🌗 ♓️ 🤞🏻 Arduino नैनो आधारित वॉचडॉग 👨🏼‍🌾 🍡 👌🏼

वॉचडॉग एक डिवाइस है जिसे हार्डवेयर समस्याओं का पता लगाने और उनका निवारण करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। आमतौर पर, इसके लिए एक टाइमर का उपयोग किया जाता है, एक आवधिक पुनरारंभ जो सिग्नल को रिबूट पर भेजे जाने से रोकता है।

Gentoo पर मुख्य सर्वर मुख्य रूप से प्रयोगों के लिए मेरे द्वारा उपयोग किया जाता है, हालांकि, यह कई सेवाएं चलाता है, जो यदि संभव हो तो, बिना किसी रुकावट के उपलब्ध होना चाहिए। दुर्भाग्य से, कुछ प्रयोगों के परिणामों से कर्नेल घबराहट, 100% सीपीयू लोड और अन्य समस्याएं सबसे अधिक समय पर होती हैं। इसलिए वॉचडॉग को जोड़ने के विचार पर लंबे समय से ध्यान देने की आवश्यकता है और आखिरकार इस डिवाइस में भौतिकता है।

क्या उपलब्ध था और उपलब्ध समय का आकलन करने के एक करीबी निरीक्षण के बाद, Arduino नैनो के आधार पर इकट्ठे किए गए पहरेदार सबसे अच्छा विकल्प था। आवश्यकताओं की एक सूची उसी के आसपास दिखाई दी:

टाइमर, एक नियमित ओएस उपकरण (ओपनआरसी) के साथ काम करने के लिए डेमन को शुरू करना और रोकना।
डिवाइस पर स्वयं का प्रहरी, एटेमेगा में, आपको इसका उपयोग करने की आवश्यकता है।
रीबूट और टाइमर को ठीक करने के लिए डिवाइस पर ईवेंट लॉग।
लॉग में सही समय रिकॉर्ड करने के लिए होस्ट के साथ डिवाइस के समय को सिंक्रनाइज़ करें।
डिवाइस की स्थिति और इसकी लॉग प्रविष्टियों को प्राप्त करना और प्रदर्शित करना।
लॉग को साफ़ करना और डिवाइस को इसकी मूल स्थिति में रीसेट करना।

इस प्रकार, "माइक्रोस्कोप" पाया गया, "नाखून" चिह्नित है ... आप हथौड़ा कर सकते हैं।

हार्डवेयर

डिवाइस का आधार चीनी क्लोन Arduino नैनो था, जिसे CH340 चिप के आधार पर बनाया गया था। ताजा लिनक्स कर्नेल (3.16 के बाद से परीक्षण किया गया) में एक उपयुक्त ड्राइवर है, इसलिए डिवाइस को आसानी से यूएसबी सीरियल पोर्ट के रूप में पाया जाता है।

Arduino ने रिबूट को अनवांट किया

हर बार जब टर्मिनल जुड़ा होता है, तो Arduino रिबूट होता है। कारण यह है कि टर्मिनल एक DTR (डेटा टर्मिनल रेडी) सिग्नल भेजता है, जो डिवाइस को रिबूट करने का कारण बनता है। इस प्रकार, Arduino IDE स्केच लोड करने के लिए डिवाइस को एक मोड में रखता है।

समस्या के कई समाधान हैं, लेकिन केवल एक ही काम कर रहा है - आरएसटी और जीएनडी संपर्कों के बीच 10µF इलेक्ट्रोलाइट (नीचे आरेख में C1) को स्थापित करना आवश्यक है। दुर्भाग्य से, यह स्केच को डिवाइस पर डाउनलोड करने से भी रोकता है।

परिणामस्वरूप - योजना इस प्रकार है:

KiCad का उपयोग करके तैयार की गई

योजना के लिए स्पष्टीकरण

R1 — , PC817: (5V — 1.2V / 0.02A) = 190Ω, 180Ω.
U2 — Arduino PC. , ( USB ), .
JP1 — , . .
1 — , DTR.
MB_RST, MB_GND — RESET , RST (GND). , .
BTN_RST, BTN_GND — , , , , .

डब्ल्यूडीटी के साथ काम करते समय बूट-लूप (चक्रीय रिबूट)

ATmega माइक्रोकंट्रोलर्स में एक अंतर्निहित WDT (वॉचडॉग टाइमर) रीसेट तंत्र है। हालांकि, इस फ़ंक्शन का उपयोग करने के सभी प्रयासों ने बूट-लूप का नेतृत्व किया, जिसे केवल बिजली बंद करके बाहर निकाला जा सकता था।

लंबी खोजों से पता नहीं चला कि अधिकांश Arduino क्लोन के बूटलोडर WDT का समर्थन नहीं करते हैं। सौभाग्य से, ऑप्टिबूट वैकल्पिक बूटलोडर में इस समस्या को हल किया गया था ।

बूटलोडर को फ्लैश करने के लिए, आपको एक प्रोग्रामर की आवश्यकता है जो SPI प्रोटोकॉल पर काम कर सके, यह भी वांछनीय है कि Arduino IDE इस डिवाइस को "व्यक्ति में" जानता है। इस मामले में, एक और Arduino आदर्श है।

यदि हम Arduino UNO को प्रोग्रामर के रूप में लेते हैं, और Arduino IDE v1.6.5 का नवीनतम संस्करण है, तो एल्गोरिथ्म इस प्रकार होगा:

boards-1.6.txt optiboot hardware/arduino/avr/boards.txt Arduino IDE.
Arduino Uno, File → Examples → ArduinoISP.

Arduino Nano :

Arduino Uno ()

Arduino Nano (ICSP )

5V → Vcc

GND → GND

D11 → MOSI

D12 → MISO

D13 → SCK

D10 → Reset

Pin1 (MISO) ← D12	Pin2 (Vcc) ← 5V
Pin3 (SCK) ← D13	Pin4 (MOSI) ← D11
Pin5 (Reset) ← D10	Pin6 (GND) ← GND

Arduino IDE में, टूल मेनू में, स्क्रीनशॉट की तरह सेटिंग सेट करें:
मेनू आइटम टूल्स का चयन करें → बूटलोडर को जलाएं और सुनिश्चित करें कि प्रक्रिया बिना त्रुटियों के पूरी हो गई है।

इस प्रक्रिया के बाद, आपको एक ही सेटिंग्स चुनकर Arduino Nano में स्केच अपलोड करने की आवश्यकता है - बोर्ड : 32 पिन cpus पर ऑप्टिबूट, प्रोसेसर : ATmega328p, CPU स्पीड : 16MHz।

टांकने की क्रिया

अगला, आपको हर चीज को मिलाप करने की आवश्यकता है, ताकि यह एक टुकड़ा जैसा दिखे।

यहां मुझे इस तथ्य के कारण एक यूएसबी प्लग की आवश्यकता थी कि मेरे पास USB2.0 की एक जोड़ी के लिए केवल एक कनेक्टर के साथ एक मिनी-आईटीएक्स मदरबोर्ड है, जो फ्रंट पैनल पर आवश्यक हैं, और यूएसबी 3.0 पैड से कनेक्ट करने के लिए कुछ भी नहीं था। यदि संभव हो, तो ऐसे उपकरणों को सीधे मदरबोर्ड से जोड़ा जाना चाहिए ताकि तारों को बाहर छड़ी न करें।

एक नियम के रूप में, टांका लगाने से समस्याएं नहीं होती हैं, लेकिन इस मामले में एक ब्रेडबोर्ड का उपयोग किया जाता है, और इसकी अपनी विशिष्टता है।

कैसे एक ब्रेडबोर्ड पर मिलाप पटरियों

( , ). .

:

परिणाम:

ऐसा लग सकता है कि कुछ संपर्क खराब तरीके से हल किए गए हैं, लेकिन यह सिर्फ एक प्रवाह है। ब्रेडबोर्ड पर मिलाप की खपत काफी बड़ी है, इसलिए हर चीज जो संभव है, यहां एक फ्लक्स के साथ लिप्त है। वास्तव में, यह एक अच्छा उदाहरण है कि आपको टांका लगाने के बाद उत्पाद छोड़ने की आवश्यकता नहीं है। फ्लक्स को धोया जाना चाहिए, अन्यथा यौगिकों के क्षरण की समस्या हो सकती है। मैं जोड़ूंगा और धोने जाऊंगा ... यह बेहतर है:

सॉफ्टवेयर हिस्सा है

निष्पक्ष रूप से, इस परियोजना का कोड विशेष रुचि का नहीं है। परिचयात्मक चरम से बहुत दूर हैं, और वास्तुकला एक वाक्यांश में वर्णित है: एक कमांड भेजें - एक जवाब की प्रतीक्षा करें। आदेश के लिए, मैं यहां मुख्य कार्यक्षमता का वर्णन करूंगा और अपने दृष्टिकोण से सबसे दिलचस्प बिंदुओं पर संक्षेप में बताऊंगा।

सभी कोड GitHub पर प्रकाशित किया गया है, इसलिए यदि आप बैश और C / C ++ (Arduino स्केच के संदर्भ में) से परिचित हैं, तो इस बिंदु पर पढ़ना समाप्त हो सकता है। यदि आप रुचि रखते हैं, तो तैयार परिणाम यहां पाया जा सकता है ।

वॉचडॉग कनेक्शन

जब आप वॉचडॉग कनेक्ट करते हैं, तो एक डिवाइस फ़ाइल बनाई जाती है जिसमें सीरियल नंबर होता है। यदि सिस्टम में अन्य ttyUSB डिवाइस हैं (मेरे मामले में, एक मॉडेम), तो नंबरिंग के साथ समस्या है। डिवाइस को विशिष्ट रूप से पहचानने के लिए, आपको एक अद्वितीय नाम के साथ एक सिमलिंक बनाने की आवश्यकता है। इसके लिए, udv को डिज़ाइन किया गया है, जो संभवतः सिस्टम में पहले से मौजूद है।

सबसे पहले आपको कनेक्टेड वॉचडॉग को नेत्रहीन खोजने की आवश्यकता है, उदाहरण के लिए, सिस्टम लॉग फ़ाइल को देखकर। फिर, वांछित डिवाइस के साथ / dev / ttyUSB0 की जगह, टर्मिनल में लिखें:

udevadm info -a -p "$(udevadm info -q path -n /dev/ttyUSB0)"

आउटपुट उदाहरण

  looking at device '/devices/pci0000:00/0000:00:14.0/usb1/1-1/1-1.4/1-1.4:1.0/ttyUSB0/tty/ttyUSB0':
    KERNEL=="ttyUSB0"
    SUBSYSTEM=="tty"
    ...
    
  looking at parent device '/devices/pci0000:00/0000:00:14.0/usb1/1-1/1-1.4/1-1.4:1.0/ttyUSB0':
    KERNELS=="ttyUSB0"
    SUBSYSTEMS=="usb-serial"
    DRIVERS=="ch341-uart"
    ...
    
  looking at parent device '/devices/pci0000:00/0000:00:14.0/usb1/1-1/1-1.4/1-1.4:1.0':
    ...
    
  looking at parent device '/devices/pci0000:00/0000:00:14.0/usb1/1-1/1-1.4':
    SUBSYSTEMS=="usb"
    DRIVERS=="usb"
    ATTRS{idVendor}=="1a86"
    ATTRS{idProduct}=="7523"
    ATTRS{product}=="USB2.0-Serial"
    ...

इस मामले में, नियम इस तरह दिखेगा:

ACTION=="add", KERNEL=="ttyUSB[0-9]*", SUBSYSTEM=="tty", SUBSYSTEMS=="usb", ATTRS{idVendor}=="1a86", ATTRS{idProduct}=="7523", SYMLINK+="ttyrst-watchdog"

आपको इसे निर्देशिका /etc/udev/rules.d में एक अलग फ़ाइल में रखने की आवश्यकता है , उदाहरण के लिए 51-ttyrst-watchdog.rules और नियमों को पुनः लोड करने के लिए udev को बताएं:

udevadm control --reload-rules

इस क्षण से, वॉचडॉग कनेक्ट करते समय, वांछित डिवाइस पर एक लिंक / dev / ttyrst- वॉचडॉग बनाया जाएगा, जिसे बाद में उपयोग किया जाएगा।

बैश स्क्रिप्ट (ttyrst-watchdog.sh)

वॉचडॉग के साथ संचार 9600 बॉड की गति से किया जाता है। अरुडिनो उच्च गति पर टर्मिनलों के साथ समस्याओं के बिना काम करता है, लेकिन पाठ (बिल्ली, प्रतिध्वनि, आदि) के साथ काम करने के लिए आदेश केवल कचरा प्राप्त करता है और भेजता है। यह संभव है कि यह केवल Arduino नैनो की मेरी प्रति की एक विशेषता है।

मुख्य टाइमर पुनरारंभ चक्र के लिए और कमांड लाइन फ़ंक्शन के लिए, एक स्क्रिप्ट का उपयोग किया जाता है। कारण यह है कि दोनों घटक एक सामान्य संसाधन - डिवाइस फ़ाइल का उपयोग करते हैं, और इसके लिए तुल्यकालिक पहुंच प्रदान करना आवश्यक है।

सिंक्रनाइज़ेशन अनिवार्य रूप से एक प्रतीक्षा लूप के होते हैं:

while fuser ${DEVICE} >/dev/null 2>&1; do true; done

और आवश्यक समय के लिए डिवाइस पर कब्जा:

cat <${DEVICE}

जाहिर है, ऐसी योजना एक दौड़ की स्थिति के अधीन है। आप इससे वयस्क तरीके से निपट सकते हैं (उदाहरण के लिए, संदेश कतार को व्यवस्थित करने के लिए), लेकिन इस मामले में, यह सुनिश्चित करने के लिए सही समय निर्धारित करने के लिए पर्याप्त है कि आपको स्वीकार्य समय में परिणाम प्राप्त हो। वास्तव में, पूरी स्क्रिप्ट टाइमआउट के साथ काम कर रही है।

OpenRC पैकेज का उपयोग करके प्रदर्शन (पृष्ठभूमि में चल रहा है) किया जाता है। यह माना जाता है कि इस स्क्रिप्ट फ़ाइल में है /usr/local/bin/ttyrst-watchdog.sh , और OpenRC लिपि में है /etc/init.d/ttyrst-watchdog ।

जब डेमॉन बंद हो जाता है, तो वॉचडॉग का सही निष्क्रियकरण आवश्यक है। ऐसा करने के लिए, स्क्रिप्ट सिग्नल हैंडलर सेट करती है जिसे पूरा करने की आवश्यकता होती है:

trap deactivate SIGINT SIGTERM

और यहाँ एक समस्या है - OpenRC डेमॉन को रोक नहीं सकता है, या बल्कि, लेकिन अक्सर नहीं।

तथ्य यह है कि मार कमांड स्क्रिप्ट को एक सिग्नल भेजता है, और स्लीप प्रोग्राम, जिसका उपयोग स्क्रिप्ट को रोकने के लिए किया जाता है, एक अन्य प्रक्रिया में निष्पादित होता है और सिग्नल प्राप्त नहीं करता है। नतीजतन, निष्क्रिय कार्य नींद पूरी होने के बाद ही लॉन्च किया जाता है, जो बहुत लंबा है।

समाधान पृष्ठभूमि में नींद शुरू करना है और स्क्रिप्ट में प्रक्रिया पूरी होने तक प्रतीक्षा करना है:

sleep ${SLEEP_TIME} & wait $!  #  $!  ID

मूल स्थिरांक:

WATCHDOG_ACTIVE - YES या NO क्रमशः टाइमर को ट्रिगर होने या न होने पर पुनरारंभ करने के लिए एक संकेत भेजें।
WATCHDOG_TIMER - समय सेकंड में जिसके लिए टाइमर सेट है।
SLEEP_TIME - सेकंड में समय जिसके बाद टाइमर को फिर से शुरू करना होगा। यह WATCHDOG_TIMER की तुलना में बहुत छोटा होना चाहिए, लेकिन बहुत छोटा नहीं है, ताकि सिस्टम और डिवाइस पर अत्यधिक भार न पैदा हो। वर्तमान समय में, एक उचित न्यूनतम लगभग 5 सेकंड है।
DEFAULT_LOG_LINES - डिफ़ॉल्ट लॉग कमांड द्वारा हाल ही में लॉग किए गए डिवाइस लॉग प्रविष्टियों की संख्या।

स्क्रिप्ट कमांड:

शुरू- मुख्य टाइमर पुनरारंभ चक्र की शुरुआत। आप is_alive फ़ंक्शन के लिए अतिरिक्त चेक जोड़ सकते हैं, उदाहरण के लिए, ssh के माध्यम से कनेक्ट होने की संभावना की जांच करने के लिए।
स्थिति - डिवाइस की स्थिति प्रदर्शित करता है।
रीसेट - EEPROM (लॉग डेटा) को रीसेट करना और वॉचडॉग को उसकी मूल स्थिति में पुनर्स्थापित करने के लिए डिवाइस को रिबूट करना।
लॉग <प्रविष्टियों की संख्या> - हाल की लॉग प्रविष्टियों की निर्दिष्ट संख्या प्रदर्शित करता है।

Arduino स्केच (ttyrst-watchdog.ino)

स्केच को सफलतापूर्वक संकलित करने के लिए, आपको तृतीय-पक्ष टाइम लाइब्रेरी की आवश्यकता है , जो समय सिंक्रनाइज़ेशन के लिए आवश्यक है।

एक स्केच में दो फाइलें होती हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि Arduino IDE मुख्य फ़ाइल में घोषित संरचनाओं (संरचना) को स्वीकार नहीं करता है, उन्हें एक बाहरी हेडर फ़ाइल में स्थानांतरित किया जाना चाहिए। साथ ही, संरचना की घोषणा करने के लिए टाइप किए गए कीवर्ड आवश्यक नहीं है, यह संभवतः हानिकारक भी है ... मानक विकल्पों की जांच के बाद, मुझे उपयुक्त वाक्यविन्यास नहीं मिल सकता है। बाकी कमोबेश मानक C ++ है।

Wdt_enable और wdt_reset फ़ंक्शन माइक्रोकंट्रोलर में एकीकृत वॉचडॉग के साथ काम करते हैं। WDT को इनिशियलाइज़ करने के बाद, याद रखने वाली मुख्य बात यह है कि इसे मुख्य लूप में और सभी लम्बे ऑपरेशन्स के लूप के अंदर रीसेट करना है।

लॉग प्रविष्टियों को गैर-वाष्पशील EEPROM मेमोरी में लिखा जाता है, इसका उपलब्ध आकार logrecord.h में निर्दिष्ट किया जा सकता है, इस मामले में यह 1024 है। लॉग को रिंग के रूप में बनाया जाता है, विभाजक एक संरचना है जिसमें शून्य मान होता है। 1 KiB EEPROM के लिए प्रविष्टियों की अधिकतम संख्या 203 है।

डिवाइस के लोड होने के बारे में एक रिकॉर्ड केवल समय सिंक्रनाइज़ेशन के बाद लॉग में मिलता है। सिंक्रनाइज़ेशन उसी समय पर किया जाता है जब टाइमर को पुनरारंभ किया जाता है और डिवाइस आरंभीकरण के दौरान किसी भी कमांड को निष्पादित करने से पहले। दूसरे तरीके से, इस घटना के साथ सही समय की तुलना करना संभव नहीं होगा, और डिवाइस के रिबूट की जानकारी, काम करने वाले डेमन से अलगाव में, बहुत दिलचस्प नहीं है।

यह सब, देखने के लिए धन्यवाद!

प्रोजेक्ट स्रोत फ़ाइलें GitHub पर स्थित हैं

Arduino नैनो आधारित वॉचडॉग