Documentação - Matheus Soares - Trabalho 2

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Desculpa pela tela do google meets, eu infelizmente não vi, só comecei a gravar e troquei pro meu notebook onde mostro tudo. Como ta impossível de gravar nas rasp pelo congestionamento, vou deixar desta maneira.

1. Como rodar

Clone o repositório no ambiente da Raspberry Pi;

PS: O trabalho em questão faz uso da BME280, ao rodar por favor utilize a rasp 40.

cd trabalho-2-2023-2-MtsSrs
make

Feito isso basta executar o binário:

./bin/bin

2. Alguns pontos importantes. Atenção!!

O meu projeto depende da calibragem e ela por sua vez é demorada. Caso tenha algum problema, pelo fato de pegar o sinal do sensor ser algo que depende de alguns fatores a calibragem pode acabar falhando e por sua vez será necessário executar a calibragem mais de uma vez. Como o início das minhas threads dependem de uma calibragem feita, caso não tenha sucesso dê `ctrl+c` e execute o programa de novo.

2.1 Calibragem

Para que a calibragem funcione perfeitamente, garante que o elevador encontre-se no encoder 0, ou seja, antes de calibrar reinicie o DashBoard

2.2 Mock de calibragem

Como a calibragem não é um fator avaliativo do projeto e meu trabalho só pode ser executado na rasp 40, fiz uma maneira para agilizar o processo de avaliação daqueles que rodarão o meu projeto. Para isso basta passar os andares, que eu já retirei da placa, e desligar umas variáveis de controle. Mostro a seguir:

No arquivo gpio.c set a variável de controle "calibrated = 1", na linha 25 do arquivo;

int calibrated = 1; 

No mesmo arquivo coloque o mock de dado das alturas, como o uso será da rasp40 temos as seguintes alturas. Modifique as linhas 11 ~ 14;

int groundHeight = 2190;
int floorOneHeight = 6443;
int floorTwoHeight = 12326;
int floorThrHeight = 21733;

No arquivo main.c set a variável de controle "control = 1", na linha 19 do arquivo.

int control = 1; 

PS: ESSA É UMA FORMA DE PULAR A CALIBRAGEM POR SER UM PROCESSO MODERADAMENTE DEMORADO, CASO HAJA MUDANÇAS NO ENCODER DA RASP 40 OU QUEIRA FAZER TESTE DE CALIBRAGEM NÃO FAÇA ESSAS MUDANÇAS!

3. Experimento

Aqui faço uma experimentação básica mas vou mostrar o caso especial;

1. Calibragem

O processo mais lento, chave do meu código, ele está com um PWM de 3, fazendo com que ocorra menos chances de perda de valor.

2. Elevador Funcionando

Aqui nesse momento a dash está toda responsiva, tanto a temperatura é alterada a cada 1 segundo, quando dá pra ver a dinâmica do PWM. O elevador sobe de forma suave, sem guinadas.

3. Display

Aqui mostra que a lógica do display, ele é atualizado a cada 1 segundo. O motivo pro estado do elevador ser "descendo" é por que o print foi tirado no momento que o elevador está fazendo mini correções em seu direcionamento, logo o display varia nesse momento entre "subindo" e "descendo".
5. O problema que pode ocorrer

Pelo meu pouco conhecimento com o uso das constantes do PID isso acabou se tornando algo comum, o elevador demora muito para chegar dentro de um range pre-estabelecido, o PWM fica sofrendo pequenas alterações e não ganha do atrito do motor. Infelizmente não fui capaz de corrigir este bug.

4. Instruções de comandos

A minha main é baseada nesses comandos que o usuário pode entrar usando seus respectivos números:
1 - Request Encoder Value
2 - Send PWM control signal
3 - Send room temperature
4 - Read the registers
5 - Write in the registers
6 - Exit
7 - Elevator control
8 - Calibrate
9 - Floor command

1 - Request Encoder Value

Comando que apenas faz um request no encoder, o seu resultado só será visto em Live. Basta chamar com o número "1";

2 - Send PWM control signal

Envia um PWM de 50 para dash, é apenas um teste fixo para ver se a dash recebe. Basta chamar com o número "2";

3 - Send room temperature

Recupera a temperatura via I2C pelo BME280 e envia para dash. Basta chamar com o número "3";

4 - Read the registers

Leitura do registrador, basta passar o endereço do registrador desejado em Hexadecimal no formato (OxOO ~ Ox0A) e a quantidade de bytes em Hexadecimal (0x01 ~ 0x0B), o retorno é dado em live.

5 - Write in the registers

Escrita do registrador, basta passar o endereço do registrador desejado em Hexadecimal no formato (0x00 ~ 0x0A) e a quantidade de bytes em Hexadecimal (0x01 ~ 0x0B) e qual valor escrever (0x00 ou 0x01), o retorno é dado em live.

6 - Exit

Apenas termina o projeto

7 - Elevator control

Controle do elevador:
1 - Para subir
2 - Para descer
0 - Para parar
Logo em seguida coloque o PWM: Range (0 - 100)

8 - Calibrate

Botão mais importante, veja se o elevador está parado no encoder zero e chame a função de calibrar;

9 - Floor command

Passe um inteiro para qualquer valor de encoder aceitável no projeto (0 - 25500) o elevador irá até lá.

5. Alguns comentários

• Como o sensor pode ser pego na borda de baixo e no meu código eu dou uma faixa de 5 und. tanto para cima quanto para baixo, existe o caso infeliz onde o encoder está na posição, exemplo andar 1 = 5000 ~ 5050, se o encoder captar o número exato de 5000 o meu elevador possui uma chance de parar no 4995. Isso foi uma abordagem de minimizar o problema que eu nomeei de "orbita" onde o PID passava um PWM que não ganha do atrito inicial do motor e ficava parado ou subindo e descendo em torno do andar.
• A qualidade tá boa, o código ta modularizado mesmo com menor granularidade na parte das GPIO.C.
• O consumo de CPU está baixo, na casa dos 0.7% até 1.4%.
• Pelo fato de eu não saber mexer muito com as constantes do PID acontecem casos que o PWM não está dimensionado para atender ao objetivo do andar, ocorrendo a famosa "orbita" em torno do andar onde o elevador fica muito próximo do objetivo mas não freia.

6. O que foi feito

ITEM	DETALHE	Feito
Controlador PID	Correta implementação do controlador PID (motor PWM), incluindo a leitura do encoder e acionamento da direção dos motores, correto posicionamento dos elevadores nos andares (ao parar no andar, o sinal do sensor do andar deve acender).	✔️
Menu de controle	Correta leitura e acionamento de eventos baseados nos comandos dos usuários por meio dos botões no dashboard.	✔️
Leitura da Temperatura Ambiente	Leitura dos valores de Temperatura Ambiente (Sensor BMP280).	✔️
Comunicação UART	Leitura do encoder, botões e envio de temperatura e do sinal de controle através da comunicação MODBUS-UART.	✔️
Mostrador no LCD	Apresentação do funcionamento do elecador menu no LCD incluindo o estado atual e a temperatura ambiente.	✔️
Qualidade do Código	Utilização de boas práticas como o uso de bons nomes, modularização e organização em geral.	✔️
README com Experimento	Documentação README com instruçoes de compilação, de uso e relatório do experimento com o gráfico e vídeo.	✔️
Pontuação Extra	Qualidade e usabilidade acima da média.	✔️