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22.06.2016 IoT Vienna Workshop June 2016 - Kickoff Community Projekt Pflanzenbewässerung 1

Organisatorisches/Regeln

● Pausen 1x 5min und 2x 10min, siehe folgender Zeitplan● Verpflegung am Buffet hinten und jederzeit● Toiletten: Aus diesem Raum hinaus und rechts im ersten

Stock

● WLAN SSID stockwerk0 WLAN Key stck?01!● An wen wenden – Maja und Peter von IoT Vienna● Fragen/Anliegen (direkt zum Vortrag/andere)● IoT Vienna Spendenbox● Bitte Flugzeugmodus einschalten● Wir sind „du“


Kickoff Community Projekt Pflanzenbewässerung

Organisatoren● Maja Bonczysta (IoT Vienna)

● Peter Sauer (IoT Vienna)● Thomas Reininghaus (IoT Austria)

Gäste● Johannes Dobler (Windows 10 IDE)

● Wolfgang Sokol (Boku, Sensorik)


Was erwartet euch

● Die IoT Austria Projektidee Pflanzenbewässerung soll zu einem Community-Projekt werden. Der aktuelle Stand des Bewässerungsprojektes wird vorgestellt

● Die Community soll entscheiden, wie das Projekt sich weiterentwickeln soll.

● Wir zeigen die Pflanzenbewässerung mit Merkur Board, Magnetventil, Tröpfchen-bewässerung und Handy/Tablet Bedienung in Aktion.


An wen richtet sich der Workshop 1

● „Maker/Bastler“: Können/wollen einfachen Elektronikbausatz (ohne Lötkolben) zusammenbauen und Firmware am PC über USB einspielen

● „IoT Affine“: Sind an den Entwicklungen und Realisierungen interessiert - mit technischem Background


An wen richtet sich der Workshop 2

● „Arduino-Kenner“: Können eine Arduino Loop programmieren – Projekt ist ähnlich wie ein Arduino

● „Embedded Programmierer“: Können/wollen Firmware ändern – haben keine Scheu vor Contiki Operating System und C-Programmierung


Umfrage Background Teilnehmende

● Merkur Board bekannt?● Thema Bewässerung im Fokus?● Programmierkenntnisse (nicht embedded)?● Embedded Kenntnisse?


Zeitplan

19:00 Vorstellung/Organisatorisches

Teil 1 – Einleitung

5min Pause

Teil 2 – Die Bewässerung im Detail

10min Pause

Teil 3 – Vorschläge Ausbau Projekt

10min Pause

Teil 4 - Hands On (eigenständiges nachvollziehen)

22:00 Ende


Teil 1 - Einleitung

● Entwicklungen Vereinsprojekte– Der Verein und seine Ziele

– Verein Entwicklungen

● Das Merkur Board– Einsatzgebiete für das Merkur Board

– Netzwerk/Kommunikation

– Gateway vs. Router


Der Verein und seine Ziele

● Open Collaboration ist der Oberbegriff● Open Source – wie man es kennt (nicht Freibier)● Open Hardware als Open Sourcing der Hardware Dokumentation und

Erlaubnis zum freien Nachbau● Open Standards/offene Protokolle - Kern der IoT

● Datenhoheit soweit wie möglich bei den Menschen– Open Data (.gov) vs.

– Private Data (.me) vs.

– Big Data (.com) in der Lieferanten-/Herstellercloud

● Closed Source wünschenswert für klassische Geschäftsmodelle (BSD-artige Lizenzen)


Der Verein und seine Ziele Fortsetzung

Nachhaltiger Ressourcenumgang – Grundannahme „Alle Ressourcen sind nur beschränkt zur Verfügung (constraint)“● 8-bit● 128k RAM● die Luft als shared Medium● Akkustrom● Licht als Energiequelle● Unsere Bereitschaft auf Privatsphäre zu verzichten

(Prinzip Datensparsamkeit)


Verein Entwicklungen

● Vergangenheit– OSDomotics Wiki und die Treffen

– Der Verein und die Öffentlichkeitsarbeit (Events)

● Neueste Entwicklungen– Der Verein und die Makerszene (Events)

– Chemnitz, Maker Faire, Linuxwochen

● Ankündigung– Zukunft IoT Vienna Maker Point


Das Merkur Board

Merkur Board ist ähnlich den Arduino Boards mit zusätzlich integriertem Funkstandard 802.15.4 (nicht gleich WLAN 802.11 - wegen Energieeffizienz)


Contiki OS

● Die Bewässerungs-Firmware basiert auf Contiki OS

● Contiki OS ist vom Swedish Institute of Computer Science und wurde als Open Source unter BSD Lizenz freigegeben

● uIP TCP/IP Stack (IPv4 und uIPv6 Stack IPv6 Netzwerk)

● 6LoWPAN Header Compression und Adaptation Layer für IEEE 802.15.4


Contiki OS

● Encryption und Security Support: Contiki 3.0 bringt Support für 802.15.4 Link Layer Encryption mit AES128

● Constrained Application Protocol (CoAP) IETF● «Erbium» REST Engine, RESTful Web

services for networked embedded devices● URI Pfade zu allen Ressourcen im Mesh Netz


Einsatzgebiete des Merkur Boards 1

● Merkur Board als Single-board Mikrocontroller für Sensorik sowie Regelungs- und Kommunikationsanwendungen in allen Kombinationen

● Merkur Board mit Contiki ist besonders geeignet für den Einsatz ohne 230V Netzstrom (2x AA Akkus und Solarpanel)


Einsatzgebiete des Merkur Boards 2

● Merkur Board mit Contiki ist Wireless Sensor Network (WSN) „ready“

● Merkur Board mit Contiki kann Wireless Sensor/Aktor Networks bilden

● Peer to Peer Kommunikation der Knoten möglich● Aber: Vieles lässt sich mit einem Mini Computer,

wie dem Raspi, einfacher lösen (mehr Ressourcen, mehr Tools, mehr Dokumentation, mehr Beispiele)


Netzwerk/Kommunikation

● Kommunikation via Edge Router (Sarahbox V2 Vereinsprojekt von Florian Schweikert)http://wiki.osdomotics.com/doku.php/de:projekte:sarah-box#


Gateway vs. Router

● IPv6 ohne Protokollumsetzung● Durchgehend Internet Protokolle (vermittelt nur

zwischen IPv4 und IPv6)● IPv4 benötigt Application Layer Umsetzer oder

Protokoll Proxy (z.B.: IPv4 http auf IPv6 CoAP)● End to End Kommunikation vom LAN zu den Nodes

ist via IPv6 möglich● End to End Kommunikation vom Internet zu den

Nodes ist bei vorhandenem IPv6 Routing möglich

http://wiki.osdomotics.com/doku.php/de:projekte:sarah-box#


Pause

vor Teil 2 – Die Bewässerung im Detail


Teil 2 – Die Bewässerung im Detail

● Überblick über die Installation● Die Teile und ihre Namen● Zwei Hardware Varianten● Angebot Community Selbstbausatz● Status Community Projekt Software


Überblick über die Installation


Die Teile und ihre Namen

● Bewässerungscomputer = Merkur Board, Grove Relay Shield und Relay-Board

● Im Bewässerungscomputer kann das Ventil integriert sein (wenn ja 24/9V, wenn nein 230V)

● Gateway/Kommunikationsbox = Mini Computer mit angestecktem Border Router USB Funkstick


Zwei Hardware Varianten

Vorführanlage mit externer Umwälz-Magnetpumpe (für Aquarium) an 230V

Community Selbstbausatz mit 24V AC Ventil für Betriebsdruck 0,5 bis 12 bar


Angebot Community Selbstbausatz

● Merkur Board und Peripherie– Merkur Board mit integriertem Funkteil

– Grove Shield 4 (Grove Relay Shield)

– Grove Touch Button

– Relay Board

● Das Ventil mit Stromversorgung– 24V AC Steckernetzteil

mit Step-Up Schaltregler-Modul

● Die Ventilbox mit Ventil


Status Community Projekt Software

● Firmware „Bewässerungscomputer“ mit Software/Regelung– Regelung besteht derzeit aus einfacher

Zeitschaltuhr

– Derzeit keine Arduino Programmierung

● Interface .well-known/core CoAP (Constraint Application Protocol)

● CoAP Client textbasierend● Web GUI


Inbetriebnahme „Gateway/Kommunikationsbox“

● Inbetriebnahme Software „Gateway/Kommunikationsbox“ (siehe Teil 4)

● Merkur Board USB Funkstick an die Kommunikationsbox anschließen, SD Karte einlegen

● Die Kommunikationsbox mit dem LAN Kabel Heimnetzwerk und der Stromversorgung verbinden


Inbetriebnahme „Bewässerungscomputer“

● Inbetriebnahme Software „Bewässerungscomputer“ (siehe Teil 4)

● Zusammenbau– Zusammenstecken der Boards (Merkur-/Grove-/Relais)

– Einbau in die Ventilbox

● Stromanschluss– 24V Steckernetzteil mit der (Ventil)box verkabeln

– Relaisansschluss Ventil

– 5V Stromversorgung Boards

● Wasseranschluss


Programmierung Bewässerungszeit

● Text Modus– coapclient m POST e tods=11:55 coap://[aaaa::221:2eff:ff00:349f]:5683/a/wat_tods

– coapclient m POST e "time=25" coap://[aaaa::221:2eff:ff00:349f]:5683/a/wat_dur

● Firefox Copper Plugin● GUI


Pause

Vor Teil 3 – Vorschläge Ausbau Projekt


Teil 3 – Vorschläge Ausbau Projekt

● 2 Knoten machen noch kein Mesh Netzwerk● Der Spaß beginnt mit den weiteren

Sensoren/Aktoren...● ...und geht weiter mit Wetterdiensten...

● Ausbaustufen Projekt Vorschläge IoT Austria● Ausbaustufen Projekt Vorschläge

der Workshop Teilnehmer


Ausbaustufen Projekt Vorschläge von IoT Austria

● Bsp. Anbindung Open Hardware Sensorhttps://www.tindie.com/products/miceuz/i2c-soil-moisture-sensor/– I2C

– WSN Anwendungen(„Brunnenproblem“)

– Boku Messung


Boku MessungStevens-Vitel Hydraprobe Sensor

● Labor Kalibrierstation (© Wolfgang Sokol, Institut für Hydraulik und landeskulturelle Wasserwirtschaft, WAU, BOKU)

https://www.tindie.com/products/miceuz/i2c-soil-moisture-sensor/

https://www.tindie.com/products/miceuz/i2c-soil-moisture-sensor/


Boku Messungmiceuz I2C-Soil Moisture Sensor

● (© Wolfgang Sokol, Institut für Hydraulik und landeskulturelle Wasserwirtschaft, WAU, BOKU)


Ausbaustufen Projekt Vorschlägeder Workshop Teilnehmer

● Mögliche Anwendungsfälle...AIT Experience Process (10-15min)

● Regelung– Timer/Intervalle Vorschläge...

– Alternativen zu Wassermenge über Zeit gesteuert?

● Benutzerinterface– Clients/Apps Vorschläge...


Ausbaustufen Projekt Vorschlägeder Workshop Teilnehmer

● Sensoren● Vorschläge...● Aktoren

– Vorschläge...

● Einbindung Dienste– Vorschläge...

● Arduino Kompatibilität/IDE



● Native IOS/Android App● Boarder Router vereinfacht

TL-MR3020 40€ +OpenWrt Firmware(ohne Smart Home)

● Durchflusszähler für Leck Erkennung bei geschlossenem Ventil

● Anbindung Dienste– Text Wetterdienst https://github.com/fcambus/ansiweather



● Aktoren– Gardena 9V Ventil via PWM (Akku Solarbetrieb vs.

Sicherheit?).

– Gardena 9V Ventil mit „Funkkopf“ via RWE Lemonhead Protokoll (802.15.4).

– Regelbares Heizungsventil via Stellmotor (Markus Priesch)(Akku Solarbetrieb vs. Sicherheit?)

https://github.com/fcambus/ansiweather



● Sensoren– Wasseranteilssensoren (Feuchtesensoren) via I2C

und Merkur Board/6LoWPAN (Akku Solarbetrieb?).

– Wetterstation (Johannes/Harald)


Community Befragung

● Community Startversion (Bestellliste) Wünsche● Zukunft IoT Vienna Maker Point, wie/wo?


Pause

Vor Teil 4 – Hands On


Teil 4 – Hands On

Erfahrungsbericht erste Schritte mit Contiki– Die Hürden mit Embedded

● Kein FS, alles ist constraint #ifdefine, EEPROM, Flash, normalerweise kein IP Netzwerk (Contiki schon)

– Lessons Learned● Netzwerk/Kommunikation

– RF Channel, PAN-ID, Mac Adresse, IPv6 Prefix AAAA::1/64

– CoAP Ressource Path, URI

– Border Router, Merkur Board RPL Firmware

● Source Code

– git branch, git checkout, git add, git commit, git log, git status

● Compilieren

● Beispielcode

– OSD, Achtung - Code Recycling


Inbetriebnahme Software

Was benötigt man?● Notebook mit Windows oder Linux mit

installierter Entwicklungsumgebung, bestehend aus der Toolchain und eventuell einer integrierten Entwicklungsumgebung (IDE)

● USB Programmer für das Merkur Board


Inbetriebnahme RPL Border Router USB Funkstick Merkur Board

● RPL Border Router Source Code Download● Firmware erzeugen: Code

compilieren (./run.sh) rufen

● Merkur Board mit dem USB Programmer an den PC anschließen

● Firmware Upload in das USB Funkstick Merkur Board (./flash.sh) rufen


Inbetriebnahme Software „Bewässerungscomputer“

● Beispielprojekt Irrigation Source Code Download

● Firmware erzeugen: Code compilieren (./run.sh) rufen

● Merkur Board mit dem USB Programmer an den PC anschließen

● Firmware Upload in das Merkur Board (./flash.sh) rufen


Kontrolle der Firmware

Direkt nach dem Flashen der Firmware mit dem screen Befehl die Kommunikationsparameter auslesen

● sudo screen /dev/ttyUSB0 38400 – beenden mit <strgA>+<K> dann <y>

● Firmware Version● Source Code Stand (Branch oder Commit)● Mac Adresse● IPv6 Prefix AAAA::1/64 (kommt via Sarahbox V2)● RF Channel● PAN-ID


Inbetriebnahme Software „Gateway/Kommunikationsbox“

● Sarahbox V2 Image erzeugen und auf SD Karte schreiben, Anleitung siehe https://github.com/osdomotics/sarahbox-v2


Erfahrungsbericht erste Schritte mit dem Merkur Board

● Das Run Script– Verschiedene Board Generationen und Boot Loader

(Kommentare im run.sh Script make Befehl beachten)

● Flashen/Reset– Programmer, mit Kabel, mit female - Handling

– Reset Merkur Board, viele Varianten (freihand am PIN 3, freihand am Gehäuse, überbrückt mit Kondensator, neuste Version), Timingfrage? Liegts an der VM?

– USB Device ID (/dev/ttyUSB?/ oder COM?)

https://github.com/osdomotics/sarahbox-v2


Erfahrungsbericht erste Schritte mit dem Merkur Board

● LED im Start Code aktivieren● Debug mit dem screen Befehl

– Bootet oder hängt? Debug aufdrehen und PRINTF Output checken

– Output - Channel Checks disablen #define RDC_CONF_MCU_SLEEP 0

– sudo screen /dev/ttyUSB0 38400 – beenden mit <strgA>+<K> dann <y>

– Überprüfung 802.15.4 Channel, PANID, hw_init()/setup() Routine


Toolchain und IDE unter Windows

● Johannes Dobler stellt sein Eclipse Zip Archiv vor.

● Verwendet AVRDUDE, Software um Atmel AVR Microcontroller zu programmieren.


Toolchain und IDE unter Linux

● Die Toolchain mit run.sh und flash.sh wird vorgestellt.


Zum Abschluss

● Informationsmaterial● Wie geht’s weiter● Feedback


Informationsmaterial

● Projekt Links● Weiterführende Links● Github Tutorial Links


Projekt Links

● Github Repository● OSD Wiki Idee oder schon Projekt? ● OSD Wiki http://wiki.osdomotics.com● Semaf Shop https://electronics.semaf.at/● Open Hardware Chirp Sensor

http://wemakethings.net/chirp/


Weiterführende Links

● E-Book „IoT in 5 days“

https://github.com/alignan/IPv6-WSN-book/blob/43056071166c03b0515bc5c455b110c40aa3c148/Releases/IoT in five days - v1.0 20160215.pdf● Buch „Making Embedded Systems“

http://shop.oreilly.com/product/0636920017776.do● http://e2e.ti.com/support/wireless_connectivity/● http://dunkels.com/adam/kovatsch11low-power.pdf

http://wiki.osdomotics.com/

https://electronics.semaf.at/

http://wemakethings.net/chirp/


Github Links

● Github Tutorials– https://cworth.org/hgbook-git/tour/

– http://www.gelato.unsw.edu.au/archives/git/0512/13748.html

– http://2ndscale.com/rtomayko/2008/the-thing-about-git

– https://www.atlassian.com/git/tutorials/what-is-git/

– http://www.ralfebert.de/tutorials/git/

– http://ftp.newartisans.com/pub/git.from.bottom.up.pdf

https://github.com/alignan/IPv6-WSN-book/blob/43056071166c03b0515bc5c455b110c40aa3c148/Releases/IoT%20in%20five%20days%20-%20v1.0%2020160215.pdf

http://shop.oreilly.com/product/0636920017776.do

http://e2e.ti.com/support/wireless_connectivity/

http://dunkels.com/adam/kovatsch11low-power.pdf


Wie geht’s weiter

● Github Repository (im Entstehen)– Source Codes

– Dokumentation, HowTo

● Community Projekt Wiki (im Entstehen)– Spin Offs

– Verteilung Folien

– Publikation Ergebnisse Community Vorschläge

● IoT Vienna Maker Point – Termine?

https://cworth.org/hgbook-git/tour/

http://www.gelato.unsw.edu.au/archives/git/0512/13748.html

http://www.gelato.unsw.edu.au/archives/git/0512/13748.html

http://2ndscale.com/rtomayko/2008/the-thing-about-git

https://www.atlassian.com/git/tutorials/what-is-git/

http://www.ralfebert.de/tutorials/git/

http://ftp.newartisans.com/pub/git.from.bottom.up.pdf


Feedback

● Feedbackrunde

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