Mostra la font per a API de Python per a l'IoT-Vertebrae

Hi ha dues biblioteques per a interactuar en Python des de la Raspberry Pi amb l'IoT-Vertebrae: [https://www.binefa.cat/IoT/IoT-Vertebrae/api/python/i2c_iotv.py '''i2c_iotv.py'''] (abans ''iotv.py'') i [https://www.binefa.cat/IoT/IoT-Vertebrae/api/python/can_iotv.py '''can_iotv.py'''].

[https://www.binefa.cat/IoT/IoT-Vertebrae/api/python/can_iotv.py '''can_iotv.py''']: funciona a partir de la [[Cap (Head v2.0) - IoT-Vertebrae|versió 2.0 del cap]]. Es comunica mitjançant el bus CAN, això permet controlar vèrtebres connectades remotament a una cua.

[https://www.binefa.cat/IoT/IoT-Vertebrae/api/python/i2c_iotv.py '''i2c_iotv.py''']: funciona amb qualsevol versió de cap. Es comunica mitjançant el bus I2C.
= Ús de les biblioteques des del terminal =
== /boot/firmware/config.txt ==
 '''dtparam=i2c_arm=on'''
 #dtparam=i2s=on
 '''dtparam=spi=on'''
 
 # CAN Bus: https://domoticx.com/raspberry-pi-can-bus-communicatie-gpio/
 '''dtoverlay=mcp2515-can0,oscillator=8000000,interrupt=6,spimaxfrequency=1000000'''
 '''dtoverlay=spi-bcm2835-overlay'''
== Ús de ''can_iotv.py'' des del terminal ==
Cal obrir el bus CAN cal al principi del codi i podem tancar-ho al final. L'obertura i tancament del bus CAN es fa mitjançant ordres de terminal (molt més lentes d'executar que les instruccions Python).

 sudo apt install -y python3-can

 pi@raspberrypi:~ $ '''python'''
 Python 3.11.2 (main, Mar 13 2023, 12:18:29) [GCC 12.2.0] on linux
 Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
 >>> '''import can_iotv as iotv'''
 >>> '''iotv.canOn()'''
 >>> '''iotv.dversion("0000")'''
 '1.2'
 >>> '''iotv.aversion("0000")'''
 '1.3'
 >>> '''iotv.canOff()'''
 >>> 
 pi@raspberrypi:~ $

== Ús de ''i2c_iotv.py'' des del terminal ==
No cal obrir el bus I2C al principi i tancar-ho al final perquè cada funció l'obre i el tanca mitjançant instruccions de Python. 
 pi@raspberrypi:~ $ '''python'''
 Python 3.11.2 (main, Mar 13 2023, 12:18:29) [GCC 12.2.0] on linux
 Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
 >>> '''import i2c_iotv as iotv'''
 >>> '''iotv.dversion("0000")'''
 Digital rib version: 1.2
 '0000000100000010'
 >>> '''iotv.aversion("0000")'''
 Analog rib version: 1.3
 '0000000100000011'
 >>> 
 pi@raspberrypi:~ $

= canOn() =
'''Obertura del bus CAN''' (tan sols té sentit amb el paquet ''can_iotv''. No pas amb el paquet ''i2c_iotv''):
 >>> '''iotv.canOn()'''
Es posa a l'inici de qualsevol programa que vulgui fer servir el paquet ''can_iotv''. Aquesta funció tramet al sistema aquesta ordre de terminal:
 ''sudo ip link set up can0 type can bitrate 100000''

= canOff() =
'''Tancament del bus CAN''' (tan sols té sentit amb el paquet ''can_iotv''. No pas amb el paquet ''i2c_iotv''):
 >>> '''iotv.canOff()'''
Es pot posar al final de qualsevol programa que vulgui fer servir el paquet ''can_iotv''. Aquesta funció tramet al sistema aquesta ordre de terminal:
 ''sudo ifconfig can0 down''

= dversion(''addr'') =
L'argument ''addr'' és l'adreça de la vèrtebra digital expressada com un text de quatre zeros i uns. Aquí hi ha un enllaç a l'[[Vertebra_digital_(dvert2_v2.1)_-_IoT-Vertebrae#Configuracions |explicació de les adreces de la vèrtebra digital]].

Retorna la '''versió de microprogramari (''firmware'') de la vèrtebra amb l'adreça passada com a argument'''.
* can_iotv:
 >>> '''iotv.dversion("0000")'''
 '1.2'
* i2c_iotv:
 >>> '''iotv.dversion("0000")'''
 Digital rib version: 1.2
 '0000000100000010'

= aversion(''addr'') =
L'argument ''addr'' és l'adreça de la vèrtebra analògica expressada com un text de quatre zeros i uns. Aquí hi ha un enllaç a l'[[Vertebra analògica (avert2 v2.1) - IoT-Vertebrae#Configuracions |explicació de les adreces de la vèrtebra analògica]].

Retorna la '''versió de microprogramari (''firmware'') de la vèrtebra amb l'adreça passada com a argument'''.

* can_iotv:
 >>> '''iotv.aversion("0000")'''
 '1.3'
* i2c_iotv:
 >>> '''iotv.aversion("0000")'''
 Analog rib version: 1.3
 '0000000100000011'
= getdsetup(''addr'') =
L'argument ''addr'' és l'adreça de la vèrtebra digital expressada com un text de quatre zeros i uns. Aquí hi ha un enllaç a l'[[Vertebra_digital_(dvert2_v2.1)_-_IoT-Vertebrae#Configuracions |explicació de les adreces de la vèrtebra digital]].

Retorna la '''configuració de la vèrtebra digital amb l'adreça passada com a argument'''. Les vèrtebres digitals s'han de configurar amb la funció ''dsetup(addr, modeA, modeB)'' per a indicar que es connecta a cada costat.

* can_iotv:
 >>> '''iotv.getdsetup("0000")'''
 'A:dout, B:din'
* i2c_iotv:
 >>> '''iotv.getdsetup("0000")'''
 A digital output, B digital input
 '00010010'

Configuracions possibles als dos costats ('''A''' i '''B'''):

'''ain''': Entrades digitals al costat '''A'''

'''aout''': Sortides digitals al costat '''A'''

'''aoutpwm''': Sortides digitals per modulació de pols (''PWM'') al costat '''A'''. Si hi ha ''aoutpwm'' no pot haver ''boutpwm'' (limitació pròpia de l'ESP32-S3).

'''bin''': Entrades digitals al costat '''B'''

'''bout''': Sortides digitals al costat '''B'''

'''boutpwm''': Sortides digitals per modulació de pols (''PWM'') al costat '''B'''. Si hi ha ''boutpwm'' no pot haver ''aoutpwm'' (limitació pròpia de l'ESP32-S3).

'''bintouch''': Entrades tàctils al costat '''B'''. No existeix ''aintouch'' perquè el maquinari no ho permet.

= getasetup(''addr'') =
L'argument ''addr'' és l'adreça de la vèrtebra analògica expressada com un text de quatre zeros i uns. Aquí hi ha un enllaç a l'[[Vertebra analògica (avert2 v2.1) - IoT-Vertebrae#Configuracions |explicació de les adreces de la vèrtebra analògica]].

Retorna la '''configuració de la vèrtebra analògica amb l'adreça passada com a argument'''. Les vèrtebres analògiques no cal configurar-les, després del reset fan la lectura del que hi ha connectat a cada costat (ADC i/o DAC).

* can_iotv:
 >>> '''iotv.getasetup("0000")'''
 'A:ain, B:aout'
* i2c_iotv:
 >>> '''iotv.getasetup("0000")'''
 respA: 0x1, respB: 0x2
 A rib is ADC, B rib is DAC.
 '00010010'
= dsetup(''addr'',''modeA'',''modeB'') =
L'argument ''addr'' és l'adreça de la vèrtebra digital expressada com un text de quatre zeros i uns. Aquí hi ha un enllaç a l'[[Vertebra_digital_(dvert2_v2.1)_-_IoT-Vertebrae#Configuracions |explicació de les adreces de la vèrtebra digital]].

L'argument ''modeA'' pot ser: '''ain''', '''aout''' o '''aoutpwm'''

L'argument ''modeB'' pot ser: '''bin''', '''bout''', '''boutpwm''' o '''bintouch'''

* can_iotv: <-- '''CAL VERIFICAR SI FUNCIONA COM S'ESPERA'''
 >>> '''iotv.dsetup('0000','aout','bin')'''
 a: aout, b: bin
 'A:dout, B:din'
* i2c_iotv:
 >>> '''iotv.dsetup('0000','ain','bout')'''
 ain, bout
 True

Configuracions possibles als dos costats ('''A''' i '''B'''):

'''ain''': Entrades digitals al costat '''A'''

'''aout''': Sortides digitals al costat '''A'''

'''aoutpwm''': Sortides digitals per modulació de pols (''PWM'') al costat '''A'''. Si hi ha ''aoutpwm'' no pot haver ''boutpwm'' (limitació pròpia de l'ESP32-S3).

'''bin''': Entrades digitals al costat '''B'''

'''bout''': Sortides digitals al costat '''B'''

'''boutpwm''': Sortides digitals per modulació de pols (''PWM'') al costat '''B'''. Si hi ha ''boutpwm'' no pot haver ''aoutpwm'' (limitació pròpia de l'ESP32-S3).

'''bintouch''': Entrades tàctils al costat '''B'''. No existeix ''aintouch'' perquè el maquinari no ho permet.
= dout(''addr'',''side'',''value'') =
Funció a les dues  biblioteques '''i2c_iotv''' i '''can_iotv'''. La configuració de la vèrtebra ha de ser coherent (el costat i el tipus han de coincidir: '''aout''' pel costat '''A''' o '''bout''' pel costat '''B''').

L'argument ''addr'' és l'adreça de la vèrtebra digital expressada com un text de quatre zeros i uns. Aquí hi ha un enllaç a l'[[Vertebra_digital_(dvert2_v2.1)_-_IoT-Vertebrae#Configuracions |explicació de les adreces de la vèrtebra digital]].

L'argument ''side'' és ''''A'''' o ''''B''''.

L'argument ''value'' és 0 o 1.

 >>> '''iotv.dout('0000','A',0xFF)''' # Es tramet 0xFF (11111111) al costat '''A''' de la vèrtebra digital amb adreça '0000'
 >>> iotv.'''dout'''('0000','A',0x5A) # Es tramet 0x5A (01011010) al costat '''A''' de la vèrtebra digital amb adreça '0000'
 >>> iotv.'''dout'''('0000','A',0xA5) # Es tramet 0xA5 (10100101) al costat '''A''' de la vèrtebra digital amb adreça '0000'
 >>> iotv.'''dout'''('0000','A',0x00) # Es tramet 0x00 (00000000) al costat '''A''' de la vèrtebra digital amb adreça '0000'
= din(''addr'', ''side'') =
Funció a les dues  biblioteques '''i2c_iotv''' i '''can_iotv'''. La configuració de la vèrtebra ha de ser coherent (el costat i el tipus han de coincidir: '''ain''' pel costat '''A''' o '''bin''' pel costat '''B''').

L'argument ''addr'' és l'adreça de la vèrtebra digital expressada com un text de quatre zeros i uns. Aquí hi ha un enllaç a l'[[Vertebra_digital_(dvert2_v2.1)_-_IoT-Vertebrae#Configuracions |explicació de les adreces de la vèrtebra digital]].

L'argument ''side'' és ''''A'''' o ''''B''''.
 >>> iotv.'''din'''('0000','B')
 '00100100'

= doutbit(''addr'', ''side'', ''posbyte'', ''value'') =
Funció a les dues  biblioteques '''i2c_iotv''' i '''can_iotv'''. La configuració de la vèrtebra ha de ser coherent (el costat i el tipus han de coincidir: '''aout''' pel costat '''A''' o '''bout''' pel costat '''B''').

L'argument ''addr'' és l'adreça de la vèrtebra digital expressada com un text de quatre zeros i uns. Aquí hi ha un enllaç a l'[[Vertebra_digital_(dvert2_v2.1)_-_IoT-Vertebrae#Configuracions |explicació de les adreces de la vèrtebra digital]].

L'argument ''side'' és ''''A'''' o ''''B''''.

L'argument ''posbyte'' és un valor entre 0 i 7.

L'argument ''value'' és 0 o 1.

Un exemple d'ús:
 for i in range(10):
     for bit in range(8):
         iotv.'''doutbit'''('0000','A',bit,1)
         sleep(.05)
         iotv.'''doutbit'''('0000','A',bit,0)

= doutbitpwm(''addr'', ''side'', ''posbyte'', ''value'') =
Funció de la biblioteca '''i2c_iotv'''. La configuració de la vèrtebra ha de ser coherent (el costat i el tipus han de coincidir: '''aoutpwm''' pel costat '''A''' o '''boutpwm''' pel costat '''B''').

L'argument ''addr'' és l'adreça de la vèrtebra digital expressada com un text de quatre zeros i uns. Aquí hi ha un enllaç a l'[[Vertebra_digital_(dvert2_v2.1)_-_IoT-Vertebrae#Configuracions |explicació de les adreces de la vèrtebra digital]].

L'argument ''side'' és ''''A'''' o ''''B''''.

L'argument ''posbyte'' és un valor entre 0 i 7.

L'argument ''value'' és un valor entre 0 i 255.
= v2aout(''voltage0_10'') =
Funció '''convertidora de tensió del ventall de 0V a 10V al ventall de 0 a 4095''' per al convertidor digital a analògic (DAC) de 12 bits. En cas que el valor a retornar sigui superior a 4095 retorna 4095. En cas que el valor a retornar sigui inferior a 0 retorna 0. Aquesta protecció es fa servir perquè trametre un valor superior a 4095 al DAC farà que la tensió quedi registrada a llur EEPROM al valor tramès menys 4095.
 >>> iotv.'''v2aout'''(10)
 4095
 >>> iotv.'''v2aout'''(10.5)
 4095
 >>> iotv.'''v2aout'''(5)
 2048
 >>> iotv.'''v2aout'''(0)
 0
 >>> iotv.'''v2aout'''(-0.2)
 0

= ain2v(''ainValue'') = 
Funció '''convertidora de tensió a partir del resultat del convertidor analògic a digital''' (ADC) de 16 bits retornant valors de -10V a +10V.
 >>> iotv.'''ain2v'''(26624)
 10.0
 >>> iotv.'''ain2v'''(0)
 -10.0
 >>> iotv.'''ain2v'''(13312)
 0.0
 >>> iotv.'''ain2v'''(20000)
 5.02

= aout(''addr'', ''side'', ''ndac'', ''value'') =
Funció d''''escriptura d'un valor analògic ''value'' (entre 0 i 4095) al convertidor digital analògic ''ndac'' (entre 1 i 4) del costat ''side'' (''A'' o ''B'') de l'adreça ''addr'' (entre ''0000'' i ''1111'') de la vèrtebra analògica'''.

L'argument ''addr'' és l'adreça de la vèrtebra analògica expressada com un text de quatre zeros i uns. Aquí hi ha un enllaç a l'[[Vertebra analògica (avert2 v2.1) - IoT-Vertebrae#Configuracions |explicació de les adreces de la vèrtebra analògica]].

L'argument ''side'' és ''''A'''' o ''''B''''.

L'argument ''ndac'' és 1, 2, 3 o 4.

L'argument ''value'' és un valor entre 0 i 4095 (o 0x0000 i 0x0FFF). 0 és 0 volts. 4095 és 10 volts.

 >>> iotv.ain2v(iotv.ain('0000','A',4)) # Lectura de l'entrada 4 de la costella analògica d'entrades connectada (amb adreça 0000) al costat A
 4.98
 >>> iotv.'''aout'''('0000','B',4,iotv.v2aout(9.3)) # Per a escriure 9.3 volts a la sortida 4 de la costella analògica de sortides connectada (amb adreça 0000) al costat B
 >>> iotv.ain2v(iotv.ain('0000','A',4)) # Lectura de l'entrada 4 de la costella analògica d'entrades connectada (amb adreça 0000) al costat A
 9.29
'''És convenient fer servir un limitador de valor (màxim de 4095)''' com la funció ''v2aout()'' per a evitar enregistrar l'EEPROM quan no es vulgui.
== Enregistrar el valor d'''aout()'' a l'EEPROM del DAC ==
Per a tenir un valor concret a un DAC entre 0V i 10V quan s'engega l'IoT-Vertebrae (per exemple si interessa arrencar amb el llum apagat en el cas de fer controls de llum 0/1-10V), sense esperar que el cap o la Raspberry Pi s'iniciïn, cal '''escriure el valor desitjat de 12 bits sumant-li 4096'''. Això farà que el valor quedi enregistrat per defecte a l'EEPROM del DAC.
 >>> iotv.'''aout'''('0000','B',4,'''4096'''+iotv.v2aout(9.3)) # Per a escriure a l'EEPROM del DAC 9.3 volts a la sortida 4 de la costella analògica de sortides connectada (amb adreça 0000) al costat B

'''És convenient fer aquesta operació de manera excepcional''', no fer-ho de manera contínua. '''Es recomana no fer més de 20000 escriptures a l'EEPROM'''.

Aquesta solució és la que està implementada al microprogramari de la vèrtebra analògica i així no haver de posar més arguments a la funció ''aout()''. Per això '''és convenient fer servir un limitador de valor (màxim de 4095)''' com la funció ''v2aout()'' per a evitar enregistrar l'EEPROM quan no es vulgui.

= ain(''addr'', ''side'', ''nadc'') =
Funció de '''lectura d'un valor analògic de 16 bits (representant un valor entre -10V i +10V) al convertidor analògic digital ''nadc'' (entre 1 i 4) del costat ''side'' (''A'' o ''B'') de l'adreça ''addr'' (entre ''0000'' i ''1111'') de la vèrtebra analògica'''.

L'argument ''addr'' és l'adreça de la vèrtebra analògica expressada com un text de quatre zeros i uns. Aquí hi ha un enllaç a l'[[Vertebra analògica (avert2 v2.1) - IoT-Vertebrae#Configuracions |explicació de les adreces de la vèrtebra analògica]].

L'argument ''side'' és ''''A'''' o ''''B''''.

L'argument ''nadc'' és 1, 2, 3 o 4.

'''Retorna un valor de 16 bits''' com a lectura d'un valor analògic entre -10V i +10V. Per a convertir-ho a tensió podeu emprar la funció ''ain2v()''.
 >>> iotv.ain2v(iotv.'''ain'''('0000','A',4)) # Lectura de l'entrada 4 de la costella analògica d'entrades connectada (amb adreça 0000) al costat A
 4.98
 >>> iotv.aout('0000','B',4,iotv.v2aout(9.3)) # Per a escriure 9.3 volts a la sortida 4 de la costella analògica de sortides connectada (amb adreça 0000) al costat B
 >>> iotv.ain2v(iotv.'''ain'''('0000','A',4)) # Lectura de l'entrada 4 de la costella analògica d'entrades connectada (amb adreça 0000) al costat A
 9.29
= Recepció asíncrona de dades =
* Codi d'exemple:
 #!/usr/bin/env python
 # can_async.py
 import can_iotv as iotv
 '''import can'''
 
 def decodeCanMsg(md):
    if len(md) == 5:
        vertCfg = ""
        aVal = bVal = ""
        if md[0] & 0x01:
            vertCfg += "A input "
            aVal = "0x%X"%(0xFF&~md[3])
        if md[0] & 0x02:
            vertCfg += "A output "
            aVal = "0x%X"%(md[3])
        if md[0] & 0x04:
            vertCfg += "A pwm "
        if md[0] & 0x10:
            vertCfg += "B input "
            bVal = "0x%X"%(0xFF&~md[4])
        if md[0] & 0x20:
            vertCfg += "B output "
            bVal = "0x%X"%(md[4])
        if md[0] & 0x40:
            vertCfg += "B pwm "
        if md[0] & 0x80:
            vertCfg += "B touch sensors "
            bVal = "0x%X"%(md[4])
        print("Digital vertebra 0x%X (can ID: 0x%X) has '%s'. Firmware version %d.%d"%(arb_id&0xFF,arb_id,vertCfg,md[1],md[2]))
        print("A: %s, B: %s"%(aVal,bVal))
 
 iotv.canOn()
 try:
    '''bus = can.interface.Bus(channel = 'can0', bustype = 'socketcan')'''
    while True:
        '''message = bus.recv(10.0)''' # 10.0 seconds timeout
        if message is None:
            # print('Timeout occurred, no message received.')
            pass
        else:
            arb_id = message.arbitration_id
            if arb_id & '''0x400''': # Async data is sent from digital vertebra with this mask
                '''decodeCanMsg(message.data)'''
 except KeyboardInterrupt:
    iotv.canOff()

* Execució del codi:
 pi@raspberrypi:~ $ '''python can_async.py'''
 Digital vertebra 0x20 (can ID: 0x420) has 'A output B input '. Firmware version 1.5
 A: 0xFF, B: 0x25
 Digital vertebra 0x20 (can ID: 0x420) has 'A output B input '. Firmware version 1.5
 A: 0xFF, B: 0x24
* Interpretació de l'execució:

Cada cop que hi ha un canvi a una costella d'entrada es tramet un missatge pel bus CAN. El missatge ens identifica de quina vèrtebra prové, la configuració de la vèrtebra, la versió del microprogramari i el valor a les dues costelles.

La primera recepció ens diu que a la costella d'entrada B hi ha hagut un canvi i ara hi ha 0x25 (0010010'''1'''). Mentre que a la costella A de sortida tot són 1: 0xFF (11111111): 
 Digital vertebra 0x20 (can ID: 0x420) has 'A output B input '. Firmware version 1.5
 A: 0xFF, B: 0x25
A la segona execució ens diu que a la costella d'entrada B hi ha hagut un canvi i ara hi ha 0x24 (0010010'''0'''). Mentre que a la costella A de sortida tot són 1: 0xFF (11111111): 
 Digital vertebra 0x20 (can ID: 0x420) has 'A output B input '. Firmware version 1.5
 A: 0xFF, B: 0x24