Partie interactive du site pédagogique ELECINF344/ELECINF381 de Télécom ParisTech (occurrence 2011).


IRL is reaching its final rush to the last presentation.

ILDA and Web app
Since the last post we did a lot of tests in real situation, namely with several programs running on the board. We deemed that the operation to translate a text to an ILDA animation tends to be far too slow that’s why we decided to rely on a web app based on the google appengine api for Python. Yesterday, we turned words into action and started to create the web app and a proxy in the card to query the webapp or in case of a failure, redirect request to the embedded slow instance of the program. We did deploy the web app on appspot.com and our first tests tend to confirm that the service is accelerated by a factor of 30 to 60 depending on the load of the board. We did realize a website to present our restfull API to that webapp and we will put it online as soon as possible.

As far as website are concerned, we want to introduce our brand new website. Feel free to comment or share any kind of feedback.

We hunted some bugs in our code and yet it works better and we don’t intend to make any kind of fix on it till the presentation.

DMX and additional board
We have contacted TSM and we will be able to try our code with real equipments.
We can communicate with our additional board via Zigbee. We have now to connect this feature with the other parts of the project with 0MQ.

Software FIFO
Our software fifo works, we are putting all the pieces together to make our « driver/conductor/leader » module which will manage all the features of the project.
Today we’ll stick the pieces, it’s a milestone !

IRL : Settings !

In our last article we described some ways to enhance the display of a text scrolling smoothly.
We actually tried several possibilities of settings for the scrolling text and finally found a convenient one (as shown on the video above).

We did some major improvements concerning the speed of the code on the card succeeding in speeding it by a factor of 5. We deemed that a major issue of that program lays on the access time of the memory. Indeed it takes more than 20 seconds to write an ILDA file of a tweet from the ram to the flash. Samuel suggested that we could use a socket to directly send the ILDA file from the python script to the C program in charge of the FPGA communication. In fact, with such a strategy we would avoid the slow speed flash access and be able to send a tweet to the laser around 30 seconds after its validation.

In addition we’re going to add some bit stuffing to make the frames equally populated in terms of points so as to assure a constant frame rate. You can easily notice that disturbing effect on the video above.

In parallel, we’re getting familiar with the DMX protocol and are working on the DMX board.
We haven’t forgotten the software fifo between the C program and the FPGA. We deemed that a zeromq socket would be a interesting solution and we are currently working on it.

IRL : Good news !

As you see, yesterday we were having fun with the laser trying to enhance the performances of our smooth text scrolling show. We now have embedded the whole program and it generates directly the ILDA file on board. We still have some speed issues, namely the program which generates the ILDA files is still pretty slow (it takes more than a minute for a tweet), but our imagination is thriving regarding optimization tricks and yet we gained a significant factor on the computing time.

We are also concerned about the beauty of the text. In fact we noticed a few effects in which we’re focusing on :

- When the laser goes more quickly, the line between 2 given points tends to look like a curve Solution : we are going to fix the derangement by adding several intermediate points between our points, this will be done in C at the end of the display chain.

- When the points are too faraway one from another, the galvanometers tend to be more noisy and we tend to be more worried about the survival of our system. Solution : we reduce the size of the text (so as to narrow the space between points) and insert intermediate points between the characters and at the end of the frame to make the shifts of position smoother.

- When the laser isn’t quick enough, we recognized that the flickering effect is more important.
Solution : we need to speed the laser up.

We did some major improvements on those different points not to mention the complexity issues. Step the text is getting more and more beautiful !

I’m sure you want to know a little more about our FPGA. We have enhanced our previous design by adding a RAM FIFO which will allow us to reduce the load of the CPU. We’re working on the CPU’s side of that program. Anyway, our security module seems to be a bit too sensible and it is triggering more often than expected.

In the next few days we will stress on the development of the DMX card.

IRL : firsts tests with the real laser

Real laser

Today we replaced the oscilloscope by the real laser. As expected, it does not exactly work the same way, but our first test with « The Riddle » is not so bad. You can see it on the video below, it is little as we do not have a lot of space in the classroom. You can see that the image is blinking, this is partly due to our code, but also partly due to the camera sync, and the « real » result is cleaner than what can be seen here.

FPGA design

The new design suggested by our teachers has been implemented, except for the FIFO which for the moment does not use the internal RAMs This will normally be done tomorrow. The FIFO, as it is now sometimes, leads to some bugs that we do not really understand yet. We will also investigate those issues tomorrow. Nevertheless, we have a functional design, the one we used tonight to make the video.

Tweet to ILDA

Concerning the way we will display tweets, Sam suggested us to make a smooth horizontal scrolling. Our first idea was to generate a big ILDA image containing the whole tweet on one line, and to clip it at display time, just before sending it to the laser. It seems that is was not the best way to act. So, we are now trying to generate an ILDA animation corresponding to the scrolling with a Python script. We are on our way and we have yet disclosed a few points of intersert to change in our design to make it work soon.

Web interface

The library we mentionned last time (libmicrohttpd) seems to fit quite well with our needs. It is not a complete Web server, but it is enough to make the card serve a static HTML page and a little REST API to get tweets and validate them. The authentication is for the moment very basic it consists in a « secret » token as segment of the URI. It is not very secure, but it is not our priority at the very moment.

IRL: the riddle with a mere oscilloscope!

Yesterday we achieved a new goal : we successfully played an ILDA animation on a mere oscilloscope. We attach a video as an evidence of our performance.

Let’s focus on what we actually did.
We built a program which plays directly an ILDA animation in the ILDA file format. We can set several options directly on the command line such as the time spent per frame and the scaling factor.

We enhanced our code which built an ILDA file from a string or a file. It operates directly on board and is now using an ILDA file per character instead of a SVG file with the whole charset.
We display directly on the board a list of tweets taken from a database and fetched them on the go with the twitter API that we now use in C instead of Python.

The IRL project would be nothing without those huge changes that drew our path since the beginning of the project. And we are proud to announce that we are changing (again) our architecture, and we would like to thank our teachers for their precise suggestions on that topic. In a word we are going to rely on a wishbone bus so as to assure the communication through the entities of the FPGA. In that way, out system will be cleaner plus it will enhance its capabilities.

IRL is back


Yesterday we were working on the switching on/off of the laser spot and on the module wich will ensure security. The features are written but not yet working well. We need modelsim to debug but it is only installed on the school’s computers which are, as you know, not available this week-end. So we decided to give up and focus on the Web part until Monday.



We can now fetch the last few tweets containing a given hashtag on twitter and put them into a database. Another program queries the database to get the newest message and then displays it letter by letter on the oscilloscope. Everything is written in C and working on the Armadeus board.
For twitter, we don’t use any library apart from libcurl, to query the twitter’s API, and jansson to parse the incoming JSON object returned by twitter.

Here a small video, you can see the latest (at this time) tweet on #rose2011, displayed leter by letter on the oscilloscope.
You can read « 75% students attendance during the vacation #rose2011″.


We can pack the result from a query to the database into a JSON object. Inserting values given by a JSON object into the database won’t be difficult.
Next step is to communicate with a client. As we don’t seem to be able to make Mongrell2 work on the Armadeus, we looked for an alternative. Yesterday we have quickly tried a library called libmicrohttpd to handle HTTP queries. We have only tested a simple GET command, but at least it works on the Armadeus, and it is written in pure C. Contrary to CGI, this library is able to manage multiple connections in only one process using Posix threads.


IRL : Une journée fructueuse

Aujourd’hui nous nous sommes principalement concentrés sur le fpga.

Ram Spi
Nous sommes désormais capable de faire communiquer le fpga avec la ram spi : nous pouvons lire et écrire des valeurs dans la ram depuis le fpga (valeurs à écrire codées en dur dans le fpga, vérification des lectures à l’oscilloscope).

Le développement de la communication processeur-ram/spi à travers le fpga est bien avancé. Il est déjà possible de consulter sur l’armadeus la dernière valeur lue sur la ram/spi par le fpga. En revanche l’écriture n’est pas encore possible. Le contrôleur qui permettra au processeur d’indiquer les opérations (lecture / écriture/ adresse) qu’il souhaite réaliser est en cours d’écriture.

Nous parvenons à afficher un point en codant ses deux coordonnées en dur dans le fpga. La prochaine étape consistera à piloter les coordonnées du point depuis le processeur.
Par ailleurs un module permet d’afficher une diagonale. Nous pourrons ainsi régler les potentiomètres des amplificateurs dès que nous aurons mis la main sur un tournevis !

Serveur Web
Nous avons peu travaillé sur ce sujet aujourd’hui. Nous avons recompilé les bibliothèques de buildroot avec les symboles de debug pour pouvoir comprendre pourquoi mongrel fait une erreur de segmentation au démarrage.

IRL : dure journée …

Nous avons eu beaucoup de doutes ces derniers temps concernant les choix à faire pour avancer. Voici ce que nous avons fait durant les deux derniers jours.

Serveur web

Comme pouvait le laisser penser notre dernier post, nous avons exploré les possibilités offertes par mongrel2.
Il s’agit d’une application qui multiplexe des requêtes http et les recopie sur des sockets 0mq (pour plus de détail : http://mongrel2.org/home).
Nous avons testé mongrel sur nos machines avec succès et il nous semble tout à fait adapté pour résoudre nos problèmes.
Nous avons essayé de le crosscompiler mais sommes confontés pour l’heure à des problèmes.
À terme, nous voulons l’intégrer dans notre buildroot.


Nous avons l’ensemble des caractères ISO8859-15 sous la forme de fichiers ILDA. Et nous avons trouvé une nouvelle police qui donne des meilleurs résultats. Nous avons fait un script qui nous donne le numéro du caractère ISO8859-15 entré sur stdin.


Nous nous sommes familiarisés avec Twitter et nous réussissons à récupérer les tweets portant le htag #rose2011 directement sur la carte.


Nous avons synthétisé et testé sur le FPGA un code utilisant une des rams internes du FPGA et permettant d’y écrire et lire depuis le processeur. Nous sommes en train de parler à la ram SPI qui nous reste (en effet, nous avons mal routé une des deux rams SPI dont nous allons peut-être devoir nous passer).


Nous avons clarifié nos idées concernant la manière dont l’authentification sera mise en oeuvre sur la carte. Nous nous repencherons sur la question quand mongrel2 marchera.

IRL : avancées de la journée

Ajourd’hui nous avons travaillé en parallèle sur deux thèmes : le FPGA, et l’interface web.

Côté FPGA, nous avons pu simuler une RAM lisible et inscriptible depuis le processeur, ce qui est encore peu mais nous permet de penser qu’on a compris comment le lien fonctionne. Nous avons ensuite une une réflexion sur l’architecture fonctionnelle des modules du FPGA.
La mémoire du FPGA doit pouvoir servir de tampon, étant donné que Linux (peu précis au niveau du timing) enverra des paquets de données par à-coups, alors que la sortie vers le laser devra être cadencée bien régulièrement. Nous utiliserons les blocs de RAM internes du FPGA comme buffers avant et après la RAM (cf schéma), et les RAMs SPI de manière à ce que l’ensemble soit vu comme une FIFO par l’extérieur.
Le module de sécurité surveille les sorties du bloc de contrôle des DACs pour s’assurer que le laser ne reste pas allumé dans une trop petite zone durant un temps trop long. La taille de la zone (du moins sa traductions en déplacements « absolus » au niveau des coordonnées numériques) devra être fonction de la distance minimale à laquelle un observateur peut potentiellement se trouver. La durée maimale d’exposition sera à déterminer à partir de la puissance du Laser et des recommandations médicales. Cet ajustement n’est clairement pas la priorité actuelle.




Du côté du serveur Web, ça a été plus chaotique. Nous étions partis depuis deux jours sur l’utilisation de WebPy. Cependant son intégration avec SQLite impose l’utilisation de modules Python tierce partie, et la cross-compilation de ces modules nous pose beaucoup de problèmes. Dernièrement nous avons tenter de passer à la daily-build de la µClibC pour résoudre un problème avec l’importation de pysqlite3, ce qui a eu pour résultat de casser notre rootfs (kernel panic au démarrage à cause de dl_iterate_phdr()). Une simple recompilation en rechangeant de version de µClibC semble ne pas suffire (pour une raison inconnue), nous tenterons une recompilation depuis zéro demain.
Ces problèmes nous ont pris assez de temps et nous allons probablement chercher sur d’autres pistes, peut-être du côté de Mongrel2 comme Sam nous l’a conseillé.

IRL : avancées du vendredi

Un point sur les avancées de ce vendredi.

Côté ILDA (Laurent), le programme de conversion SVG -> ILDA a été refondu, il est plus simple et donne de meilleurs résultats. Nous avons réussi à mettre un alphabet dans un fichier ILDA. Il reste cependant quelques problèmes, notamment les lettres qui ne sont pas bien centrées, à suivre.

Du côté du serveur web avec web.py (Caroline), du développement a été effectué sur un PC. On affiche des pages webs avec des informations venues d’une BDD sqlite. La prochaine étape sera de passer le serveur sur l’Armadeus avant d’aller plus loin pour vérifier que la solution est viable d’un piont de vue des performances.

Pour ce qui est des driverset de la communication entre le processeur et le FPGA (Yoann), Sam et Alexis nous ont remis sur la bonne voie après quelques errements de ma part. Du coup la journée d’hier a été peu productive, ça devrait aller mieux aujourd’hui. J’ai par ailleurs consacré pas mal de temps à la lecture de Linux Device Drivers.