fixed doc

doc/main.tex

@@ -1,6 +1,7 @@
 \documentclass[a4paper,12pt]{extarticle}
 \usepackage{/home/eddy/ed}
 \usepackage{bytefield}
+\usepackage{pdflscape}
 \graphicspath{{./pic/}}
 \nocolon
 
@@ -38,9 +39,10 @@
 остро эта проблема проявлялась при
 получении ответа от всех контроллеров на <<широковещательный>> запрос).
 
-В данном документе описано состояние системы на сентябрь 2024\,г. Опущены все факты, упомянутые в
-вышеназванном техническом отчете (его, как и данный документ, можно найти в репозитории с
-кодом~\footnote{\url{https://github.com/eddyem/tsys01}}).
+В данном документе описано состояние системы на сентябрь 2024\,г. Он является дополнением к
+вышеназванному техническому отчету (его, как и данный документ, можно найти в репозитории с
+кодом~\footnote{\url{https://github.com/eddyem/tsys01}}). Принципиальная схема контроллера термодатчиков
+приведена на рис.~\ref{schematic}.
 
 \section{Топология системы}
 Основной компьютер, осуществляющий доступ к свежесобранным данным, установлен в металлическом щитке
@@ -224,6 +226,28 @@ $-10\div+20\,\degr$C,
 
 Итого, из 80~закрепленных на ГЗ БТА датчиков надежные показания дают~70.
 
+\subsection{Используемые контакты микроконтроллера}
+\begin{description}
+    \item[I2C:] PB6 (SCL), PB7 (SDA)~-- шина данных датчиков.
+    \item[USART1:] PA9 (Tx), PA10 (Rx)~-- (в новой версии не используется) выводы USART1.
+    \item[CAN:]  PB8 (Rx), PB9 (Tx)~-- коммуникации по CAN-шине.
+    \item[I2C MUX:] PB0..PB2 (соответствующие биты адреса, PB0~-- младший), PB12 ($\overline{\mathrm{EN}}$)~--
+    управление мультиплексором, подключающим к I2C микроконтроллера соответствующую пару датчиков.
+    \item[POWER:]  PB3 (overcurrent), PA8 (EN)~-- питание  (через драйвер TPS2051)
+    термодатчиков; при превышении потребляемого тока величины 0.5\,А, PB3 подтягивается к земле.
+    \item[ADC:] PA0 (V12/4.93), PA1 (V5/2), PA3 (I12 - 1V/A), PA6 (V3.3/2)~-- входы АЦП, здесь
+    \begin{description}
+        \item[V12~--] напряжение питания 12\,В, поступающего на вход АЦП через делитель напряжения $1:4.93$;
+        \item[V5~--] напряжение питания 5\,В после импульсного преобразователя, через делитель $1:2$;
+        \item[V3.3~--] напряжение питания термодатчиков 3.3\,В после линейного преобразователя, через делитель $1:2$;
+        \item[I12~--] потребляемый ток (падение в 1\,В соответствует току в 1\,А), опция измерения силы тока может отсутствовать,
+        если не распаян датчик~MAX471.
+    \end{description}
+    \item[LEDs:] PB10 (LED0), PB11 (LED1)~-- сигнальные светодиоды (могут включаться для отладки, в обычном состоянии
+    отключены): LED0 (ближайший к разъемам датчиков)~-- пульсирует 1~раз в секунду, LED1~-- горит при нормальном состоянии
+    коммуникации по CAN~шине.
+\end{description}
+
 \section{Протоколы связи}
 Протокол связи с собственно термодатчиками по шине I2C документирован производителем, поэтому здесь
 не озвучивается.
@@ -382,23 +406,24 @@ N+M$,
 
 
 \subsection{Текстовый протокол данных при работе через USB}
+Связь управляющего компьютера с любым контроллером системы сбора возможна при помощи шины USB.
 
-Формат команды:
+Рабочий протокол включает в себя служебные команды, предназначенные для отладки. Формат команды:
 \verb'[<num>]<char><endline>', где \verb'<char>' "--- символ команды (большая или малая латинская
 буква), а \verb'<endline>' "--- символ завершения строки (\verb'\n'). Параметр \verb'[<num>]'
-используется лишь для основной части команд в верхнем регистре, означая номер контроллера, которому
-будет осуществлена передача следующей команды.
-Все команды в нижнем регистре запускаются исключительно локально на данном контроллере (существуют
-также команды, не имеющие <<локального>> варианта, как и команды, не имеющие <<сетевого>>).
-<<Сетевые>> команды могут быть отправлены с любого контроллера: как ведущего, так и ведомого. При
-получении команды контроллер сохраняет номер адресата, отправляя ответ с нужным~ID.
+обязателен для команд в верхнем регистре (данные команды запускают передачу по шине CAN, кроме
+команды \texttt{O}, являющейся на самом деле локальной), с командами в нижнем регистре он не
+используется (т.к. это~--- локальные команды); данный параметр является номером контроллера в шине
+(номером, установленным микропереключателями на плате). Часть команд не имеет локального или
+<<глобального>> варианта.
 
 Далее приводится список основных команд.
 
 \begin{description}
     \item[@] инвертировать флаг режима отладки: при установленном флаге контроллер выдает
     дополнительные сообщения в USB (на посылки в CAN-шину данный флаг не влияет);
-    \item[A] разрешение подчиненному узлу отправлять сообщения в CAN-шину (нормальный режим работы);
+    \item[A] разрешение подчиненному узлу отправлять сообщения в CAN-шину (нормальный режим работы),
+    если было отключено командой \texttt{S};
     \item[a] получение <<сырых>> значений измерений АЦП микроконтроллера;
     \item[B] посылка тестового сообщения по CAN-шине (на него не приходит ответа, лишь в USB
     получателя выводится сообщение <<DUMMY>>, если, конечно, к USB кто-либо подключен);
@@ -473,38 +498,85 @@ ACTION=="add", ENV{USB_IDS}=="0483:5740", ATTRS{interface}=="?*",
     SYMLINK+="$attr{interface}%c", MODE="0666", GROUP="tty"
 \end{verbatim}
 
-Для возможности разделения последовательного устройства между несколькими независимыми процессами
-(опрос температурных данных, работа с вентиляторами, диагностика), запускается
-прокси-демон\footnote{\url{https://github.com/eddyem/eddys_snippets/tree/master/serialsock}},
-предоставляющий сетевой доступ по заданному локальному INET-сокету или же UNIX-сокету. Полученные
-из последовательного устройства данные транслируются всем подключенным клиентам, а данные от
-клиентов записываются в устройство.
+На управляющем системой термомониторинга компьютере имеется простейший веб-интерфейс для
+графического и текстового доступа к данным, на нем же запущены все основные демоны:
+\begin{itemize}
+    \item прокси\footnote{\url{https://github.com/eddyem/eddys_snippets/tree/master/serialsock}} для возможности
+    одновременной работы с последовательным портом нескольких клиентов;
+    \item опроса\footnote{\url{https://github.com/eddyem/tsys01/tree/master/src/netdaemon}} контроллеров термодатчиков;
+    \item NGINX для выдачи статических HTML-файлов;
+    \item баш-скрипты\footnote{\url{https://github.com/eddyem/tsys01/tree/master/src/netdaemon/scripts}}, позволяющие
+    получать в веб-интерфейсе параметры частотного привода вентиляторов оправы и изменять их.
+\end{itemize}
 
-Основной сетевой демон\footnote{\url{https://github.com/eddyem/tsys01/tree/master/src/netdaemon}}
-подключается к сокету прокси-демона, а также открывает общедоступный сетевой сокет, через который
-любой клиент может получить данные последних измерений. Кроме того, при помощи \verb|gnuplot|
-каждые 15\,минут формируются изображения с распределением температуры по обоим слоям установки
-термодатчиков. Данные доступны через веб.
+Еще один демон\footnote{\url{https://github.com/eddyem/tsys01/tree/master/src/BTAmirtemp}} необходимо запустить на
+основном управляющем компьютере АСУ БТА. Его задача~--- один раз в минуту получать по сети значение средней
+температуры зеркала и внедрять его в систему управления.
 
-При помощи \verb|netcat| и баш-скриптов реализован также веб-интерфейс управления вентиляторами,
-расположенными внутри оправы ГЗ~БТА. На рис.~\ref{fans} продемонстрирован простейший интерфейс,
-доступный по адресу \url{http://mirtemp.sao.ru/fans.html}. Переключатели <<Low>>, <<Mid>> и
-<<High>> позволяют установить заданную скорость вращения вентиляторов. Флажок <<Run middle>>
-включает вентилятор, расположенный в средней части зеркала (он захватывает воздух из подкупольного
-пространства, в отличие от остальных вентиляторов, которые лишь перемешивают внутри оправы~ГЗ). При
-выборе флажка <<Stop>> выключаются все вентиляторы. Кнопка <<Set>> активирует текущий выбор.
-Под ней отображаются текущие значения потребляемого вентиляторами тока и скорость вращения их
-двигателей (центральный вентилятор включается пускателем, поэтому в статистике не участвует).
+Прокси-демон предоставляет сетевой доступ по заданному локальному INET-сокету или же UNIX-сокету.
+Полученные из последовательного устройства данные транслируются всем подключенным клиентам, а данные
+от клиентов записываются в устройство.
+
+Демон опроса подключается к сокету прокси-демона, а также открывает общедоступный сетевой сокет,
+через который любой клиент может получить данные последних измерений. Кроме того, при помощи
+\verb|gnuplot| каждые 15\,минут формируются изображения с распределением температуры по обоим слоям
+установки термодатчиков. Данные доступны через веб.
 
 \begin{pict}
     \includegraphics[width=0.4\textwidth]{fans}
     \caption{Управление вентиляторами.}
-    \label{fans}
+    \label{gfans}
 \end{pict}
 
-На рис.~\ref{t0} и~\ref{t1} приведены примеры изображений распределения температур. В тех местах,
-где термодатчики отсутствуют, либо же их показания выбиваются за $3\sigma$ от медианной по зеркалу,
-данные не отображены.
+По адресу \url{http://mirtemp.sao.ru/fans.html} располагается интерфейс управления двигателями
+системы вентиляции~\look{gfans}. Так как <<сервер>>, обслуживающий запросы из этого
+веб-интерфейса~--- по сути обертка в баш-скрипт утилиты \texttt{netcat}, никакой возможности
+аутентификации пока не предусмотрено. Учитывая то, что слабый одноплатник управления системой
+заменен на более мощный безвентиляторный компьютер, в будущем возможно изменение (как минимум~---
+простейшая аутентификация средствами NGINX, либо отдельный демон на библиотеке \texttt{onion}).
+
+Интерфейс осуществляет запросы серверу по порту 8080, получая текущие значения потребляемого двигателями тока и скорости
+их вращения (кроме скорости вращения центрального вентилятора, т.к. он управляется реле). В интерфейсе можно выбрать
+один из вариантов <<Set speed>>:
+\begin{itemize}
+    \item Low~-- наименьшая скорость вращения, 300~об/сек;
+    \item Mid~-- средняя скорость, 800~об/сек;
+    \item High~-- наибольшая скорость, 1300~об/сек;
+    \item Run middle~-- включение центрального вентилятора (забор воздуха из подкупольного в оправу ГЗ БТА),
+    эквивалентно вызову \texttt{SEWcontrol}\footnote{\url{https://github.com/eddyem/eddys_snippets/tree/master/serialsockCANmanage}}
+    с нулевой скоростью (эта опция включает реле);
+    \item Stop~-- выключение всех (в т.ч. и центрального) двигателей.
+\end{itemize}
+
+После нажатия кнопки <<Set>> выбранный вариант посылается серверу и данная команда помещается в служебный файл,
+читаемый в цикле баш-скриптом \texttt{Runsewctrl} с запуском \texttt{SEWcontrol} по необходимости.
+
+\begin{pict}
+    \includegraphics[width=0.7\textwidth]{T0}
+    \caption{Пример изображения распределения температур приповерхностного слоя.}
+    \label{t0}
+\end{pict}
+
+\begin{pict}
+    \includegraphics[width=0.7\textwidth]{T1}
+    \caption{Пример изображения распределения температур тыльной поверхности.}
+    \label{t1}
+\end{pict}
+
+По адресам \url{http://mirtemp.sao.ru/T0.html} и \url{http://mirtemp.sao.ru/T0.html}  можно получить
+доступ к изображениям распределения температуры за последние 15~минут На рис.~\ref{t0} и~\ref{t1}
+приведены примеры этих изображений. В тех местах, где термодатчики отсутствуют, либо же их показания
+выбиваются за $3\sigma$ от медианной по зеркалу, данные не отображаются.
+
+Из пользовательского ПО (например, так АСУ БТА получает данные средней температуры ГЗ) возможен более удобный
+доступ к данным (также можно выполнять и обращения из браузера для получения данных в табличном виде) при
+запросе к серверу по порту~4444. Веб-запрос может быть как GET вида \url{http://mirtemp.sao.ru:4444/T0}
+(а также: T1 и Tmean), так и POST. Аналогично можно работать через сокет, открыв его и посылая нужные команды,
+получая от сервера соответствующий ответ.
+
+Температура Tmean считается как среднее арифметическое от всех показаний термодатчиков, размещенных на ГЗ БТА,
+за исключением выбросов, превышающих $3\sigma$ от их медианной величины (чтобы не учитывать неправильные
+или ошибочные значения).
 
 Вся подробная информация: исходные коды, схемы и т.п. размещена в
 репозитории\footnote{\url{https://github.com/eddyem/tsys01}}.
@@ -532,19 +604,36 @@ ACTION=="add", ENV{USB_IDS}=="0483:5740", ATTRS{interface}=="?*",
 бы поддерживать на заданном уровне температуру ГЗ~БТА. Управление этим кондиционером~--- еще одна
 задача следующего поколения разработчиков.
 
-\begin{pict}
-    \includegraphics[width=0.7\textwidth]{T0}
-    \caption{Пример изображения распределения температур приповерхностного слоя.}
-    \label{t0}
-\end{pict}
+\subsection{Архивирование данных}
+Для архивирования данных на любом компьютере в сети необходимо в файл \texttt{/etc/crontab} добавить следующую строку:
+\begin{verbatim}
+    # get data from mirtemp
+    0-55/5 * * * * user /path/to/getdata /path/to/MirtempData
+\end{verbatim}
 
-\begin{pict}
-    \includegraphics[width=0.7\textwidth]{T1}
-    \caption{Пример изображения распределения температур тыльной поверхности.}
-    \label{t1}
-\end{pict}
+Т.е. с интервалом в 5~минут запускать от имени пользователя \texttt{user} скрипт \texttt{getdata}
+(см. в директории \texttt{scripts}), расположенный по пути \texttt{/path/to/getdata} и складывать
+полученные данные в поддиректориях \texttt{/path/to/MirtempData}. Данный скрипт при каждом запуске
+пишет данные в поддиректорию, соответствующую текущей дате в формате \texttt{YY.MM.DD}, в файлы
+\verb|HH:MM_Tx.dat|, где \texttt{x}~-- 0, 1 или~2. 2~соответствует термодатчикам в Н2, здесь уже
+есть лишь обозначение координат: $(1,0)$~-- датчик внутри щита с контроллером, компьютером и блоком питания;
+$(1,1)$~-- датчик под этим щитом, измеряющий температуру воздуха в данном месте стойки Н2.
 
+Скрипт \verb'Archive_one_month' позволяет в поддиректории \texttt{archive} создать файлы-архивы заданного
+месяца (параметром этого скрипта является YY.MM). Весь месяц помещается в один архив.
 
+Скрипты \verb|plotALLjpg| и \verb|plotjpg| позволяют сгенерировать JPEG-изображения с картами
+распределения температур на заданную дату, а \texttt{findextrems} и \texttt{findallextr}~---
+обнаружить все экстремальные значения температур среди выбранных дат.
+
+\begin{landscape}
+    \begin{pict}
+        \includegraphics[width=1.1\columnwidth]{stm32}
+        \vspace*{-5em}
+        \caption{Принципиальная схема контроллера термодатчиков.}
+        \label{schematic}
+    \end{pict}
+\end{landscape}
 
 \end{document}