Nel numero di Giugno di PC Professionale affrontiamo la realizzazione di un dispositivo elettronico per la raccolta e la memorizzazione di dati ambientali, quali temperatura, umidità e pressione atmosferica. I dati così raccolti potranno essere visualizzati ed analizzati con il PC attraverso un'apposita applicazione o tramite l'importazione in Microsoft Excel (o in un qualsiasi altro software in grado di gestire il formato CSV). Come unità di memorizzazione utilizziamo una comune Pen Drive USB, che rappresenta anche il punto di contatto tra il dispositivo di rilevamento ed il personal computer. Dato che il rilevamento di temperatura, umidità e pressione atmosferica sono funzionalità indispensabili in una stazione meteorologica, abbiamo denominato il progetto di questo mese "Pro-Meteo". Inoltre, per non trascurare la natura didattica del progetto, abbiamo mirato alla massima modularità dei componenti hardware e software utilizzati, in modo da fornire lo spunto per altri progetti analoghi ma destinati a finalità differenti da quelle da noi proposte.
Il funzionamento della scheda che costituisce il cuore del sistema "Pro-Meteo" è il seguente: all'accensione della "centralina" un led diagnostico segnala all'utente la necessità di inserire la Pen Drive USB su cui si vogliono memorizzare i dati misurati. Non appena viene rilevato l'inserimento, la centralina inizia ad interrogare i sensori, con una frequenza impostabile da parametri di configurazione. A seguito di ciascun rilevamento, la scheda memorizza i dati campionati all'interno della Pen Drive USB, aggiungendo una riga al file "prometeo.csv". Un led diagnostico segnala ogni singola scrittura. Per interrompere la sessione di raccolta dei dati in corso, tipicamente per effettuare la visualizzazione e l'analisi dei dati memorizzati, l'utente preme un tasto sulla centralina e quest'ultima "disconnette" la Pen Drive, segnalando ancora una volta attraverso i led diagnostici che la memoria può essere estratta. Una volta inserita la Pen Drive nel PC, sarà possibile visualizzare i dati raccolti attraverso l'apposita utility o utilizzando uno spreadsheet. Nel caso illustrato nel video allegato alla rivista verrà utilizzato Microsoft Excel 2010. Con l'occasione verranno esplorate le nuove funzionalità per la generazione dei cosiddetti grafici "Sparkline".
Il dispositivo proposto si compone di pochi elementi essenziali, ciascuno dei quali con le proprie specifiche responsabilità. Il "cervello" della centralina è il microcontrollore, un PIC32 (serie 7) prodotto dalla Microchip (http://www.microchip.com/pic32), che coordina tutte le operazioni relative al protocollo USB in modalità "host", ossia quella in cui, a differenza della modalità "device", il microcontrollore utilizza delle periferiche (quali la Pen Drive del nostro sistema) piuttosto che essere visto esso stesso come una periferica USB da parte di un PC. Ancora più in dettaglio, il protocollo USB Host utilizzato nel progetto segue lo standard previsto per i dispositivi di "classe" MSD (Mass Storage Device). Inoltre, il microcontrollore fa capo alla gestione del "real-time clock" (un vero e proprio orologio/calendario), dei pulsanti e dei led diagnostici. La comunicazione con i due sensori utilizzati avviene tramite l'utilizzo dei due protocolli che, insieme al protocollo UART (quello alla base delle comunicazioni seriali rs-232/rs-485), sono di gran lunga i più diffusi nel mondo embedded: i protocolli SPI e I2C, per una trattazione dei quali vi rimandiamo ai contenuti del video contenuto nel DVD allegato alla rivista.
Nel video potete seguire tutte le fasi della realizzazione del progetto "Pro-Meteo": dall'utilizzo del sistema agli aspetti essenziali del firmware e di alcuni dei più importanti strumenti utilizzati nelle fasi di prototipazione e sviluppo.
Per iniziare a sperimentare con gli elementi che costituiscono la soluzione embedded di questo mese, è sufficiente procurarsi una scheda di sviluppo, eventualmente corredata da uno o più moduli hardware che ne estendano le potenzialità (controllo motori, comunicazioni radio, utilizzo di un display, ecc.), attraverso le numerose fonti reperibili su Internet (trovate un riferimento nel box pubblicitario in fondo all'articolo). L'ambiente di sviluppo MPLAB IDE ed il compilatore C per il PIC32 sono entrambi scaricabili gratuitamente dalla sezione "SW/HW/Tools" del sito Microchip di cui sopra.