Letná škola

Letná škola „Internet vecí zábavnou formou“

Autor návrhu: Juraj MIČEK

Čas trvania: 5 dní  5. 3. – 9. 3. 2017

Miesto: Katedra technickej kybernetiky, Fakulta riadenia a informatiky, Žilinská Univerzita v Žiline

Maximálny počet účastníkov: 80

Týždenný kurz je určený pre stredoškolákov – nadšencov, ktorí sa chcú zoznámiť s postupom návrhu inteligentného prvku internetu vecí. Kurz vychádza z dlhoročných skúseností autorov s vývojom unikátnych technických zariadení, ako aj z postrehov získaných na predchádzajúcich úspešných akciách „Letná škola Y-robot 2016“, „IoT a robotika 2017“, „Zabavme sa s Internetom vecí“ a ďalších.

Organizátori pripravili záujemcom jednoduché zariadenie (základný modul „IoT senzor 2018“) na báze monolitického mikropočítača ATmega328P, WiFi komunikačného modulu ESP12 a ďalších podporných zobrazovacích a komunikačných prvkov (ďalšia modifikácia modulu „IoT sensor 2017“). Ťažisko zábavy je sústredené do oblasti vývoja obslužného programového vybavenia jednoduchých hardwarových komponentov (od ovládania RGB diódy až po komunikáciu v rámci WiFi siete). Základný modul je navrhnutý tak, aby umožňoval prostredníctvom 20-vývodového konektora pripojenie ďalších podsystémov. V prípade záujmu si študenti môžu samostatne vyvinúť jednoduché prídavné moduly. Takto môžu vytvoriť nové netradičné aplikácie.

V tomto kurze sa organizátori pokúsia o objektový prístup pri vývoji vstavaných aplikácií. Upozornia na zvláštnosti vývoja programového vybavenia pri obmedzených výpočtových zdrojoch (malá kapacita pamätí a nízky výpočtový výkon). Poukážu na súvislosti medzi obvodovým návrhom  a vývojom programového vybavenia. Veľmi jednoduchou formou sa pokúsia vysvetliť základy programovania vstavaných systémov v prostredí Atmel Studio 7.0 v jazyku C++.

Nepredpokladáme, že po absolvovaní kurzu budete špecialisti vo vývoji vstavaných systémov, ale dúfame, že získate aspoň základnú predstavu o šírke problémov, ktoré sprevádzajú vývoj IoT a možnostiach ich efektívneho riešenia.

Predpokladáme, že na jednom pracovisku budete pracovať po dvojiciach. Každé pracovisko bude mať k dispozícii:

  • PC, (ideálne vlastný notebook s nainštalovaným systémom Atmel Studio 7.0., driverom USBASP a s ľubovoľným programom podporujúcim vstup/výstup (PuTTY, TeraTerm, HyperTerminal a pod.)
  • Modul IoTsenzor_2018,
  • Prevodník USB/UART
  • Programátor USBASP

Predpokladáme, že na záver kurzu každá dvojica (skupina) navrhne vlastnú aplikáciu IoT senzora.

Náplň: 

  1. Úvod do problematiky IoT
  2. Popis modulu „IoT senzor“
  3. Oboznámenie sa s prostredím Atmel Studio
  4. Programovanie základných funkcií „obsluha RGB LED“. Na úvod len veľmi jednoduchý príklad v jazyku C.
  5. Návrh a implementácia prvej triedy „Zobraz“, štruktúra projektu…
  6. Všetko o sériovom prenose s využitím HW USARTU a SW emulovaného UART-u. Trieda „Usart“ a jej použitie.

Ak to časovo zvládneme vyskúšame si tiež:

  1. AT príkazy a ovládanie Wi-Fi modulu ESP-12 ( Trieda „WiFiEsp“)

A teraz už vývoj aplikácií s využitím implementovaných tried:

  1. Modul vo funkcii AP  – návrh členskej fcie (metódy) nastav AP
  2. Modul vo funkcii klient
  3. Modul vo funkcii server
  4. Modul vo funkcii WEB server
  5. Vývoj komplexnej aplikácie ( napr.ovládanie RGB diódy prostredníctvom siete Internet, meranie intenzity osvetlenie a vysielanie aktuálnej hodnoty na klientskú stanicu a mnohé ďalšie aplikácie s doplnkovým HW. Uvítame ak poslucháči budú mať ďalšie nápady.)
  6. Predstavenie vlastných nových návrhov na báze dodaného modulu a diskusia.

Náplň je rozdelená do troch naväzujúcich častí. Vychádzajúc z našich  predchádzajúcich skúseností je zvládnutie všetkých častí snáď až príliš ambiciózne. V priebehu kurzu sa samozrejme prispôsobíme vašim znalostiam, tak aby ste preberanú tému pochopili a nebudeme sa za každú cenu snažiť o komplexné vyčerpanie navrhovaného obsahu.

Na doplnenie predstavy o obsahu a zameraní kurzu stručne popíšem technické parametre základného technického prostriedku, s ktorým sa budete zabávať. Pre tých,  s ktorými sme sa stretli na „IoT a robotike 2017“ , poznamenávam, že modul je podobný tomu senzoru , ktorý ste mali k dispozícii. Nový senzor obsahuje menší počet HW prvkov.

Bloková štruktúra sa v zásade neodlišuje od predchádzajúceho riešenia.

Bloková schéma modulu „IoT sensor_2018“

Základné pracovisko pozostáva z nasledujúcich častí:

Pracovisko na vývoj aplikácií

Ako už bolo spomenuté programové vybavenie bude vyvíjané v prostredí Atmel Studio 7.0 v jazyku C++. Bolo by vhodné, nie však nevyhnutné, aby účastníci kurzu mali základné skúsenosti s vývojom programov v jazyku C++. Všetky potrebné technické prostriedky s výnimkou  počítačov zabezpečí fakulta riadenia a informatiky.

Predpokladáme, že budete pracovať po dvojiciach. Preto by bolo vhodné, aby každá dvojica mala jeden počítač. Súčasne Vám odporúčame pozrieť sa na stránku www.amel.com/tools/atmelstudio.aspx a skontrolovať minimálne požiadavky na PC. Ak ste už na stránke môžete si stiahnuť a nainštalovať prostredie Atmel Studio 7.0, napríklad aj zo stránky www.atmel.com/microsite/atmel-studio/ . Uvedené odporúčania zaistia rýchlejší priebeh úvodných častí Letnej školy.

Ďalšie informácie pokyny a vzorové riešenia budeme priebežne zverejňovať na našej stránke www.fribot.sk. Prosím o strpenie, zatiaľ tam ešte nič viac než tento prvý oznam nenájdete, snáď po Novom roku.

 

Tešíme sa na stretnutie s Vami.                                             Juraj MIČEK

Garant kurzu IoT_2018