IOT kartlarında multiprocessing ‘in yan etkileri

Kategori: Arduino, IOT, OrangePI, RaspberryPI
Tarih: 10th Haziran 2018

Merhaba! eğer hala bu bloğu takip eden bir okuyucu var ise ona; değilse, dağda bayırda ekolanmış ve kimsenin çekiç, örs yada üzengi kemiğine dokunamadan sıfıra yakınsamış, gitmiş bir nara gibi.

 

Bu yazıda; sosyal/toplumsal neredeyse hiçbir konuya dokunmadan; 24 hazirana çok yaklaşmış olmamız hasebiyle, şu aralar canını çıkartırcasına üzerine çullanılan siyaset konu başlığını hiç rahatsız etmeden, şuan uyur isem muhtemelen uyanamayıp üzüleceğim, sahur yemeğine kadar, yaklaşık bir buçuk saat teknik bir konu üzerine yazıp; defolup gideceğim. Her ne kadar, uzun süredir sosyal ve manevi konularda, geçmiş ve geleceğe dair içimde uzun uzun serzenme isteği olsa da. Ah ah nerede o eski sahur tebrikleri. “Vay anasını! Bu tebriği paylaşalı bile 3 sene olmuş” demekten kendini alamıyor insan. Ki o zamanlar da “Vay anasını 8 sene olmuş Kütahya ‘ya geleli, neredeyse askere gidiyorum” diye geçen zamanın hızına şahitlik ettiğimi hatırlıyorum. Ahir zamanda, zamanın bereketsizliğine her an şahidiz demek ki. Sarı ışıkla aydınlanan, anti-hijyenik ama samimi; izmarit dağlarının kokusunda sabahlara kadar muhabbet çevrilen; zaman zaman konusu, zaman zaman kendisi yüksek rakımlı; -dolu dizgin- öğrenci günleriydi. Çok sevgili Ali amcanın da dediği gibi; öğrenci pisikolojisinden çıkamamış olmamdan mütevellit…

 

Geçen hafta içerisinde, geliştirmiş olduğumuz bir cihazda buzzer ile birkaç uyarı tonu çalma ihtiyacı hasıl oldu. Önce bu ihtiyaç doğrultusunda internette yazılmış mesajlara ve örnek kodlara göz attık. Devreye bağlantı şekli -bir led gibi- gayet basit. Birçoğu mantık olarak otursa da pratikte tam istediğimizi alamadık. Tekrar tekrar test ettik. Hatta acaba bizim kartlarımızda işlemcilerimiz de mi bir sorun var diye düşünüp; bu duruma biraz kafa patlattıktan sonra fark ettik ki bu; pratik ve teori uyuşmazlığının sebebi gözden kaçırılmış olan multiprocessing meseles imiş. Hemen herkesin bu konuda şu cümle kulağındadır “Bir bilgisayar, aslında bir anda sadece bir işlem yapabilir. Ama bilgisayarlar o kadar hızlıdır ki, işlemleri arkası arkasına o kadar hızlı çalıştırır ki: biz, müzik çalma, internette gezme ve dosya indirme… hepsi aynı anda oluyor gibi görürüz.” Bu cümlede bahsedilen iş tam olarak budur. Çok işlem yapabilme kabiliyeti.

 

Arduino, NodeMCU gibi üzerinde bir işletim sistemi çalışmayan kartlar multiprocessing değildir (özel olarak bir framework yazılır ise yapılabilir). Ama RaspberryPi, OrangePi gibi daha hızlı ve üzerinde işletim sistemi koşturduğumuz kartlar aynı anda çok işlem çalıştırabilir(Bu aslında işletim sisteminin maharetidir). Şimdilik burada kalalım.

 

Önce internete önerilen şekilde geliştirdiğimiz kodu paylaşmak istiyorum.

 


import time

from pyA20.gpio import gpio

from pyA20.gpio import port

buzzer = port.PA1

gpio.init()

gpio.setcfg(buzzer, gpio.OUTPUT)

def ses_cal(f, s):

st = int((f/2) * s)

for x in range(0, st):

time.sleep(1.0 / f)

gpio.output(buzzer, 1)

time.sleep(1.0 / f)

gpio.output(buzzer, 0)

ses_cal(400, 0.5)

 

Bu kod parçacığını incelersek görürüz ki 400Hz frekansında 0.5 sn bir ton çalınmak isteniyor. Yani yarım saniye boyunca Do notası çalmak planlanmış. Multiprocessing olmayan bir sitemde düşünülür ise bir problem yok. İşlemciler çok hızlı. Buzzera tam olması gerektiği zamanlarda 1 yada 0 lar gönderilir. Peki ama multiprocessing için ne değişiyor? Onun için işin matematiğini inceleyelim.

 

400 Hz bir ton çalmak için buzzera bir saniyede 400 adet 1 ve 0 sıfır sinyali göndermek gerekir. Bu da her 1 ve 0 sinyalinin arasında 0.00125 sn olacak demek olur. En düşük hızdaki işlemciler için bile bu yakalanabilir bir aralıktır. Buzzera tam 0.00125 sn de gerekli sinyalleri gönderebilir. Eğer tek işi sadece bu ise.

 

İşte çadır tam bu noktada karışıyor. Multiprocessing bir sistemde işlemci buzzera bir sinyal gönderiyor sonra biraz da diğer işlemleri yapıyım diyor geri döndüğünde bir bakıyor eyvah 0.002 sn geçmiş. Bu da tam sizin istediğiniz tonu üretmenizi engelliyor. Daha detaya inmek gerekirse; time.sleep fonksiyonu iki sinyal arasında tam sizin istediğiniz kadar süre bırakmaz. O satır sadece “burada 0.00125 sn bekle” demektir. Sizin multiprocessing den dolayı biraz o satırdan önce biraz da sonra kaybınız olabilir. Olmayadabilir. Hatta yeteri kadar hızlı olan işlemcilerimiz time.sleep esnasında bile birkaç sefer sizin işleminize gelmiş ve biraz daha zaman var gidiyim başka işlemleri yapıp geliyim demiş olabilir. Olmayadabilir.

 

Çözüm de işte burada çıkıyor. Buzzer sizin multiprocessing den, sleep ‘den falan anlamaz. Bana hangi aralıklarla sinyal gönderirsen ben ona göre bi ton çalarım der. Siz işi time.sleep e bırakmamalı kontrollerinizi kendiniz yapmalısınız. Datetime kütüphanenizin microsecond özelliği var iki sinyal arasındaki süreyi kendiniz hesaplayıp bir sonsuz döngü icerisinde kalıp yeterli süre geçtiği anda döngüden çıkıp yeni sinyali göndermelisiniz. Bu söylediğim esaslara göre yazılmış olan kod bloğu da aşağıdadır.

 


import time

import datetime

from pyA20.gpio import gpio

from pyA20.gpio import port

buzzer = port.PA1

gpio.init()

gpio.setcfg(buzzer, gpio.OUTPUT)

def ses_cal(f, s):

st = int(f * s)

za = int((1.0 / f) * 1000000)

t = datetime.datetime.now().microsecond

s = False

for x in range(0, st):

temp = datetime.datetime.now().microsecond - t

if temp < 0:

temp += 1000000

while temp < za:

i = 0

temp = datetime.datetime.now().microsecond - t

if temp < 0:

temp += 1000000

gpio.output(buzzer, s)

s = not s

t = datetime.datetime.now().microsecond

ses_cal(400, 1)

 

Bu kod bile; kartı eğer yoğun bir işlem yükünde kullanıyorsanız tam istediğiniz sonucu veremeyebilir. Bunun için de önerim: buzzer ile kartımız arasına arduino micro gibi düşük maliyetli bir kart daha takılıp buzzer o kart ile sürülebilir.

Gömülü sistemler ve hafıza kısıtı

Kategori: Arduino, Genel Programlama
Tarih: 12th Şubat 2018

Merhaba uzun süredir bir sürü konuda yazmak istememe rağmen yoğunluktan bir fırsat bulup da yazamadım. Gerçi “youtuber” lık bu kadar popülerken bu yazıyı okuyan olacak mı? O da muamma. Ama ben sanırım bir süre daha buradan sosyal ve teknik konularda yazmaya devam edeceğim. Hatta sonraki senelerde ilgili bir stajer arkadaş gelir ise onlarca projeyi/çözümü yazıya döktürmek gibi bir planım var.

 

Neyse; her eve bilgisayar her eve internet falan derken olay döndü dolaştı her şeye internete kadar geldi. Özetle IOT demek bu demek. Kombilerin, kumandaların, termometrelerin bile interneti var. Bizim herşeyden anında haberdar olma isteğimizle birlikte bu gömülü sistemler olayı da yürüdü gitti. Önceleri akıllı cihazlar geliştirmek bu kadar kolay değildi. Hatta cihazı internete bağlamak hayal bile değildi; yoktu! Sizin internete bağlı bir şeyiniz var ise bunun adı bilgisayardı. Bir şeyi internete bağlama fikri kimsenin aklına gelmemişti. Belkide ihtiyaç da değildi. Sonra teknolojinin x küp eğrisi şeklinde gelişiyor olması kısa zamanda mikroişlemcileri hızlandırdı, iletişim standartlarını geliştirdi, Çin ‘in de sahaya inmesi ile donanım ucuzladı ve biz nihayet lehim makinesinden bile internete bağlanabiliyor hale geldik.  İşin trajikomik tarafı, bu son verilen örnek tamamen gerçektir.

 

Artık neredeyse sadece yazılım bilerek bile birşeyler tasarlayabiliyorsunuz. 16F877 de ki iskele vs. … mantığını kavramak zorunda olduğunuz yapılar, günlerin ayların sınıflarına karıştı gitti. Her şeyin kartı çıktı. Çarli ‘nin melekleri! Yani I2C, SPI ve Seri iletişim ne demek öğrenin kullanamayacağınız teknoloji neredeyse kalmadı. Üzerinde işletim sistemi bile çalıştırabileceğiniz kartlar çıktı.

 

Sonuç olarak sıkıntılı kısma gelirsek. Daha doğrusu benim bu yazıda deyinmek istediğim sıkıntıya: hala bazı kartlarda hafıza kısıtınız var. Özellikle arduino nano, mikro gibi çok çok küçük boyutlu kartlarda. (Yazar aslında burada bu kartın kullanmış olduğu işlemcinin hafızasından bahsetmektedir.)

 

Özet geçmek gerekir ise arduino, temel olarak 2 program hafızasına sahiptir. Birincisi ve büyük olan, program kodlarının yüklendiği kısım. Yazdığınız kodlar makine koduna dönüştürülür ve buraya yüklenir. Programın çalışması demek de bu kodların satır satır, işlemcinin ALU devresine gönderilmesi/sonucun yorumlanması demektir. İkinci hafıza ise Arduino IDE ‘nin de -derleme bilgi ekranında- bahsettiği -kabaca- global değişkenlerin tutulduğu hafızadır. Bu çok daha küçüktür. ATmega328P işlemcisi için -ki arduino nano bunu kullanır- bu hafızalar 32KB ve 2KB dır. Yine bu işlemci üzerinden konuşmaya devam edersek; aynı anda Ethernet kartı ve Sd kart kullanarak bir geliştirme yapmak istiyorsanız muhtemelen size bu 2KB SRAM yetmeyecektir.

 

İşte tam da bu noktada, yani “acaba mega ile mi geliştirmeye devam etsem, o da çok büyük be bilader” dediğiniz; umutsuzluğun kapısında. Yürümekten çok, geri dönmenin sıcak geldiği bu anda; bu yazının hedef kitlesi olmuş durumdasınız. Bence aşağıdaki kodu inceleyin. Dizileri ve değişkenleri SRAM den kullanmadan tanımlayabilirsiniz. Umarım işinize yarar.

 

const char me0[] PROGMEM = "me0";
const char me1[] PROGMEM = "me1";
const char* const mDizi[] PROGMEM = {me0, me1};

const char me[] PROGMEM = "me";

const PROGMEM uint16_t sDizi[] = {1, 2};

const PROGMEM uint16_t se = 3;

char bufferStr[30];
int bufferInt;

void bufferStrDoldur(int a)
{
    strcpy_P(bufferStr, (char*)pgm_read_word(a));
}

void bufferIntDoldur(int a)
{
    bufferInt = pgm_read_word_near(a);
}

void setup()
{
    Serial.begin(9600);
    Serial.println(F("Basliyor..."));

    bufferStrDoldur(&mDizi[1]);
    Serial.println(bufferStr);

    strcpy_P(bufferStr, me);
    Serial.println(bufferStr);

    bufferIntDoldur(&sDizi[1]);
    Serial.println(bufferInt);

    bufferIntDoldur(&se);
    Serial.println(bufferInt);
}

void loop() { }

 

Not: bu yazıda paylaşılan kodlar ve çözümleme taa m.ö. yapılmış ancak bir türlü oturulup da bir yazı haline getirilememiştir. Bir başka deyişle; bugün IOT konusunda burun farkıyla önde görülen NetCAD, daha Netigma 2.0 ‘ı baştan mı yazsak yoksa 1. versiyonun üzerine mi geliştirsek diye tartışırken; biz IOT argeleri yapıyor, bu kodu projelerimizde kullanıyorduk. Saygılarımla…

Optimization WordPress Plugins & Solutions by W3 EDGE