}w!"#$%&'()+,-./012345<ya

Transcription

1 Masarykova univerzita Fakulta informatiky }w!"#$%&'()+,-./012345<ya Rozšírenie platformy Intel Galileo Bakalárska práca Michal Halada Brno, jar 2015

2 Prehlásenie Prehlasujem, že táto bakalárska práca je mojím pôvodným autorským dielom, ktoré som vypracoval samostatne. Všetky zdroje, pramene a literatúru, ktoré som pri vypracovaní používal alebo z nich čerpal, v práci riadne citujem s uvedením úplného odkazu na príslušný zdroj. Vedúci práce: Mgr. Marcel Gazdík ii

3 Pod akovanie Chcem týmto pod akovat vedúcemu svojej práce Mgr. Marcelovi Gazdíkovi za pomoc a rady pri vypracovaní tejto práce. Ďalej by som chcel pod akovat svojej rodine za rady a podporu pri riešení práce. iii

4 Zhrnutie Témou bakalárskej práce je realizácia rozšírenia platformy Intel Galileo o niekol ko senzorov. Tie sa spolu s podpornými obvodmi pripájajú k platforme pomocou dosky plošných spojov. Dáta namerané pomocou senzorov sú priebežne ukladané a spracovávané. K zobrazovaniu spracovaných dát slúži webové rozhranie, ktorým sa užívatel pripája na webový server. iv

5 Abstract This bachelor thesis deals with the implementation of an extension for an Intel Galileo platform consisting of few sensors. The sensors and their circuits are implemented on a printed circuit board connected to the platform. Data measured with the sensors are saved and processed. For a user to view measured data a webserver with a web interface are implemented. v

6 Kl účové slová Intel Galileo, Arduino, senzor, I2C, webový server, hysteréza, šum vi

7 Obsah Úvod 3 1 Intel Galileo a komunikácia so senzormi Predstavenie platformy Intel Galileo Práca s platformou Komunikácia so senzormi Binárna a analógová komunikácia I2C Popis senzorov a požiadavky na spracovanie dát Výber senzorov Popis senzora TMP Popis senzora MPX4115AP Popis senzora HIH Popis PIR senzora Popis fotorezistora Požiadavky na spracovanie dát Kalibrácia senzorov Šum Hysteréza Webový server s rozhraním Komunikácia s webovým serverom Zobrazovanie dát Tvorba rozšírenia a práca so senzormi Návrh rozšírenia Práca s platformou Intel Galileo Firmware pre Intel Galileo Práca s analógovými a binárnymi senzormi

8 3.2.3 Práca so zbernicou I2C Spracovanie dát Kalibrácia senzorov Odstraňovanie šumu Hysteréza Ukladanie dát Webový server s rozhraním Webový server Pripojenie k internetu Presný čas Implementácia webového servera Zobrazovanie nameraných dát Skúšobná prevádzka, testovanie Spustenie platformy s rozšírením Skúšobná prevádzka Záver 31 Použitá literatúra 32 Zoznam obrázkov 35 Zoznam príloh 36 2

9 Úvod Jednočipové počítače prešli za posledné desat ročia vel kým vývojom a ich používanie sa značne rozšírilo. Spolu s nimi sa rozvíjali aj vývojové platformy, ktoré predstavujú kompletný počítač implementovaný na samostatnej doske. Okrem samotného mikrokontroléru 1 obsahujú aj viac dostupnej pamäte, prevodníky, sériu štandardných vstupných a výstupných obvodov a d alšie komponenty potrebné pre prácu s mikrokontrolérom. Na rozdiel od klasických počítačov neobsahujú bežné periférne zariadenia a zbernice a k ich výhodám patrí nízka spotreba elektrickej energie a nízka cena. Jednou z takýchto platforiem je Arduino, otvorený hardvér zameraný na výuku, domácu tvorbu kreatívnych nadšencov, ale aj profesionálov, ktorý poskytuje prostredie a nástroje pre tvorbu prototypov a rôznych projektov. Medzi najčastejšie aplikácie patrí tvorba robotov, meranie environmentálnych vplyvov alebo použitie Arduina na ovládanie iného technického zariadenia. Pripojenie platformy ako Arduino k internetu umožňuje jej správu, ovládanie a zobrazovanie dát na vzdialenom počítači či inteligentnom mobilnom telefóne. Intel Galileo predstavuje pokus firmy Intel o vstup na trh zariadení určených pre vstavané aplikácie. Vznikol ako produkt spolupráce spoločnosti Intel s Arduinom. Ciel om tejto bakalárskej práce je rozšírenie platformy Intel Galileo o radu senzorov merajúcich rôzne fyzikálne veličiny a ich následné spracovanie s dôrazom na vyhodnotenie dát v reálnom čase. Namerané dáta bude možné zobrazit pomocou webového rozhrania. Prvá kapitola obsahuje popis platformy Intel Galileo a základy práce s platformou. Popis senzorov a teóriu práce so senzormi rozoberá druhá kapitola. Tretia a štvrtá kapitola sa zaoberajú vyhotovením dosky plošných spojov, ktorá slúži ako redukcia pre pripojenie senzorov k platforme, spracovaním dát a implementáciou webového servera. Posledná kapitola prezentuje výsledky uskutočnením testovacích meraní. 1. mikrokontrolér = jednočipový počítač 3

10 Kapitola 1 Intel Galileo a komunikácia so senzormi Pri tvorbe rozšírenia pre platformu Intel Galileo je dôležité poznat jej základné vlastnosti, špecifikácie práce s platformou a možnosti komunikácie so senzormi. Intel Galileo umožňuje viacero foriem komunikácie, ktoré sa líšia zložitost ou či možnost ami, aké ponúkajú. Táto kapitola postupne popisuje: technické vlastnosti platformy Intel Galileo, teóriu práce s platformou, možnosti komunikácie platformy so senzormi. 1.1 Predstavenie platformy Intel Galileo Platforma Intel Galileo bola vyvinutá ako softvérovo i hardvérovo kompatibilná s jednočipovou vývojovou platformou Arduino Uno R3 [1]. Znamená to, že poskytuje nielen rovnaké rozloženie vstupno-výstupných pinov s totožnou funkčnost ou, ale aj kompatibilitu firmware vyvinutého prostredníctvom vývojového prostredia Arduino IDE. To umožňuje používanie a jednoduchú tvorbu rozšírení schopných pracovat na rozličných zariadeniach. Takéto rozšírenie pre platformu Arduino sa nazýva shield a po jeho pripojení poskytuje zariadeniu dodatočnú funkcionalitu. Rozloženie pinov (Obrázok 1.1) nachádzajúcich sa na platforme je označované ako Arduino 1.0. Pozostáva z 32 pinov zahŕňajúcich 6 vstupno-výstupných analógových pinov (A0 A5), 14 pinov umožňujúcich vstup a výstup binárneho signálu (D0 D13), piny poskytujúce napájanie a uzemnenie a špeciálne piny slúžiace na prácu so zbernicami (SDA, SCL). Intel Galileo umožňuje prácu pod napätím 3,3 V a 5 V [2]. 4

11 1. Intel Galileo a komunikácia so senzormi Obr. 1.1: Intel Galileo rozloženie pinov [2]. Intel Galileo ponúka aj viacero štandardných súčastí jednočipových vývojových platforiem. Obsahuje prevodník analóg-digitál s rozlíšením 10 bitov. Na špeciálnu komunikáciu s pripojenými zariadeniami slúži sériová linka UART 1 a sériové zbernice I2C 2 a SPI 3. Pre vývoj firmware je možné využit 256 MB pamäte typu DRAM, 8 KB pamäte typu EEPROM či rozšírenie úložného priestoru formou pamät ovej karty MicroSD, ktoré Intel Galileo podporuje až do vel kosti 32 GB. Okrem Ethernet portu pre pripojenie konektoru RJ45 sa na platforme nachádza konektor MiniPCIe pre zbernicu PCI Express, ktorý umožňuje rozšírenie platformy o WiFi modul [2]. 1. Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 2. Inter-Integrated Circuit 3. Serial Peripheral Interface 5

12 1. Intel Galileo a komunikácia so senzormi Hlavným rozdielom oproti iným platformám typu Arduino je prítomnost 32-bitového procesoru Intel Quark SoC X1000, ktorý dokáže pracovat s plnohodnotným operačným systémom ako Linux či Windows a rozširuje možnosti práce s platformou na úroveň bežného počítača [1]. 1.2 Práca s platformou Najjednoduchším nájstrojom pre prácu s platformou Intel Galileo je vývojové prostredie Arduino IDE. Jeho súčast ou je softvérová knižnica Wiring, ktorá slúži na ul ahčenie ovládania a komunikácie s perifériami. Program vytvorený pomocou Arduino IDE sa nazýva sketch a je písaný v jazyku C alebo C++ [3]. Program vytvorený prostredníctvom Arduino IDE nevyžaduje, aby bol spustený na platforme Intel Galileo pod operačným systémom. V tomto prípade je uložený na elektricky závislej pamäti typu SRAM a po odpojení napájania a jeho opätovnom zapojení sa neuchová. Spustenie platformy spolu s operačným systémom zaistí uloženie programu do d alšieho spustenia [2]. Operačný systém sa do platformy zavádza prostredníctvom pamät ovej karty typu MicroSD. V rámci operačného systému Linux je komunikácia so vstupno-výstupnými pinmi dostupná aj prostredníctvom virtuálneho súborového systému Sysfs. Piny tak dokážeme ovládat pomocou čítania a zápisu do konkrétnych súborov priamo z linuxového terminálu či programu napísaného v hocijakom programovacom jazyku [4]. V rámci vývojového prostredia Arduino IDE sa k vstupno-výstupným pinom pristupuje priamo pomocou funkčných volaní. 1.3 Komunikácia so senzormi Binárna a analógová komunikácia Medzi najjednoduchšie formy komunikácie patrí predávanie informácie pomocou hodnoty napätia. Táto hodnota môže byt d alej rozlične interpretovaná. Pri práci s digitálnou hodnotou signálu dokáže mikrokontrolér rozoznávat iba dva stavy 0 a 1, vyjadrujúce neprítomnost a prítomnost napätia na vodiči. 6

13 1. Intel Galileo a komunikácia so senzormi Ak signál interpretujeme ako analógový, výstupom je hodnota napätia nameraná na analógovom pine. Tú získame pomocou analógovodigitálneho prevodníka, ktorý napätie na pine prevedie na číselnú hodnotu. Presnost informácie je najviac ovplyvnená rozlíšením prevodníka. Intel Galileo obsahuje analógovo-digitálny prevodník s rozlíšením 10 bitov. To umožňuje pozorovat zmenu na výstupe senzora vo vel kosti 4,8 mv pri práci s referenčným napätím 5 V alebo 3,2 mv pri napätí 3,3 V. Príčinou nepresností vo výstupe prevodníka môže byt aj odchýlka od nuly či stabilita referenčného napätia, ktoré môžu ovplyvňovat šum a teplotná hysteréza [5]. Vel kost napätia na výstupe určuje nameranú hodnotu senzora. Tú je nutné z nameraného napätia previest do zrozumitel nejšej podoby. Technické špecifikácie od výrobcov analógových senzorov väčšinou uvádzajú výpočtové vzorce či grafy, pomocou ktorých je možné odvodit výslednú hodnotu. Príkladom takéhoto grafu je graf na Obrázku 1.2, ktorý zobrazuje závislost barometrického tlaku od výstupného napätia na analógovom senzore merajúcom tlak ovzdušia. Obr. 1.2: Vzt ah tlaku a napätia na analógovom senzore [6]. 7

14 1. Intel Galileo a komunikácia so senzormi I2C I2C je sériová zbernica vyvinutá firmou Philips v roku 1982, ktorá umožňuje pripojenie periférnych zariadení k jednočipovým počítačom. Jej pôvodným účelom bolo umožnit jednoduché prepojenie procesora v televízoroch s periférnymi čipmi. Vd aka jednoduchému rozhraniu a nízkym prenosovým rýchlostiam sa v súčasnosti používa najmä vo vstavaných systémoch, kde sa stala de facto štandardom pri výrobe integrovaných obvodov [7]. V závislosti od revízie dokáže I2C zbernica pracovat vo viacerých módoch: štandardný (prenosová rýchlost 100 kbit/s), rýchly (prenosová rýchlost 400 kbit/s) a vysoko-rýchlostný (prenosová rýchlost 3,4 Mbit/s), ktoré rozširujú využitie zbernice na d alšie časovo-podstatné aplikácie. Prenos dát v I2C funguje prostredníctvom dvoch obojsmerných liniek sériového hodinového signálu (SCL, Serial Clock) a sériových dát (SDA, Serial Data). Linka SCL slúži na synchronizáciu prenosu dát medzi dvoma zariadeniami a SDA na priamy prenos dát [8]. Každé zariadenie pripojené k zbernici má svoju unikátnu adresu v závislosti od implementácie môže byt 7 alebo 10-bitová a zastáva funkciu MASTER alebo SLAVE (Obrázok 1.3), pričom na zbernici sa môže nachádzat viacero zariadení s rovnakou funkciou a jednotlivé zariadenia môžu svoju funkciu menit. Maximálny počet zariadení pripojených k zbernici je určený vel kost ou adresného priestoru. Zariadenia plniace funkciu MASTER ovládajú činnost zbernice a generujú signál na linke SCL. Každé zariadenie môže pracovat ako vysielač i prijímač [8]. Obr. 1.3: Topológia I2C zbernice. 8

15 1. Intel Galileo a komunikácia so senzormi Komunikácia na I2C zbernici prebieha v presne definovanom formáte (Obrázok 1.4). V jednej chvíli môže vysielat iba jedno zariadenie plniace funkciu MASTER. Toto zariadenie pozoruje stav na zbernici a v prípade, že neprebieha iná komunikácia (na SDA je v pokojnom stave vyššia napät ová úroveň), začne vysielat. Každý prenos dát začína vystavením START bitu na zbernicu prechodom z vyššej napät ovej úrovne na nižšiu. Následne MASTER pošle 7 bitov označujúcich adresu zariadenia, s ktorým chce komunikovat, a bit R/W 4 určujúci smer prenosu. Zariadenie s požadovanou adresou následne potvrdí svoju prítomnost vystavením bitu ACK 5 [8]. Samotný prenos dát pozostáva z prenesenia jedného bytu a potvrdenia bitom ACK. Ak zariadenie MASTER posiela dáta, bit ACK vystavuje zariadenie SLAVE, v opačnom prípade bit ACK vystavuje MASTER. Po ukončení prenosu dát môže MASTER ukončit svoju komunikáciu vystavením bitu STOP prechodom z nižšej napät ovej úrovne na vyššiu. Tým signalizuje, že zbernica je vol ná pre d alšiu komunikáciu. V prípade, že zariadenie MASTER chce pokračovat v komunikácii s iným zariadením, namiesto STOP bitu vystaví opät START bit. Počet bytov prenesených pri jednej komunikácii nie je obmedzený. Prenos adresy i dát začína vždy najvýznamnejším bitom [8]. Obr. 1.4: Komunikácia na I2C zbernici [8]. 4. Read/Write čítanie/zápis 5. Acknowledge potvrdenie 9

16 Kapitola 2 Popis senzorov a požiadavky na spracovanie dát Základom správnej práce s vybranými senzormi je znalost ich technických špecifikácií a spôsobov použitia. Pri meraní fyzikálnych veličín pomocou senzorov sa väčšinou namerané dáta musia pred použitím upravit, aby sa zabránilo ich nesprávnej interpretácii spôsobenej odchýlkami pri meraní. Spracované dáta je následne potrebné zobrazit v prehl adnej forme, ktorá umožňuje ich d alšiu analýzu a použitie, a sprístupnit cez webové rozhranie prostredníctvom webového servera. Táto kapitola postupne rozoberá: vlastnosti jednotlivých senzorov, teóriu práce so senzormi, komunikáciu s webovým serverom. 2.1 Výber senzorov Pri tvorbe rozšírenia pre platformu Intel Galileo boli použité nasledujúce typy senzorov: teplotný senzor TMP36 [9], analógový senzor MPX4115AP merajúci barometrický tlak [6], fotorezistor, PIR 1 senzor s binárnym výstupom [10] a senzor HIH6120 komunikujúci prostredníctvom I2C merajúci vlhkost ovzdušia [11]. 1. Passive Infrared 10

17 2. Popis senzorov a požiadavky na spracovanie dát Popis senzora TMP36 TMP36 je analógový teplotný senzor schopný pracovat pod napätím od 2,7 V do 5,5 V. Umožňuje merat teplotu v rozmedzí -40 až 125 stupňov Celzia s typickou presnost ou +-1 stupeň. Výstupné napätie senzora má rozsah 0,1 V až 2 V, pričom zmena 1 stupeň Celzia na výstupe senzora predstavuje zmenu napätia na výstupe o 10 mv. Výslednú teplotu nameranú senzorom je možné získat pomocou vzorca [9]: kde: T = (V out 0, 5) 100, (1) T = teplota v stupňoch Celzia, Vout = napätie namerané na výstupe senzora Popis senzora MPX4115AP Analógový senzor MPX4115AP slúži na meranie tlaku ovzdušia v rozmedzí kilopascalov s presnost ou 1,5 %. Senzor dokáže pracovat pod napätím 4,8 V až 5,3 V. Napätie na výstupe senzora môže nadobúdat hodnoty od 0,2 V do 4,8 V a pri zmene vel kosti tlaku o 1 kilopascal sa výstupné napätie zmení o 46 mv. Nameraný barometrický tlak je potrebné vypočítat pomocou vzorca [6]: kde: V out = V s (P ), (2) P = tlak ovzdušia v milibaroch, Vout = napätie na výstupe senzora, Vs = napájacie napätie Popis senzora HIH6120 Senzor HIH6120 komunikujúci prostredníctvom I2C zbernice sa používa na meranie vlhkosti ovzdušia a teploty. Nameraná vlhkost udávaná v percentách je z rozsahu 10 % až 90 %, rozsah meranej teploty je 11

18 2. Popis senzorov a požiadavky na spracovanie dát od 5 stupňov Celzia do 50 stupňov Celzia. Senzor dokáže pracovat pod napätím v rozmedzí 2,3 V až 5,5 V [11]. Senzor HIH6120 posiela dáta vo dvojici bytov 2 byty pre vlhkost ovzdušia a volitel ne 2 byty pre údaje o teplote. Z každého páru bytov iba 14 bitov obsahuje namerané dáta. Úvodné 2 bity prvého bytu slúžia na overenie bezchybného prenosu dát, posledné dva bity štvrtého bytu neobsahujú žiadne dáta. Prednastavená adresa senzora na zbernici je 0x27. Po požiadavke na vykonanie merania senzorom, je nutné počkat 36,65 ms, počas ktorých prebieha meranie a následné vystavenie dát senzorom do výstupných registrov [12]. Obr. 2.1: Formát dát pri komunikácii so senzorom HIH6120 [12]. Na konverziu nameraných dát na relatívnu vlhkost ovzdušia je potrebné dáta upravit podl a vzt ahu [11]: kde: RH = (Out 100)/(2 14 2), (3) RH = relatívna vlhkost ovzdušia v percentách, Out = hodnota uložená v 14 bitoch zo senzora. Pri volitel nom meraní teploty využívame vzt ah [11]: kde: T = (Out )/(2 14 2), (4) T = teplota v stupňoch Celzia, Out = hodnota uložená v 14 bitoch zo senzora. 12

19 2. Popis senzorov a požiadavky na spracovanie dát Popis PIR senzora PIR senzor je binárny senzor, ktorý dokáže zachytit infračervené žiarenie emitované okolitými objektami. Kvôli tejto vlastnosti sa používa ako detektor pohybu v jeho okolí. Použitý PIR modul je schopný pracovat pod napätím 3,3 V až 15 V a dokáže detegovat pohyb vzdialený od senzora do 2 až 5 metrov, ak sa nachádza v jeho pozorovacom uhle, ktorý je 100 stupňov [10] Popis fotorezistora Fotorezistor je rezistor, ktorého elektrický odpor klesá so zvyšujúcim sa množstvom dopadajúceho svetla a rastie, ak množstvo dopadajúceho svetla klesá. Zvyčajne sa pri použití fotorezistora na meranie úrovne osvetlenia v miestnosti dosahuje iba nízkej presnosti, no pri optimálnej kalibrácii je možné rozoznávat viacero úrovní svetlosti [13]. 2.2 Požiadavky na spracovanie dát Pred samotným meraním pomocou senzorov je dôležité nastavit požadovanú citlivost merania prostredníctvom kalibrácie senzorov. Namerané dáta je následne potrebné zbavit chybných hodnôt na výstupe pomocou mechanizmov na odstraňovanie šumu a hysterézneho filtra Kalibrácia senzorov Kalibráciou senzorov nazývame rozličné metódy upravovania presnosti a citlivosti ich merania. Ciel om kalibrácie je nájdenie štandardného meracieho rozsahu, s ktorým sa porovnávajú a od ktorého sa odvíjajú d alšie merania. Dosiahne sa tým výrazne nižšej chybovosti senzora, zlepší sa citlivost a zmenší intenzita odchýlok meraní. Medzi najjednoduchšie formy kalibrácie senzorov patrí transformácia celkového rozsahu výstupu senzora na jeho očakávaný rozsah. Ten je najčastejšie určený parametrami prostredia, v ktorom bude daný senzor aplikovaný [14]. V prípade použitia senzora merajúceho barometrický tlak v domácnosti predpokladáme namerané hodnoty z určitého rozsahu blízkeho atmosférickému tlaku. Môžeme preto iné hodnoty ignorovat a trans- 13

20 2. Popis senzorov a požiadavky na spracovanie dát formáciou nameraných hodnôt dosiahnut citlivejšieho merania, čo nám umožní rozlišovat viacero hladín vo výstupe senzora. Podobným spôsobom je možné upravit aj meranie izbovej teploty Šum Šum predstavuje výskyt náhodných odchýlok nameraných hodnôt v čase. Býva zapríčinený rušivým signálom z okolitého prostredia. Na odstraňovanie dátového šumu existuje viacero štandardných postupov, ktoré je potrebné prispôsobit jednotlivým senzorom, ich meraným veličinám a citlivosti. Tieto zahŕňajú napríklad zohl adňovanie meracieho rozsahu pri vyhodnocovaní správnosti nameraných dát, porovnávanie s poslednými nameranými hodnotami či elimináciu krátkych náhlych zmien, ktoré sa vymykajú bežnému stavu systému [15] Hysteréza Najčastejším javom ovplyvňujúcim výslednú podobu nameraných hodnôt sú neustále drobné výkyvy v nameraných hodnotách spôsobené najmä citlivost ou senzorov či nedostatočným časovým odstupom medzi jednotlivými meraniami. Táto skutočnost môže viest k zdanlivej zmene pozorovanej veličiny a následnej nesprávnej interpretácii skutočného stavu. Vzniká hysterézna slučka, ktorá je tvorená cyklickými zmenami stavu okolo skutočnej hodnoty meranej veličiny. Hysteréza pracuje ako funkcia určujúca potrebnú vel kost zmeny meranej veličiny na to, aby bola zaznamenaná na výstupe. Berie pri tom do úvahy predošlé merania, na základe ktorých porovnáva a vyhodnocuje významnost zmeny. Šírka hysterézy označuje vel kost zmeny, pri ktorej už vyhodnocovací systém na zmenu reaguje [16]. Jedným z možných riešení hysterézy je použitie mechanizmu založeného na princípe Schmittovho preklápacieho obvodu, ktorého funkcia je zobrazená na Obrázku 2.2. Ten stanovuje pre jednotlivé merané veličiny šírku hysterézy, pričom zmena na výstupe sa prejaví jedine v prípade, ked jej vel kost prekročí určenú šírku. Dosiahneme tým nielen stále hodnoty na výstupe, ale tento mechanizmus pomáha zabraňovat aj rušeniu a eliminácii nelineárnych hodnôt nameraných na senzore [17]. 14

21 2. Popis senzorov a požiadavky na spracovanie dát Obr. 2.2: Funkcia Schmittovho preklápacieho obvodu. 2.3 Webový server s rozhraním Webový server zabezpečuje obsluhu požiadaviek užívatel a na zobrazovanie a prenos dát zadaných prostredníctvom webového rozhrania Komunikácia s webovým serverom Komunikácia s webovým serverom spusteným pod platformou Intel Galileo prebieha prostredníctvom protokolu HTTP 2. HTTP slúži ako komunikačný protokol na prenos štruktúrovaného textu s logickými odkazmi na d alšie dokumenty hypertextu [18]. Nachádza sa na a- plikačnej vrstve siet ovej komunikácie v modeli klient-server. Úlohu servera zastáva v tomto prípade platforma Intel Galileo, ktorá poskytuje obsah požadovaný klientom vo forme webovej stránky. Príkladom klienta je internetový prehliadač na druhom počítači. Komunikácia prostredníctvom protokolu HTTP je založená na princípe žiadost -odpoved. Začiatok komunikácie iniciuje klient HTTP žiadost ou metódou, ktorej formát je presne definovaný HTTP špecifikáciou. Rôzne špecifikácie HTTP definujú rôzne HTTP metódy na základe operácie, ktorej vykonanie klient požaduje. Každá HTTP žiadost obsahuje požadovanú operáciu, zdroj a verziu HTTP protokolu, volitel ne 2. Hypertext Transfer Protocol 15

22 2. Popis senzorov a požiadavky na spracovanie dát informácie o klientovi, prípadne telo žiadosti obsahujúce odosielané informácie. Medzi 2 základné metódy patria GET a POST [18]. Metóda GET slúži na získavanie zdrojov zo serveru najčastejšie vo forme HTML 3 dokumentov, ale aj iných súborov. Všetky informácie sú prenášané v rámci ret azca žiadosti, telo žiadosti teda zostáva prázdne. GET /temperature.html HTTP/1.1 Metóda POST slúži na predávanie dát webovému serveru. Dané dáta sú uložené vo forme textového ret azca v tele žiadosti, ktoré nasleduje po hlavičke žiadosti. Zvyčajne sa používa na zmenu vnútorného stavu webserveru. POST /main.html HTTP/ name=user&password=heslo Na HTTP žiadost odpovedá webserver HTTP odpoved ou. Tá pozostáva z hlavičky, ktorá obsahuje potvrdenie spracovania HTTP žiadosti a stavové informácie ohl adom webového serveru, a tela s požadovaným obsahom. Po obdržaní odpovedi klientom komunikácia končí a opätovne začne až nasledujúcou HTTP žiadost ou Zobrazovanie dát Namerané a upravené dáta zo senzorov je dôležité vhodným spôsobom zobrazit a umožnit tak ich d alšie použitie. Najlepším spôsobom, ako zobrazit dáta popisujúce stav prostredia meniaci sa v čase, sú grafy, ktoré dokážu zobrazit takýto systém pomocou závislosti medzi časom a meranou veličinou. Aby zobrazenie nameraných dát čo najviac napĺňalo potreby užívatel a systému, je potrebné si zadefinovat požiadavky na výslednú funkcionalitu zobrazenia. Medzi základné požiadavky na zobrazenie nameraných dát patrí: možnost manipulácie a interaktivity pri práci so zobrazenými dátami, 3. Hypertext Markup Language 16

23 2. Popis senzorov a požiadavky na spracovanie dát zobrazenie základných štatistických údajov o meranom období, možnost výstupu dát vo formáte vhodnom pre ich d alšie spracovanie. 17

24 Kapitola 3 Tvorba rozšírenia a práca so senzormi 3.1 Návrh rozšírenia Na základe odporúčaných zapojení senzorov z jednotlivých technických špecifikácií bola zostavená schéma zapojenia, ktorú je možné vidiet v Prílohe A. Fotorezistor a senzory TMP36 a MPX4115AP sú napojené na analógové piny, ked že sa jedná o analógové senzory, ako je popísané v Kapitole 2. Výstup PIR modulu je pripojený na digitálnom vstupe. Senzor HIH6120 je pripojený na I2C zbernicu, nakol ko tento senzor využíva na komunikáciu I2C. Na pripojenie špeciálnych typov senzorov ponúka platforma Intel Galileo viacero možností. Senzory komunikujúce pomocou zbernice I2C je možné okrem pinov SDA a SCL pripojit na analógové piny A4 (SDA) a A5 (SCL) [2]. Schéma zapojenia bola vytvorená v špecializovanom grafickom editore Eagle určenom pre návrh obvodových diagramov, nakol ko poskytuje nástroje na jej následnú transformáciu do návrhu dosky plošných spojov. Jeho vol ne dostupná verzia ponúka dostatočnú funkcionalitu na návrh jednoduchých plošných spojov. Pri tvorbe návrhu dosky plošných spojov boli použité vol ne dostupné schémy jednotlivých komponentov. Tie vo väčšine prípadov poskytujú priamo ich výrobcovia či distribútori, no je možné nájst na internete schémy aj pre súčiastky, pre ktoré oficiálne dostupné nie sú. Výsledný návrh na Obrázku 3.1 bol následne použitý pri tvorbe dosky plošných spojov. Zoznam použitých komponentov obsahuje Príloha B. Obrázky zhotovenej dosky plošných spojov sa nachádzajú v Prílohe C. 18

25 3. Tvorba rozšírenia a práca so senzormi Obr. 3.1: Návrh dosky plošných spojov. 3.2 Práca s platformou Intel Galileo Firmware pre Intel Galileo Pre prácu s platformou Intel Galileo bol použitý operačný systém Linux poskytovaný priamo spoločnost ou Intel. Jedná sa o upravenú verziu operačného systému Yocto Linux špecializovaného pre beh na vstavaných zariadeniach. Program obsluhujúci činnost platformy a prácu so senzormi bol vytvorený pomocou vývojového prostredia Arduino IDE Práca s analógovými a binárnymi senzormi Vytvorené rozšírenie pre platformu Intel Galileo obsahuje tri analógové senzory: teplotný senzor TMP36, senzor MPX4115AP pre meranie tlaku ovzdušia a fotorezistor. Prostredníctvom analógovo-digitálneho prevodníka, ktorý je popísaný v Kapitole 1, získame pre jednotlivé senzory číselnú hodnotu v rozsahu , na základe ktorej je možné odvodit napätie namerané na výstupe senzorov na základe ich technických špecifikácií popísaných v Kapitole 2. 19

26 3. Tvorba rozšírenia a práca so senzormi Na výpočet teploty nameranej senzorom TMP36 z výstupného napätia slúži vzorec (1). Vel kost barometrického tlaku určíme pomocou vzorca (2). Úroveň svetla v miestnosti, ktorú zistíme z hodnoty výstupného napätia na fotorezistore, je možné ponechat v stupnici stanovenej rozlíšením analógovo-digitálneho prevodníka, prípadne ju upravit do vhodnejšej podoby. PIR modul predstavuje jediný použitý binárny senzor. Pri zachytení pohybu senzorom sa zmení hodnota napätia na výstupe na úroveň log. 1, v pokoji je táto hodnota na úrovni log Práca so zbernicou I2C Prostredníctvom I2C zbernice komunikuje senzor na meranie vlhkosti a teploty ovzdušia HIH6120. Ten zastáva počas komunikácie funkciu SLAVE, ked že platforma Intel Galileu musí vždy pracovat pod funkciou MASTER [1]. Pred začiatkom komunikácie sa Intel Galileo pripojí k I2C zbernici. Celá komunikácia prebieha podl a formátu uvedeného na Obrázku 2.1 v Kapitole 2 a I2C protokolu popísaného v Kapitole 1 Intel Galileo signalizuje začiatok komunikácie vystavením START bitu a adresy senzora HIH6120 a po vyčkaní na ukončenie meracieho cyklu senzora obdrží požadované dáta. Tie obsahujú hodnotu vlhkosti ovzdušia uloženú v 14 bitoch, prípadne hodnotu teploty v d alších 14 bitoch. Výsledná vlhkost a teplota ovzdušia sa vypočíta z prijatých dát pomocou vzorcov (3) a (4). 3.3 Spracovanie dát Kalibrácia senzorov Kalibráciu jednotlivých senzorov je implementovaná spôsobom popísaným v Kapitole 2. Pre barometrický tlak boli stanovené hraničné hodnoty na 950 a 1050 milibarov. V prípade merania teploty je výsledný rozsah merania vzhl adom k prostrediu 5 stupňov Celzia až 50 stupňov Celzia. 20

27 3.3.2 Odstraňovanie šumu 3. Tvorba rozšírenia a práca so senzormi Hlavnými príčinami šumu v praxi boli multiplexovanie analógového výstupu na analógovo-digitálnom prevodníku a teplo z procesora. Nakol ko Intel Galileo obsahuje iba jeden analógovo-digitálny prevodník, výstup analógových senzorov sa musí na spracovanie do prevodníka multiplexovat. V prípade rýchleho použitia prevodníka viackrát za sebou, je nutné medzi jednotlivými čítaniami vložit čakanie na krátku dobu, ktorá umožní korektnú prácu prevodníku. Z vyhotovených meraní je preto potrebné brat do úvahy iba druhé, prípadne tretie meranie. Teplo generované procesorom ovplyvňujúce výstup senzorov je problémom, na ktorý neexistuje najvhodnejšie riešenie. Pri práci dosahuje procesor na platforme Intel Galileo teplotu až 70 stupňov Celzia, čo negatívne ovplyvňuje najmä výstup teplotných senzorov či senzora merajúceho vlhkost ovzdušia. Ked že sa procesor nachádza priamo pod miestom, kde je rozšírenie so senzormi napojené na platformu, teplo uvol ňované procesorom zohrieva práve spodnú čast dosky plošných spojov. Jedným z možných riešení odstraňovania šumu spôsobeného zahrievaním je určenie vel kosti teploty na základe merania z viacerých senzorov. Okrem teplotného senzora TMP36 je možné použit na meranie teploty aj senzor HIH6120, ktorého výstup bol menej ovplyvňovaný zahrievaním. Korekcia výstupu jednotlivých senzorov podl a závislosti medzi teplotou procesora a nameranými hodnotami predstavuje d alšie možné riešenie. Teplota procesora sa dá získat z merania teplotného senzora, ktorý je súčast ou procesora [19]. Ani jeden spôsob nepredstavuje optimálne riešenie problému, nakol ko výstup senzora HIH6120 je taktiež negatívne ovplyvnený teplom z procesora. Korekcia výstupu na základe teploty procesora poskytuje zase len približný odhad výslednej teploty či vlhkosti ovzdušia Hysteréza Pre jednotlivé senzory bola nastavená šírka hysterézy podl a ich citlivosti merania: 0,5 stupňa Celzia pre teplotný senzor, 0,5 % pre senzor merajúci relatívnu vlhkost ovzdušia a 2 milibary pre tlakový senzor. Vo výsledku tak tieto hodnoty predstavujú najmenšiu pozorovatel nú zmenu na výstupe senzora. 21

28 3.4 Ukladanie dát 3. Tvorba rozšírenia a práca so senzormi Na ukladanie nameraných dát bola použitá pamät ová karta typu MicroSD s vel kost ou 4 GB, ktorá sa javila ako najlepšie riešenie, ked že ponúka dostatočný priestor pre ukladanie nameraných dát aj počas dlhodobej operácie platformy. Arduino IDE obsahuje knižnicu pre prácu s pamät ovou kartou, no vd aka prítomnosti operačného systému Linux je možné ku karte pristupovat aj prostredníctvom systémových volaní s využitím funkcie system(). V operačnom systéme Linux je pamät ová karta dostupná v zložke /media/. 22

29 Kapitola 4 Webový server s rozhraním 4.1 Webový server Pripojenie k internetu Pre implementáciu webového servera na platforme Intel Galileo je použité nielen pevné pripojenie prostredníctvom Ethernet portu, ale aj bezdrôtové WiFi pripojenie. Platforma bola rozšírená o WiFi modul Intel Centrino Advanced-N Vo výsledku je tak možné použit Intel Galileo aj bez pevného pripojenia k internetu. Pripojenie k sieti prostredníctvom Ethernet portu prebieha automaticky a na jeho obsluhu nie je potrebný žiadny d alší obslužný kód. V prípade bezdrôtového WiFi pripojenia je nutné pre pripojenie poskytnút SSID 1 siete a prístupové heslo. K požadovanej sieti sa už Intel Galileo pripojí samostatne Presný čas Presný čas potrebný na zobrazovanie nameraných dát a spracovanie štatistických výpočtov získava webserver pomocou protokolu NTP 2. Ako synchronizačný server slúži server time.fi.muni.cz. Samotnú synchronizáciu webového servera zabezpečuje NTP démon, ktorý je spustený pri jeho štarte prostredníctvom skriptu volaním funkcie system() Implementácia webového servera Webový server je implementovaný s využitím prostriedkov, ktoré k tomuto účelu poskytuje vývojové prostredie Arduino IDE. Komunikácia 1. Service Set Identifier 2. Network Time Protocol 23

30 4. Webový server s rozhraním prebieha pomocou protokolu HTTP, ktorý je popísaný v Kapitole 2. V prípade komunikácie pomocou protokolu HTTP prebieha komunikácia na čísle portu 80. Po spustení začne server zachytávat komunikáciu na danom porte. V prípade dostupnosti aktívneho klienta server akceptuje pripojenie a pokračuje čítaním HTTP žiadosti. Inštancia klienta na serveri predstavuje klienta účastniaceho sa aktuálnej HTTP transakcie. Po prijatí klienta od neho server obdrží HTTP žiadost. Analýzou jej hlavičky získa operáciu GET alebo POST, ktorú klient očakáva. V prípade operácie GET (Obrázok 4.1) obsahuje hlavička aj názov zdroja môže íst o HTML dokument s webovým rozhraním, obrázok či súbor s nameranými dátami v špecifickom formáte. Ako príklad na operáciu POST slúži implementácia jednoduchej autentizácie, pri ktorej sú meno a heslo obsahom tela žiadosti. Po prečítaní žiadosti ju server potvrdí a následne vykoná požadovanú úlohu. Pri operácii GET teda nájde daný súbor a postupne ho odosiela klientovi. Vykonaním úlohy HTTP komunikácia končí a server uzavrie spojenie s klientom. Obr. 4.1: Príklad GET žiadosti obdržanej od klienta. 24

31 4.2 Zobrazovanie nameraných dát 4. Webový server s rozhraním Pre zobrazovanie nameraných dát na základe požiadaviek definovaných v Kapitole 2 bola použitá implementácia grafov s využitím Google Charts. Google Charts je aplikačné rozhranie od spoločnosti Google, ktoré umožňuje jednoduchú vizualizáciu dát vo forme interaktívnych grafov vykreslených prostredníctvom SVG a HTML5. Hlavnou výhodou použitia Google Charts je, že grafy sú integrované pomocou technológie JavaScript v HTML dokumente, takže ich vykresl ovanie prebieha až v internetovom prehliadači [20]. Firmware na platforme Intel Galileo tak nemusí obsluhovat prácu s grafom, iba zabezpečit ukladanie dát v správnom formáte. Obr. 4.2: Graf vytvorený pomocou Google Charts. Dáta pre graf v HTML dokumente predstavujú inštanciu triedy DataTable [21], ktorá slúži ako abstrakcia databázovej tabul ky, kde jeden stĺpec znamená jeden druh dát a každý riadok značí záznam v databáze. Na základe tohto objektu sa vytvorí objekt grafu. Kvôli najlepšej prehl adnosti bol zvolený graf typu Line Chart pozostávajúci z klasického grafu zobrazujúceho závislost medzi súradnicovými osami. Príklad takéhoto grafu sa nachádza na Obrázku 4.2. Aplikačné rozhranie Google Charts ponúka okrem vel kého množstva možností vykresl ovania grafov aj nástroje pre prácu s nimi. Pomo- 25

32 4. Webový server s rozhraním cou skriptov naprogramovaných s využitím technológie JavaScript tak dokážeme manipulovat s objektom typu DataTable a rozšírit vytvorený graf o dodatočnú funkcionalitu. Výsledná podoba vizualizácie dát (Obrázok 4.3) vo forme grafu bola doplnená o tabul ku udávajúcu základné štatistické údaje o období merania, možnost výstupu do formátov JSON, CSV a XML a posuvný ukazovatel umožňujúci zobrazenie dát len z určitého obdobia. Obr. 4.3: Ukážka webového rozhrania. 26

33 Kapitola 5 Skúšobná prevádzka, testovanie 5.1 Spustenie platformy s rozšírením Pripojením rozšírenia so senzormi a následným zapojením elektrického napájania začne prebiehat zavedenie operačného systému z pamät ovej karty. Rozsvietenie LED diódy na rozšírení signalizuje začiatok vykonávania zdrojového kódu firmware. Ten najprv skontroluje prítomnost pomocných súborov na pamät ovej karte dôležitých pre správnu činnost systému a následne zabezpečí pripojenie k internetu, nastavenie času a vytvorenie webového servera. Zvyšok činnosti platformy tvorí neustále opakovanie sa kódu starajúce sa o meranie a úpravu dát zo senzorov a obsluhu prichádzajúcich žiadostí od klientov. Meranie dát zo senzorov merajúcich teplotu, vlhkost a tlak ovzdušia prebieha iba vo vopred stanovenom intervale. Naopak senzory merajúce svetlost a pohyb v priestore zapisujú svoje meranie nepretržite. Pred uložením dát vo výslednej podobe sa aplikujú mechanizmy na ich úpravu. Namerané dáta je možné zobrazit pomocou webového rozhrania, ktoré slúži na prístup k serveru. Po autentizácii sa zobrazí HTML dokument obsahujúci informácie o nameranej teplote. Pomocou odkazov v hlavičke webstránky sa prechádza medzi webstránkami pre jednotlivé senzory. Pri každom načítaní webovej stránky dochádza k aktualizácii zobrazených údajov o posledné merania. 5.2 Skúšobná prevádzka Za účelom otestovania výsledného riešenia bola platforma v prevádzke počas niekol kých hodín. Frekvencia meraní jednotlivých senzorov merajúcich teplotu, tlak a vlhkost ovzdušia bola nastavená na pät minút. 27

34 5. Skúšobná prevádzka, testovanie Po skončení testovacej prevádzky vyzerali grafy jednotlivých veličín nasledovne: Obr. 5.1: Meranie teploty. Obr. 5.2: Meranie vlhkosti ovzdušia. 28

35 5. Skúšobná prevádzka, testovanie Obr. 5.3: Meranie barometrického tlaku. Obr. 5.4: Meranie úrovne svetla v miestnosti. Z grafov zobrazujúcich meranie teploty a vlhkosti ovzdušia v závislosti od času je možné pozorovat vplyv zahrievania procesoru na výsledné hodnoty. Teplota ovzdušia v miestnosti zodpovedala približne 22 až 23 stupňom Celzia. Nárast teploty mierne nad túto hodnotu je možné pozorovat až po istej dobe prevádzky, kedy teplo z procesora spôsobuje 29

36 5. Skúšobná prevádzka, testovanie zahrievanie rozšírenia so senzormi. Tento jav (popísaný v Kapitole 3) spôsobuje aj pokles vlhkosti vzduchu v okolí senzora. Senzor merajúci tlak ovzdušia nameral hodnoty tlaku v rozmedzí 1012 až 1014 milibarov. Vzhl adom k nedostupnosti porovnatel ných meraní som nevedel overit skutočnú hodnotu tlaku ovzdušia počas merania. Výsledné hodnoty sa však nachádzajú blízko hodnote atmosférického tlaku, čo môže poslúžit ako indikátor relatívne správneho merania. Graf, ktorý ukazuje úroveň osvetlenia v miestnosti, umožňuje pozorovat postupné stmievanie kvôli meraniu prebiehajúcemu vo večerných hodinách, dopad tieňa na senzor či zmenu nameraných hodnôt vplyvom rozsvietenia svetelného zdroja. 30

37 Záver Témou tejto bakalárskej práce bola realizácia rozšírenia so senzormi pre platformu Intel Galileo vo forme dosky plošných spojov. Dáta namerané pomocou senzorov mali byt spracované a zobrazované cez webové rozhranie prostredníctvom webového servera. Pre platformu bolo vytvorené rozšírenie s 5 rôznymi senzormi, ktoré merajú teplotu, vlhkost a tlak ovzdušia a úroveň svetla a pohybu v miestnosti. Boli pri tom využité 3 analógové senzory, 1 binárny senzor a 1 senzor komunikujúci pomocou I2C zbernice. Namerané dáta bolo potrebné upravit kvôli šumu a nelinearitám v meraní, za účelom čoho boli implementované mechanizmy na ich elimináciu a hysterézny filter. Vo výsledku namerané hodnoty približne zodpovedajú skutočnému stavu. Hodnoty senzorov merajúcich teplotu a vlhkost ovzdušia sú síce negatívne ovplyvňované zohrievaním procesora, no stále slúžia ako dostatočný indikátor reálneho stavu prostredia. Navrhnuté webové rozhranie ponúka dostatočne prehl adné zobrazenie nameraných dát, ktoré umožňuje ich d alšiu analýzu či použitie vd aka dostupnosti dát v rôznych formátoch. Výsledné riešenie je možné použit ako monitorovaciu stanicu na meranie parametrov prostredia v domácnosti. Dokáže merat teplotu, vlhkost a tlak ovzdušia, úroveň osvetlenia a frekvenciu pohybu v miestnosti. S využitím WiFi pripojenia môžeme platformu umiestnit kdekol vek v domácnosti a následne porovnávat namerané hodnoty. Tento systém ponúka aj vel a priestoru na dodatočné zlepšenia. Jedno z možných rozšírení predstavuje vypracovanie matematického modelu závislosti meraní senzorov merajúcich teplotu a vlhkost ovzdušia od teploty procesora. Prispelo by to k minimalizácii odchýlky meraní spôsobenej týmto rušením. Ďalšie rozšírenie funkcionality by mohol predstavovat notifikačný systém, ktorý by umožnil zasielanie správ užívatel ovi pri nameraní vopred určených hodnôt, napríklad zachytenie pohybu v jeho neprítomnosti. 31

38 Literatúra [1] Intel Corporation. Intel Galileo Gen 2 Development Board [online] Santa Clara: Intel Corporation, 2014 [cit. 6. januára 2015]. Dostupné z < sb/intelgalileogen2prodbrief pdf>. [2] Intel Corporation. Intel Galileo Board User Guide [online] Santa Clara: Intel Corporation, 2014 [cit. 6. januára 2015]. Dostupné z < boarduserguide pdf>. [3] Arduino LLC What is Arduino? [online]. Arduino LLC, 2015 [cit. 6. januára 2015]. Dostupné z < Introduction>. [4] KISELEV, Sergey Intel Galileo Programming GPIO From Linux [online]. 15. január Sergey Kiselev, 28. októbra 2013 [cit. 6. januára 2015]. Dostupné z < sergey-s-blog/intelgalileo-programminggpiofromlinux>. [5] MORE, Shridhar A. ADC Performance Parameters - Convert the Units Correctly! [online] Dallas: Texas Instruments Inc., máj 2013 [cit. 6. januára 2015]. Dostupné z < an/slaa587/slaa587.pdf>. [6] Freescale Semiconductor, Inc. MPX4115 Series Data Sheet [online]. Rev. 5. Austin: Freescale Semiconductor, Inc., 2006 [cit. 6. januára 2015]. Dostupné z < data sheet/mpx4115.pdf>. 32

39 Záver [7] Introduction to I2C and SPI protocols [online] [cit. 6. januára 2015]. Dostupné z < introduction-to-i2c-and-spi-protocols/?/article/aa-00255/ 22/Introduction-to-SPI-and-IC-protocols.html>. [8] NXP Semiconductors. I2C-bus specification and user manual [online]. Rev. 6. Eindhoven: NXP Semiconductors, [cit. 8. novembra 2014]. Dostupné z < user manual/um10204.pdf>. [9] Analog Devices, Inc. Low Voltage Temperature Sensors Data Sheet TMP35/TMP36/TMP37 [online]. Rev. G. Norwood: Analog Devices, Inc., 2013 [cit. 6. januára 2015]. Dostupné z < data-sheets/tmp pdf>. [10] Nanyang Senba Optical Electronic Co., Ltd. PIR Module SB00322A-1 Data Sheet [online]. HongKong: Nanyang Senba Optical Electronic Co., Ltd. [cit. 6. januára 2015]. Dostupné z < 293/pir-modul-sb00322a-1-datasheet-1.pdf>. [11] Honeywell International, Inc. Honeywell HumidIconTM Digital Humidity/Temperature Sensors HIH6100 Series [online]. Golden Valley: Honeywell International, Inc., august 2013 [cit. 6. januára 2015]. Dostupné z < id=142165>. [12] Honeywell International, Inc. I2C Communication with the Honeywell HumidIconTM Digital Humidity/Temperature Sensors [online]. Golden Valley: Honeywell International, Inc., jún 2012 [cit. 6. januára 2015]. Dostupné z < i2c-comms-humidicon-tn en-final-07jun12.pdf>. [13] FRIED, Limor Photocells [online]. 4. máj Adafruit Industries, 29. júla 2012 [cit. 5. mája 2015]. Dostupné z <https: //learn.adafruit.com/photocells>. 33

40 Záver [14] MELLIS, David A. Calibration [online]. 30. august Arduino LLC, 29. októbra 2008 [cit. 6. januára 2015]. Dostupné z <http: //arduino.cc/en/tutorial/calibration>. [15] ELNAHRAWY, Eiman NATH, Badri. Cleaning and Querying Noisy Sensors [online]. 19. september 2003 [cit. 6. januára 2015]. Dostupné z < eiman/elnahrawy03cleaning. pdf>. [16] What is hysteresis? [online] [cit. 6. januára 2015]. Dostupné z < 10/what-is-hysteresis/>. [17] COCKRILL, Chris. Understanding Schmitt Triggers [online] Dallas: Texas Instruments Inc., september 2011 [cit. 6. januára 2015]. Dostupné z < pdf>. [18] The Internet Society. RFC Hypertext Transfer Protocol HTTP/1.1 [online] [cit. 6. januára 2015]. Dostupné z <http: //tools.ietf.org/html/rfc2616/>. [19] Intel Corporation. Intel Quark SoC X1000 Datasheet [online]. November Santa Clara: Intel Corporation, 2014 [cit. 6. januára 2015]. Dostupné z < embedded/products/quark/quark-x1000-datasheet.html>. [20] Google, Inc. Google Charts [online]. Dostupné z < developers.google.com/chart/>. [21] Google, Inc. Google Charts DataTable class [online]. Dostupné z < reference#datatable>. 34

41 Zoznam obrázkov 1.1 Intel Galileo rozloženie pinov [2] Vzt ah tlaku a napätia na analógovom senzore [6] Topológia I2C zbernice Komunikácia na I2C zbernici [8] Formát dát pri komunikácii so senzorom HIH6120 [12] Funkcia Schmittovho preklápacieho obvodu Návrh dosky plošných spojov Príklad GET žiadosti obdržanej od klienta Graf vytvorený pomocou Google Charts Ukážka webového rozhrania Meranie teploty Meranie vlhkosti ovzdušia Meranie barometrického tlaku Meranie úrovne svetla v miestnosti

42 Zoznam príloh A Schéma zapojenia i B Zoznam použitých komponentov ii C Rozšírenie so senzormi iii D Elektronické prílohy iv 36

43 A Schéma zapojenia i

44 B Zoznam použitých komponentov 1x senzor na meranie vlhkosti ovzdušia HIH6120 1x teplotný senzor TMP36 1x senzor na meranie barometrického tlaku MPX4115AP 1x PIR modul SB00322A-1 1x fotorezistor VT43N1 1x RGB LED 1x rezistor 10 kohm 2x rezistor 2,2 kohm 3x rezistor 270 Ohm 1x kondenzátor 1uF ii

45 C Rozˇ s ırenie so senzormi iii

46 D Elektronické prílohy text práce vo formáte PDF zdrojový kód firmware pre Intel Galileo, projekt pre Arduino IDE adresár /sensorapp s pomocnými súbormi pre Intel Galileo /sensorapp/scripts pomocné skripty pre firmware /sensorapp/web HTML dokumenty s webovým rozhraním schéma a návrh rozšírenia so senzormi, projekt pre Eagle manuál pre použitie systému vo formáte PDF iv