Adquisidor

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Protocolo de comunicaciones en serie inspirado en el protocolo 1-Wire para el control de dispositivos adquisidores.

Especificaciones

Se comparte un único bus de trasporte de tramas entre dispositivos:

• Un dispositivo controlador arbitra el uso y disposición del medio, ademas de enviar órdenes a los dispositivos adquisidores y recibir respuestas.
• Los dispositivos adquisidores vuelcan tramas al medio como respuesta a peticiones del controlador. Estos dispositivos nunca deben ocupar el bus de forma arbitraria.

Enlace de datos

Interfaz física

El transporte de datos se realiza por un medio compartido, un único bus conectado a las interfaces Tx y Rx de todos los dispisitivos.


Protocolo de solicutd y respuesta (PESR)

La comunicación entre dispositivos es por envío y recepción de dos tipos de tramas bajo un protocolo común:

• Solicitud (Controlador).
• Respuesta (Adquisidor).

Las tramas se componen de 18 bytes:

• Prefijo de sincronización (2 bytes).
• Cabecera (5 bytes).
• Payload (10 bytes).
• Fin de trama (1 byte).

Nota: Si bien se contabilizan los bytes de sincronización, estos no son parte de la trama en si mismos.

Las tramas poseen campos comunes para todas las operaciones y dispositivos: prefijo, cabecera y fin de trama. Quedando el campo ‘payload’ para la estructura de datos y los datos.

Estructura de trama genérica

Campo	Tipo de dato	Valor	Dato	Descripción
				PREFIJO
0	BYTE	0xAA	Prefijo 1	Inicio de sincronización.
1	BYTE	0xCC	Prefijo 2	Fin de sincronización.
				CABECERA
0	BYTE		DevID	Id del dispositivo al que consulta/responde. Para el controlador siempre es ‘0x00’ (ver IDs de dispositivos).
1	BYTE		SrcID	Id del dispositivo que consulta/responde. Para el controlador siempre es ‘0x00’ (ver IDs de dispositivos).
2	BYTE		ReqID	Número de pedido.
3	BYTE		Cmd	Número de comando (ver Tabla de comandos).
4	BYTE		CodErr	Código de error (ver Error codes)
				PAYLOAD
5			Gap[0]	Datos que se tranportan. En caso de campos vacios o de valor null se completa con ‘0x00’.
...			Gap[..]
14			Gap[9]	Datos que se tranportan. En caso de campos vacios o de valor null se completa con ‘0x00’.
				FIN TRAMA
15	BYTE		Cks	Campo de verificación de trama por suma simple.

Ciclo de control y respuesta

El sistema se compone por un dispositivo controlador cuya ID de dispositivo siempre es 0x00, los dispositivos adquisidores deben tener una ID de dispositivo única e irrepetible.

El controlador recorre de forma cíclica los adquisidores solicitando los datos asociados a los sensores.

Asignación de ID

Todo el sistema se completa como un array de adquisidores, donde el puerto de conexión determina la ID de dispositivo.

Salida digital Controlador	Adquisidor	ID
DO1	1	0x01
DO2	2	0x02
DO3	3	0x03
DO4	4	0x04

El adquisidor recibe (según la salida digital del controlador) una ID que siempre es la misma para el mismo puerto, al intercambiar los adquisidores de puerto se asume un cambio de ID para el adquisidor.

Adquisidores

Los adquisidores pueden manejar varios sensores, en muchos casos un mismo integrado puede censar múltiples variables, como por ejemplo presión y temperatura. Por lo tanto cada adquisidor al ser consultado va a responder tantas veces como sensores tenga.

// Dispositivo adquisidor
int STOTAL=4; // Total de sensores
float SEN01;  //Información devuelta por el sensor
float SEN02;
float SEN03;
float SEN04;
byte STYPE01; // Tipo, ej. Temperatura
byte STYPE02;
byte STYPE03;
byte STYPE04;

Ver tabla de tipos de sensores.

Solicitud de sensores

1. El controlador envía una trama de solicitud con el comando CON (ver tabla de comandos) y una ID de dispositivo.
2. El adquisidor recibe la petición y responde con un comando ACK.
3. El controlador responde el ACK con un comando GET.
4. El adquisidor envía una trama por cada sensor según la trama de respuesta con la siguiente información:

• Comando de respuesta ACK.
• Total de sensores.
• Valor recogido por el sensor.
• Tipo de sensor.
• Código de error 0x00.

5. El adquisidor responde con un comando FIN con el último envío de datos, entonces el controlador continua con el siguiente adquisidor.

Manejo de errores

• Cuando el adquisidor no esta listo para recoger datos de los sensores responde con un FIN y un código de error 0x01. El controlador continúa con el siguiente adquisidor.
• Cuando el adquisidor detecta fallos en un sensor o no recibe datos de éste, se responde con un ACK , un código de error 0x02 y un valor ZERO de recogida para dicho sensor.

Tiempos de espera

• El controlador espera un máximo de 500 milisegundos antes de pasar al siguiente adquisidor.

Máquina de estados

Adquisidor

El adquisidor funciona de forma independiente del controlador en relación a los métodos de medición y las operaciones automatizadas asociadas a dicho proceso de medición: El controlador solicita datos, el adquisidor los provee.

Es importante tener en cuenta que el rol del controlador no es realizar mediciones, ni automatizar procesos.

Por lo tanto, el adquisidor se cimienta bajo la estructura lógica de una máquina de estados transductora. Este modelo permite definir un esquema de estados de forma genérica:

• Recepción de datos.
• Procesamiento de datos.
• Ejecución de tareas
• Salida de datos

La máquina de estados deja la libre incorporación de funciones y sub programas que son ejecutados en el estado deseado según la información recibida bajo el protocolo de comunicación PSR.

Tramas

Trama de solicitud

Es la trama enviada por el controlador, se establece el comando y se espera respuesta.

Campo	Tipo de dato	Valor	Dato	Descripción
0	BYTE		DstID	Id del dispositivo al que consulta/responde. Para el controlador siempre es ‘0x00’ (ver IDs de dispositivos).
1	BYTE	0x00	SrcID	Id del dispositivo que consulta/responde. Para el controlador siempre es ‘0x00’ (ver IDs de dispositivos).
2	BYTE		ReqID	Número de pedido.
3	BYTE		Cmd	Número de comando (ver Tabla de comandos).
4	BYTE		CodErr	Código de error (ver Error codes)
5			Gap[0]	Datos que se tranportan. En caso de campos vacios o de valor null se completa con ‘0x00’.
...			Gap[..]
14			Gap[9]	Datos que se tranportan. En caso de campos vacios o de valor null se completa con ‘0x00’.
15	BYTE		Cks	Campo de verificación de trama por suma simple.

Trama de respuesta

Campo	Tipo de dato	Valor	Dato	Descripción
0	BYTE		DevID	Id del dispositivo al que consulta/responde. Para el controlador siempre es ‘0x00’ (ver IDs de dispositivos).
1	BYTE	0x00	SrcID	Id del dispositivo que consulta/responde. Para el controlador siempre es ‘0x00’ (ver IDs de dispositivos).
2	BYTE		TranID	Identificador de transacción.
3	BYTE		Cmd	Número de comando (ver Tabla de comandos).
4	BYTE		CodErr	Código de error (ver Error codes).
5	BYTE		Stotal	Cantidad de sensores.
6	BYTE		Snum	Numero de sensor con el que contesta.
7	BYTE		Stype	Tipo de sensor.
8~11	BYTE		Value	Valor recogido por el sensor (punto flotante).
...			Gap[..]
14			Gap[3]	Datos que se tranportan. En caso de campos vacios o de valor null se completa con ‘0x00’.
15	BYTE		Cks	Campo de verificación de trama por suma simple.

Tablas

Tabla de comandos

Comando	Decimal	Hexadecimal	Descripción
CON	170	0xAA	Evalúa si hay un dispositivo conectado.
ACK	171	0xAB	Como respuesta a un CON, se evalúa disponibilidad del dispositivo.
GET	172	0xAC	Solicitud de entrega de datos al adquisidor.
POST	173	0xAD	Envío de datos al adquisidor.
RESET	174	0xAE	Reinicio de adquisidor.
FIN	175	0xAF	Fin de entrega de datos.
			RESERVADOS
			COMANDOS NO DEFINIDOS
	190~200		Comandos personalizados.

Códigos de error

Código	Decimal	Hexadecimal	Descripción
Success	0	0x00	Nada que informar.
Espera	1	0x01	El dispositivo no esta listo para enviar datos.
Fallo	2	0x02	No se puede acceder a la información del sensor.

Tabla de sensores

Código	Sensor
0x01	Temperatura en cetígrados.
0x02	Humedad relativa.
0x03	Presión.

Esquemas de conexión

Controlador

Raspberry PI 4 GPIO pin out.

Pin	Tipo	Descripción
4	Vin 5V	Alimentación.
6	GND	Retorno alimentación.
8	UART TX	Bus de datos compartido con RX.
10	UART RX	Bus de datos compartido con TX.
12	GPIO18	Asignador de ID 0x01
16	GPIO23	Asignador de ID 0x02
18	GPIO24	Asignador de ID 0x03
22	GPIO25	Asignador de ID 0x04


Adquisidor

Arduino nano v2.3

Pin	Tipo	Descripción
1	UART TX	Bus de datos compartido con RX.
2	UART RX	Bus de datos compartido con TX.
5	D2	Receptor ID

API

JSON

{
    "transaction_uuid" : "",
    "controller_id": "id raspberry";
    "timestamp" : "terminadas todas las lecturas",
    "error_code" : "value",
    "coordinates" : {
        "lat": 1,
        "lng": 1
    },
    "battery_status" : "value",
    "sample": "si hay muestra para retirar",
    "storage": "uso del almacenamiento",
    "arduinos": [
        {
           "id": 1,
           "sensores": [
               {
                   "timestamp": 20211017,
                   "type": "temperatura",
                   "value": 30,
                   "unit": "C",
                   "error": 200
               },
               {
                   "timestamp": 20211017,
                   "type": "humedad",
                   "value": 100,
                   "unit": "%"
               },
               {
                   "timestamp": 20211017,
                   "type": "presion",
                   "value": 70,
                   "unit": "Hpa"
               }
           ]
        },
        {
           "id": 2,
           "sensores": []
        }
    ]
}

URL

https://ectomobile.sutty.nl/transactions