linux – OVERSIMPLE

Raspberry Pi et domotique

Afin d’appareiller nos maisons respectives, nous cherchions une solution domotique abordable.
Après avoir fait le tour du net et des magasins de bricolage, nous nous sommes fixés sur les équipements avec une fréquence de 433Mhz. Ces équipements sont économiques, les protocoles utilisés sont statiques et il est très simple de trouver de quoi communiquer avec.

Le projet

Nous avons profité d’un projet lancé par l’ENSICAEN en partenariat avec Radiospare. Nous souhaitons d’ailleurs les remercier tous les deux pour nous avoir accompagner tant financièrement que techniquement durant ce projet.

La base du projet est la réalisation d’un projet domotique avec Raspberry Pi.

Nous avons choisi de réaliser un petit module à greffer sur les ports du Raspberry Pi afin de pouvoir éteindre et allumer des équipements en RF433 (volets roulants, prises, lumières, etc…).
Une fois ce module réalisé, nous avons développé une interface web afin de pouvoir utiliser et scénariser les équipements.

L’architecture

Nous avons développé notre module à l’aide d’un composant permettant de moduler et démoduler les signaux RF433, le RTX MID 3V.

Afin de capturer les signaux, nous avions besoin d’un système temps réel. La première solution consiste à installer un OS temps réel sur le Raspberry Pi. La seconde consiste à utiliser un micro-contrôleur. Nous sommes partis sur la seconde solution et avons développé sur un PIC18F24k50. Il présente l’avantage d’être petit, économique et de disposer de suffisamment de RAM.

Les signaux

Les signaux qui permettent de commander les équipements sont statiques. Ceci implique que pour chaque commande allumer et éteindre, le signal émit est identique. La figure ci dessous représente un signal quelconque.

L’objectif de notre module est donc de faire un enregistreur de signal capable de le réémettre. Nous avons remarqué que le signal de commande était réémis plusieurs fois de suite par les émetteurs du commerce. Ceci est dû au fait que le protocole est à sens unique. Il n’y a donc pas de validation (ACK) une fois le signal reçu. Ces espaces vides sont cependant présents sur plusieurs protocoles RF433 que nous avons observé à l’oscilloscope (équipements des marques DIO et Carrefour).

Afin d’acquérir correctement le signal émis à l’intention de ces équipements, nous utilisons l’algorithme suivant :

Lire état (haut/bas)
Si état haut continuer, sinon revenir à 1
Enregistrer le plus longtemps possible
Chercher la plus longue série d’états bas consécutifs
Chercher la plus proche série d’états bas consécutifs de longueur équivalente
Le signal se trouve entre les deux séries d’états bas

Il suffit ensuite d’émettre plusieurs fois ce signal pour allumer ou éteindre un équipement. Cet algorithme a été implémenté en C. L’enregistrement fonctionne sur le module et la recherche du signal (étape 4 à 6) tourne sur le Raspberry Pi.

Le module

Le module se connecte sur les PIN du Raspberry Pi. La communication entre le Raspberry Pi et le PIC18F24k50 est assuré au travers du port série. Pour cela, il a été nécessaire d’utiliser une astuce pour retirer la console du port série d’un Raspberry Pi.
Le module tient dans un boîtier de Raspberry Pi avec une antenne de 8.175 cm de long.

Les prochains travaux consisterons à améliorer l’antenne afin d’optimiser la porté en réception afin de permettre l’ajout de nouveaux modules.

Interface Web

Afin de mettre en place l’interface web, nous avons installé un serveur Nginx. La base php et les interfaces ont été développés par Antoine Choquet.

Quand est ce que ça sort

Nous réalisons encore quelques tests avec l’antenne, ce qui peut entraîner quelques changements sur le PCB. En parallèle, nous testons encore un peu le scripts d’installation. Tout ça devrait être prêt dans le courant de décembre, avant noël. Comme toujours, les sources et les schematics seront libres.

Créer une enceinte programable pour Raspberry pi

Dans cet article, nous allons voir comment modifier une enceinte que l’on trouve dans le commerce afin de l’utiliser avec le raspberry pi.

Pour une application, je souhaitais ajouter la voix à mon raspberry et je devais changer l’enceinte de mon réveil. Pour cela, j’ai utilisé une enceinte autoalimentée que l’on peut recharger en USB. Cette solution a deux inconvénients majeurs :

L’enceinte grésille lorsqu’elle est alimentée mais qu’aucun son n’est envoyé sur la prise jack
On passe notre temps à recharger l’enceinte si elle n’est pas connectée au pi ou alors on occupe un port usb.

La solution serait donc de pouvoir programmer l’allumage et l’extinction de notre enceinte.

Piloter l’enceinte

Afin de rendre l’enceinte pilotable, j’ai choisi d’agir directement sur l’alimentation.
L’idée est d’utiliser le raspberry pi pour alimenter l’enceinte. Afin de pouvoir faire celà, il faut supprimer la batterie de l’enceinte. Si votre enceinte n’a pas de batterie, vous pouvez passer cette étape.

En démontant l’enceinte j’obtiens ce que l’on voit sur l’image suivante :

J’ai donc coupé les deux fils reliant la batterie. Je l’ai fait de mainière à pouvoir les ressouder si dans le futur je souhaite réutiliser l’enceinte en mode portable.

Après cela, j’ai remonté l’enceinte et je me suis attaqué à la réalisation d’un cable USB-mini USB comme ceux qui alimentent nos téléphones portables. Choississez un câble assez gros, le soudage n’en sera que plus facile. Il faut maintenant permettre au pi de contrôler cette alimentation. L’alimentation USB est en 5V. Les GPIO du raspberry pi ne sont que en 3V, il va donc falloir faire un petit montage afin d’effectuer cette conversion. Pour cela, j’utilise le composant SFH6206. Voici le schéma :

Une fois assemblé, j’obtiens le montage suivant :

La programation

Nous allons utiliser les GPIO, pour cela j’ai développé un petit programme en C à l’aide de la librairie bcm2835. Vous pouvez retrouver un exemple d’installation et de compilation dans cet article.

#include <bcm2835.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
#define PIN_ALIM_SPEAKER RPI_GPIO_P1_07
 
int main(int argc, char ** argv) {
   if (!bcm2835_init()) {
        return EXIT_FAILURE;
   }
 
   //On alimente l'enceinte
   bcm2835_gpio_fsel(PIN_ALIM_SPEAKER, BCM2835_GPIO_FSEL_OUTP);
   bcm2835_gpio_write(PIN_ALIM_SPEAKER, HIGH);
 
   //... Jouer un son
 
   //On éteint l'enceinte
   bcm2835_gpio_write(PIN_ALIM_SPEAKER, LOW);
   bcm2835_close();
   return EXIT_SUCCESS;
}

Rendu final

Afin de cacher un peu le montage, j’ai utilisé un vieux boitier de disque dur externe.

OVERSIMPLE : Un réveil avec un raspberry pi par oversimple

Utiliser le port série du Raspberry Pi

Le port série est un standard qui est très utilisé dans le monde de l’industrie. De nombreux informaticiens utilisent leur raspberry via le port ethernet pour ensuite y connecter une antenne wifi. Dans cet article, nous verrons comment utiliser ce port série avec une librairie POSIX afin de dialoguer au travers d’un programme C.

Désactiver le terminal sur le port série du raspberry pi

Nous souhaitons maintenant utiliser le port série du raspberry non plus pour ouvrir un terminal dessus mais pour émettre et recevoir des trames.
Nous allons pour cela configurer le linux embarqué pour qu’il ne redirige plus vers un terminal mais vers le port série.
Avant de faire cela, il vous faut un autre moyen de vous connecter à votre raspberry pi. Vous pouvez soit utiliser un câble ethernet et ouvrir une session ssh ou bien configurer un hotspot wifi comme décrit dans cet article.
Cependant, si vous disposez d’un clavier et d’un écran hdmi, ceci peut tout aussi bien faire l’affaire.

Pour désactiver le bind du terminal sur le port série il vous faut éditer deux fichiers.
Le premier et le plus important est : /etc/inittab

Ce fichier contient la commande qui active le bind du terminal (type vt100) sur le port série à une vitesse de 115200 baud.
Allez à la fin du fichier et commentez la ligne suivante en ajoutant un ‘#’ devant :

T0:23:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100

La simple modification de ce fichier peut être suffisante. Cependant, le raspberry pi redirige automatiquement les informations du boot sur le port série. Si vous avez un système branché sur le port série lors de son démarrage, il est possible que vous ne souhaitiez pas qu’il puisse recevoir les informations du boot.

Pour cela, il vous faut également éditer le fichier boot/cmdline.txt

Le fichier doit ressembler à ceci :

dwc_otg.lpm_enable=0 console=ttyAMA0,115200 kgdboc=ttyAMA0,115200 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline rootwait

Retirez toutes les références à ttyAMA0 qui est le nom du port série. Votre fichier doit maintenant ressembler à ceci :

dwc_otg.lpm_enable=0 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline rootwait

Pour appliquer les changements réalisés il vous est nécessaire de rebooter le raspberry pi. Vous pouvez vérifier le bon fonctionnement en utilisant le programme minicom. Par exemple, vous pourriez utiliser votre raspberry pi pour ouvrir une session sur un autre raspberry pi via le port série.
Comment ça mes idées sont parfois tordues?

Programmer en C

Il existe de nombreuses choses déjà toutes faites pour contrôler les ports séries. Cependant, rien ne vaut une bonne librairie POSIX qui a l’avantage d’être compatible avec tous les systèmes linux embarqués ou non.

Nous utilisons la librairie POSIX pour communiquer avec le Raspberry Pi. Celle ci est donc compatible sur l’ensemble des systèmes embarqués Linux.

Voici un exemple permettant de renvoyer le message reçu :

#include <stdio.h>   /* Standard input/output definitions */
#include <string.h>  /* String function definitions */
#include <unistd.h>  /* UNIX standard function definitions */
#include <fcntl.h>   /* File control definitions */
#include <errno.h>   /* Error number definitions */
#include <termios.h> /* POSIX terminal control definitions */
 
typedef int serialPort;
serialPort SerialLib_open(const char * portPath);
 
int main(int argc, char **argv) {
   serialPort p = SerialLib_open("/dev/ttyAMA0"); /* The serial port of the raspberry pi */
   char buffer[16];
 
   read(p, buffer ,15);
   write(p, buffer ,15);
   buffer[15] = "";
 
   printf("Message recu: %s n",buffer);
   return EXIT_SUCCESS;
}
 
/**
 * Open the specified serial port
 * and return the associated file descriptor
 * 
 */
serialPort SerialLib_open(const char * serialPortPath) {
   int fd; /* File descriptor for the port */
 
   fd = open(serialPortPath, O_RDWR | O_NOCTTY);
   if (fd == -1) {
      /* Error opening the serial port */
      printf("Could not open the serial port : %s - ", serialPortPath);
   }else {
      fcntl(fd, F_SETFL, 0);
   }
   return (serialPort)fd;
}

Conclusion

Vous pouvez tester le code précédent avec un second rapberry pi par exemple. Ceci peut s’avérer très utile lors de l’utilisation de devices externes. Nous l’avons par exemple utilisé pour connecter notre rapsberry pi à un microcontrôleur 8bits.

It’s oversimple isn’t it?

Point d’accès wifi avec un Raspberry Pi

Nous avons récemment eu besoin d’avoir un point d’accès sur le Raspberry Pi. Cet article a pour but de faire un petit rappel lorsque l’on va en avoir de nouveau besoin!

Tout d’abord, nous allons commencer par installer le firmware pour le dongle USB :

apt-get install zd1211-firmware

Petite erreur que j’avais avec un freeze du raspberry (dmesg) :

[   43.500170] usb 1-1.3: Could not load firmware file zd1211/zd1211b_ub. Error number -2
[   43.500204] zd1211rw 1-1.3:1.0: couldn't load firmware. Error number -2

Une fois le dongle USB installé sur notre raspberry pi, on configure le serveur DHCPD sur l’interface wifi.

sudo apt-get install isc-dhcp-server
sudo vi /etc/dhcp/dhcpd.conf
sudo ifconfig wlan0 192.168.3.1 netmask 255.255.255.0
sudo /etc/init.d/isc-dhcp-server start

Dans mon cas, j’ai choisi de mettre comme adresse sur notre interface wifi 192.168.3.1

Pour faire le hostspot wifi, j’ai choisi hostapd

sudo apt-get install hostapd
sudo vi /etc/hostapd/hostapd.conf

La configuration est la suivante :

# Configuration récupère sur http://doc.ubuntu-fr.org/hostapd
# interface wlan du Wi-Fi
interface=wlan0
 
# nl80211 avec tous les drivers Linux mac80211
driver=nl80211
 
# Nom du spot Wi-Fi
ssid=oversimple
 
# mode Wi-Fi (a = IEEE 802.11a, b = IEEE 802.11b, g = IEEE 802.11g)
hw_mode=g
 
# canal de fréquence Wi-Fi (1-14)
channel=8
 
#WPA2-PSK-CCMP
wpa=2
wpa_passphrase=oversimple
wpa_key_mgmt=WPA-PSK
wpa_pairwise=CCMP
rsn_pairwise=CCMP
 
# Beacon interval in kus (1.024 ms)
beacon_int=100
 
# DTIM (delivery trafic information message)
dtim_period=2
 
# Maximum number of stations allowed in station table
max_num_sta=255
 
# RTS/CTS threshold; 2347 = disabled (default)
rts_threshold=2347
 
# Fragmentation threshold; 2346 = disabled (default)
fragm_threshold=2346

On peut exécuter hostapd :

hostapd -d /etc/hostapd/hostapd.conf

Cependant, si l’on désire avoir notre point d’accès wifi au démarrage du raspberry , il faut configurer l’interface wifi avec une IP Fixe :

vi /etc/network/interfaces
 
allow-hotplug wlan0
iface wlan0 inet static
address 192.168.3.1
netmask 255.255.255.0

On édite le fichier de config pour le démarrage de hostapd:

 sudo vi /etc/default/hostapd

Le contenu :

allow-hotplug wlan0
iface wlan0 inet static
address 192.168.3.1
netmask 255.255.255.0

On édite dans le fichier /etc/default/hostapd afin de pouvoir sélectionner la configuration requise :

DAEMON_CONF="/etc/hostapd/hostapd.conf"

Puis on active le tout au démarrage :

sudo update-rc.d hostapd enable
sudo update-rc.d isc-dhcp-server enable

Si vous avez besoin que le raspberry fasse une passerelle, il faut activer l’ip forwarding afin que les 2 interfaces(eth0 & wlan0) puissent communiquer.

It’s Oversimple, isn’t it?

Wake me up !

Aujourd’hui, ajout de la fonctionnalité réveil matin à notre Raspberry pi. Pour réaliser tout ça, nous allons greffer à notre raspberry pi : un bouton champignon.

Réalisation du bouton champignon

Pour éteindre notre réveil, nous allons hacker la petite veilleuse pour enfant.

Vous pouvez la trouvez en cliquant ici.

On commence par démonter la lampe et désolidariser la led de l’interrupteur poussoir. Nous voulons faire ressortir la masse, une entrée pour allumer la led et une sortie pour avoir l’état de l’interrupteur (ouvert ou fermé).

Enfin pour le haut parleur, n’importe lequel peut faire l’affaire. En prévoir un qui soit tout de même auto alimenté, ou bien utiliser comme nous un ampli audio 5V que l’on a relié à l’alimentation du Raspberry pi.
Attention dans le cas où l’ampli audio est alimenté via le Raspberry pi, ne pas oublier de prendre une alimentation plus forte qu’un simple chargeur de téléphone.

Ce qui nous donne :

Nous codons la détection en C. Pour cela nous réutilisons la même librairie que pour l’alarme de maison : Alarme de maison avec un raspberry pi
La fonction suivante nous permet d’allumer ou d’éteindre la led de notre lampe :

void detectInput(void) {
   uint8_t value;
   uint8_t refValue;
 
   refValue = bcm2835_gpio_lev(PIN_SENSOR);
 
   do {
      // lecture du niveau d'entre©e
      value = bcm2835_gpio_lev(PIN_SENSOR);
      delay(400);
   } while(refValue == value);
 
   bcm2835_gpio_write(PIN_ACTOR, HIGH);
}

Enfin pour ce qui est de jouer de la musique nous allons utiliser le programme aplay qui est présent par défaut.
Le fichier source est disponible en annexe.

Il nous suffit alors de lancer le programme à l’aide d’une tâche cron à l’heure du réveil.

Sources et Bibliographie

It’s Oversimple, isn’t it?

Attaque sur carte sans contact

Un petit retour sur le workshop de la Nuit du Hack.

La démonstration principale de ce workshop était une attaque sur les cartes sans contact. Celles-ci proposent de payer en sans contact à une distance d’une dizaine de centimètre du lecteur. Ce paiement ne nécessite pas de saisir son code PIN. Il est cependant limité à des transactions d’un montant maximal de 20€ et à 4 transactions consécutives. Après il faut passer en mode contact pour réaliser une transaction.

Description de l’attaque

L’idée est de réaliser un proxy permettant de faire une transaction à distance.

Le téléphone est un téléphone NFC qui permet de réaliser des transactions en sans contact. Celui-ci est relié par un réseau, par exemple un réseau internet, à un lecteur de carte sans contact. Ce lecteur dans le schéma est représenté à droite à coté du personnage en costume. Il est relié à un ordinateur afin de pouvoir être accessible depuis un réseau.

Nous aurions aussi pu utiliser un autre téléphone NFC à la place du couple PC – lecteur sans contact. Cependant je n’avais à ma disposition qu’un seul téléphone NFC.

L’attaque consiste à réaliser un proxy passif afin de réaliser un paiement à l’aide d’une carte qui ne se trouve pas à proximité du lecteur. Puisque la technologie est sans contact, cela peut être réalisé à l’insu de la cible.

Réalisation

Afin de réaliser cette attaque, un téléphone Nexus S a été utilisé. Ce téléphone possède une puce NFC et permet l’installation de l’application simply tap avec une cyanogen mod 9.1. Cette application permet d’avoir accès à l’antenne NFC du téléphone depuis une application android. Le but premier est de réaliser des services de paiement en cloud.

Dans notre cas, au lieu d’interroger un cloud, nous interrogeons un lecteur distant afin de dialoguer directement avec une carte sans contact.

Démonstration :

Attaque par proxy par oversimple

Comment s’en protéger

Pour s’en protéger, c’est assez simple il suffit de mettre sa carte dans un étui en fer. Il existe des portes feuilles blindés qui font très bien l’affaire.

Bibliographie

SimplyTapp NFC Payment System Debuts with CyanogenMod 9.1
emulating pki smart card with cm9.1
NFC Proxy

Alarme de maison avec un raspberry pi

J’ai un ami qui souhaite vérifier que personne n’entre chez lui quand il n’est pas là. Ceci peut être intéressant pour Dexter mais aussi en cas de propriétaire invasif. Afin de contrôler les allers et venues dans son appartement, nous avons eu l’idée de prendre en photo avec une webcam toutes les personnes qui passent la porte. Les photos pourront ensuite être envoyées par mail ou bien sur une interface web.

Mise en place d’un système de sécurité

Un système de sécurité est composé de capteurs. L’ensemble des capteurs permet de détecter une présence. On va retrouver des capteurs sur les portes et fenêtres qui permettent de savoir si celles ci sont ouvertes. On peut aussi trouver des capteurs de mouvement. Dans notre cas, nous souhaitons utiliser un capteur permettant de détecter l’ouverture d’une porte. Celui ci a été récupéré dans le vieux carton d’un projet de technologie réalisé en 4ième.

Ce capteur va alors être relié à un GPIO du raspberry pi. Il faudra ensuite prendre une photographie en direction de la porte d’entrée sur laquelle le capteur sera placé. On aurait tout aussi bien pu activer un buzzer.

Partie hardware

le capteur fonctionne avec un commun et une sortie normalement ouvert et normalement fermé. L’idée est de relier ce capteur à un GPIO du raspberry pi afin que l’on détecte sur le GPIO :

Un état haut (3.3V) si la porte est fermé
Un état bas (0V) si la porte est ouverte

Nous obtenons le câblage suivant :

Afin de s’assurer que la sortie est à l’état bas lorsque la porte est ouverte nous utiliserons une résistance de pulldown.
pour réaliser ce montage nous utilisons un connecteur au pas de 2.54 ainsi qu’un petit domino et nous obtenons le montage suivant, qui se fixe simplement sur le raspberry pi :

Il faut maintenant détecter le niveau de la pin GPIO22. Pour cela nous allons utiliser, une librairie C conçue pour piloter nos GPIO.

Librairie C pour le BCM 2835

La librairie que nous utilisons est disponible ici : librairie

Sur le raspberry pi, ouvrez un shell :

$ wget http://www.open.com.au/mikem/bcm2835/bcm2835-1.17.tar.gz
$ tar zxvf bcm2835-1.17.tar.gz
$ cd bcm2835-1.17
$ ./configure
$ make
$ sudo make check
$ sudo make install

La librairie est maintenant installée.
Les noms des GPIO sont ceux décrit en orange dans l’image ci dessus. Il sont nommés de RPI_GPIO_P1_01 à RPI_GPIO_P1_26. Et ils correspondent aux 26 broches de sorties. Cependant, ils ne correspondent pas aux sorties que vous pouvez utiliser via le système de fichier. Le GPIO22 que nous allons utiliser est ainsi appelé RPI_GPIO_P1_15.

Sur le site de la librairie nous trouvons directement un exemple que nous allons réutiliser dans notre projet. Si vous souhaitez repartir de la source originale, elle se trouve ici : source
Pour détecter le niveau de sortie du GPIO22, nous utilisons le code C suivant:

//input.c
#include <bcm2835.h>
#include <stdio.h>
// Input sur le GPIO22 qui est nommé 15 dans le système de la librairie
#define PIN RPI_GPIO_P1_15
 
int main(int argc, char ** argv) {
    if (!bcm2835_init()) {
        return 1;
   }
    // Fixe le GPIO en entrée
    bcm2835_gpio_fsel(PIN, BCM2835_GPIO_FSEL_INPT);
    //  avec une résistance de pull down
    bcm2835_gpio_set_pud(PIN, BCM2835_GPIO_PUD_DOWN);
 
    while (1) {
        // lecture du niveau d'entrée
        uint8_t value = bcm2835_gpio_lev(PIN);
        printf("lecture GPIO22: %d\n", value);
 
        // attendre 2s
        delay(2000);
    }
    //Un brin de toilette
    bcm2835_close();
    return 0;
}

Compilons et lançons le programme et amusons nous à déplacer le capteur (équivalent à ouvrir et fermer la porte) :

$ gcc input.c -l rt -l bcm2835 -o input
$ sudo ./input
lecture GPIO22: 1
lecture GPIO22: 1
lecture GPIO22: 0
lecture GPIO22: 0
lecture GPIO22: 1

Photographie avec la webcam

Afin de photographier l’entrée, nous allons réutiliser la librairie openCV. Celle ci avez déjà été utilisé à Halloween pour réaliser un capteur de mouvement avec une webcam. Je vous invite à lire l’article suivant pour l’installation et la programmation : Halloween project

Pour ce qui est de l’installation, elle est faite directement depuis les dépôts.

$ sudo apt-get install libcv-dev libcvaux-dev libhighgui-dev

Le code complet est disponible en annexe.

Envoi par mail et interface graphique

L’envoi par mail et l’interface graphique sont codés en php. Les appels entre les deux langages se font soit via la commande system, soit via des pipes nommées.

Et l’interface web donne:

Conclusion

Vous pouvez remplacer le capteur par un détecteur de mouvement. N’hésitez pas à nous contacter si vous souhaitez en savoir d’avantage ou avez d’autres idées saugrenues.

It’s oversimple isn’t it?