Bits&Chips

Bossch RTos bestiert bodemsensor voor boeren

Auteur: Nieke Roos
25 februari 2010 

Het Heerenveense PTC Remote Management & Service heeft een draadloze gateway gebouwd om bodemvochtsensoren van Dacom uit Emmen op afstand uit te lezen. Dit Drentse bedrijf maakt en levert gespecialiseerde hardware, software en online adviesdiensten aan akkerbouwers over de hele wereld. Van zijn bodemvochtsensor zitten er al verschillende in de grond, onder meer in Afrika. Uit de meetdata construeert Dacom een profiel van de plaatselijke vochthuishouding op basis waarvan het kan adviseren over de bevloeiing van het land. De gateway van PTC RM&S transporteert de benodigde gegevens naar Emmen. De controle over de energiezuinige dataverzameling en -verwerking in het kastje is in handen van het Bossche realtime besturingssysteem Avix.

De bodemvochtsensor van Dacom is een buis van een meter, die de grond in gaat en op vijf tot tien diepteniveaus het vochtgehalte registreert. De meetgegevens komen via een seriële SDI-12-verbinding binnen in het seriële buffergeheugen van de gateway, die boven de grond naast de koker staat. Hardwarehart van het kastje is een Pic24-microcontroller van Microchip. Deze communiceert met Emmen via een GPS/GPRS-modem van Telit. Een paar powerconverters van Texas Instruments zorgen voor een efficiënte vermogenhuishouding, zodat drie huis-tuin-en-keukenbatterijen volstaan om de gateway lange tijd zijn werk te laten doen.

Softwaremotor is Avix (Advanced Virtual Integrated Executive), het realtime besturingssysteem dat embedded-veteraan Leon van Snippenberg in eigen beheer heeft ontwikkeld en met zijn Bossche bedrijf Avix-RT op de markt brengt. Het OS is op het lijf geschreven van Microchips 16 bit DSPic- en Pic24- en 32 bit Pic32MX-microcontrollers. Door zijn gesegmenteerde architectuur blijft het te allen tijde volledig operationeel zonder ooit de interrupts uit te schakelen. De onlangs uitgebrachte versie 3.5 heeft bovendien ingebouwde functionaliteit voor powermanagement, die het eenvoudig maakt om de energiezuinige modi van de Microchip-MCU te gebruiken.

Vrij complex

PTS RM&S koos voor Avix na een uitgebreid vergelijkend warenonderzoek. ’We hebben zo‘n tien RTossen geëvalueerd met als belangrijkste criteria het gehanteerde licentie- en prijsmodel, de beschikbaarheid van library‘s en de geboden vrijheid bij de applicatieontwikkeling‘, vertelt Wessel Koning, CTO en oprichter van de Heerenveense mkb‘er. Zijn bedrijf maakte kennis met Van Snippenberg op een Microchip-themadag van toeleverancier Acal. ’Leon gaf daar een lezing over realtime besturingssystemen in het algemeen en zijn eigen product in het bijzonder. Die presentatie heeft onze ontwikkelaars getriggerd om Avix op het lijstje te zetten.‘

Waar menig RTos afviel vanwege een extreem hoog prijskaartje, scoorde de Bossche softwaremotor juist punten in de kostenoverweging. ’Avix heeft een eenvoudig model, dat voor een bescheiden onderneming goed te doen is‘, legt Koning uit. ’Je betaalt niet voor elk product waarin je het besturingssysteem gebruikt, maar je rekent één keer af, waarna je de software in principe eindeloos kunt inzetten, dus onafhankelijk van het aantal toepassingen.‘

Met het Bossche Avix-RTos heeft PTC RM&S uit Heerenveen een draadloze gateway gebouwd om bodemvochtsensoren van Dacom uit Emmen op afstand uit te lezen.

Ook functioneel had Van Snippenbergs creatie bij PTS RM&S een streepje voor op de meeste concurrenten. Koning: ’Avix kan efficiënt meerdere taken parallel uitvoeren. Zo kan het tegelijk de communicatie via GPRS verzorgen, de GPS-module bevragen, de sensor uitlezen en de geheugenhuishouding doen. Daarbij heb je grip op de totale procesgang en daarmee op het verbruik. Voor een toepassing als de onze, die draait op batterijen, is het erg belangrijk om zuinig om te springen met energie. Terwijl de GPS-module rekent om de positie te bepalen, wat wel drie minuten kan duren, kan de processor bijvoorbeeld op een laag pitje staan. Met Avix is dat heel eenvoudig te regelen.‘

Dit powermanagement is de meest recente toevoeging aan het Bossche RTos. Het stond al langer op de roadmap, maar speciaal voor PTS RM&S heeft Van Snippenberg de implementatie naar voren getrokken. Met de nieuwe functionaliteit volstaan een simpele configuratie-instelling en een enkele functieaanroep om de Microchip-controller in een energiezuinige toestand te brengen. Bij de meeste andere RTossen moeten ontwikkelaars hiervoor de callback-functie programmeren in de idle thread, die actief is als er geen applicatiethreads lopen. De instellingen die zij daarin moeten doen, zijn echter vrij complex en soms zelfs tijdkritiek. Omdat de callback de idle thread niet mag blokkeren, zijn er bovendien gevallen waarin deze functie helemaal niet bruikbaar is, bijvoorbeeld bij het aanspreken van andere hardware. De enige oplossing is om eigen communicatiemechanismen te schrijven. Daarnaast kunnen er ernstige racecondities optreden in de callback, die in het ergste scenario leiden tot systeemfalen. Ook dit probleem vereist het nodige extra programmeerwerk om te verhelpen. Avix neemt ontwikkelaars al deze extra arbeid nu uit handen.

Uit bed bellen

Nadat de keuze op Avix was gevallen, kregen de Heerenveense ontwikkelaars een stoomcursus van Van Snippenberg. ’In juni hebben drie van onze mensen bij ons op kantoor een dag lang samen gezeten met Leon voor een inleiding in het RTos en meer diepgang‘, vertelt Koning. ’Heel de sessie heeft het softwareontwerp van de gateway midden op tafel gelegen. Doordat we dat al klaar hadden, konden we scherpe vragen stellen.‘

De hele systeemontwikkeling nam daarna een kleine drie maanden in beslag:  afgelopen september waren de eerste producten gereed die nu in Afrika staan. De gereedschappen die bij Avix zitten, hebben volgens Koning een grote bijdrage geleverd aan deze snelle afronding. ’De tools integreren naadloos in de standaard ontwikkelomgeving van Microchip. Daarbij verschaffen ze een diepgaand inzicht onder de motorkap van het eindproduct.‘

Koning is ook erg te spreken over de ondersteuning die zijn bedrijf het hele ontwikkeltraject heeft gehad, en nog steeds krijgt. ’Ondanks de betaalbaarheid van het product is de dienstverlening prima. Leon staat altijd voor je klaar om met je mee te denken. Als je een harde noot hebt te kraken, kun je hem bij wijze van spreken uit zijn bed bellen.‘

Abonneer direct op onze nieuwsbrief

abonneren

Time management in innovation

2 oktober - 1 november

Eindhoven

Applied Optics

20 oktober - 26 maart

Eindhoven

Metrology and calibration of mechatronic systems

6 november - 8 november

Eindhoven

Open Avond: Meet ALTEN

11 oktober

Eindhoven - Capelle a/d IJssel - Apeldoorn - Amsterdam

Smart Systems Summit

11 oktober

Eindhoven