Sistemas Ciberfísicos y Seguridad Hardware: Trabajo de curso: slope-monitoring-freertos

Descripción de funcionalidad del trabajo.

Monitoring Node (MN)

• Objetivo: monitorizar variables de interés
• Funcionalidades:

1. Monitorizar temperatura (sensor HTS21)
2. Monitorizar humedad (sensor HTS21)
3. Monitorizar ángulo base (acelerómetro LSM6DSL)
4. Modos de funcionamiento (controlados por el bróker MQTT):
   • Normal: monitoriza aceleraciones cada minuto --> Cada valor será la media de 10 aceleraciones. Nota Se busca que se midan 10 muestras totalmente seguidas y hagamos la media. Se cogen con la interrupcion del DRDY a la frecuencia que sea. A partir de ahí, espero.
   • Alarma: monitoriza aceleraciones cada 20 segundos --> Cada valor será la media de 10 aceleraciones

• Tareas:
  • NetworkSetup
    • Descripción: se encarga de establecer la conexión Wifi y se subscribe al topic MQTT modo_operacion.
    • StackSize: 512
    • Prioridad: BelowNormal
  • StopWatch
    • Descripción: temporiza según el modo de operación y notifica a NetworkSetup al finalizar.
    • StackSize: 128
    • Prioridad: High
  • CollectMeasures
    • Descripción: se encarga de medir la temperatura, la humedad y la aceleración. Al finalizar, añade todas las medidas a la cola MeasuresQueue.
    • StackSize: 512
    • Prioridad: AboveNormal
  • MQTTPublish
    • Descripción: Lee de la cola las medidas y las publica a los topics correspondientes mediante MQTT.
    • StackSize: 512
    • Prioridad: Low
• Colas
  • MeasuresQueue
    • Tamaño: 3
    • Tipo de dato: uintptr_t
• Periféricos
  • Configuración de cada periférico
• Interrupciones
  • Acelerómetro
• Notificaciones
  • La tarea StopWatch envía notificación con flag 0x0001 para avisar a la tarea CollectMeasures que se ha finalizado la temporización y que puede comenzar a recolectar las medidas.
• Librerías adicionales
  • Sensor de temperatura
  • Sensor de humedad
  • Acelerómetro
  • Giróscopo
  • MQTT
  • Wifi

Notifying Node (NN)

• Objetivo: sistema de notificaciones (mediante leds) local
• Funcionalidades:

1. Si modo Normal --> Parpadea Led1 100ms cada 3 segundos
2. Si modo Alarma --> Parpadea Led2 500ms cada 1 segundos

• Tareas:
  • NetworkSetup
    • Descripción: se encarga de establecer la conexión Wifi y se subscribe al topic MQTT modo_operacion.
    • StackSize: 1024
    • Prioridad: Normal
  • LedsBlink
    • Descripción: hacer parpadear los leds según los modos de operación.
    • StackSize: 1024
    • Prioridad: AboveNormal
• Colas
  • No procede.
• Periféricos
  • Configuración de cada periférico
    • LED 1: PA5 - GPIO_OUT - LED1
    • LED 2: PB14 - GPIO_OUT - LED2
• Interrupciones
  • No procede.
• Notificaciones
  • No procede.

MQTT Broker (MB)

• Objetivo: interconexiona todas las partes del sistema
• Se usará el bróker de Ubidots
• Estructura de topics:
  • /Monitor_Node/aceleraciones (publica MN, suscrito PS)
  • /Monitor_Node/temperatura (publica MN, suscrito PS)
  • /Monitor_Node/humedad (publica MN, suscrito PS)
  • /Monitor_Node/modo_operacion (publica PS, suscrito NN-MN)
  • /Monitor_Node/angulo_x (publica PS)
  • /Monitor_Node/angulo_y (publica PS)
  • /Monitor_Node/estado (publica PS) Nota:

Dashboard (ubidots)

• Objetivo: visualización remota de la información monitorizada/calculada
• Se usará el ofrecido por Ubidots
• Método de representación de la información recibida y procesada

Processing service (PS)

• Objetivo: servicio local que procesa la información existente en el bróker MQTT

• Software: Python

• Algoritmo del servidor de procesamiento:

  1º Subscripción a los topics de temperatura, aceleracion y humedad

  2º Cálculo del ángulo X/Y con respecto a Z y publicación en los topics correspondientes

  3º Publicar el modo de operación (0:normal,1:alarma) según el valor del ángulo X/Y

  • Si humedad>umbral fijado por los alumnos
  • Si ángulo X/Y ha variado 5 o más grados respecto al valor de referencia (90/90)

  4º Publicar el estado del talud (0:saludable,1:dañado) según el ángulo X/Y

  • Si ángulo X/Y ha variado 25 o más grados respecto al valor de referencia (90/90)