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robotbitnet

robot microbit network A radio network designed for multinodes and robotic scenario

展示影片

多點遙控車展示_V2.3.mov

功能列表

- 多點網路
- 多點遙控車
    - 用遙控器遙控單台車/全部車
    - 可強制停車與恢復遙控
    - 可選擇要遙控的車子
- PC 端有網域管理程式
    - 檢測整個網路
    - 各點感測現狀與歷史，可繪圖表
    - 各點 RSSI 值與歷史，可繪圖表
    - 支援控制命令
        - 移動車子
        - RGB LED
    - 支援檔案腳本

使用方式

  • 韌體下載

    • Github: robotbitnet

  • 硬體與所需版本：

    • MicroBit V2: rbn_car_v2.py (V2.3)
    • MicroBit V1: rbn_broker_v1.py (V1.0)

  • 安裝與設定

    • 登月小車 *N :
      • 安裝硬體與韌體： MicroBit V2: rbn_car_v2.py (V2.3)
    • 遙控器：
      • 安裝硬體與韌體：MicroBit V2: rbn_car_v2.py (V2.3)
      • 遙控器可對全部，也可對任一台遙控。所以依照情境看需要幾台
        • 如果是一控全，那只要一台
        • 如果是一對一，那需要 N 台
    • PC 端（Broker）
      • 非必要，有需要使用 dm_monitor (V0.6.2) 時才要
      • 情境一：只要監控狀態
        • 安裝硬體與韌體： MicroBit V2: rbn_car_v2.py (V2.3)
      • 情境二：會下控制指令
        • 安裝硬體與韌體：MicroBit V1: rbn_broker_v1.py (V1.0)

  • 開電與啟動

    • 登月小車：按 ButtonA
    • 遙控器：按 ButtonB
    • PC 端（Broker）: 按 ButtonA
      • 需使用 DM 時，執行 dm_monitor.py
      • 使用命令列來互動

  • 執行中使用

    • 遙控器：
      • ButtonA: 單台與全部切換
      • ButtonB: 停止與控制切換
      • Logo 選台:
        • 按著時，代號會輪流顯示，那台車也會同時顯示。確認時，放掉 Logo

  • 參考

設計

檔案

檔名 說明
dm_monitor.py DM Monitor 主程式
rbn_broker_v1.py 單獨 Broker 韌體
rbn_car_v2.py MicroBit V1 跑的RBN遙控車韌體(支援登月小車)
others/mooncar_lib.py 登月小車的函式庫
history/rbn_car.py MicroBit V1 跑的RBN遙控車韌體（支援 MbitBot）
others/rc_car.py MicroBit V1 跑的遙控車（支援 MbitBot）
history/robotbitnet_v1_t7.py MicroBit V1 DM 版 搭配 DM V0.4
history/robotbitnet_v2_t2.py MicroBit V2 感測+rssi 搭配 DM V0.6

命令說明與列表

  • 命令實作於否，看每個韌體自己個規劃，需文件宣告支援的命令

  • 命令長短

    • 預設封包設定為 64 byte, 超過會自動被丟棄

  • 命令格式

    • [主格式] SID:DID:APPINFO
      • 用 : 分隔的三欄
    • [主格式-ACK] ~
    • 相容性 - VERSION = 1 - 記憶體不足問題，不在命令格式的考量範圍。每份韌體，不保證支持所有命令，一般都是只支持特定命令
    • [APPINFO] VER,TYPE, PERTYPE_INFO
      • 用 , 分隔的多欄，欄數每個 TYPE 定義會不同
      • VER: 1, (初始版視為 VER:0)
      • 實作狀態:
        • 設計中：發想設計階段，可隨時更改
        • 部分使用：之前版本有實作
        • 內建：目前版本內建
      • PERTYPE_INFO: 以 , 做為分隔符號
      • TYPE<10 , 為系統定義, 使用在 broadcast，10<=TYPE<20, 使用在 Unicast, 20含以上，為使用者自定義，但須符合格式。有需要回覆時建議雙數為命令，單數為回覆
        • EX- 10: 執行這個步態，11: 步態已執行完畢
      • 本格式在 broadcast/unicast 皆需滿足
      • PERTYPE 總表 (如下表)

  • 協議

    • Broadcast: did=0
      • 每個點每秒用廣播輪詢發出有在使用的 PERTYPE_INFO
      • 線上 ID 應看每個廣播，得知網域上有哪些點
    • Unicast: 利用 PERTYPE>=10, 自定義格式

  • 實作邏輯

    • 分散式，資訊由各點自行收集與紀錄
    • 記憶體考量，用不上的 TYPE 與 Code, 不用實作
    • 發控制命令之前，須先切換成主控狀態，沒有命令要發了，需離開主控狀態
      • 進出主控狀態時，需要 broadcast type 1, 更新主控狀態資訊
      • 固定主控情境，主控一開始就設定成主控狀態，之後就沒有離開

  • PERTYPE 定義

    • 1,2,3: 自身感測/狀態資訊
      • 細部定義
        • 主控狀態
          • 0: 目前不是主控 , 1: 目前是主控
          • 在沒有固定主控/臨時主控情境下，設為 0
        • 命令狀態
          • 0: 初始狀態 or 命令執行完
          • 1: 命令執行中
      • 說明
        • 記憶體考量，只有主控狀態與命令狀態需實作，沒實作留空白
        • EX: 0,0,,,,,,,
    • 20: 報數
      • 要報的數

燈號

- debug 燈號
    - [4:4] 發送 toggle
    - [0-2:4] 接收顯示
    - [3:4] 主控 ID 資訊，9-自己是主控, 0-沒主控, 5-有主控，我是被控
    - [0-3:0-3] 週期回報（每秒更換）
        - ID
        - 命令可視化 或其他資訊
App Version TYPE 實作狀態 Broadcast/
Unicast		 Description 特性與內容說明 TYPE_INFO 使用範例或備註
1 1 設計中 系統 B 狀態資訊 兩欄數字 主控狀態
命令狀態
1 2 部分使用 系統 B 狀態資訊+可見點數 三欄數字 主控狀態
命令狀態
可見點數		 visible nodes count
1 3 內建 系統 B 狀態資訊+可見點數+各種感測值 9 欄數字 主控狀態，命令狀態
可見點數
Logo有沒有被按
光感應
麥克風值
加速度 x,y,z

磁力計方位因為每次都要校正，所以沒放進去		 (產製需 硬體V2)
visible nodes count + int(pin_logo.is_touched())
display.read_light_level()
microphone.sound_level()
a_x,a_y,a_z
1 5 設計中 系統 B 網域資訊 欄數固定
每個 SID 可能都有資訊		 與各點的距離
1 10-19 系統 U
1 10 內建 系統 U 問某一點的 RSSI 一欄數字 id
1 11 內建 系統 U 回報某一點的 RSSI 兩欄數字 id
rssi
1 20 內建 使用者 U 一欄數字 報數，發給每一台他的 ID
1 22 部分使用 使用者 U 控制車輛馬達命令
MbitBot driver 方式
（沒在用了）		 兩欄數字 px_cmd
py_cmd		 0-99 map to -50 to 49

go_value = -(py_cmd-50)*2
percent = (px_cmd-50)

motor1 = go_value-percent
motor2 = go_value+percent
1 23 內建 使用者 U 控制車輛馬達命令(I2C value) 一欄數字 left*100+right 0(後退)-50（停止）-100（前進）?
1 24 設計中 使用者 U 依方位，前進速度，前進時間 三欄數字 compass.heading
0-100
秒數
1 25 內建 使用者 U 控制 RGB 燈號 四欄數字 第幾個燈
r,g,b

PC Domain Master

為 PC 上的程式，監控整個網路

DM CLI 命令

DM CLI 命令
python dm_monitor.py
Dm>version
DmMonitor V0.6.2
Dm>help

Documented commands (type help <topic>):
========================================
act       demo_rccar  maxnodes_test  quit      rssi_plot    sensing_plot
car_move  dminfo      mon_ids        reset     script       tx_cmd      
demo      help        network        rssi_his  sensing_his  version     

Dm>dminfo
Domain nodes count=4
DM/broker ID=4

node ID= 1, last_rx=-0.148 s,ms=1,cs=0
type[3]=['1', '0', '3', '0', '0', '0', '-72', '1068', '-4']
type[10]=['1']
type[11]=['2', '-26']
type[25]=['2', '255', '0', '0']
Sensing:VISCNT=3,LOGO=0,LIGHT=0,SOUND=0,A_X=-72,A_Y=1068,A_Z=-4
rssi[2]=-26 -> 0 cm
rssi[3]=-34 -> 0 cm
node ID= 2, last_rx=-0.045 s,ms=0,cs=0
type[3]=['0', '0', '3', '0', '0', '1', '-8', '1060', '-20']
type[10]=['2']
type[11]=['3', '-51']
Sensing:VISCNT=3,LOGO=0,LIGHT=0,SOUND=1,A_X=-8,A_Y=1060,A_Z=-20
rssi[1]=-26 -> 0 cm
rssi[3]=-51 -> 0 cm
node ID= 3, last_rx=-0.138 s,ms=0,cs=0
type[3]=['0', '0', '3', '0', '0', '0', '64', '96', '-988']
type[10]=['3']
type[11]=['2', '-52']
type[23]=['5354']
type[25]=['2', '0', '0', '60']
Sensing:VISCNT=3,LOGO=0,LIGHT=0,SOUND=0,A_X=64,A_Y=96,A_Z=-988
rssi[1]=-35 -> 0 cm
rssi[2]=-52 -> 0 cm
node ID= 4, last_rx=-0.057 s,ms=0,cs=0
type[2]=['0', '0', '3']
type[11]=['2', '-56']
rssi[1]=-46 -> 0 cm
rssi[2]=-56 -> 0 cm
rssi[3]=-67 -> 13 cm
Dm>mon_ids
SS-123
 0-dee
 1-dee
 2-dee
 3-dee
 4-dee
 5-dee
 6-dee
 7-dee
 8-dee
 9-dee
Dm>network
Dm>help sensing_his
show per node sensing history 
            sensing_his [node_id] #0: all, c: clear history
        
Dm>sensing_his 1

TIME=2020-12-11 20:56:01.827966|NODE=1,VISCNT=2,LOGO=0,LIGHT=0,SOUND=1,A_X=40,A_Y=64,A_Z=-1008
TIME=2020-12-11 20:56:02.132594|NODE=1,VISCNT=2,LOGO=0,LIGHT=0,SOUND=0,A_X=36,A_Y=56,A_Z=-1012
TIME=2020-12-11 20:56:02.171024|NODE=1,VISCNT=2,LOGO=0,LIGHT=0,SOUND=1,A_X=28,A_Y=64,A_Z=-1012
TIME=2020-12-11 20:56:02.332261|NODE=1,VISCNT=2,LOGO=0,LIGHT=0,SOUND=0,A_X=44,A_Y=60,A_Z=-1016
TIME=2020-12-11 20:56:02.371508|NODE=1,VISCNT=2,LOGO=0,LIGHT=0,SOUND=4,A_X=48,A_Y=68,A_Z=-1004
TIME=2020-12-11 20:56:02.503942|NODE=1,VISCNT=2,LOGO=0,LIGHT=0,SOUND=2,A_X=48,A_Y=64,A_Z=-996
TIME=2020-12-11 20:56:02.542088|NODE=1,VISCNT=2,LOGO=0,LIGHT=0,SOUND=2,A_X=32,A_Y=60,A_Z=-1008
TIME=2020-12-11 20:56:02.675349|NODE=1,VISCNT=2,LOGO=0,LIGHT=0,SOUND=0,A_X=24,A_Y=56,A_Z=-1016
TIME=2020-12-11 20:56:02.715219|NODE=1,VISCNT=2,LOGO=0,LIGHT=0,SOUND=4,A_X=32,A_Y=72,A_Z=-1016
TIME=2020-12-11 20:56:02.871521|NODE=1,VISCNT=2,LOGO=0,LIGHT=0,SOUND=2,A_X=44,A_Y=64,A_Z=-1000
 

Dm>help sensing_plot
plot sensing history
            
            1. plot one node with all sensor 
                sensing_plot [id] 
            2. plot all node with one sensor
                sensing_plot 0 [col_id]
            3. plot all nodes
                sensing_plot 0
            4. plot one node with one sensor
                sensing_plot [id] [col_id]
            col_id : IDX_VISCNT=0,IDX_LOGO=1,IDX_LIGHT=2,IDX_SOUND=3,IDX_A_X=4,IDX_A_Y=5,IDX_A_Z=6

Dm>help dminfo
Show DM information every second with [cnt] time
            dminfo [cnt]
        
Dm>help sensing_his
show per node sensing history 
            sensing_his [node_id] #0: all, c: clear history
        
Dm>help sensing_plot
plot sensing history
            
            1. plot one node with all sensor 
                sensing_plot [id] 
            2. plot all node with one sensor
                sensing_plot 0 [col_id]
            3. plot all nodes
                sensing_plot 0
            4. plot one node with one sensor
                sensing_plot [id] [col_id]
            col_id : IDX_VISCNT=0,IDX_LOGO=1,IDX_LIGHT=2,IDX_SOUND=3,IDX_A_X=4,IDX_A_Y=5,IDX_A_Z=6
        
Dm>help rssi_his
show per node rssi history 
            rssi_his [node_id] #0: all, c: clear history
        
Dm>help rssi_plot
plot rssi history
            
            1. plot one node with all rssi 
                rssi_plot [id] 
            2. plot all node with one node's rssi
                rssi_plot 0 [rid]
            3. plot all nodes
                rssi_plot 0
            4. plot one node with one rssi
                rssi_plot [id] [rid]
            
        
Dm>help tx_cmd
Send RAW command by user request
            ex: tx_cmd 1:3:1,20,3
        
Dm>help car_move
car move command
            car_move [did] [cmd] 
                did: 0 for all
                cmd format: 2-digit-num for left, right, 2-digit-num for power. number from 0-99  
                example) 5050: stop, 5099: front, 5000: right, 9999, left: 0099
            ex: car_move 2 9999
        
Dm>help network
Using networkx to plot current network with update per second
            do_network [with_update]    #with_update 0:no update, 1: update

DM Script 設計

命令雷同 dm_monitor 的命令列，只支援部分命令

  • 在 CLI 中用 script 命令來執行
  • 註解：第一個字為 #
  • 支援命令
    • sleep [ms]
    • 命令格式同 CLI
      • tx_cmd,car_move
  • 可參考 script 目錄中的範例

Domain 架構

  • 情境有需要時才會有 Leader, 目前的實作是沒有 Leader
  • PC DM 存在時，才需要有 Broker, Broker 是 EP 的角色，也可以是 Leader
  • 基本情境
    • A - 第一個開機自動為 Leader，發號司令
    • B - DM 透過 Broker 管理整個網路，Broker 也是 Leader

安裝

  • 使用 python 3
  • 需先安裝以下 modules, 建議使用 Anaconda 環境
    • serial
    • matplotlib
    • networkx

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https://paper.dropbox.com/doc/RobotBitNet--BBj0BC1fHBQfhJAqEZkuyBIgAg-CVvstPQ1sEKXuTFA4Rw5K

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