Programando una MICA2

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Vamos a tratar de describir el proceso de programación de un nodo Mica2 con un ejemplo mínimo. Para ello vamos a usar el equivalente para sistemas empotrados del hola mundo que es la aplicación Blink para el tinyOS. Adicionalmente iremos ampliando este tema con las herramientas que nos proporciona la toolchain.
Hardware

Los equipos adquiridos en el grupo Arco son las micas2 uno de los equipos mas ampliamente usados en Wireless Sensor Networks junto con el tinyOS.

Hay dos tipos de dispositivos, las micas2 (4 nodos) y las micas2dot (4 nodos) ademas de un programador MIB510.

Las micas2 cuentan con un puerto de extensión dónde se le pueden conectar plaquitas con sensores, nuestras micas2 tienen las placas MTS310CA que cuentan con sensor de luz, temperatura, micrófono y un pequeño altavoz ademas
de un acelerómetro y un sensor magnético.

El procesador y la radio de las micas2 cuenta con un MPR400CB que esta basado en el procesador Atmel ATmega128L, para mas datos mirar el datasheet

Las micas2dot son algo mas limitadas como podemos ver en su página web

Programando la Mica2

La instalación del tinyOS y del toolchain ya lo vimos en la receta anterior

Esta aplicación basicamente lo que hace es encender y apagar el led rojo de la mota a una frecuencia de 1Hz. La aplicación se encuentra en el directorio:

/opt/tinyos-1.x/apps/Blink

El compilador que vamos a usar es el de NesC que es el ncc:

 ncc —help
Usage: avr-gcc [options] file…
Options:
  -pass-exit-codes         Exit with highest error code from a phase
  —help                   Display this information
  —target-help            Display target specific command line options
  (Use ‘-v —help’ to display command line options of sub-processes)
  -dumpspecs               Display all of the built in spec strings
  -dumpversion             Display the version of the compiler
  -dumpmachine             Display the compiler’s target processor
  -print-search-dirs       Display the directories in the compiler’s search path
  -print-libgcc-file-name  Display the name of the compiler’s companion library
  -print-file-name=   Display the full path to library 
  -print-prog-name=  Display the full path to compiler component 
  -print-multi-directory   Display the root directory for versions of libgcc
  -print-multi-lib         Display the mapping between command line options and
                           multiple library search directories
  -print-multi-os-directory Display the relative path to OS libraries
  -Wa,            Pass comma-separated  on to the assembler
  -Wp,            Pass comma-separated  on to the preprocessor
  -Wl,            Pass comma-separated  on to the linker
  -Xlinker            Pass  on to the linker
  -save-temps              Do not delete intermediate files
  -pipe                    Use pipes rather than intermediate files
  -time                    Time the execution of each subprocess
  -specs=            Override built-in specs with the contents of 
  -std=          Assume that the input sources are for 
  -B            Add  to the compiler’s search paths
  -b              Run gcc for target , if installed
  -V              Run gcc version number , if installed
  -v                       Display the programs invoked by the compiler
  -###                     Like -v but options quoted and commands not executed
  -E                       Preprocess only; do not compile, assemble or link
  -S                       Compile only; do not assemble or link
  -c                       Compile and assemble, but do not link
  -o                 Place the output into 
  -x             Specify the language of the following input files
                           Permissible languages include: c c++ assembler none
                           ‘none’ means revert to the default behavior of
                           guessing the language based on the file’s extension
Options starting with -g, -f, -m, -O, -W, or —param are automatically
 passed on to the various sub-processes invoked by avr-gcc.  In order to pass
 other options on to these processes the -W options must be used.
For bug reporting instructions, please see:
.

Esta aplicación se compone de:
# ls
BlinkM.nc Blink.nc Makefile README SingleTimer.nc

Si analizamos el proceso de compilación que ya usamos para comprobar que la toolchain estaba correctamente instalada:

$make mica2
mkdir -p build/mica2
    compiling Blink to a mica2 binary
ncc -o build/mica2/main.exe -Os -finline-limit=100000 -Wall -Wshadow -DDEF_TOS_AM_GROUP=0×7d -Wnesc-all -target=mica2 -fnesc-cfile=build/mica2/app.c -board=micasb -I%T/lib/Deluge -DIDENT_PROGRAM_NAME=\“Blink\” -DIDENT_USER_ID=\“root\” -DIDENT_HOSTNAME=\“homer\” -DIDENT_USER_HASH=0xbc4a9a92L -DIDENT_UNIX_TIME=0×45b09151L -DIDENT_UID_HASH=0×04c03c51L Blink.nc -lm
    compiled Blink to build/mica2/main.exe
            1632 bytes in ROM
              49 bytes in RAM
avr-objcopy —output-target=srec build/mica2/main.exe build/mica2/main.srec
avr-objcopy —output-target=ihex build/mica2/main.exe build/mica2/main.ihex
    writing TOS image

Vemos que lo primero crea un directorio para meter los binarios y que todo lo va a meter en main.exe, las opciones le indican diversos parámetros para la generación del código entre los cuales podemos ver el target, en nuestro caso la mica2, el usuario y el host, y al final nos aparece los bytes generados para la RAM y para la ROM.

Si echamos un vistazo al directorio build/mica2 vemos los siguientes archivos:

#ls
app.c ident_flags.txt main.exe main.ihex main.srec tos_image.xml

donde aparecen diversos archivos como las imágenes generadas por avr-objcopy como són el formato de intel (.ihex) y el de motorola (.srec)

Para instalarlo concectar físicamente el nodo a la interfaz de programación (la placa mib510) y esta al puerto serie mediante un cable RS232, por último ejecutar el siguiente comando:

	
  1. make mica2 reinstall mib510,/dev/ttyS0
    cp build/mica2/main.srec build/mica2/main.srec.out installing mica2 binary using mib510
    uisp -dprog=mib510 -dserial=/dev/ttyS0 —wr_fuse_h=0xd8 -dpart=ATmega128 —wr_fuse_e=ff —erase —upload if=build/mica2/main.srec.out
    Firmware Version: 2.1
    Atmel AVR ATmega128 is found.
    Uploading: flash
    Fuse High Byte set to 0xd8
    Fuse Extended Byte set to 0xff
    rm -f build/mica2/main.exe.out build/mica2/main.srec.out installing mica2 bootloader using mib510
    uisp -dprog=mib510 -dserial=/dev/ttyS0 —wr_fuse_h=0xd8 -dpart=ATmega128 —wr_fuse_e=ff —upload if=/opt/tinyos-1.x/tos/lib/Deluge/TOSBoot/build/mica2/main.ihex
    Firmware Version: 2.1
    Atmel AVR ATmega128 is found.
    Uploading: flash
    Fuse High Byte set to 0xd8
    Fuse Extended Byte set to 0xff

Y ya esta, tanto el led rojo de la placa de programación (la MIB510) como el de la mota parpadean a una frecuencia de 1 Hz, a continuación puedes desconectar la mica de la placa de programación y el led continua parpadeando.

No es mucho, pero como ya comentamos es el hello world de las micas y la prueba definitiva de que todo el toolchain funciona correctamente.

Existen dentro del directorio apps bastantes ejemplos que podeis probar y sobre todo, podeis mirar como ejemplos de programación:

#/opt/tinyos-1.x/apps# ls
Blink            CountRadio             Ident         MicaWBVerify    RfmToLeds        SenseToLeds  TelosADC     TestMatchbox   TestTinyViz
BlinkTask        GenericBase            Makefile      Oscilloscope    SecureTOSBase    SenseToRfm   TelosPWM       TestNewFlash   TestUart
CntToLeds        GlowLeds               Makerules     OscilloscopeRF  Sense            SimpleCmd    TestDeluge     TestSnooze     TestWDT
CntToLedsAndRfm  GlowRadio              MicaHWVerify  Pong            SenseLightToLog  Surge        TestDripDrain  TestTinyAlloc  TOSBase
CntToRfm         HighFrequencySampling  MicaSBVerify  ReverseUART     SenseTask        SurgeTelos   TestEEPROM     TestTinySec    TransparentBase

Lo siguiente es echarle un vistazo a NesC y ver como desarrollar nuestros propios programas, tambien veremos como usar las herramientas de depuración y el simulador TOSSIM, pero eso para las siguientes entregas.

Enlaces

Los enlaces básicos son los de la receta anterior:

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felixjesus.villanueva(la arroba)uclm.es
Mi web

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Fallo del enlace

El enlace al datasheet no funciona.

The cause of the problem is:
The vendor put the bug there.
-- Meta amigo informático --

Arreglado

Gracias!!

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Félix Jesús Villanueva Molina
felixjesus.villanueva(esto es una arroba)uclm.es

Félix Jesús Villanueva Molina
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