David Meléndez Cano - Trash Robotic Router Platform (TRRP) [Rooted CON 2013]

David Meléndez Cano
@taiksontexas

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¿Qué es TRRP?

➔
Plataforma de desarrollo de bajo o ningún coste

➔
“Internet de las cosas”

➔
Usa lo que tengas por casa

➔
Los trastos pueden ser útiles

➔
No tirar, no reciclar: Reutilizar

Taiksonprojects.blogspot.com

2

Usa tu viejo router como plataforma domótica / robótica

➔
Inversión inicial cero. Ya dispones de él
➔
Cambia el firmware: Ej: Linux OpenWRT
Pruebas de concepto:

ROVER Texas Ranger: Linksys Cuadricóptero ATROPOS:
WRT54GL La Fonera 2201

Primer contacto: ROV Texas Ranger


ROV Texas Ranger - Software

Interfaz WEB Cgi/Iframe_comet.bin
ajax comet
Libjpeg.h
/dev/ttyS0 Target.c

Placa camara

i2c

Wii nunchuck

Afinando: Cuadricóptero Atropos

➔
Fonera 2201

➔
OpenWRT

➔
Programa de estabilización

➔
Telemetría y control HTML5


Plataforma router: Puertos I2C
Buscar pines GPIO de la CPU


Plataforma router: Puertos I2C y serie
GPIO---> I2C / RS232

Puerto serie

Pines GPIO


Plataforma router: Carga de módulos

rm /etc/modules.d/59i2cgpio

echo "i2cgpiocustom bus0=0,4,7 bus1=1,3,1" >/etc/modules.d/59i2cgpiocustom

echo "i2cgpio" >/etc/modules.d/60i2cgpio

[reboot]

i2cdetect /dev/i2c0


Plataforma router: Puerto serie

stty -F /dev/ttyS0 raw
stty -F /dev/ttyS0 speed 115200


Plataforma router: Sensores - Giroscopio

Wii Motion Plus

Giroscopio triaxial

Puerto I2C

•
Nos dice a qué velocidad estamos girando en cada plano

•
No tan sencillo: Deriva


Plataforma router: Sensores - Acelerómetro

Wii Nunchuck

Acelerómetro triaxial

Puerto I2C

Mide la aceleración (g) en cada plano.


Plataforma router: Sensores - Magnetómetro

-Magnetómetro triaxial HMC5881L

-Gauss en cada plano

-El acelerómetro sólo anula la deriva en los planos de cabeceo y alabeo.

-El plano de guiñada (rumbo) se corrige obteniendo el rumbo actual en
grados, con respecto al norte.


acelerómetro

giroscopio
Imagen: “The Balance Filter” MIT

Pro: “Filtro de Kalman”; “Matriz de Cosenos Directores”

Plataforma router: Leyendo los sensores

ID único para cada sensor. Ej Wii Motion+: 0x52

•
Petición de datos escribiendo al dispositivo
•
Lectura de datos en buffer

#include <linux/i2cdev.h>

f_i2c0=open(I2C0, O_RDWR);

ioctl(f_i2c0, I2C_SLAVE, 0x52);
     write(f_i2c0, buff_out, data_size);

     read(f_i2c0, buffer,size);


Plataforma router: programa estabilización IMU
➔
Programa crítico que debe ejecutarse en intervalo de tiempo fijo
setitimer(ITIMER_REAL,&i_int,NULL);
(void)signal(SIGALRM ,timeout_real);

➔
Compite por el tiempo de CPU con el servidor web (telemetría y control)

➔
Cambiar la prioridad del proceso con nice no es suficiente: Real Time scheduling →
FIFO, Round Robin

#include <sched.h>

schedule.sched_priority=sched_get_priority_max(SCHED_FIFO);
sched_setscheduler(pthread_self(), SCHED_FIFO,&schedule);


El proceso watchdog informa al kernel de que el sistema no está colgado.

●
Consume su parte de CPU
●
Si se cuelga el router en pleno vuelo:

➔
ioctl(“/dev/watchdog”, WDIOC_KEEPALIVE, &dummywd);


Plataforma router: placa de control

-Mínimos componentes externos: Sólo para generar señales PWM
-Válido cualquier microcontrolador con UART y un par de timers

Fonera
PIC16f876A
/dev/ttyS0

ESC
Motores


Control HTTP
Las órdenes se transmiten a través de peticiones HTTP GET
-Desde eventos keydown keyup de javascript por AJAX
-Desde el proceso que lee del mando USB
http://atropos/cgibin/ajaxinput?QQZ[GAS]Z[ALABEO]Z[CABECEO]Z[GUIÑADA]Z

Deben ser muy fluidas y baratas en tiempo de CPU:
Httpd tweak:

Httpd.c:
[...]
if (strncmp(tptr, "cgibin/ajaxinput", 17) == 0) {
[...]
strcpy((char *)shmat(shmget(9998, 30, IPC_CREAT | 0666), NULL, 0),g_query);
exit(1);
}
[...]


Control UDP desde mando USB

cat /dev/input/js0

pad=open(“/dev/input/js0”,O_RDONLY);
reads=read(pad,msg,MSG);

  (msg[7]==2)//gas
      gas=((analog+127))*GAS_FACTOR;
    [...]
    (msg[7]==4)//guiñada
      guinnada=analog*GUINNADA_FACTOR;
    [...]
    (msg[7]==1)//cabeceo
      cabeceo=analog*CABECEO_FACTOR;
    [...]
    (msg[7]==0)//alabeo
      alabeo=analog*ALABEO_FACTOR;
    [...]


Video:Vuelo Atropos Quadrocopter


Gracias!

David Meléndez Cano

@TaiksonTexas



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