C – Page 2 – OVERSIMPLE

Cross compilation avec un raspberry pi

Qu’est ce qu’un cross compiler?

Un cross compiler est une chaîne de compilation qui tourne sur une architecture mais qui génère un exécutable binaire pour une autre plate forme.

Avec notre raspberry pi, s’il est assez simple de compiler un code de petite taille,il devient très difficile de compiler de gros programmes.

Enfin, il est beaucoup plus agréable de compiler sur votre machine de guerre vos fichiers en une fraction de seconde que d’attendre une minute entre chaque retouche du code compilé par le petit processeur du raspeberry pi.

NOTE : Afin de fonctionner correctement, il est nécessaire d’utiliser une distribution utilisant le hard-float ABI. Ceci est le cas de la raspian et de la dernière version de d’arch pour le raspberry.

Le jeu d’instruction

Chaque processeur utilise son propre jeu d’instructions. Celui ci correspond au jeu d’instructions assembleur. Ce jeu d’instructions est dépendant de l’architecture du microprocesseur. Il dépend directement de la manière dont sont gravé les circuits en silicium.
L’article suivant en anglais explique le fonctionnement des portes logiques que l’on peut trouver dans un microcprocesseur : Article

Le jeu d’instructions supporté par les pc et qui est bien connu des reverser est le x86 qui correspond aux architectures Intel. Pour les AMD, c’est assez simple, c’est le même jeu d’instructions. Donc lorsqu’un code, par exemple du C, est compilé pour votre PC, il génère un assembleur x86 qui correspond à des instructions propres aux processeurs Intel et AMD.
Le problème c’est que le processeur présent sur le raspberry pi est un processeur ARM : 700 MHz ARM11 ARM1176JZF-S

Nous allons donc utiliser une chaîne de compilation qui générera un binaire pour le ARM1176JZF-S. Pour cela nous allons utiliser l’outil crosstool-ng.

Installation de crosstool-ng

Crosstool-ng est un outil permettant de construire des chaînes de compilation pour des plate-formes données.
Pour installer crosstool :

$ wget http://crosstool-ng.org/download/crosstool-ng/crosstool-ng-1.17.0.tar.bz2
$ tar xjf crosstool-ng-1.17.0.tar.bz2
$ cd crosstool-ng-1.17.0/
$ sudo ./configure --prefix=/opt/crosstool
$ make
$ sudo make install

J’ai du installer quelques programmes supplémentaires. Le script configuré indique ce qu’il manque. Dans tous les cas, n’hésitez pas à poster dans les commentaires si vous avez besoin de plus d’informations.

Réaliser la chaîne de compilation pour le raspberry pi

Il va falloir créer un répertoire dans lequel crosstool-ng va enregistrer votre chaîne de configuration.

Créer un répertoire pour héberger votre chaîne de compilation
Lancer /opt/crosstool/bin/ct-ng menuconfig

Le menu suivant apparaît:

Dans Path and misc options cocher Try features marked as EXPERIMENTAL (touche Y)
Toujours dans Path and misc options Changer Shell to use as CONFIG SHELL et choisir sh
Revenir au menu principal et sélectionner Target options
- Target architecture : ARM
- Endianess : little endian
- Bitness : 32 bits
Revenir au menu principal et sélectionner Operating system
Choisir Target OS linux
Revenir au menu principal et sélectionner Binary utilities
Changer binutils version pour la 2.21.1a
Revenir au menu principal et sélectionner C compiler
Cocher Show Linaro versions (EXPERIMENTAL) (touche Y)
Choisir linaro-4.6-2012.04 (EXPERIMENTAL)
Quitter et sauvegarder les changements

Cross compilons

La compilation s’effectue alors de la manière suivante :

$ ~/x-tools/arm-unknown-linux-gnueabi/bin/arm-unknown-linux-gnueabi-gcc helloWorld.c -o helloWord
$ ls
helloWord  helloWorld.c
$ scp helloWorld pi@192.168.1.107:helloWorld
pi@192.168.1.107's password: 
helloWord                                     100% 4985     4.9KB/s   00:00

On l’execute maintenant sur le raspeberry pi :

$ ssh pi@192.168.1.107
pi@192.168.1.107's password: 
Linux raspberrypi 3.2.27+ #250 PREEMPT Thu Oct 18 19:03:02 BST 2012 armv6l
 
The programs included with the Debian GNU/Linux system are free software;
the exact distribution terms for each program are described in the
individual files in /usr/share/doc/*/copyright.
 
Debian GNU/Linux comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY, to the extent
permitted by applicable law.
Last login: Sun Jan 13 13:33:49 2013 from 192.168.1.100
pi@raspberrypi ~ $ ./helloWorld 
Oversimple says hello!

Conclusion

On remarque qu’il est relativement difficile de monter une chaîne de compilation pour un processeur ARM et surtout assez long. La réalisation de la chaîne à pris presque une heure chez moi. Cependant, il devient très vite quasi indispensable de le faire si vous souhaitez développer sur le raspberry.
La conception et la compilation de gros projets devient donc plus simple. A titre d’information, les kernels que l’on récupère sur le site du projet raspberry sont compilé de cette manière.

Source :
helloWorld.c

Halloween tricks

Il faut dire qu’on aime la citrouille. Et puis on vient de recevoir nos raspeberry pi. En y regardant de plus prêt, on se rend rapidement compte qu’il faut faire quelque chose pour Halloween.

L’idée originale est donc de faire une lampe en citrouille qui s’active par la présence.

Prise en main du Raspberry pi

La première chose à faire est de voir si tout fonctionne. On va utiliser un Debian embarqué tel qu’il est proposé sur le site du raspberry pi. Pour notre projet, nous avons besoin d’allumer une lampe.
Les GPIO sont des broches d’entrée sortie dont on peut lire le niveau électrique (haut ou bas) et sur lequel on peut imposer un niveau de sortie (haut ou bas). Le niveau logique haut est une tension de 3.3V et le bas une tension de 0V.

Le mappage des GPIO est indiqué sur l’image suivante. Remarquez le petit p1 sur votre board et sur le schéma qui permettent de s’orienter.

Nous allons nous en servir en sortie pour activer une led dans un premier temps. Voici une photographie du montage :

Pour ce faire il faut définir la GPIO et indiquer le mode output :

echo "17" > /sys/class/gpio/export
echo "out" > /sys/class/gpio/gpio17/direction

Pour information: les GPIO fonctionnent sur les microcontroleurs (comme l’ARM du Raspberry pi) en three-state logic : Wikipédia

Il suffit maintenant de mettre à l’état haut le GPIO associé avec la commande suivante :

echo "1" > /sys/class/gpio/gpio17/value

Pour le mettre à l’état bas, mettre la valeur 0.

Pour le détecteur de mouvement en pratique il aurait été bon de prendre un détecteur infrarouge. Mais bien que terriblement efficace ce n’est pas aussi amusant que d’utiliser une webcam et de faire un peu de traitement d’image.

Conception du détecteur de mouvement

En ce qui concerne le détecteur de mouvement, nous avons utilisé une webcam ainsi que la librairie OpenCV. Voici un extrait de notre main simplifié :

int main(int argc, char **argv) {
 
	// Initialisation de notre lampe qui se trouve connecté au gpio 17
	// (voir ci-dessus)
 
	// Image
	IplImage *image1=NULL;
	IplImage *image2=NULL;
	IplImage *subImage=NULL;
 
	// Capture vidéo
	CvCapture *capture;
 
	// Ouvrir le flux vidéo,  mettre en paramètre le device de la cam (pour X = /dev/videoX)
	capture = cvCreateCameraCapture(atoi(argv[1]));
 
	//Configuration de la capture par défaut, donc la taille d'une image que l'on va récupérer. 640*480
	cvSetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 640);
	cvSetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, 480);
	cvSetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_BRIGHTNESS, 0.65);
 
	// Vérifier si l'ouverture du flux est ok
	if (!capture) {
		printf("Ouverture du flux vidéo impossible !\n");
		return 1;
	}
 
	printf("Enjoy !");
 
	// On allume notre lampe 2 fois avec une pause de 1 seconde 
 
	while(1) {
		// On récupère une image 
		image1 = cvQueryFrame(capture);
 
		// On attend 50 milisecondes
		cvWaitKey(50);
 
		// On sauvegarde notre image 1.
		cvSaveImage("buffer1.jpg",image1,0);
 
		// On récupère une image 2
		image2 = cvQueryFrame(capture);
 
		// On sauvegarde notre image 2
		cvSaveImage("buffer2.jpg",image2,0);
 
		// On recherche les 2 images
		image1 = cvLoadImage("buffer1.jpg", CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE);
		image2 = cvLoadImage("buffer2.jpg", CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE);
 
		// On soustrait les 2 images une à une afin d'avoir une différence.
		subImage = substract(image1, image2);
 
		// On calcul le nombre de pixel différents
		int trigger = count(subImage);
 
		// On compare la différence avec notre TRIGGER de test.
		if(trigger > TRIGGER) {	
			// Si plus de pixel modifié par rapport a notre TRIGGER, 
			// On allume la lampe pendant 10 secondes
		}
	}
 
	// On Libère notre webcam.
	cvReleaseCapture(&capture);
 
	return 0;
}

L’ensemble du code est présent en archive.

Assemblage

Une fois le programme lancé, on lui a apporté quelques modifications afin de changer l’état d’un GPIO en 5V. Pour allumer notre lampe allimentée sur le secteur nous utiliserons un relais activable en 5V.
Cependant, les GPIO du raspberry pi ne peuvent fournir que 3.3V. Pour pouvoir activer notre relais il faut amplifier le signal. Pour cela nous avons utilisé la sortie 5V du raspberry pi et un ampli audio (LM386) avec un montage non inverseur.

L’ensemble des pièces aillant été récupéré ici et là. Ci-dessous le schéma du montage :

Résultat final

OVERSIMPLE : Halloween détecteur de mouvement par oversimple

Source

Site officiel d’OpenCV

GPIO Raspberry Pi

Codes : complete source code
It’s Oversimple isn’t it?

Halloween Tricks [English Version]

We like pumpkin and for halloween we decide to create with our raspberry pi a motion sensor.

How it’s works ?

The idea is simple, when somebody is in the piece, the lamp is putted on.

Discover Raspberry pi

First step, we install a debian on ourraspberry pi.

Second step, we need to start a lamp with the gpio of the raspberry pi.
GPIO are input output spindle, we can have a high voltage (3.3 V) or low voltage ( 0V ).

We can see on the following picture, how to are the GPIO dispatched.

The first thing we do was to put on a LED. This was done by simply connecting a LED to the GPIO 17 and a resistor in serie.

We define the gpio 17 and we use this as an output :

echo "17" /sys/class/gpio/export
echo "out" /sys/class/gpio/gpio17/direction

And to enable the led, we put the voltage high :

echo "1" /sys/class/gpio/gpio17/value

Note : to put off the led we simply replace « 1 » by « 0 »

Create a motion sensor with a webcam

In practice, we could use a infrared motion sensor. However we only have a webcam, and it’s more challenging with a webcam.

The code is available in the archive.

int main(int argc, char **argv) {
 
	// Initialization GPIO 17
 
	// Image
	IplImage *image1=NULL;
	IplImage *image2=NULL;
	IplImage *subImage=NULL;
 
	// Capture movie
	CvCapture *capture;
 
	// Open the webcam with the number of the device (/dev/videoX for X the number)
	capture = cvCreateCameraCapture(atoi(argv[1]));
 
	//Configure the resolution for the webcam
	cvSetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 640);
	cvSetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, 480);
	cvSetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_BRIGHTNESS, 0.65);
 
	// Check if capture is ok
	if (!capture) {
		printf("Ouverture du flux vidéo impossible !\n");
		return 1;
	}
 
	printf("Enjoy !");
 
	// We start our lamp 2 time for check and give the signal
 
	while(1) {
		// Screen first picture
		image1 = cvQueryFrame(capture);
 
		// Waiting 50 milisecondes
		cvWaitKey(50);
 
		// Save image 1
		cvSaveImage("buffer1.jpg",image1,0);
 
		// Screen second picture
		image2 = cvQueryFrame(capture);
 
		// Save image2
		cvSaveImage("buffer2.jpg",image2,0);
 
		// We save both picture
		image1 = cvLoadImage("buffer1.jpg", CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE);
		image2 = cvLoadImage("buffer2.jpg", CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE);
 
		// We substract image1 and image2
		subImage = substract(image1, image2);
 
		// We count the number pixel difference of the image 1 and image 2.
		int trigger = count(subImage);
 
		// We compare with our TRIGGER, if we detect mouvement
		if(trigger &gt; TRIGGER) {	
			// if more pixel modify we start the lamp
		}
	}
 
	// Free capture
	cvReleaseCapture(&amp;capture);
 
	return 0;
}

Assembly

Ok, now the program works but we have a problem with GPIO . to put on our lamp we need 5V. For this reason we use a relay in 5V.

However, the raspberry pi ‘GPIO can only provide 3.3V. We need to amplify the signal.

We use the output 5V of the raspberry and an audio amplify (LM386) in non inverting scheme.

We can see the assembly :

Final result

OVERSIMPLE : Halloween détecteur de mouvement par oversimple

Source

Site officiel d’OpenCV

GPIO Raspberry Pi

Codes : complete source code

It’s Oversimple isn’t it?

Synchronisation sur un protocole bas niveau

Nous sommes en mesure d’espionner les premières transactions. Il ne nous reste plus qu’à configurer l’affichage sur la dalle tactile. Cet article va présenter la façon dont nous avons choisi de nous synchroniser avec le signal que nous espionnons. Cette méthode peut être extrapolée à d’autres protocoles de communication.

Synchronisation entre l’espion, le terminal et la carte

Les communications avec cartes à contact suivent la norme iso7816. Les communications sont réalisées en passant, sur la ligne, un état haut ou un état bas. Ce niveau logique doit être appliqué pendant une certaine durée; la durée de transmission d’un caractère. Afin de faire simple, cette durée dépend de la fréquence d’horloge appliquée à la carte par le terminal.

On peut le définir tel que :

Tc = a*f 
où :
f est la fréquence
Tc est la durée d'un caractère
a est un facteur de proportionnalité

Le temps que dure un caractère peut changer durant la transmission mais il sera toujours fonction de la fréquence. Pour le modifier, la carte demande à ce que se soit la valeur de a qui évolue.

Une explication plus détaillée (et surtout plus juste) est faite dans la norme iso 7816 ou bien dans l’EMV book 1 téléchargeable sur le site d’EMVco : http://www.emvco.com/specifications.aspx?id=223

Trame observée

La première action consistait à visualiser le signal obtenu. Pour ce faire, j’ai décortiqué la norme et pris un oscilloscope. Dans le cas étudié, la première chose transmise est un octet décrivant le codage des caractères (Big endian / Little endian). Il est transmis par la carte et ressemble à ceci :

On remarque alors qu’aux temps t1 et t2, nous avons, bien que le caractère soit différent, un front descendant. Ceci correspond, d’après la norme, à la transmission de trois bits. Nous allons donc nous synchroniser sur ces deux fronts descendants lancer un compteur de temps et diviser le résultat par trois afin d’obtenir la durée de transmission d’un bit.

Code

Nous codons ceci sur un micro-contrôleur pic32. Le modèle de notre PIC est le pic32mx795F512L.
Configuration de l’interruption qui doit se déclencher sur les fronts descendants:

 /* Configure the interupt on IO to answer on each falling edge*/
    ConfigINT2(EXT_INT_ENABLE | FALLING_EDGE_INT | EXT_INT_PRI_1);

Implémentation de l’interruption pour lancer le timer 1 lors du premier front descendant puis le couper lors du second.

unsigned int state = 0;
unsigned int bitDuration = 0;
 
/* INT2 ISR */
/* Interruption externe 2 */
void __ISR(_EXTERNAL_2_VECTOR, IPL1) _Int2Handler(void) {
 
    /* State = 0 il s'agit du premier front descendant */
    if(0 == state)
    {
        /* Configure le Timer1*/
        mT1ClearIntFlag();
        /*Lance le timer 1 */
        OpenTimer1(T1_ON | T1_SOURCE_INT | T1_PS_1_1, 64000);
        state = 1;
    }
    else if(1 == state)
    {
          ConfigIntTimer1(T1_INT_OFF);
          bitDuration = ReadTimer1()/3;
    }
    /*Efface le flag d'interruption*/
    mINT2ClearIntFlag();
}

bitDuration contient alors le nombre de coups de clock que l’on doit compter pour obtenir le temps de transmission d’un bit.

It’s OverSimple, isn’t it?