ev3dev – Página 3

LEGO B3AC0N

Com os updates recentes ao kernel do ev3dev e a inclusão do módulo btusb [a meu pedido, modéstia à parte] já é possível utilizar dongles Bluetooth 4.0 com o LEGO EV3.

Enquanto não me chegam às mãos beacons e outros dispositivos BT 4.0 para testar, o único aparelho que tenho é um telemóvel Android que infelizmente apenas “consome” serviços. Bem, demos-lhe qualquer coisa para consumir: um beacon – não posso dizer iBeacon porque é trademark da Apple… mas é a mesma coisa: um «farol» que pode servir para marcar presença, orientação, medição de distâncias, fornecimento personalizado de informação…

A implementação é muito fácil, está quase tudo no post “piBeacon – DIY Beacon with a Raspberry Pi” da Adafruit.

Claro que primeiro é necessário um dongle Bluetooth 4.0 como este (qualquer um que funcione num Raspberry Pi a correr Raspbian deverá funcionar também com o EV3 a correr ev3dev).

É necessário também uma versão recente do ev3dev (baseado em Debian jessie, com kernel 3.16.1-1 ou superior, neste momento estou a usar a 3.16.1-2). Quem já tiver instalado a versão pre-release (ev3dev-jessie-2014-07-12) que à data é a mais recente disponível para download, basta

apt-get update
apt-get dist-upgrade
apt-get install linux-image-3.16.1-2

Para confirmar que temos o dongle a funcionar usamos o comando hciconfig:

root@ev3dev:~# hciconfig -a

hci1:    Type: BR/EDR  Bus: UART
    BD Address: 00:17:EC:02:91:B7  ACL MTU: 1021:4  SCO MTU: 180:4
    UP RUNNING PSCAN
    RX bytes:563 acl:0 sco:0 events:27 errors:0
    TX bytes:879 acl:0 sco:0 commands:27 errors:0
    Features: 0xff 0xff 0x2d 0xfe 0x9b 0xff 0x79 0x83
    Packet type: DM1 DM3 DM5 DH1 DH3 DH5 HV1 HV2 HV3
    Link policy: RSWITCH HOLD SNIFF PARK
    Link mode: SLAVE ACCEPT
    Name: 'ev3dev-0'
    Class: 0x000000
    Service Classes: Unspecified
    Device Class: Miscellaneous,
    HCI Version: 2.1 (0x4)  Revision: 0x0
    LMP Version: 2.1 (0x4)  Subversion: 0x191f
    Manufacturer: Texas Instruments Inc. (13)

hci0:    Type: BR/EDR  Bus: USB
    BD Address: 00:1A:7D:DA:71:13  ACL MTU: 310:10  SCO MTU: 64:8
    UP RUNNING PSCAN
    RX bytes:25008 acl:0 sco:0 events:1215 errors:0
    TX bytes:2486 acl:0 sco:0 commands:159 errors:0
    Features: 0xff 0xff 0x8f 0xfe 0xdb 0xff 0x5b 0x87
    Packet type: DM1 DM3 DM5 DH1 DH3 DH5 HV1 HV2 HV3
    Link policy: RSWITCH HOLD SNIFF PARK
    Link mode: SLAVE ACCEPT
    Name: 'ev3dev #1'
    Class: 0x000000
    Service Classes: Unspecified
    Device Class: Miscellaneous,
    HCI Version: 4.0 (0x6)  Revision: 0x22bb
    LMP Version: 4.0 (0x6)  Subversion: 0x22bb
    Manufacturer: Cambridge Silicon Radio (10)

Temos 2 dispositivos Bluetooth: hci1 (UART) que é o nativo (interno) do EV3, ainda 2.0 e que por isso de pouco serve; e hci0 (USB) que é o nosso.

Podemos ver na informação acima que hci0 já está em estado “UP RUNNING” apesar de na maioria dos artigos que encontrei referirem sempre ser necessário activá-lo

hciconfig hci0 up

Inicialmente hci0 não está a anunciar-se em modo Low Energy pelo que é necessário ativar esse modo. Além disso o artigo em que me inspirei refer ser conveniente desactivar a procura de outros dispositivos por poder interferir e apesar de achar isso estranho para este exemplo mal não faz por isso

hciconfig hci0 leadv
hciconfig hci0 noscan

Resta apenas configurar hci0 para funcionar se anunciar como beacon e fingir ser da Apple:

root@ev3dev:~# hcitool -i hci0 cmd 0x08 0x0008 1E 02 01 1A 1A FF 4C 00 02 15 E2 0A 39 F4 73 F5 4B C4 A1 2F 17 D1 AD 07 A9 61 00 00 00 00 C8 00
< HCI Command: ogf 0x08, ocf 0x0008, plen 32
  1E 02 01 1A 1A FF 4C 00 02 15 E2 0A 39 F4 73 F5 4B C4 A1 2F
  17 D1 AD 07 A9 61 00 00 00 00 C8 00
> HCI Event: 0x0e plen 4
  01 08 20 00

Se no nosso Android instalarmos uma aplicação como a “Bluetooth LE Scan” (e o telemóvel/tablet tiver BT 4.0 e Android 4.3 ou superior) após um SCAN encontramos o nosso Beacon:

ev3dev #1
MAC: 00:1A:7D:DA:71:13
Updated: 2014-09-12 17:46:50
RSSI: -60.0db / -60.0 dB
UUID: ....
Major:   0     Minor:  0
Tx Power: -56  Distance: 1.64m
Descriptor: NEAR

A precisão deixa um pouco a desejar: vários SCAN consecutivos deram valores entre 1m [NEAR] e 7m [FAR] quando o telemóvel estava a cerca de 1m40 do dongle.

Podemos ajustar um pouco mudando um valor de referência Tx Power enviado pelo Beacon no penúltimo byte do comando hcitool (“C8” acima) que corresponde ao valor RSSI medido em laboratória a distâncias de um metro, escrito em complemento para 2 (C8 = -56 portanto corresponde a uma medição de RSSI de -56 dB a um metro)

Seguem algures valores próximos de -56 dB:

-54 dB = CA
-55 dB = C9
-56 dB = C8
-57 dB = C7
-58 dB = C6
-59 dB = C5

Portanto se colocarmos o dispositivo Android a exactamente um metro do dongle USB, o valor RSSI medido será o nosso valor ideal de Tx Power.

Infelizmente obtive valores entre -55 e -63 dB (com o EV3 alimentado por carregador para garantir uma alimentação constante) por isso fiquei na mesma. Após algumas experiências com algumas medições a várias distâncias fiquei-me por -57 dB = C7, pareceu-me o menos flutuante.

hcitool -i hci0 cmd 0x08 0x0008 1E 02 01 1A 1A FF 4C 00 02 15 E2 0A 39 F4 73 F5 4B C4 A1 2F 17 D1 AD 07 A9 61 00 00 00 00 C7 00

Quando tiver um Beacon a sério vou poder calibrar melhor este meu EV3 B3AC0N (e até pode ser que a flutuação seja do software, vou procurar outras aplicações semelhantes).

Falta agora o inverso: utilizar hci0 para encontrar outros Beacons. Ou talvez outros B3AC0Ns.

Nota: podemos não fingir ser Apple, substituindo 4C 00 pelo Company ID de outro fabricante (infelizmente a LEGO não aparece) como por exemplo FE 00 (reserved)… só que deixa de ser reconhecido como um Beacon.

AD4M4ST0R – minor update

This post is part 8 of 9 of AD4M4ST0R - um rover LEGO

Troquei as lagartas originais por um conjunto mais longo [e mais pesado] de modo a acomodar espaço para futuros acrescentos ao rover. Ainda precisam de uma afinação para reduzir algum atrito.

Aproveitei e passei os LEDs Power Functions para debaixo da webcam, arrumei um pouco os cabos e adicionei o sensor de cor.

Chegou finalmente a beteria EV3 por isso montei-a em definitivo, há um pequeno espaço à frente, por cima dos LEDs, para passar o cabo do carregador (a propósito: não é necessário comprar um carregador para a bateria EV3 se já tivermos um carregador de bateria Power Functions ou qualquer regulador DC de 10 a 12 V com ficha compatível… ou um adaptador feito por nós)

O programa de controlo por gamepad já permite acender os LEDs para tirar a foto – por enquanto em modo manual mas em breve de forma automática com o brilho dos LEDs determinado a priori pela medição da luminosidade ambiente a partir do sensor de cor.

Uma demonstração do movimento em modo «joytstick»:

ev3dev – autorun script

Se quiser lançar um programa automaticamente sempre que o EV3 com ev3dev arranca (sem ter que aceder remotamente por ssh nem ter um teclado ligado) a única solução funcional que encontrei foi implementar um serviço:

nano /etc/init.d/startup.sh

conteúdo do ficheiro:

#!/bin/bash
cd /root
python /root/joy6.py &

Dar permissões de execução ao script:

chmod +x /etc/init.d/startup.sh

Instalar o script como serviço:

update-rc.d startup.sh defaults

Se o nosso script não terminar por si e depois o quisermos terminar então temos mesmo de aceder por ssh, procurar o pid do processo e matá-lo:

pgrep pyhton
12345
kill -9 12345

(ou implementar uma forma de parar o serviço mas sou demasiado preguiçoso para investigar isso)

Um efeito secundário deste método é que a minha forma de implementar beeps (um shell script que envia o caracter BELL para a consola) deixou de funcionar. Como os beeps dão-me muito jeito para perceber o que alguns programas estão a fazer optei por arranjar um ficheiro ‘beep.wav’ com um toque curto de campaínha e tocá-lo com o comando ‘aplay’

#echo -en "07" > /dev/tty1
aplay -q beep.wav

AD4M4ST0R – controlo por joystick

This post is part 7 of 9 of AD4M4ST0R - um rover LEGO

Apenas uma breve explicação do modo como o rover é controlado quando em modo ‘joystick’:

É utilizado apenas o joystick da direita, correspondente ao par de eixos 2 (horizontal) e 3 (vertical). A «potência» aplicada aos motores vai ser proporcional ao movimento do joystick portanto aos valores lidos nos eixos e que podem variar entre -1.0 e +1.0 sendo que no caso do eixo vertical estão invertidos (o sentido positivo é para baixo). Assim:

(x,y) = (axis2, -axis3)

Defini uma zona morta ao redor da posição central (10% portanto entre -10.0 e +10.0 para ambos os eixos) de modo a que pequenos toques no joytick sejam ignorados:

Além disso para evitar acelerações bruscas optei por dar mais importância às amplitudes menores que às maiores (como numa torneira em que se tem que rodar cada vez mais a torneira para se aumentando o caudal de água). Isso consegue-se aplicando uma função logarítmica:

f(x,y) = log10(100x,100y)

Não existe log10(0) mas isso já está prevenido a priori porque o centro está incluído na zona morta. O menor valor fora da zona morta será 0.1 e o maior valor será 1.0 [primeiro quadrante apenas]. Ora

log10(100 x 0.1) = 1
log10(100 x 1.0) = 2

Como os motores aceitam valores entre -100 e +100 basta aplicar um factor de escala de 50x para cobrir a gama toda. Mas no meu programa usei um factor de 25x apenas porque achei que o rover movia-se demasiado rápido [estou a pensar definir um botão do gamepad para comutar entre 25x e 50x para movimentos de precisão vs. corridas].

As curvas ocorrem quando o valor de x é não-nulo e nessas ocasiões reduzo o motor correspondente em 33% do valor de x (se quisermos curvas mais apertadas basta aumentar este valor).

O resto do código é apenas identificação dos quadrantes de modo a acertar os sinais dados aos motores.

AD4M4ST0R – medindo luminosidade

This post is part 6 of 9 of AD4M4ST0R - um rover LEGO

A ideia é utilizar um sensor de cor para medir a luminosidade de modo a acender os LEDs de iluminação apenas o necessário para garantir uma imagem razoável.

O sensor utilizado é um EV3 Color Sensor (45506). Na wiki do projecto ev3dev há 2 artigos com a informação suficiente:

Após a ligação o sensor é imediatamente reconhecido:

root@ev3dev:~# dmesg
(...)
ev3-uart-host in2:ev3-uart-host: Started.
Registered LEGOEV3 line discipline. (29)
msensor sensor0: Mindstorms sensor registered.

Sendo o único sensor ligado aparece referenciado como ‘sensor0’ debaixo da classe ‘msensor’:

root@ev3dev:~# ls /sys/class/msensor/ -la
lrwxrwxrwx  1 root root 0 Aug 24 00:46 sensor0 -> ../../devices/platform/serial8250.0/tty/ttyS0/ttyS0:ev3-uart-sensor/msensor/sensor0

Temos a seguinte informação disponível:

root@ev3dev:~# ls /sys/class/msensor/sensor0
bin_data     device  mode    num_values  power      type_id    units    value1    value3    value5    value7
bin_data_format  dp     modes    port_name   subsystem  uevent    value0    value2    value4    value6

O sensor é inicializado no modo ‘COL-REFLECT’ mas podemos mudar para um dos seguintes modos disponíveis:

root@ev3dev:~# cat /sys/class/msensor/sensor0/mode
COL-REFLECT

root@ev3dev:~# cat /sys/class/msensor/sensor0/modes
COL-REFLECT COL-AMBIENT COL-COLOR REF-RAW RGB-RAW COL-CAL

Pretendo operar no modo ‘COL-AMBIENT’:

root@ev3dev:~# echo COL-AMBIENT > /sys/class/msensor/sensor0/mode

Neste modo o sensor gera apenas um valor:

root@ev3dev:~# cat /sys/class/msensor/sensor0/num_values
1

que será portanto ‘value0’:

root@ev3dev:~# cat /sys/class/msensor/sensor0/value0
3

Infelizmente a gama de valores lida pelo sensor deixa muito a desejar: no mesmo local na minha sala observei de ‘1’ (de noite com luz fraca) a ’17’ (numa tarde típica de Agosto sendo a sala virada a Sul embora não haja incidência directa no sensor). E com uma lanterna a apontar directamente ao sensor obtenho ’68’.

Tirei algumas fotos com vários valores de leitura e vários duty cycles aplicados a 3 pares de LEDs Power Functions para tentar elaborar uma regra (o rover e a minifig sempre no mesmo local com cerca de 15 cm entre a webcam e a minifig, a iluminação dos LEDs nunca alterou o valor medido pelo sensor e todas as fotos foram apenas reduzidas dos 640×480 originais para 160×120)

Brightness	Duty Cycle
(%)	0%	25%	33%	50%	66%	75%	100%
1		–	–	–	–	–
3
4
5
6
13		–		–		–
17		–		–		–

Com esta informação optei pela seguinte função ‘fuzzy logic’:

Brightness <6 => Duty Cycle = 100%
Brightness ∈[6, 7] => Duty Cycle = 75%
Brightness ∈[8, 9] => Duty Cycle = 66%
Brightness ∈[10,11] => Duty Cycle = 50%
Brightness ∈[12,13] => Duty Cycle = 33%
Brightness >13 => Duty Cycle = 0%

AD4M4ST0R – controlando LEDs

This post is part 5 of 9 of AD4M4ST0R - um rover LEGO

A qualidade das fotos tiradas pela webcam Logitech C170 não é má… desde que haja suficiente luz ambiente. Por isso lembrei-me de ligar LED’s Power Functions a uma das portas de saída ainda disponíveis para funcionar como «flashes» ao tirar a fotografia.

Infelizmente a versão actual do ev3dev ainda não permite o controlo individual das portas (foi aberto hoje um issue, depois de uma troca de ideias) por isso a única maneira é enganar o ev3dev fazendo-o acreditar que tem um motor.

Os motores e os sensores EV3 têm uma funcionalidade «Auto-ID» que permite ao EV3 identificar que dispositivo foi ligado a cada porta (género “Plug and Play”). Nos videos do utilizador “TecnicRobot” ele utiliza um par de resistências para que os seus dispositivos de saída pareçam ser motores EV3.

Para isso fiz um cabo semelhante a este (não tinha resistências de 1KΩ e 10 KΩ à mão mas como o que interessa é a proporção usei de 2.2KΩ e 22KΩ) e funciona.

(o pinout do cabo EV3 foi baseado neste)

    EV3 Cable                             PF Cable
                                           - 9V
White    Pin 1 (M1)     -------------------- C2 (middle)
Black    Pin 2 (M2)     -------------------- C1 (middle)
Red      Pin 3 (GND)    ----[R1]---x       - GND
Green    Pin 4 (POWER)  ----[R2]---x
Yellow   Pin 5 (TACHO0) -----------x
Blue     Pin 6 (TACHO1) -------- Pin 3 (GND)

R2 ~10xR1
R1 = 1K, 2K2, 3K3...
R2 = 10K, 22K, 33K...

dmesg:
tacho-motor tacho-motor2: Tacho motor registered.
ev3-tacho-motor outC:motor: A Tacho Motor connected to port outC gpio 93 irq 194

Para acender os LEDs a meia intensidade:

echo 50 > /sys/class/tacho-motor/tacho-motor2/duty_cycle_sp
echo 1 > /sys/class/tacho-motor/tacho-motor2/run

Para acender na máxima intensidade:

echo 100 > /sys/class/tacho-motor/tacho-motor2/duty_cycle_sp
echo 1 > /sys/class/tacho-motor/tacho-motor2/run

(parece-me que é altura de fazer um cabo decente e dar uma arrumação aos cabos do AD4M4ST0R).

Durante a noite, numa sala com pouca iluminação (halogéneo)

Durante a manhã, no mesmo local com iluminação média (natural mas indirecta):

A terceira imagem foi tirada com um segundo par de LED’s Power Functions o que me levou na noite seguinte a acrescentar um terceiro par:

As 4 imagens correspondem a Duty Cycles de 0%, 33%, 67% e 100% (ou seja os LED’s apagados, o equivalente a um par aceso, o equivalente a dois pares acesos e os três pares acesos).

Assim que me for possível vou tentar medir a luminosidade ambiente com um EV3 Color Sensor (45506) para determinar automaticamente o Duty Cycle a aplicar aos LEDs antes de cada fotografia.

AD4M4ST0R – o código

This post is part 4 of 9 of AD4M4ST0R - um rover LEGO

Para terminar a apresentação do AD4M4ST0R faltava apenas o código.

O programa principal é um script escrito em python ‘joy.py’ que lida com o gamepad e os motores. O controlo da webcam e do buzzer é delegado em dois bash scripts (‘saycheese.sh’ e ‘beep.sh’).

O programa principal, “joy.py’:

import sys, traceback, os
os.environ['SDL_VIDEODRIVER'] = 'dummy'

# from math import sqrt
from math import log10
from subprocess import call
from time import sleep
from pygame import joystick, event, display

### botoes ###
B_TRIANG = 0
B_CIRC = 1
B_CROSS = 2
B_SQUARE = 3
B_LTRIG2 = 4
B_RTRIG2 = 5
B_LTRIG = 6
B_RTRIG = 7
B_SELECT = 8
B_LJOY = 10
B_RJOY = 11
B_START = 9


def main():
    try:
    display.init();
    joystick.init();
    js=joystick.Joystick(0);
    js.init();

    ### arranca em modo Joystick ###
    control_by_JOY=True;

    num_axes=js.get_numaxes();
    num_buttons=js.get_numbuttons();
    num_hats=js.get_numhats();

    ### sabemos a priori que tem 4 axes, 13 buttons e 1 hat

    ### inicializa motores com Duty Cycle=0
        call("echo 0 > /sys/class/tacho-motor/tacho-motor0/duty_cycle_sp", shell=True);
        call("echo 0 > /sys/class/tacho-motor/tacho-motor1/duty_cycle_sp", shell=True);
        call("echo 1 > /sys/class/tacho-motor/tacho-motor0/run", shell=True);
        call("echo 1 > /sys/class/tacho-motor/tacho-motor1/run", shell=True);

    flag=False;

    while True:
      x=y=motor_direito=motor_esquerdo=0.0;
      event.pump();

      button_mode=js.get_button(B_SELECT);
      button_shot=js.get_button(B_SQUARE);

      if button_mode ==1:

        call("./beep.sh" , shell=True);

        if control_by_JOY==True:
          control_by_JOY=False;
              print 'Control Mode=HAT';
        else:
          control_by_JOY=True;
              print 'Control Mode=JOYSTICK';

      if button_shot==1:
        print 'Cheese!!!';
        call("/root/saycheese.sh", shell=True);


      ### eixo dos joysticks entre -1 e +1
        ### x=axis2 , y=-axis3
      ### ignorar valores abaixo de 0.1 (dead zone)
      ### aplicar log10(100x) aos restantes (para dar enfase aos mais baixos)
      ### o resultado e' 0 ou 1 a 2 por isso
      ###    multiplicar por 25 da' valores Duty Cycle nulos ou entre 25 e 50

      if control_by_JOY==True:

            # Control by Right Joystick, Axis 2 e 3

        axis2=js.get_axis(2);
        axis3=js.get_axis(3);

        if axis2>0:
          if axis2<0.1:
            x=0;
          else:
            x=log10(axis2*100);
        elif axis2<0:
          if axis2>-0.1:
            x=0;
          else:
            x=-log10(-axis2*100);

        if axis3>0:
          if axis3<0.1:
            y=0;
          else:
            y=-log10(axis3*100);
        elif axis3<0:
          if axis3>-0.1:
            y=0;
          else:
            y=log10(-axis3*100);
        else:
          y=0;

        if y<>0:
          if x<0:
            motor_direito=50*y/2;
            # rodar para a esquerda => reduzir motor esquerdo
               motor_esquerdo=motor_direito*(1+x/3);
          else:
            motor_esquerdo=50*y/2;
            # rodar para a direita => reduzir motor direito
            motor_direito=motor_esquerdo*(1-x/3);
        elif x<>0:
           # y=0, apenas roda
           motor_esquerdo=25*x;
           motor_direito=-motor_esquerdo;

        else:

         # Control by HAT keys

         hat=js.get_hat(0);

         if hat==(0,1):
            ### anda em frente ###
            motor_direito=50;
            motor_esquerdo=50;
          elif hat==(1,0):
            ### roda para a direita ###
            motor_esquerdo=50;
            motor_direito=-50;
         elif hat==(0,-1):
            ### recua ###
            motor_direito=-50;
            motor_esquerdo=-50;
         elif hat==(-1,0):
            ### roda para a esquerda ###
            motor_esquerdo=-50;
            motor_direito=50;
         elif hat==(1,1):
            ### frente e roda para a direita ###
            motor_esquerdo=50;
            motor_direito=25;
         elif hat==(-1,1):
            ### frente e roda para a esquerda ###
            motor_esquerdo=25;
            motor_direito=50;
         elif hat==(-1,-1):
            ### recua e roda para a esquerda ###
            motor_esquerdo=-50;
            motor_direito=-25;
         elif hat==(1,-1):
            ### recua e roda para a direita ###
            motor_esquerdo=-25;
            motor_direito=-50;

       comando_motordir = "echo " + repr(motor_direito) + " > /sys/class/tacho-motor/tacho-motor0/duty_cycle_sp";
       comando_motoresq = "echo " + repr(motor_esquerdo) + " > /sys/class/tacho-motor/tacho-motor1/duty_cycle_sp";

       call(comando_motordir, shell=True);
       call(comando_motoresq, shell=True);

    # end while

    except (KeyboardInterrupt, SystemExit):
        print "Exiting...";
    except Exception:
        traceback.print_exc(file=sys.stdout);

    call("echo 0 > /sys/class/tacho-motor/tacho-motor0/duty_cycle_sp", shell=True);
    call("echo 0 > /sys/class/tacho-motor/tacho-motor1/duty_cycle_sp", shell=True);
    call("echo 0 > /sys/class/tacho-motor/tacho-motor0/run", shell=True);
    call("echo 0 > /sys/class/tacho-motor/tacho-motor1/run", shell=True);

    js.quit();
    joystick.quit();
    display.quit();
    sys.exit(0);

if __name__ == "__main__":
    main()

O controlo da webcam, ‘saycheese.sh’:

#!/bin/sh
filename=$(date +"%d-%m-%y_%Hh%Mm%Ss")
fswebcam -d /dev/video0 -p MJPEG -r 640x480 -q -D 1 -S 3 -s brightness=10 -s contrast=20  $filename.jpg

O controlo do buzzer, ‘beep.sh’:

#!/bin/bash
echo -en "07" > /dev/tty1

A quem o considerar útil, esteja à vontade para utilizar / feel free to use as you wish.

ev3dev – webcam

This post is part 2 of 9 of AD4M4ST0R - um rover LEGO

A webcam USB utilizada no AD4M4ST0R é uma Logitech C170.

Depois de ligada são reconhecidos dois devices: uma webcam propriamente dita do tipo UVC (USB Video Class) gerida pelo v4l2 e um microfone gerido como uma placa de som pelo ALSA:

root@ev3dev:~# dmesg
(...)
usb 1-1.3: new full-speed USB device number 5 using ohci
Linux video capture interface: v2.00
uvcvideo: Found UVC 1.00 device Webcam C170 (046d:082b)
input: Webcam C170 as /devices/platform/ohci.0/usb1/1-1/1-1.3/1-1.3:1.0/input/input3
usbcore: registered new interface driver uvcvideo
USB Video Class driver (1.1.1)
usbcore: registered new interface driver snd-usb-audio

O microfone não aparece como dispositivo USB, apenas a webcam:

root@ev3dev:~# lsusb
Bus 001 Device 005: ID 046d:082b Logitech, Inc.
(...)

mas se formos ver ao alsamixer temos lá uma nova placa de som: “Webcam C170”.

A parte mais crítica, a criação de um dispositivo video, também funcionou:

root@ev3dev:~# ls /dev

mostra entre outros “video0”.

Como a webcam foi também reconhecida como um dispositivo OHCI temos ainda:

root@ev3dev:~# ls /dev/input/by-id/ -la
(...)
lrwxrwxrwx 1 root root   9 Aug 18 12:13 usb-_Webcam_C170-event-if00 -> ../event3
(...)

Para capturar imagens da webcam optei pelo fswebcam

apt-get install fswebcam

Como já o tinha experimentado com esta mesma webcam no meu Ubuntu, avanço para um comando que sei que funciona:

fswebcam -d /dev/video0 -p YUYV -r 640x480 teste.jpg

E efectivamente funciona só que quando fui ver a imagem esta tinha apenas 176×144 e não 640×480 (e o próprio comando devolve isso: “Adjusting resolution from 640×480 to 176×144”). Mas que raio…?

Perdi algum tempo nisto por isso vou alongar-me um pouco mais para que outros que passem pelo mesmo possam beneficiar também.

Descobri que a câmara permite despejar video em dois formatos diferentes: YUYV e MJPG:

root@ev3dev:~# v4l2-ctl --list-formats
ioctl: VIDIOC_ENUM_FMT
    Index       : 0
    Type        : Video Capture
    Pixel Format: 'YUYV'
    Name        : YUV 4:2:2 (YUYV)

    Index       : 1
    Type        : Video Capture
    Pixel Format: 'MJPG' (compressed)
    Name        : MJPEG

MJPG (Motion JPEG) é um formato com compressão (e alguma perda também) e por isso consome menos largura de banda que o YUYV. A minha teoria é de que sendo o bus USB do EV3 apenas 1.1 (11 Mbps) em vez de USB 2.0 (480 Mbps) como no meu Ubuntu a webcam de algum modo se autoconfigura para a largura de banda disponível. Por isso no Ubuntu ao pedir com o fswebcam uma foto 640×480 extraída de video gerado em formato YUV ele consiga mas no EV3 seja obrigado a reduzir para 176×144.

A solução foi indicar ao fswebcam para lidar com MJPG:

fswebcam -d /dev/video0 -p MJPEG -r 640x480 teste.jpg

Agora já funciona, excepto que nalgumas situações ocorre um erro semelhante a este (os dois números hexadecimais do final variam):

GD Error: gd-jpeg: JPEG library reports unrecoverable error: Not a JPEG file: starts with 0x92 0x7

Aparentemente algumas webcams (e pelos vistos a maioria são da Logitech?) demora a estabilizar a captura e por isso produz lixo nas primeiras frames. As soluções passam invariavelmente por descartar umas quantas frames inicais… só ainda não encontrem o número mágico:

fswebcam -d /dev/video0 -p MJPEG -r 640x480 -S 20 teste.jpg

Descartar 20 frames funciona sempre mas parece-me um exagero. Além disso descobri que à medida que se vai utilizando podemos baixar o número, até mesmo deixar de descartar qualquer frame… Parece que a câmara “aquece” ou se vai auto-ajustando, será?

Para facilitar a utilização a partir de outros programas criei um script ‘saycheese.sh’ que ao ser invocado tira uma fotografia e guarda-a com um nome correspondendo à data:

#!/bin/sh
 filename=$(date +"%d-%m-%y_%Hh%Mm%Ss")
 fswebcam -d /dev/video0 -p MJPEG -r 640x480 -q -D 1 -S 10 -s brightness=8 -s contrast=10  $filename.jpg

Utilizo alguns outros parâmetros:

“-D 1” força um atraso de 1 segundo entre a activação da câmara e o íncio da captura
-s brightness=8 aumenta ligeiramente o brilho
-s contrast=10 diminui ligeiramente o contraste

Os valores de brightness e contrast, bem como outros aceites pela webcam, podem ser questionados à própria câmara:

root@ev3dev:~# v4l2-ctl --all
Driver Info (not using libv4l2):
    Driver name   : uvcvideo
    Card type     : Webcam C170
    Bus info      : usb-ohci.0-1.3
    Driver version: 3.14.7
    Capabilities  : 0x84000001
        Video Capture
        Streaming
        Device Capabilities
    Device Caps   : 0x04000001
        Video Capture
        Streaming
Priority: 2
Video input : 0 (Camera 1: ok)
Format Video Capture:
    Width/Height  : 640/480
    Pixel Format  : 'MJPG'
    Field         : None
    Bytes per Line: 0
    Size Image    : 921600
    Colorspace    : SRGB
Crop Capability Video Capture:
    Bounds      : Left 0, Top 0, Width 640, Height 480
    Default     : Left 0, Top 0, Width 640, Height 480
    Pixel Aspect: 1/1
Streaming Parameters Video Capture:
    Capabilities     : timeperframe
    Frames per second: 30.000 (30/1)
    Read buffers     : 0
                     brightness (int)    : min=-64 max=64 step=1 default=0 value=0
                       contrast (int)    : min=0 max=30 step=1 default=13 value=13
                     saturation (int)    : min=0 max=127 step=1 default=38 value=38
                            hue (int)    : min=-16000 max=16000 step=1 default=0 value=0
 white_balance_temperature_auto (bool)   : default=1 value=1
                          gamma (int)    : min=20 max=250 step=1 default=100 value=100
           power_line_frequency (menu)   : min=0 max=2 default=1 value=1
      white_balance_temperature (int)    : min=2800 max=6500 step=1 default=5000 value=5000 flags=inactive
                      sharpness (int)    : min=0 max=100 step=1 default=35 value=35
         backlight_compensation (int)    : min=0 max=1 step=1 default=0 value=0
                  exposure_auto (menu)   : min=0 max=3 default=3 value=3
              exposure_absolute (int)    : min=2 max=5000 step=1 default=312 value=10000 flags=inactive
         exposure_auto_priority (bool)   : default=0 value=1
                   pan_absolute (int)    : min=-72000 max=72000 step=3600 default=0 value=0
                  tilt_absolute (int)    : min=-54000 max=54000 step=3600 default=0 value=0
                  zoom_absolute (int)    : min=1 max=2 step=1 default=1 value=1

(embora nem todos os comandos aceites pela câmara sejam perceptíveis, só experimentando vários valores para ver a diferença)

AD4M4ST0R – um rover LEGO

This post is part 1 of 9 of AD4M4ST0R - um rover LEGO

Na continuação das experiências com o ev3dev, dois dispositivos USB um pouco mais complicados:

wireless gamepad
webcam

Desta vez mostro primeiro o resultado e preocupo-me depois com as explicações 🙂

ad4m4st0r-01

O gamepad é um gamepad genérico para Sony Playstation 3 e PC, penso que a maioria dos gamepads USB serão igualmente reconhecidos. Já com as webcams não será bem assim, será necessário compatibilidade com v4l2 (webcams) ou gPhoto2 (máquinas fotográficas). Neste exemplo estou a usar uma webcam Logitech C170 que funciona com o v4l2 através do uvcvideo. Também utilizei com sucesso uma Canon Digital IXUS 500 com o gPhoto2. E também tentei com 3 webcams antigas sem sucesso (apesar de 2 delas funcionarem no meu Ubuntu… pelos vistos funcionam em modo de compatibilidade v4l1 que não parece existir no ev3dev).

A foto abaixo (não tocada) foi tirada pelo AD4M4ST0R durante o decorrer do video anterior: 19-08-14_09h53m54s

[Actualizado a 20 de Agosto]

Para quem estiver interessado, publiquei em artigos distintos os detalhes quanto:

ev3dev – automatic login

Depois do ev3dev terminar a sequência de boot, a consola do EV3 saúda-nos com uma janela de login. Quando queremos utilizar em pleno a consola é necessário “desbloqueá-la” e para isso tive de descobrir como implementar autologin.

Encontrei várias referências a usar o ‘/etc/inittab’ mas não consegui resultados práticos. Encontrei contudo outra abordagem que resultou:

mkdir /etc/systemd/system/getty@tty1.service.d/
nano /etc/systemd/system/getty@tty1.service.d/autologin.conf

No ficheiro autologin.conf bastou colocar estas 3 linhas:

[Service]
ExecStart=
ExecStart=-/usr/bin/agetty --autologin root --noclear %I 38400 linux

Após reboot o ev3dev fez o login automático com o user root, como pretendido.