Зчитування даних за допомогою Arduino та Processing. Обробка їх у R

Сьогодні хочу зробити невеличкий огляд того, як можна використовувати Arduino та Processing для збирання статистичних даних, а після цього обробляти ці дані за допомогою R.
Для демонстрації збирання статистики я за допомогою ультразвукового датчика HC-SR04 фіксую, коли колеги проходят перед моїм робочим столом. Додаткову корисну інформацію про те, як схрестити Arduino, Processing та R я взяв звідси.

Arduino

Ось схема для Arduino Uno


Якщо хтось проходить перед столом спрацьовує спікер (і лампочка).

Скетч для Arduino знаходиться тут.

Тут необхідно врахувати кілька моментів

1. Використовується бібліотека NewPing, її потрібно проінсталювати до вашого Arduino середовища і перезапустити IDE
2. Щоб мінімізувати хибні спрацювання, я перевіряю наявність сигналу кілька разів поспіль. Див. функцію pingConfirms. Треба сказати, що надійність спрацювання ще далека від ідеалу: то сигнал спрацьовує по декілька разів за один прохід, то пропускає проходи. Проте для наших наочних цілей це не дуже суттєво
3. Зверніть увагу на константу MAX_DISTANCE, вона задає максимальу відстань до якої датчик буде спрацьовувати.
4. Найважливіший момент: дані до комп’ютера передаються через серійний порт. Щоб відрізнити дебажний вивід перед даними я вивожу "$data:", цей текст я сприймаю як маркер даних, які будуть додаватись до CSV файлу, тому якщо даних більше одного, можна їх розділяти комою
5. В нашому випадку в якості даних передається відстань в сантиметрах, але рельно нас це значення не буде цікавити, ми будемо просто групуваи дані за кількістю

Processing

В цьому проекті Processing 2 я буду використовувати вийнятково для зчитування даних з серійного порта (USB) і дописування їх до CSV файлу. Ви можете також вискористовувати Processing для візуализації своїх даних, проте тут графики я малюватиму за допомогою R.
Середовище Processing дуже схоже на середовище Arduino, але мова Java-подібна. Універсальний скетч для зчитування данных з Arduino тут.
Спочатку вам потрібно запустити скетч, він виведе в консоль список всіх доступних серіальних портів, знайдіть порт, на якому працює Arduino, візьміть його порядковий номер (нумерація починається з нуля) і пропишіть його в константу mySerialPort, після цього скетч потрібно перезапустити і він почне збирати дані. Зверніть також увагу на шлях до файлу у скетчі, куди записуються дані

String filePath = sketchPath("../../data/data.csv");

Функція sketchPath створить шлях відносно папки в якій знаходиться скетч. Якщо файлу нема - він створиться, якщо вже є - до нього будуть додаватись рядки. Автоматично першим елементом в кожному рядку CSV файлу буде timestamp (кількість мілісекунд після 1970-01-01).

R

Для обробки даних і відображення графіків я використовую статистичний пакет R.
Після інсталяції R системм можна увійти в інтерактивний режим за допомогою однобуквенної команди R. (Щоб вийти з інтеактивного режиму введіть q().
Я написав невеличкий скрипт, який

1. Зчитує дані з CSV файлу в пам’ять.
2. Вирізає дані потрібного часового інтервалу: для цього підправте змінні startDate і endDate
3. Підрховує число проходжень у кожнмоу з 10-хвилининх інтервалів. Можна інтервал зменити, він заданий у змінній period, це значення в секундах
4. Малює стовпчиковий графік.

Для запуска всього цього зробіть таке:

1. З консолі запустить команду R
2. Задайте шлях до каталога, в якому знаходиться ваш data.csv файл:
   

   setwd("/home/solvek/projects/electronics/counter/data")
   

   
   
3. Запустіть R скрипт:
   

   source("../plotchart.R")
   

   
   Тут шлях до скрипта вказаний відносно вищезаданого каталогоа даних
   

Святковий бонус

Можливо ви вже звернули увагу на те, що спікер видає сигнал з тональністю, котра залежить від відстані, на якій проходять повз датчик. Таким чином з Arduino можна зробити примітивний музичний інструмент:

Ось перероблений для цього скетч. Схемку змінювати не потрібно.