Sun SPOT

Sun SPOT
Small Programmable Object Technology
L
o
Stefano Sanna
Senior Engineer & Java ME Tech Lead @ beeweeb technologies

http://www.gerdavax.it

Stefano Sanna, Sun SPOT
1
Sun Technology Day 2008, Cagliari, 13 Giugno 2008

Agenda
Presentazioni! :-)
●

Program the world, the Internet of things!
●

Introduzione ai Sun SPOT
●

Code & Demo
●

Concorso
●

2

Speaker
Senior Engineer & Java ME Tech Lead
●

beeweeb technologies – http://www.beeweeb.com
–

Autore del libro “Java Micro Edition”
●

Hoepli Informatica, novembre 2007
–

Supporter @ JUG Sardegna, JMDF, JIA
●

3

Programmare il mondo reale
Le reti wireless di sensori offrono scenari
●

applicativi avvincenti:
controllo pervasivo dell'ambiente
–

intelligenza distribuita massiva
–

urban smart objects
–

Oggetti programmabili per il mondo reale
●

connessi: the Internet of Things
–

autonomi: CPU, memoria e codice locali
–

sensibili all'ambiente: sicuri, robusti, con sensori
–

4

Sensori: nuova frontiera
Essere connessi e programmabili non basta!
●

La possibilità di “percepire” l'ambiente circostante
●

rappresenta la nuova frontiera dell'interazione

Console di gioco, telefoni cellulari, apparati
●

veicolari, sistemi embedded: ogni oggetto
programmabile deve “sentire” e agire di
conseguenza in base alla grandezza fisica
percepita...

5

I sensori nel mondo Java ME
Java ME è la tecnologia leader per lo sviluppo di
●

applicazioni per dispositivi mobili

Un ricco insieme di API standard fornisce accesso
●

alle funzioni multimediali, grafica 2D e 3D,
connettività locale e remota, localizzazione, RFID
(NFC)...

Il Java Community Process ha pubblicato la Mobile
●

Sensor API (JSR 256) per l'accesso a periferiche
quali accelerometri, termometri...

6

Introduzione ai Sun SPOT
Small Programmable Object Technology
●

Progetto sviluppato dai
●

Laboratori di Ricerca Sun
Piattaforma per reti wireless
●

di sensori intelligenti
Laboratorio “live” per realizzare
●

nuovi scenari applicativi:
The (Inter)net of Things
–

“Program the world”
–

7

Hardware
Processor Board
●

180 MHz 32 bit ARM920T core
–

512K RAM/4M Flash
–

2.4 GHz IEEE 802.15.4 radio
–

Interfaccia USB
–

Batteria ricaricabile agli
–
ioni di litio 3.7V, 720 mAh
32 uA deep sleep mode
–

8

Hardware
Demo Sensor Board
●

Accelerometro 2G/6G 3-axis
–

Sensore di temperatura
–

Sensore di luminosità
–

8 LED tricolori
–

6 input analogici, 2 switch
–

5 general purpose I/O pin
–

4 uscite da 100mA
–

9

SPOTs Software
Squawk Virtual Machine
●

Compatibile J2ME CLDC 1.1
–

Java VM con funzionalità
–
di sistema operativo
VM esegue il bytecode
–
direttamente dalla
memoria flash
Device driver scritti in Java
–

Gestione automatica
–
consumo energetico

10

Sun SPOT goes open source!
Il codice sorgente sella Squawk Virtual Machine e
●

delle librerie dei Sun SPOT è stato recentemente
rilasciato sotto licenza open source:

https://spots.dev.java.net/

Non solo software! Anche l'hardware è disponibile
●

con licenza open. Schemi, PCB, diagrammi di
assemblaggio... do it yourself:

https://spots-hardware.dev.java.net/

11

Free-range e Base Station
Il Sun SPOT Development Kit fornisce:
●

Due SPOT free-range equipaggiati con processor
–
board, interfaccia radio, demo sensor board e
batteria
Una Base Station,
–
con processor board
e interfaccia radio
SDK per Windows,
–
Mac OS X e Linux
Cavo USB
–

12

Sviluppo
L'SDK comprende librerie e utility per la
●

compilazione, il packaging del bytecode,
l'aggiornamento del firmware degli SPOT e per
lanciare le applicazioni
L'SDK è basato su Ant e la gestione dei progetti
●

può essere automatizzata in qualsiasi IDE
Gli SPOT supportano installazione, esecuzione e
●

debugging remoti attraverso la connessione
wireless

13

SPOTManager

http://www.sunspotworld.com/SPOTManager

14

Solarium

15

Sun SPOT & Netbeans
Sono disponibili alcuni plug-in per Netbeans 6.x
●

che consentono di utilizzare l'SDK dei Sun SPOT
all'interno dell'IDE

16

Due tipi di applicazioni
Sun SPOT Application
●

Eseguite sui free-range SPOT
–

Modello applicativo basato su CLDC 1.1 e IMP 1.0
–

Accesso completo alle periferiche e alla demo board
–

Sun SPOT Host Application
●

Eseguite su uno SPOT configurato come basestation
–

Modello applicativo stand-alone
–

Accesso simultaneo alle librerie Sun SPOT e JSE
–

17

Classi, dispositivi, sensori
La libreria standard dei Sun SPOT conta oltre 400
●

classi ed interfacce (circa il triplo di MIDP!)

La libreria contiene driver e classi di alto livello per
●

accedere alle interfacce fisiche dei dispositivi e
alle periferiche:
ILed, ILightSensor, IAccelerometer3D,
–
IFlashMemoryDevice, IPowerController,
IPWMOutput, IAT91_PIO, IAT91_IAC...

18

Radio Communication
I Sun SPOT sono equipaggiati di un modulo radio
●

IEEE 802.15.4 per comunicazioni a corto raggio
La Communication API è basata sul Generic
●

Connection Framework fornisce:
RadioConnection (radio://) per scambio dati
–
attraverso stream
RadiogramConnection
–
(radiogram://) per
comunicazione a datagrammi

19

Attenzione al saldatore!
Progettare circuiti ed effettuare cablaggi e
●

saldature richiede una certa esperienza
Un assemblaggio errato o un corto circuito
●

accidentale possono danneggiare le periferiche o
lo stesso Sun SPOT
Come sfruttare le potenzialità dei Sun SPOT senza
●

la necessità di attrezzarsi con un laboratorio di
elettronica?

20

Divertimento per tutti!
La basestation permette di utilizzare il PC come
●

gateway per qualsiasi risorsa USB, IP, Bluetooth
Il kit LEGO Mindstorms NXT fornisce:
●

Un sistema semplice e flessibile
–

4 ingressi e 3 uscite
–

Interfacce USB e Bluetooth
–

La libreria Java open source iCommand consente un
–
accesso immediato alle API per il controllo remoto
del modulo NXT

21

Controllo gestuale

Bluetooth
802.15.4
radio

USB

22

Descrizione progetto
Gesture Controller
●

“Gira” su uno SPOT free-range
–

Legge l'inclinazione sugli assi X e Y
–

Invia i messaggi al Vehicle Controller
–

Vehicle Controller
●

“Gira” sulla basestation
–

Riceve i messaggi dal Gesture Controller
–

Invia i comandi al vehicle
–
LEGO Mindstorms NXT

23

Gesture Controller /1
public class SunSpotApplication extends MIDlet {
private IAccelerometer3D accelerometer =
EDemoBoard.getInstance().getAccelerometer();

private ISwitch switch1;
private int st=0;
private RadiogramConnection conn;

protected void startApp() throws MIDletStateChangeException {
switch1 = EDemoBoard.getInstance().getSwitches()[0];
runSwitchWatcher();
}

24

protected void pauseApp() {
// This will never be called by the Squawk VM
}

protected void destroyApp(boolean unconditional)
throws MIDletStateChangeException {
}

25

private void runSwitchWatcher() {
Thread t1 = new Thread() {
public void run() {
sw1.waitForChange();
if (conn == null) {
try {
conn = (RadiogramConnection)
Connector.open(quot;radiogram://broadcast:133quot;);
startAccelerometerWatcher();
} catch (Exception e) { }
}
}
};

26

public void startAcceWatchThread(){

Thread t2 = new Thread() {
public void run() {
while(true){
readTiltAndSend();
}
}
};

t2.start();

}

27

private void readTiltAndSend() {

try {
int tiltX = (int) Math.toDegrees(acc.getTiltX());
int tiltY = (int) Math.toDegrees(acc.getTiltY());
String data = Integer.toString(tiltX) +
quot;#quot; + Integer.toString(tiltY);
send(data);
} catch (IOException ex) { }
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException ex) { }

28

private synchronized void send(String data) {
if (conn != null) {
try{
Datagram datagram =
conn.newDatagram(conn.getMaximumLength());

datagram.writeUTF(data);
conn.send(datagram);
} catch(IOException e){ }
}
}
}

29

Controller del veicolo /1
public class SunSpotHostApplication {
private static final int FORWARD = 0;
private static final int BACKWARD = 1;
private static final int RIGHT = 2;
private static final int LEFT = 3;
private static final int STOP = 4;
private int last = STOP;
private static Pilot pilot; // iCommand Java NXT Library

public static void main(String[] args) {
SunSpotHostApplication app = new SunSpotHostApplication();
startNXT();
app.start();
30

private static void startNXT() {

try {

NXTCommand.open();

pilot = new Pilot(2.1f,4.4f,Motor.A, Motor.C,true);

} catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}

}

31

public void run() {
try{
RadiogramConnection conn =
(RadiogramConnection) Connector.open(quot;radiogram://:133quot;);
Datagram dg = conn.newDatagram(conn.getMaximumLength());
while(true){
dg.reset();
conn.receive(dg);
String rawData = dg.readUTF();
String[] tokens = rawData.split(quot;#quot;);
moveVehicle(tokens[0], tokens[1]);
}
}catch(IOException e){ e.printStackTrace(); }

32

private void moveVehicle(String accelX, String accelY) {

int tiltX = (int) Double.parseDouble(accelX);
int tiltY = (int) Double.parseDouble(accelY);

if (tiltY > 15) {
if (last != BACKWARD) {
pilot.backward();
last = BACKWARD;
}
} else if (tiltY < -15) {
if (last != FORWARD) {
pilot.forward();
last = FORWARD;
}
}

33

else if (tiltX < -25) {
if (last != RIGHT) {
pilot.rotate(30);
last = RIGHT;
}
} else if (tiltX > 25) {
if (last != LEFT) {
pilot.rotate(-30);
last = LEFT;
}
} else {
if (last != STOP) {
pilot.stop();
last = STOP;
}
}
}

34

Sun SPOT Open Grant Program
Are you a professor, student, or hobbyist?
●

Would you like to use wireless sensors in
your curriculum, research or project? Please
send us your interesting, creative proposals
for wireless sensor and embedded hardware
and software projects. Sun Labs will award
Sun SPOT Java Development Kits to the
projects we think will be most effective in
inspiring and expanding the Sun SPOT Open
Source community.

http://www.sunspotworld.com/proposals

35

Conclusioni
L'uso massivo di sensori è la nuova frontiera
●

dell'interazione

I Sun SPOT sono la “cool Java way” per creare
●

“laboratori live” con i quali sperimentare scenari di
computazione ubiqua e pervasiva

Una ricca libreria di classe e la possibilità di
●

utilizzare il PC come gateway consentono
l'integrazione con servizi

36

Risorse
Sun SPOT
●

http://www.sunspotworld.com
–

https://spots.dev.java.net/
–

Sun SPOTs and Java robotics on java.net
●

https://sunspot-robotics.dev.java.net/
–

http://community.java.net/robotics/
–

LEGO Mindstorms NXT
●

http://mindstorms.lego.com
–

http://lejos.sourceforge.net
–

37

Contatti
Stefano Sanna
●

http://www.gerdavax.it
–

JUG Sardegna ONLUS
●

http://www.jugsardegna.org
–

38

Grazie per l'attenzione.

39

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