Nous poursuivons les travaux sur Kit CANSATversion 2, l'occasion de s'intéresser à des extensions utiles. Pour rappel, notre kit utilise un Raspberry-Pi Pico et du code Python sur microcontrôleur (MicroPython).
CanSat est
un concours visant a stimuler l'apprentissage des sciences dans le
domaine de l'AéroSpatial en réalisant un mini-satellite (la CanSat) pas
plus grande qu'une boîte de Soda. Ce satellite est envoyé et éjecté à
3000m d'altitude à l'aide d'une roquette. C'est à partir de ce moment
que votre projet capture les données et les envois au sol.
Etant donné que ce module est supposé se retrouver sur le dessus de la CanSat (pour exposer l'antenne vers le ciel), le point de connexion est reporté sous la carte.
Un simple câble Grove permettra de raccorder le GPS sur l'entrée UART de la CANSAT en deux clicks.
La carte expose également les deux signaux supplémentaires:
1pps : Pulsation à très précisément 1 Hertz (1 pulsation par seconde)
nRest : Reset du module GPS. Placer cette broche au niveau bas réinitialise le module GPS.
A propos du module GPS Ultime
C'est que le breakout GPS/GNSS produit par AdaFruit dispose d'une excellente module GPS/GNSS disposant d'une grande sensibilité et d'une antenne intégrée (dite Patch Antenna).
Même avec son antenne Patch, le démarrage à froid de ce module permet d'obtenir un fix GPS/GNSS relativement rapidement (de l'ordre de la minute). Tandis que s'il est utilisé avec un pile CR2032, le démarrage à chaud permet de réduire drastiquement le temps du fix GPS/GNSS.
Le GPS-Ultime est capable d'offrir un rafraîchissement des données jusqu'à 10 fois par secondes (10 Hz).
Il est possible de visualiser les coordonnées dans google maps en saisissant les coordonnées "50.69063 , 4.400778" (lattitude , longitude) dans la zone de recherche.
Using Google bq CLI, the following command allows to get the top Pypi keywords from the bigquery-public-data.pypi.distribution_metadata table:
bq query --use_legacy_sql=false 'SELECT keyword, COUNT(*) as keyword_count FROM `bigquery-public-data.pypi.distribution_metadata`, UNNEST(SPLIT(keywords, ", ")) as keyword GROUP BY keyword ORDER BY keyword_count DESC LIMIT 100'
ROMFS: une nouvelle fonctionnalité fait son apparition dans MicroPython.
ROMFS qui est en développement depuis plusieurs années permet de stocker
des utilitaires (scripts pré-compilé),
des fichiers de données (fonts)
des programmes pre-compilés
Au sein même d'une partition dans la Mémoire Flash (sous forme d'un système de fichiers en lecture seule).
Le but de ROMFS est d'optimiser l'accès et la rapidité d'exécution de ressources SANS DEVOIR RECOMPILER MicroPython à chaque fois.
Jusqu'à maintenant, seule l'inclusion -au sein du firmware- de scripts pré-compilés avec mpy-cross permettait d'atteindre les performances nécessaires à l'exécution de code "time sensitive".
Certes, mpy-cross permet de compiler un script en byte-code (des fichiers .mpy) mais l'accès reste encore conditionné par le système de fichiers pour le chargement (ou chargements multiples). Les fichiers .mpy, bien que pré-compilé, nécessite malgré tout des vérifications de routine et du chargement d'information en RAM.
Avec ROMFS, une partition dans la mémoire Flash permet d'être accédée directement par la VirtualMachine MicroPython. Les ressources sont directement accessibles par le noyaux MicroPython qui peut aussi lancer l'exécution directement en Flash (In-Place execution)... et cela en s'évitant la lourdeur du système de fichiers, les phases de compilations et allocations de RAM. Les routines de vérifications sont elles aussi réduites au stricte nécessaire puisque celles-ci sont opérées majoritairement au moment de l'assemblage/compilation de la ROMFS.
Implémentation restreinte
Au moment de l'écriture de ces ligne (MicroPython v1.25), ROMFS n'est disponible nativement que sur certaines plateformes: PYBD-SFx (Pyboard D), ALIF-Ports, ESP8266_Generic, STM32 boards.
Sinon, il est possible de compiler le firmware en activant la flash_romfs (voir FLASH_2M_ROMFS).
build: pour créer une image romfs sur l'ordinateur
deploy: pour déployer l'image sur la romfs dans la mémoire flash du microcontroleur.
A noter que la compilation/build d'une image romfs require l'utilitaire mpy-cross .
romfs query
La capture suivante indique le contenu de la romfs sur le microcontroleur.
mpremote romfs query
Comme l'indique le réponse de l'utilitaire, la partition n'est pas encore initialisée. La partition fait 131 Kio (32 blocks de 4 Kio chacun).
romfs build
Prenons l'exemple d'un répertoire "utilities" qui contient les sources. Celui-ci ne contient qu'un script nommé "scan_i2c.py".
L'image de la partition romfs est créé avec la commande suivante:
mpremote romfs -o utilities.img build utilities
Le nom de l'image à créer est spécifié par le paramètre '-o'. Le contenu du répertoire à compiler est précisé après le paramètre 'build'.
romfs deploy
Une fois l'image prête sur l'ordinateur, l'option deploy permet de copier celle-ci sur le microcontroleur.
mpremote romfs deploy utilities.img
Une fois l'image déployée, il est possible de vérifier une nouvelle fois l'état de la ROMFS avec romfs query . Cette fois, la partition est initialisée.
Exploiter la ROMFS
Une fois romfs initialisé, il est très facile d'utiliser son contenu. Utiliser Thonny IDE permet d'inspecter le système de fichiers MicroPython.
La partition romfs est montée dans le système de fichiers MicroPython sous le répertoire 'rom'. Il est donc possible d'en inspecter le contenu.
Comme le démontre le shell interactif, il est possible de charger et d'exécuter le contenu de scan_i2c.py (compilé en .mpy) en executant un simple "import" sous Python.
ROMFS est un système de fichiers
L'appel de mount() sans paramètre affiche les systèmes de fichiers déjà monté dans MicroPython.
Ainsi les lignes suivantes indique la présence de romfs:
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Créer / Utiliser python3 avec venv, afin de ne pas pourrir votre système par l'ajout de packages pip
# Création des répertoires et scripts
python3 -m venv ./project
# Activation pour votre shell
. ./project/bin/activate
# Désactivation pour votre shell
deactivate
Vous pouvez désormais utiliser pip, les packages seront localisés dans votre projet.
Utiliser requirements.txt pour faciliter l'instalation des packages
# Setup du fichier normalisé requirements.txt
pip freeze > requirements.txt
# Installation des packets
pip install -r requirements.txt
Note: Sous debian, il vous faudra le packet python3-venv
Il existe d'autres outils similaires pyenv et pyenv:
# Avec virtualenv:
python3 -m virtualenv ./venv
. ./venv/bin/activate
deactivate
# Avec pyenv
# Il s'agit d'une gestion plus avancée vous permettant de basculer entre versions de python
# Voir https://github.com/pyenv/pyenv?tab=readme-ov-file
Nous poursuivons les travaux sur Kit CANSATversion 2, l'occasion de faire le point. Pour rappel, notre kit utilise un Raspberry-Pi Pico et du code Python sur microcontrôleur (MicroPython).
CanSat est
un concours visant a stimuler l'apprentissage des sciences dans le
domaine de l'AéroSpatial en réalisant un mini-satellite (la CanSat) pas
plus grande qu'une boîte de Soda. Ce satellite est envoyé et éjecté à
3000m d'altitude à l'aide d'une roquette. C'est à partir de ce moment
que votre projet capture les données et les envois au sol.
100% compatible avec la version précédente (câblage code), nous avons terminé le premier round de test du prototype Alpha. Les correctifs nécessaires sont apportés et aux cartes et le prototype Beta arrive prochainement.
Envie de plonger dans la robotique sans prise de tête ? Découvrez le TPBot EDU Car Kit d’Elecfreaks pour micro:bit ! Un robot accessible, ludique et bourré de potentiel, parfait pour petits et grands bidouilleurs. Montage rapide, programmation simple avec MakeCode ou Python, défis variés (suiveur de ligne, évitement d’obstacles…)… Que vous soyez enseignant, parent ou maker […]
Nous faisons actuellement évoluer notre Kit CANSAT vers une version 2 . Pour rappel, notre kit utilise un Raspberry-Pi Pico et du code Python sur microcontrôleur (MicroPython).
CanSat est
un concours visant a stimuler l'apprentissage des sciences dans le
domaine de l'AéroSpatial en réalisant un mini-satellite (la CanSat) pas
plus grande qu'une boîte de Soda. Ce satellite est envoyé et éjecté à
3000m d'altitude à l'aide d'une roquette. C'est à partir de ce moment
que votre projet capture les données et les envois au sol.
Des précédents tirs et expériences utilisateurs, voici ce qu'il serait utile d'améliorer sur le kit actuel:
Améliorer la robustesse globale (meilleure résistance aux chutes).
Réduire le diamètre des cartes (l'actuel 1mm pour réaliser une paroi semble trop contraignant pour de nombreux débutants).
Connecteur FPC (pour le ruban) reste "fragile". Les manipulations avec brusqueries peuvent facilement déboîter la fermeture.
Pour les débutants, il serait préférable d'insérer un Pico dans un connecteur plutôt que le souder directement sur la Cansat-Base. Il sera ainsi plus facile à remplacer.
Souder le module radio et le chargeur Lipo sont des opérations fastidieuses (surtout si c'est la première fois).
Cansat : améliorations mécaniques
1) Les 3 points d'ancrage externes
Ces trois points restent exactement aux mêmes endroits. Cela permet d'assurer une retro-compatibilité mécanique avec les kits déjà distribués.
Autour de ces trois points, le diamètre extérieur reste à 64mm. Les trous font toujours 2.75mm (pour du Métrique 2.5).
2) Diamètre extérieur
Excepté pour les 3 points d'ancrage, le diamètre extérieur est passé à 60mm.
Cela laisse donc assez de place pour réaliser des parois de 3mm (contre 1mm précédemment) autour de la CanSat.
3) Axe central
Toutes les cartes, y compris la carte contrôleur, présentent en trou central de 6.4mm de diamètre. Cela permet de placer un axe central (ou tige filetée M6) sur toute la hauteur de la CanSat. Cette axe permet de décupler la résilience mécanique de la CanSat (meilleure résistance mécanique à l’atterrissage). Cette axe permet aussi la réalisation d'une attache parachute ancrée jusqu'à la base de la CanSat (limite le risque de bris à l'ouverture du parachute).
Cansat : améliorations électroniques
Un travail de fond très important a été réalisé sur la carte de contrôle de la CanSat.
Sans aucun changement de raccordement (par rapport à la version 1), la carte contrôleur a été entièrement redessinée.
Carte contrôleur (PICO-CANSAT-BASE v2)
1) module LIPO
Le module de charge Lipo est maintenant intégré à la carte. Le connecteur J108 (en bas) permet de brancher l'accu. Le Pico est directement alimenté par l'accu tandis qu'un circuit de régulation permet d'obtenir 3.3V @ 600mA.
Les points VBat/GND (sous le libellé "Pico Facing this side") permettent de brancher un second circuit de régulation si cela était nécessaire (ex: produire une tension de 5V pour une expérience).
Bien que l'électronique du module Lipo se trouve principalement sous la carte, les composants pratiques sont restés accessible sur le dessus de la carte. Par exemple, la LED CHG (orange) est allumée pendant la charge de l'accu Lipo (qui se fait par l'intermédiaire du connecteur USB du Pico). La résistance R_PROG permet d'ajuster le courant de recharge de l'accu (fixé à 250mA par défaut).
2) module radio
Le module radio est également intégré à la carte. Ce dernier est soudé sous la carte (à gauche du trou central. Emplacement repérable par les deux rangées verticales de 8 contacts).
Le connecteur d'antenne est accessible près du trou central (aussi bien par au-dessus que par en-dessous. Il est possible d'y souder un fil d'antenne ou un connecteur µFl .
Le module radio utilise l'interface SPI connectée par l'intermédiaire de cavalier sécables. Il est donc possible de sectionner les pistes pour désactiver le module radio et récupérer les GPIO.
3) carte MCU remplaçable
La carte microcontrôleur (MCU) s'insère perpendiculairement à la carte afin de respecter les contraintes CanSat tout en permettant la présence du trou central.
Le microcontroleur s'insère sur le connecteur 2x20 broches visible jusque au dessus du connecteur Lipo (J108). Il est encadré par les libellés "USB" et "Pico Facing this side".
L'utilisation d'une connectique simple permettra le remplacement du MCU en un tour de main. Grâce à ce dispositif, il sera possible - à l'avenir - d'envisager une mise-à-niveau matérielle du microcontrôleur.
Bien que le contact entre les deux cartes sera ferme, les connexions restent sensibles aux vibrations (ce qui ne manque pas dans une fusée). L'usage de colle ou souder directement le MCU sur la carte de base reste toujours possible pour les plus exigeant d'entre nous.
4) Connecteurs Grove
Afin de faciliter les raccordements, 5 connecteurs Grove à la verticale (J101 à J105) permet de réaliser des connexions/déconnexions rapidement et facilement. Ces connecteurs Grove proposent une alimentation 3.3V et les signaux sont tous en logique 3.3V.
Ces 5 connecteurs Grove offrent:
J102 : connecteur UART (port série) très pratique pour un GPS.
J101 : connecteur Analogique pour 2 entrées analogiques (ou numériques).
J104 et J105 : 2 connecteurs pour un total de 4 entrées/sorties numériques.
J103 : connectique I2C très pratique pour les capteurs en tout genre.
Bien que je ne sois pas fan de la connectique Grove, je dois reconnaître:
qu'ils sont plus facile a manipuler du fait qu'il sont plus encombrant.
qu'il est facile de sectionner le câble, de scinder les 4 fils de cette connectique et d'y souder directement votre propre matériel.
5) Connecteur Qwiic/StemmaQt
Déjà présent à la première version de la carte, ce connecteur transporte le même bus I2C que le connecteur J103 (alimentation 3V3 et logique 3V3). Ce connecteur est utilisé pour brancher le capteur BMP280 (température et pression atmosphérique).
6) breakout Pico
Tous les GPIOs ne sont pas exposés via les connecteurs Grove et Qwiic. Besoin de plus de GPIO? Pas de problème, toutes les broches du Pico sont disponibles en breakout sur les deux connecteurs situés de part et d'autres du connecteur Analogique (J101). Il suffit de sortir votre fer à souder et réaliser vos connexions nécessaires.
Note: avez-vous remarqué l'identification des GPIOs sur la sérigraphie.
7) Gestion de l'alimentation
Le haut de la carte reprend les points de connexion "PWR Enable". Soudez y un interrupteur pour contrôler le circuit d'alimentation. Sans interrupteur, le circuit reste activé jusqu'à la décharge complète de l'accumulateur.
Une fois fermé, le circuit de régulation du Lipo est désactivé. Par effet de cascade, le régulateur 3.3V du Pico est aussi désactivé et le Pico s'éteint.
La suite ...
Les premières cartes prototype sont commandées et le montage ne tardera plus. A tout bientôt pour la suite...
Voici un module Python bien pratique pour injecter les entêtes HTTP de sécurité, avec des valeurs par défaut et strictes qui font bien le travail (cf HSTS, COEP, COOP, CSP, Cache-Control, Server, Permissions-Policy, Referrer-Policy, X-Content-Type-Options, X-Frame-Options, et custom).
Et il prend en charge quasiment tous les framework web actuels !
Connexion
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