Archiv der Kategorie: Raspberry Pi

RRD Datenbank auf RaspberryPi

In meinem Beitrag über den RaspberryPi mit RFM12B 868 MHz Enpfänger, habe ich bereits das Modul beschrieben, das die Daten empfängt. Der Code für den Arduino mini liegt auf Github.

In diesem Blogpost möchte ich die Datenerfassung mit dem rrdtool beschreiben.
Die empfangenen Daten werden vom Empfängermodul folgendermassen übergeben, hier dargestellt mit dem serialRead Programm aus WiringPi:

pi@raspberrypi ~ $ ./wiringPi/examples/serialRead
���16   3283    2210    4360    271     17391   69
������16        3283    2210    4350    271     17459   68
������16        3283    2210    4360    272     17528   69
������16        3274    2200    4340    273     17597   69

Die seltsamen ersten Zeichen der Zeilen werden vom serialRead Beispielprogramm ausgegeben, wenn 10s lang keine Daten über seriell empfangen werden und sind ein Byte mit dem Wert 0. Vermeiden lässt sich das, wenn statt

// Loop, getting and printing characters
for (;;)
{
putchar (serialGetchar (fd)) ;
fflush (stdout) ;
}

folgendes gemacht wird

// Loop, getting and printing characters
for (;;)
{
int char1;
if ((char1 = serialGetchar(fd)) > 0)
{
putchar (char1 );
fflush(stdout);
}
}

Die Ausgabe der Empfangsmoduls ist wie folgt zu interpretieren:

– 16: ID des Senders
– 3283: Batteriespannung des Senders, hier 3283 mV
– 2210: Temperatur, hier 22,1°C
– 4360: Luftfeuchte, hier 43,6%
– 271: Minute seit dem letzten Reset des Senders
– 17391: Sekunden seit dem Reset des Empfängers
– 69: Sekunden seit dem letzten Datenpaket.

Momentan werden nur die Temperatur, die Feuchte und die Batteriespannung weiterverarbeitet.

Für die weitere Verarbeitung setze ich die Installation des RRDPakets und eines Apache Webservers mit PHPvoraus. Die RRD Datenbank für meine Daten habe ich so angelegt:

 

rrdtool create sensor16.rrd --step 300 \   -> Messwerte alle 300s
DS:temp:GAUGE:600:U:U \                    -> wenn keine Messwerte nach 600s UNKNOWN, keine Limits :U
DS:hum:GAUGE:600:U:U \
DS:batt:GAUGE:600:U:U \
RRA:AVERAGE:0.5:1:8640 \                    -> Messwerte für 30 Tage
RRA:MIN:0.5:12:8760 \                        -> Archiv 1 Wert pro 300*12=1h, 8760h=365 Tage
RRA:MAX:0.5:12:8760 \
RRA:AVERAGE:0.5:12:8760 \


Die rechts eingefügten Kommentare sind bei der Eingabe zu löschen. Die seriell empfangenen Daten werden geparsed und per system() Aufruf an RRD übergeben. Das Programm enthält noch viele Kontrollausgaben, die aber nicht weiter stören. Das parsen der Daten ist nicht unbedingt sehr elegant, ist aber historisch gewachsen und funktioniert.

Die Daten sollen grafisch dargestellt werden und während der Laufzeit erzeugt werden. Das ist zwar nicht besonders performant, schützt aber den Flashspeicher des RaspPi vor zu vielen Schreibzyklen, wenn die Grafiken z.B. alle 5 min per cron erzeugt würden.  Solche Grafiken werden dynamisch beim Aufruf einer PHP Seite mit RRD erzeugt und zeigen die Daten der letzten 24 Stunden. Zwischen 12:00 und 13:30 wurden keine Daten gespeichert. Die Akkus waren schon ziemlich leer, deshalb sinkt die Batteriespannung des Senders so rapide.
rrdtemp
rrdHumidity
rrdBatt
Zusätzlich können auch – ebenfalls dynamisch – Historiendaten (eine Woche, ein Monat) erzeugt werden. Die zugehörigen php Files findet ihr auf Github. Als Einstiegsseite wird tf.php aufgerufen.

rrdTempweek

 

 

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Raspberry Pi empfängt auf 868 MHz

Für mein Projekt „Temperatur und Feuchte per Funk“, das die Sendemodule von Nathan Chantrells TinyTX nutzt, war ich auf der Suche nach einem geeigneten Empfänger, der die Daten auf einen Raspberry Pi bringt, wo sie letztendlich gespeichert werden sollen und per Webseite dargestellt werden.

Im ersten Schritt setzte ich die RPi-Shield-Bridge von Watterott ein, quasi ein vollständiger Arduino Clone auf einem Board, dass auf den Pinheader des Raspberry Pi gesteckt werden kann. Das RPi-Shield hat den Vorteil, dass bereits Pegelwandler 5V<-> 3,3V für die Kommunikation zwischen RaspPi und Arduino enthalten sind. Weiterer Vorteil sind die Arduino Shield kompatiblen Buchsenleisten.

Bild

Raspberry Pi mit RPi-Shield Bridge, Proto-Shield und RFM12B

Für meinen ersten Testaufbau benutze ich zusätzlich ein Proto-Shield auf dem ein RFM12B mit 868MHz als Empfänger steckt.

Nachdem die Software und Hardware zuverlässig funktionierten, wollte ich eine elegantere Lösung finden. Meine ersten Recherchen führten mich zum Raspberry Pi Base Station Receiver Board des Projektes OpenEnergyMonitor. Dieses Board erfüllte alle meine Anforderungen. Da ich allerdings noch einige Arduino Mini Clones rumliegen hatte, entschied ich, ein eigenes Board zu designen. In Eagle entstand eine doppelseitige Platine, die nur  8 Durchkontaktierungen hat und sich deshalb relativ leicht selbst herstellen lässt. Da nicht alle Anschlüsse des Mini benutzt werden, müssen auch nicht alle Bohrungen gemacht werden.

Eagle Layout Arduino Mini Raspberry Bridge 868MHz

Eagle Layout Arduino Mini Raspberry Bridge 868MHz

IMG_1819

Raspberry Pi mit Arduino Mini Bridge 868MHz

Für erste Tests wurde aus der WiringPi Library das SerialRead Beispiel benutzt. Zum Arduino Mini ist noch zu bemerken, dass es Versionen mit 5V oder mit 3,3V Versorgungsspannung gibt. Die 5V Versionen laufen bei mir auch mit 3,3V, allerdings läuft dann der ATMega mit 16MHz außerhalb seiner Spec. Wenn das Probleme bereitet, werde ich den Prozessor auf 8MHz internen Takt umfusen.

Einrichtung des Raspberry Pi, um Daten seriell zu empfangen

Im Raspbian Image für den Pi ist die serielle Schnittstelle standardmäßig als serielles Terminal konfiguriert. Das muss zunächst umgestellt werden.

$ sudo nano /boot/cmdline.txt

console=ttyAMA0,115200     und     kgdboc=ttyAMA0,115200   löschen

$sudo nano /etc/inittab

Die Zeile auskommentieren oder löschen     T0:23:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100.

Den Raspberry rebooten.

Die Installation von WiringPi wird hier erklärt.

Die Eagle Files liegen auf Github.