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La GLAP-Box V1 (La Gnu/Linux Arduino Processing - Box)

Par X. HINAULT - 15 Juin 2011
GLAPBOXv1 | Présentation | Materiel | Procédures | Tests | Applications | Technique

Taille comparative d'une UC classique,d'une GLAP-Box et d'une carte Arduino

GLAP-Box est un acronyme pour Gnu/Linux Arduino Processing - Box. Il s'agit d'un concept que j'ai imaginé de plateforme embarquée tournant sous une distribution Gnu/Linux ((X)Ubuntu) et sur laquelle s'exécute l'IDE Arduino ainsi que l'interface Processing et des fonctions avancées "prêtes à l'emploi" telles que la synthèse vocale, la vision par ordinateur avec la librairie OPenCV, la reconnaissance de marker de réalité augmentée avec ARToolkit, etc...

Tout l'intérêt d'une telle plateforme est d'allier la puissance de calcul d'un PC à la souplesse d'utilisation d'Arduino et de Processing. C'est une sorte de "serveur embarqué" à interface graphique auquel on accède par "accès au bureau distant" (VNC) depuis un poste fixe tournant sous n'importe quel OS (Windows, Ubuntu, Mac Os X, Android, ...), via réseau éthernet ou wifi sans fil, pour programmer et contrôler le PC (Processing) et la carte Arduino (IDE Arduino). lire la suite...

Voir également :

GLAP-BOX : PRISE EN MAIN

Présentation Matériel Procédures Tests

ATTENTION : Une GLAP-Box est une électronique de "haut niveau". Bien qu'une GLAP-Box soit relativement simple à mettre en oeuvre, elle s'adresse néanmoins à un public averti ayant au moins quelques bases en gestion d'un réseau local ainsi qu'une certaine habitude dans l'utilisation d'Arduino, base électronique programmable opensource de "bas niveau" facile à prendre en main. Des bases dans l'utilisation de Processing sont également souhaitables.

On this page... (hide)

  1.   1.  Présentation de la GLAP-Box
    1.   1.1  En synthèse
    2.   1.2  Présentation du concept de GLAP-Box
    3.   1.3  Les avantages de la GLAP-Box
  2.   2.  Base matérielle pour la GLAP-Box
    1.   2.1  La GLAP-Box v1 : (obsolète)
    2.   2.2  La GLAP-Box v2 : (Fevrier 2012)
    3.   2.3  Les différentes bases matérielles possibles pour créer une GLAP-Box.
  3.   3.  Procédures utiles avec la GLAP-Box
    1.   3.1  Intro
    2.   3.2  Procédures préparatoires utiles
    3.   3.3  Procédures de connexion à la GLAP-Box
    4.   3.4  Procédures de base
    5.   3.5  Procédures de mise en oeuvre matérielle
    6.   3.6  Procédures d'utilisation de la distribution Ubuntu (Gnu/Linux) embarquée
    7.   3.7  Procédures de sécurisation
    8.   3.8  Procédures avancées
  4.   4.  Tests de la GLAP-Box
  5.   5.  Tests simples du matériel via l'accès au bureau distant
  6.   6.  Programmes de test des fonctions natives de la GLAP-Box
  7.   7.  Programmes de test et d'exemple avancés
  8.   8.  Applications de la GLAP-Box
    1.   8.1  Exemples d'utilisation de la GLAP-Box autonome sans "accès au bureau distant" (sans VNC).
    2.   8.2  Exemples d'utilisation de la GLAP-Box avec "accès au bureau distant" par VNC
    3.   8.3  Exemples d'utilisation de la GLAP-Box avec VNC sur un robot
    4.   8.4  Exemples d'utilisation de la GLAP-Box avec affichage sur écran VGA
  9.   9.  GLAP-Box : Technique
    1.   9.1  La base matérielle
    2.   9.2  Le réseau et l'accès au bureau distant
    3.   9.3  Accessoires de la GLAP-Box
  10. 10.  FAQ
  11. 11.  GLAP-Box : Résolutions de problèmes

GLAPBOXPresentation

1.  Présentation de la GLAP-Box

GLAPBOX > Presentation

1.1  En synthèse

Une GLAP-Box, c'est :

  • un système Gnu/Linux embarqué facile à installer et à maintenir : vous utilisez une distribution Ubuntu LTS, stable, sûre, polyvalente et modulaire, qui s'installe en quelques minutes et qui dispose de milliers de paquets prêts à l'emploi pour la personnaliser. Vous travaillez en interface graphique ou en ligne de commande selon ce que vous préférez.
  • une courbe d'apprentissage réduite au maximum : vous utilisez sur votre système embarqué l'IDE Arduino et Processing qui vous sont familiers. Vous utilisez l'interface graphique d'Ubuntu, facile à prendre en main si vous ne connaissez pas.
  • des fonctions avancées immédiatement disponibles sans surcoût. toutes ces fonctionnalités sont utilisables depuis l'interface Processing, déclenchables depuis une carte Arduino connectées à la GLAP-Box. La GLAP-Box intègre notamment
    • la synthèse vocale à partir de simple chaine de caractères dans un programme,
    • la lecture de fichier son à partir de fichiers standards courants (wav, mp3, ogg, etc...),
    • la reconnaissance visuelle de visage,
    • la capture vidéo,
    • le traitement d'image en temps réel,
    • le suivi d'objet.
  • un temps de développement réduit et une capitalisation maximale des codes existants Arduino/Processing : tous les codes Arduino ou Processing que vous avez déjà écrit ou que vous trouverez sur ce site sont directement utilisables tels quels sur votre GLAP-Box !! Aucune adaptation de code à faire, aucune transposition à effectuer : copier/coller, faites votre montage et tout marche immédiatement ! Vous voulez utilisez un afficheur LCD, des boutons poussoirs, un servomoteur avec votre GLAP-Box ? çà vous prendra 5 minutes !
  • un système GNU/Linux embarqué qui démarre tout seul à la mise sous tension : la GLAP-Box démarre toute seule à la mise sous tension, le système Gnu/Linux ouvrant une session utilisateur sans avoir besoin de saisir de mot de passe. La connexion wifi se met également en place toute seule et un message sonore vous annonce l'adresse IP wifi sur laquelle la GLAP-Box est connectée, très pratique dans le cas d'une connexion sur routeur wifi avec attribution automatique des adresses (DHCP)... La carte Arduino connectée à la GLAP-Box démarre également toute seule. Vous pouvez également programmer le lancement de tous les programmes de votre choix au lancement du système sans aucune intervention ultérieure de votre part !
  • le contrôle du système Linux embarqué à partir d'une simple carte Arduino : grâce à la communication Arduino/Processing, vous pouvez contrôler et déclencher la plupart des applications du système Gnu/Linux embarqué. En effet, depuis Processing, il est possible d'exécuter des lignes de commande par programmation ! Ainsi, vous pouvez lancer Firefox par appui sur un bouton poussoir ou encore la lecture aléatoire de fichiers d'un répertoire avec VLC ou faire rebooter le système... Vous pouvez également récupérer le résultat de sortie de la console et l'analyser au besoin... vous faites ce que vous voulez quoi... !
  • l'accès au bureau distant de la GLAP-Box sans fil ou par réseau : vous travaillez sur votre GLAP-Box comme vous travailleriez sur votre propre PC, sauf que tout se passe à l'intérieur de votre GLAP-Box. Vous pouvez ainsi, depuis votre PC fixe, à distance et sans fil avec une portée 50m voire plus, reprogrammer la carte Arduino connectée à la GLAP-Box, visualiser des sorties de capteurs, visualiser le retour vidéo de votre GLAP-Box... Très, très pratique et très puissant dans le cas du développement d'un robot mobile !
  • Il est dès lors également possible d'utiliser une GLAP-Box pour tester et utiliser Ubuntu (Gnu/Linux), Arduino et Processing simplement à partir de n'importe quel ordinateur ou tablette tournant sous un OS compatible avec VNC, sans rien changer sur son ordinateur habituel. Ainsi, en pratique, la GLAP-Box peut s'utiliser et se contrôler indiféremment depuis un poste sous Windows, sous Mac Os X, sous Ubuntu (Gnu/Linux), mais aussi Androïd ou depuis un Iphone, un Ipad, etc... L'avantage ici est de tester et utiliser les fonctions avancées disponibles avec Arduino et Processing sur la GLAP-Box, une base prête à l'emploi, depuis n'importe quel support ou OS de contrôle en quelques minutes et sans rien avoir à modifier sur son ordinateur habituel !!
  • un partage de fichier par copier/coller pour faciliter le développement au maximum : la GLAP-Box utilise un partage de fichier NFS avec le PC fixe, facile à mettre en place.
    • Ainsi, vous pouvez développer sur votre PC fixe du code, le mettre au point, ou récupérer des codes sur internet, les tester. Une fois que votre code est prêt, vous copier/coller vers votre GLAP-Box, sans fil et à distance (!), et vous disposez du fichier sur votre GLAP-Box. Il ne vous reste plus qu'à le lancer.
    • A l'inverse, vous pouvez mettre au point du code sur votre GLAP-Box par accès au bureau distant. Un simple copier/coller et vous récupérez votre code sur votre PC. Autre exemple : votre programme sur votre GLAP-Box génère un fichier de données. Vous récupérez le fichier par un simple copier/coller depuis la GLAP-Box vers votre PC fixe. Souplesse maximale !
  • un système Gnu/Linu embarqué indépendant de votre mécanique : intégrée dans un boitier, pesant 1 kg environ, disposant de fixation polyvalente, la GLAP-Box peut être utilisée sur toutes sortes de mécaniques différentes (projet fixe, robot mobile roulant, marcheur, etc..)
  • un vrai PC basse consommation : la GLAP-Box est aussi un vrai PC qui peut être utilisé comme tel si on le souhaite. Consommation 14W !

En un mot : avec votre GLAP-Box, vous allez enfin vous faire vraiment plaisir !

1.2  Présentation du concept de GLAP-Box

1.3  Les avantages de la GLAP-Box

  • La GLAP-Box utilise un système Gnu/Linux "PC de bureau like", à savoir une distribution Ubuntu. Donc, on travaille sur la GLAP-Box depuis son PC fixe comme on travaillerait si tout se passait sur son propre PC, sauf que l'on contrôle un système distant et sans fil ! Ceci a plusieurs avantages non négligeables :
    • bien que si on le souhaite, on puisse contrôler le système en ligne de commande, on pourra également contrôler le système uniquement au sein de l'interface graphique Ubuntu, tout comme on le ferait sur son propre PC de travail.
    • la courbe d'apprentissage et de prise en main du système embarqué est réduite pour les habitués d'Ubuntu. Les autres prendront également très vite goût à l'utilisation d'Ubuntu.
    • les programmes Arduino et Processing qui fonctionnent sur un PC fixe fonctionneront sans aucune autre adaptation sur la plateforme embarquée : le gain de temps est énorme !
    • le système embarqué est très facile à maintenir et à adapter à ses besoins : ce sont près de 24 000 paquets logiciels qui sont disponibles dans les dépôts d'Ubuntu ! On pourra à sa convenance changer l'interface graphique, voire n'en n'utiliser aucune... installer les logiciels que l'on souhaite, etc... en quelques clics.
  • La GLAP-Box est contrôlée distance par "accès au bureau distant" via VNC qui est un standard de communication compatible pour la plupart des systèmes d'exploitation. On pourra donc utiliser une GLAP-Box à partir d'un PC sous Windows par exemple...
  • La GLAP-Box reste un véritable PC de bureau en cas de besoin : la simple connexion d'un écran, d'un clavier et d'une souris en fait un poste de travail classique sur lequel on pourra travailler directement si besoin. Le port éthernet permettra également de se connecter à internet sans aucune difficulté.

GLAPBOXMateriel

2.  Base matérielle pour la GLAP-Box

GLAPBOX > Materiel

2.1  La GLAP-Box v1 : (obsolète)

La GLAP-Box v1
La GLAP-Box v1 est construite autour d'une carte mère Intel au format mini-ITX (17cmx17cm) intégrant :

  • processeur Atom dual Core (4 threads) D510 cadencé à 1.6 Ghz
  • 1Go de RAM (extensible à 4Go)
  • un disque dur SATA de 40Go (SSD en option)
  • carte son intégrée
  • carte vidéo intégrée
  • connectique polyvalente : USBx8, sortie son, VGA, PCI, SATA

Premier contact avec la GLAP-Box v1

2.2  La GLAP-Box v2 : (Fevrier 2012)

La GLAP-Box v2
La GLAP-Box v2 est construite autour d'une carte mère Intel au format mini-ITX (17cmx17cm) intégrant :

  • processeur Ceidar dual Core (4 threads) N2800 cadencé à 1.86 Ghz
  • 2Go de RAM DDR3 SODIMM (extensible à 4Go)
  • un disque dur SATA 2,5" de 40Go (SSD possible)
  • carte son intégrée
  • carte vidéo intégrée
  • connectique polyvalente : USBx8 (dont 2 haute intensité), sortie son, VGA, HDMI, SATA

Premier contact avec la GLAP-Box v2

2.3  Les différentes bases matérielles possibles pour créer une GLAP-Box.

  • La "GLAP-Box" est un concept : une distribution Ubuntu embarquée intégrant Arduino et Processing. Ce concept n'est pas dépendant d'une plateforme particulière à priori, les bases x86 étant à ce jour les plus simples à mettre en oeuvre.
  • GLAP-Box avec un netbook :
    • eeePC 900 en GLAP-Box
    • eeePC 1001PX en GLAP-Box
    • netbook LDLC : N525 + 1 Go RAM +
  • GLAP-Box avec une carte mini-ITX (format 17 x 17 cm)
    • la GLAP-Box v1 : une carte mini-ITX D510MO de chez Intel + HDD 40Go + RAM 1Go + mini alim ATX pico-PSU 80W ou M3-ATX + boitier polyvalent M350

GLAPBOXProcedures

3.  Procédures utiles avec la GLAP-Box

GLAPBOXv1 > Procedures

3.1  Intro

3.2  Procédures préparatoires utiles

Premier contact avec la GLAP-Box v1

Préparation du poste client pour "accès au bureau distant" de la GLAP-Box (utilise VNC)

A noter que la GLAP-Box est "prête à l'emploi" en tant que serveur VNC et ne nécessite aucune configuration particulière. Seul le client VNC utilisé est à installer sur le poste client et le routeur utilisé doit être configuré avec le port 5900 ouvert.

3.3  Procédures de connexion à la GLAP-Box

Pour se connecter à la GLAP-Box à distance, il est indispensable de connaître son "numéro" sur le réseau (c'est l'adresse IP qui lui est attribuée par le routeur du réseau). Il y a plusieurs façon possible de connaître cette adresse : Les différentes façon de connaître l'adresse IP de la GLAP-Box.

Toutes ces procédures sont détaillées ici pour être complet, mais en pratique, choisissez la/les procédures que vous préférez.

Connexion par Ethernet

Connexion par wifi

Procédures utilisables en wifi et/ou éthernet

Informations techniques utiles

3.4  Procédures de base

Utilisation de la GLAP-Box

A noter que la GLAP-Box est "prête à l'emploi" en tant que serveur NFS et ne nécessite aucune configuration particulière. Seul le client NFS utilisé est à préparer ainsi que le routeur sur lequel les ports 110 et 2049 doivent être ouvert.

Contrôle et Programmation de la GLAP-Box

3.5  Procédures de mise en oeuvre matérielle

3.6  Procédures d'utilisation de la distribution Ubuntu (Gnu/Linux) embarquée

3.7  Procédures de sécurisation

A lire impérativement : La GLAP-Box et la sécurité

A noter que la GLAP-Box est "prête à l'emploi" en tant que serveur SSH et nécessite uniquement la copie de votre clé publique sur la GLAP-Box. Sur le routeur utilisé, le port 5900 doit être ouvert.

3.8  Procédures avancées

Utilisation de la GLAP-Box

GLAPBOXProcedureUbuntuModele

GLAPBOXTests

4.  Tests de la GLAP-Box

GLAPBOX > Tests

Une fois que vous avez accès à votre GLAP-Box via le réseau local depuis le poste client, vous allez (enfin !) entrer dans le vif du sujet en testant les fonctions disponibles sur votre GLAP-Box. Vous allez pouvoir tester simplement le bon fonctionnement de la GLAP-Box. Vous allez également pouvoir programmer votre GLAP-Box à partir d'une interface Processing pour qu'elle exécute de façon autonome les actions souhaitées en utilisant les fonctions avancées. Petite découverte avec quelques tests et programmes simples...

5.  Tests simples du matériel via l'accès au bureau distant

6.  Programmes de test des fonctions natives de la GLAP-Box

Sons

Capture vidéo

Traitement d'image et reconnaissance visuelle

Datalogging

Arduino

7.  Programmes de test et d'exemple avancés

Par accès VNC (Affichage sur le poste client du bureau de la GLAP-Box)

Par transmission des données sur le Réseau (Affichage sur le poste client de données en provenance de la GLAP-Box)

GLAPBOXProgTestModele

GLAPBOXApplications

8.  Applications de la GLAP-Box

GLAPBOX > Applications

8.1  Exemples d'utilisation de la GLAP-Box autonome sans "accès au bureau distant" (sans VNC).

GLAP-Box seule (= programmes Processing)

GLAP-Box + Arduino + Boutons Poussoirs

GLAP-Box + Arduino + Relais

  • éteindre/allumer la GLAP-Box par la carte Arduino.

GLAP-Box + Arduino + Afficheur LCD

GLAP-Box + Arduino + Afficheur LCD + BP

GLAP-Box + Arduino + Afficheur LCD + Clavier

GLAP-Box + Arduino + Afficheur TFT

GLAP-Box + Arduino + Afficheur TFT + Touchpad

8.2  Exemples d'utilisation de la GLAP-Box avec "accès au bureau distant" par VNC

GLAP-Box + Arduino + Capteur

GLAP-Box + Arduino + Webcam

  • Piège photographique

GLAP-Box + Arduino + Webcam + Servomoteurs

  • retour vidéo d'une webcam et contrôle de la position par servomoteur par clavier du poste fixe.
  • suivi de balle par tourelle Pan/Tilt
  • bras motorisé à positionnement automatique par détection de balle
  • vision binoculaire avec 2 webcams sur 2 tourelles pan/tilt

Télémétrie/transfert données distant par port dédié sur le réseau

8.3  Exemples d'utilisation de la GLAP-Box avec VNC sur un robot

Mini-PC Bot

cf page de eeePC Bot

  • Mouvement du robot contrôlé par vision binoculaire avec 2 webcams sur 2 tourelles pan/tilt

Bras robotisé

  • préhension d'une balle après localisation par webcam...

8.4  Exemples d'utilisation de la GLAP-Box avec affichage sur écran VGA

La GLAP-Box peut facilement être utilisée en tant que support d'art numérique avec une interactivité basée sur des éléments simples (webcam, bp, etc...) sans souris ni clavier.

GLAPBOXTechnique

9.  GLAP-Box : Technique

GLAPBOX | Procedures | Technique

  • Sur cette page sont rassemblées en vrac toutes les informations, discussions, tests et réflexions techniques concernant la GLAP-Box.

9.1  La base matérielle

Le boitier

La carte Mère

Alimentation

  • Alimenter ses motorisations et montages à partir de l'alimentation ATX de la GLAP-Box

9.2  Le réseau et l'accès au bureau distant

Outils communs

Ethernet

  • Mise en place d'un réseau éthernet par courant porteur CPL

Réseau wifi

Matériels wifi

Clés USB wifi testées et utilisables "out-of-the-box" avec la GLAP-Box :

Certains fabricants mettent à disposition les sources ou les drivers pour le monde Linux : Ralink fait partie de ceux-là !

Technologie wifi

9.3  Accessoires de la GLAP-Box

Vidéo

Webcams testées et utilisables "out-of-the-box" avec la GLAP-Box

  • Hercules Dualpix Exchange

10.  FAQ

  • GLAP-Box et sécurité : par défaut, la connexion wifi de la GLAP-Box n'est pas sécurisée afin de privilégier la rapidité de transfert. Ceci étant, il est tout à fait possible d'activer l'encryptage WEP ou autre.

11.  GLAP-Box : Résolutions de problèmes

  • Numpad inactivé par VNC ?