robots avec des comportements divers (fuite, attirance, timidité, amour, agressivité…)
- 43. Démo 5
- 45. Démo 6
- 46. • 72MHz 32-bit ARM7 processor • 4.5 MB Flash • 16 MB RAM • LCD controller • Full TCP/IP Stack with SSL, HTTP, TCP, UDP, DHCP • Ethernet, WiFi driver and PPP (GPRS / 3G modems) USB host • 76 GPIO Pin • 4x UART • 7x 10-bit Analog Inputs • 10-bit Analog Output (capable of WAV audio playback) • Extended double-precision math class • FAT File System
- 47. Matériel: • FEZ (http://www.ghielectronics.com/) Logiciels: • Micro Framework (http://www.microsoft.com/en-us/netmf) • Visual Studio Express (http://www.microsoft.com/express) • SDK micro Framework (http://www.microsoft.com/download/en/details.aspx?id=1434) Livres: • Embedded Programming with the Microsoft .NET Micro Framework (Donald Thompson and Rob S. Miles (Jun 27, 2007), Microsoft Press, ISBN-13: 978-0735623651 • Expert .NET Micro Framework (Jens Kühner), Apress, ISBN-13: 978- 1430223870
- 48. Nos références: • http://www.facebook.com/philippe.schutz • http://info.philippe-schutz.com • @armici2000 Les documents et exemples: • http://www.philippe-schutz.com/SoftShake2011.zip
- 49. Questions ?