Zero-Project

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Zero-Project, es el módulo de PyHome, que se encarga de la ejecución de la funcionalidad de control de acceso.

Este módulo, está diseñado para ser ejecutado sobre una unidad Raspberri Pi Zero, por lo que no se tienen en cuenta las interfaces de red WiFi ni bluetooth. (Sin embargo, para su desarrollo, si se ha utilizado la versión HW, para un mejor debug).

Estructura

.
├── config
│   ├── __init__.py
│   └── __pycache__
├── env.ini
├── local.ini
├── log
│   ├── log.log
│   └── warn.log
├── __main__.py
├── README.md
├── requirements.txt
├── Scripts
│   ├── listadoOrdenes.xml
│   └── run.sh
├── setup.py
├── test
│   ├── __init__.py
│   └── servo.py
├── venv
│   ├── bin
│   ├── lib
│   └── pyvenv.cfg
└── watchDog
    ├── __init__.py
    ├── __pycache__
    ├── RFID.py
    ├── servo.py
    ├── watchDog.py
    └── xbee.py

Componentes

Toda la estructura se asienta sobre el objeto watchDog.watchDog.WatchDog, que será el que integre cada uno del resto de componentes que vaya a disponer el dispositivo.

La interface de comunicación con el módulo central PyHome o Centro de Cálculo Primario (CCP), se realiza a través de una antena XBee(ZigBee).

La parte mecánica que realizará la metáfora de pasar las vueltas de la cerradura, será implementada en un servo.

https://es.pinout.xyz/resources/raspberry-pi-pinout.png

XBee

Por facilidad de configuración, se ha decidido que la manera de comunicarse con la antena de XBee sea mediante el puerto UBS del arduino.

Para ello, hay que comprobar que tenemos instalado el paquete usbutils

$ dpkg --get-selections | grep usbutils

El sistema escaneará los disitivos USB conectados y tratara de crear la conexíon mediante un objeto ZigBeeDevice de la librería digi (https://xbplib.readthedocs.io/en/stable/api/modules.html).

Servo

El dispositivo empleado para este fin es el servo SG90.

Para su control, se ha empleado gpiozero.output_devices.AngularServo, que es heredado por la clase watchDog.servo.Cerradura.
Esta es invocada con la llamada:

    def __init__(self, pin=None, pin_factory=None):
...
    super(Cerradura, self).__init__(pin, 90, 0, 180, MIN_PULSE_WIDTH, MAX_PULSE_WIDTH, SPEED,
                                        pin_factory=pin_factory)
...

donde:

MIN_PULSE_WIDTH = 35 / 100000  # 0.35ms
MAX_PULSE_WIDTH = 200 / 100000  # 2ms
SPEED = 20 / 1000  # 20ms corresponde con la frecuencia del SG90
SLEEP_TIME = 0.2

La conexión al pin de control se ha configurado en el pin 12 - GPIO18

Lector RFID

Para realizar la identificación del usuario, se empleará un lector del tarjetas RFID. Para esta demostración se empleará el dispositivo RFID-RC522.
Para usar un dispositivo de este tipo, es necesario activar la interface de la RPi para SPI, para ello lanzamos el comando:

$ sudo raspi-config

Navegamos hasta la opción 5 Interfacing Options / P4 SPI, y aceptamos que queremos usar esa interface.
Tras aplicar los cambios, será necesario reiniciar el sistema:

$ sudo reboot

Podemos comprobar que se han realizado correctamente los cambios con el comando:

$ lsmod | grep spi_bcm2835

Tras lo que, si todo ha ido bien, deberíamos obtener algún resultado.

RFID-RC522

Esta clase realiza una encapsulación/abstracción de la libreria mfrc522 de https://pimylifeup.com/raspberry-pi-rfid-rc522/, con la configuración estandar, es decir:

RC522 PIN	RPi Zero PIN Number	RPi Zero PIN Name
SDA	24	GPIO8
SCK	23	GPIO11
MOSI	19	GPIO10
MISO	21	GPIO9
RST	22	GPIO25
GND	GND
PWD	3.3V

Inicio

El sistema se arranca ejecutando el main.py del paquete principal con el argumento adecuado, atendiendo al entrono de desarrollo que se vaya a emplear.

Zero@PyHome: $ python3 __main__.py -h
usage: __main__.py [-h] [-R REMOTE]

optional arguments:
  -h, --help            show this help message and exit
  -R REMOTE, --remote REMOTE
                        Defino que tipo de ejecución se va a realizar, remota
                        o local, True o False, respectivamente

Tras iniciar el proceso, el sistema cargará la configuración de los ficheros env.ini y local.ini.

Después, el sistema creará los elementos que precise, a saber: LED, Servo, antena ZigBee y antena RFID. Si todo ha sido correcto, mostrá un log similar al siguiente:

Leyendo configuración ...
Ficheros a tratar:      ['env.ini', 'local.ini']
Se han recibido los ficheros
Configurador de propiedades cargado
Preparandose para tratar el fichero:    env.ini
        Extrayendo configuración del fichero:   env.ini
Preparandose para tratar el fichero:    local.ini
        Extrayendo configuración del fichero:   local.ini
Configuración recuperada correctamente.

Inicializando WatchDog
        Modo Local:     True
Cargando configuración para ejecución en local.

Creando la cerradura
Cerradura correcta

Creando la antena
Puertos encontrados: ['/dev/ttyUSB0']
Frecuencia de trabajo: 9600
Enlace remoto: 0013A2004151####
Probando el puerto: /dev/ttyUSB0
        Conectada la antena 'Arduino Router(0013A2004151####)' al puerto /dev/ttyUSB0

Inicialización de WacthDog correcta

Stapleton se ha despertado.

Una vez el sistema se haya cargado, mandará una señal al CPD para indicarle que está disponible y entrará en un bucle en el que, a cada ciclo, comprobará si se ha recibido un mensaje desde el CPD o si se ha detectado una tarjeta RFID, hasta que reciba la señal de apagado de ese, que desencadenará las acciones necesarias para asegurarse que los elementos empleados están desconectados.

ENV.INI

Este fichero está dstino a almacenar la información que el sistema necesita para funcionar, como lugares GPIO donde se pincharán los diversos elementos, o información general del sistema.

LOCAL.INI

Este fichero contiene la información privada del sistema, como contraseñas, direcciones ip o mac, ... por lo que no se incluye en el repositorio.