Le Projet "ROBOT MINION" ... la programmation !!!

Introduction

Instructions d'installation du programme

--> Cet article est en mode DRAFT pour le moment <--

TODO :

• Installation de l'OS sur la carte Raspberry PI
• Configuration
• Installation des dépendances
• Le programme principale sur github
• Premiers tests
• Le serveur Web
• La camera
• Démarrage Auto des services
• Option : Module USB WiFi
• Option : Configuration WiFi et IP

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Carte SD & Système

Formatage de carte SD

On part de zéro, Formattage de la carte SD --> https://www.sdcard.org/downloads/formatter/

Installation de l'OS

Préparation de la carte SD, sous windows, à l'aide de Raspberry Pi Imager --> https://www.raspberrypi.com/software/

dans Raspberry Pi Imager, on sélectionne :

• le type de carte : PI 4
• l'OS --> Raspberry PI OS (other) --> Raspberry PI OS Lite (64-bit) **
• la carte SD cible
• dans les options de configuration : Nom machine, user/pass, conf WiFi, SSH ...

** la version Lite permet de bénéficier d'une version sans l'environnement graphique de seulement 400Mo, tout est fait en CLI via SSH.

Pour info : version utilisée : PI OS Lite Debian Bookworm (64-bits) pour PI3/4/400/5 Publié le 2023-12-11 ( 0.4Go )

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Connection et configuration

⚠️ il faut trouver l'adresse IP de la Raspberry PI ⚠️

$ ssh
pi@rpi-minion's password:

mise à jour système

sudo apt update    
sudo apt upgrade -y

installation des packages système indispensables

sudo apt install vim git python3-pip virtualenv mpg321 pigpiod nodejs npm python3-picamera2

Activation du service de gestion des GPIOs

sudo systemctl enable pigpiod
sudo systemctl start pigpiod
sudo systemctl status pigpiod

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Dépôt GIT

Récupération du dépot Git , depuis le répertoire /home/pi :

git clone https://github.com/FredJ21/Robot_Minion_Dev.git  MINION

...

Cloning into 'MINION'...
remote: Enumerating objects: 38, done.
remote: Counting objects: 100% (38/38), done.
remote: Compressing objects: 100% (31/31), done.
remote: Total 38 (delta 7), reused 32 (delta 5), pack-reused 0
Receiving objects: 100% (38/38), 1.30 MiB | 5.25 MiB/s, done.
Resolving deltas: 100% (7/7), done.

Création de l'environnement virtuel Python et installation des packages

cd MINION
virtualenv --system-site-packages venv
source venv/bin/activate
pip install -r requirements.txt

cp bin/data.json.example bin/data.json

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Premiers Tests

On peut maintenant lancer 2 terminaux :

pour lancer le programme principale

ssh pi@rpi-minion

MINION/bin/minion.py

• fichier de configuration des moteurs : bin/data.json
• le programme ouvre un socket UDP sur le port 2100 pour recevoir les commandes

pour lancer des séquences de commandes de test

ssh pi@rpi-minion

MINION/bin/play_sequence.py seq1

• ce programme lit les séquences (seq1, seq2, ... ) dans le rep bin
• ce programme transmet les commandes ver le port UDP:2100

volume sonore

Le volume sonnore peut être ajuster en CLI/SSH à l'aide des utilitaires :

• alsamixer
• amixer

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Serveur WEB de commande

Installation du serveur "NodeJs" et du gestionnaire de paquets "npm"

si pas déjà fait plus haut :

sudo apt install -y nodejs npm

Installation des dépendances :

cd ~/MINION/web/
npm install

pour démarrer le serveur :

node server.js

puis pour tester :

http://rpi-minion:3000
ou
http://192.168.1.xx:3000

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Caméra

Dans les nouvelles versions PI OS , la camera est gérée à l'aides des librairies/applications : picamera2, libcamera & rpicam-apps. En détail ici :

• https://www.raspberrypi.com/documentation/computers/camera_software.html
• https://github.com/raspberrypi/picamera2
• https://datasheets.raspberrypi.com/camera/picamera2-manual.pdf

Il est nécessaire de supprimer et re créer l'environnement virtuel Python, si il n'a pas été créé avec l'option --system-site-packages ( plus haut )

Ref [BUG] : raspberrypi/picamera2#341

cd ~/MINION/
rm -fr venv
virtualenv --system-site-packages venv
pip install -r requirements.txt

et si pas déjà fait plus haut :

sudo apt install -y python3-picamera2

en suite dans le répertoire camera ,

2 programmes permettent de tester la caméra dans un environnement Linux avec le bureau :

• test_camera_simple.py
• test_camera_simple_mediapipe.py

2 autres programmes permettent transmettre le flux vidéo sur une page web distante

• test_camera_to_webpage.py
• test_camera_to_webpage_mediapipe.py

Enfin le script principalement permet de réaliser le tracking et de transmettre au minion :

• camera_to_minion.py

donc :

ssh pi@rpi-minion
MINION/camera/camera_to_minion.py

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Démarrage Auto des services

Afin de démmarrer automatiquement l'ensemble des services, quelques scripts bash sont disponibles pour :

• installer les services ( en démarrage auto
• arréter / démarrer les services
• vérifier les services

donc :

ssh pi@rpi-minion
cd MINION/linux_services
./install_service_minion.sh

puis, pour vérifier :

./check.sh

● minion_core.service - Minion Core
 Loaded: loaded (/etc/systemd/system/minion_core.service; enabled; preset: enabled)
 Active: active (running) since ...

● minion_web.service - Minion Web
 Loaded: loaded (/etc/systemd/system/minion_web.service; enabled; preset: enabled)
 Active: active (running) since ...

● minion_cam.service - Minion Camera
 Loaded: loaded (/etc/systemd/system/minion_cam.service; enabled; preset: enabled)
 Active: active (running) since ...

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Option : Module USB WiFi

Afin d'améliorer et de fiabiliser la performance du réseau WiFi, j'ai ajouté à la carte Raspberry, un module USB alfa AWUS036ACS

Ce module nécessite la compilation et l'installation de son drivers

donc, dans /home/pi :

sudo -s

# installation des dépendances de compilation
apt install raspberrypi-kernel-headers dkms -y

# récupération du drivers
git clone https://github.com/aircrack-ng/rtl8812au
cd rtl8812au

# préparation pour la version 64bits
sed -i 's/CONFIG_PLATFORM_I386_PC = y/CONFIG_PLATFORM_I386_PC = n/g' Makefile
sed -i 's/CONFIG_PLATFORM_ARM64_RPI = n/CONFIG_PLATFORM_ARM64_RPI = y/g' Makefile

export ARCH=arm64
sed -i 's/^MAKE="/MAKE="ARCH=arm64\ /' dkms.conf

# compilation et installation
make dkms_install

# vérification
dkms status

Nous avons donc maintenant 2 interfaces WiFi

• wlan0 --> la carte interne de la Raspberry PI

• wlan1 --> le module USB Alfa

  ifconfig -a
  
    wlan0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 10.1.23.19  netmask 255.255.255.0  broadcast 10.1.23.255
        inet6 fe80::dde1:e981:c71f:2aff  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether d8:3a:dd:18:97:04  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 154  bytes 13757 (13.4 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 154  bytes 20583 (20.1 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
  
    wlan1: flags=4099<UP,BROADCAST,MULTICAST>  mtu 2312
          ether 00:c0:ca:b3:67:0d  txqueuelen 1000  (Ethernet)
          RX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
          RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
          TX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
          TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
  

Il est possible de désactiver la carte WiFi interne afin de ne conserver que le module USB :

# dans  /boot/config.txt
# ajout de :

    dtoverlay=pi3-disable-bt
    dtoverlay=pi3-disable-wifi


systemctl stop bluetooth
systemctl disable bluetooth

reboot

--> la carte Alfa passe en wlan0

Option : Configuration WiFi et IP

Il est également possible de modifier la configuration WiFi et IP par défaut :

Dans : /etc/NetworkManager/system-connections/preconfigured.nmconnection

[ipv4]
   method=manual
   addresses1=10.1.23.19/24,10.1.23.1
   dns=8.8.8.8;

sudo systemctl restart NetworkManager

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