Monitor obciążenia komputera

[Mily2001]

Dość długo zabierałem się za ten projekt, ale w końcu udało się go zrealizować. Powstał on, ponieważ potrzebowałem czegoś, co umożliwi mi szybki wgląd w aktualne obciążenie komputera, bez niepotrzebnego przełączania okienek. Rozwiązanie czysto programowe byłoby też w moim przypadku o tyle mniej praktyczne, że często korzystam z maszyn wirtualnych, a taki zewnętrzny monitor obciążenia pozwala mi na wyświetlanie statystyk wszystkiego jednocześnie. Poza wyświetlaniem informacji zależało mi także na graficznej reprezentacji obciążenia, dzięki czemu można nawet "kątem oka" zauważyć że pojawiło się jakieś duże obciążenie lub że kończy się pamięć RAM.

Parę lat temu zbudowałem taki monitor na ekranie LCD 4x20, jednak z biegiem czasu i modernizacją sprzętu coraz ciężej było zmieścić na nim wszystkie informacje które bym chciał, dlatego stwierdziłem że czas na nową odsłonę  Tym razem zamiast ekranu LCD postanowiłem użyć wyświetlaczy OLED. Z kolei do reprezentacji graficznej chciałem wykorzystać diody WS2812. Dość długo zastanawiałem się w jaki sposób je ułożyć i jak to najprościej zrobić. Ostatecznie diody zostały ułożone w dwóch półpierścieniach nad wyświetlaczami. Aby ułatwić sobie życie kupiłem pierścienie 16 diodowe i 24 diodowe i przeciąłem na na pół. Wadą takiego rozwiązania było to, że tylko na jednej połówce miałem do dyspozycji wygodne pola lutownicze z tyłu, a na drugiej musiałem wlutować kable bezpośrednio w pierwszą diodę. Na zdjęciu widać pierwsze przymiarki diod do wyświetlacza:

Docelowo planowałem wykonać 4 takie zestawy oled + diody, co wiązało się z pewnym problemem. Wyświetlacze które posiadałem podłącza się przez I2C, a ponieważ miałem 4 identyczne, to wszystkie miały ten sam adres, niestety producent wyświetlaczy nie przewidział takiego scenariusza (niektóre wersje umożliwiają ustawienie ostatniego bitu, co umożliwia podpięcie 2 wyświetlaczy, moje akurat nie miały takiej opcji). Po zrobieniu researchu rozwiązanie tego problemu okazało się bardzo proste. Polega ono na selektywnym doprowadzaniu sygnału zegara do poszczególnych wyświetlaczy. Ja w tym celu wykorzystałem demultiplekser 74HC139. Takie rozwiązanie jest możliwe, ponieważ tylko master (w tym wypadku mikrokontroler) steruje linią zegara, dzięki temu możliwe jest zastosowanie demultipleksera. W przypadku gdyby slave'y też sterowały linią zegara rozwiązanie byłoby bardziej złożone (o ile w ogóle możliwe), bo demultipleksery działają tylko w jedną stronę  Z tego powodu też nie można tego zrealizować na linii danych (nawet jeśli przesyłanie danych odbywa się tylko w jedną stronę, to linia SDA musi być "dwustronna" żeby możliwa była realizacja protokołu I2C).
W przypadku diod WS2812 sprawa była prostsza, docelowo każdy półpierścień dostał własny pin procesora, dzięki czemu każdy z nich może być odświeżany niezależnie.

Jako mikrokontroler wybrałem Atmegę4809, ponieważ potrzebowałem 4kB ramu na trzymanie klatek z każdego z 4 oledów (128*64*4 = 32kb = 4kB). Możliwa by była realizacja przy mniejszej ilości pamięci, np 2kB, poprzez trzymanie tylko jednej klatki, jednak wiązałoby się to z mniejszą wydajnością całego programu, ponieważ generowanie kolejnej klatki można by było rozpocząć dopiero po zakończeniu przesyłania poprzedniej. W przypadku gdy każdy wyświetlacz ma swój bufor, to w trakcie gdy na przykład dane są wysyłane do pierwszego wyświetlacza możliwe jest generowanie obrazu dla drugiego wyświetlacza itd. Wymaga to asynchronicznej implementacji I2C, co zrealizowałem poprzez kolejkę do której można dodawać wskaźniki na tablice danych które mają być po kolei wysłane i ich obsługa jest w pełni realizowana na poziomie przerwania.
Samo generowanie klatek zrealizowane jest w ten sposób, że dla każdego wyświetlacza przygotowany jest szablon zawierający stałe części obrazu, a następnie renderowane są na nim wartości w określonych pozycjach x,y, co łącznie generuje pełną klatkę obrazu. Graficznie wygląda to tak (po lewej templatka, po prawej z wypełnionymi wartościami):

Wszystkie przygotowane ekrany wyglądają następująco:

Ekrany przygotowane są stricte pod moją konfigurację, oczywiście możliwe by było generowanie wszystkiego po stronie komputera i przesyłanie gotowych klatek, akurat ja wolałem podejście z renderowaniem po stronie uC, ale co kto lubi

Układ został zrealizowany na płytce uniwersalnej, a szkielet i obudowa zostały wydrukowane na drukarce 3D. Projekt ma budowę modułową i działa poprawnie z każdą liczbą modułów między 1 a 4, na ten moment mam zrealizowane dwa, kolejne dwa czekają aż będę miał trochę więcej wolnego czasu. Ponieważ każdy moduł wykorzystuje 4 kable do przesyłania danych (2 do pierścieni i 2 do wyświetlacza), to do ich podłączania wykorzystałem skrętkę, akurat po pół skrętki na moduł. Na ten moment całość prezentuje się następująco, kable z boku są przygotowane dla następnych modułów.

Urządzenie łączy się z komputerem poprzez konwerter USB↔UART. Po stronie komputera działa aplikacja napisana w javascripcie, która zbiera dane z komputera na którym działa, używając głównie biblioteki systeminformation. Dodatkowo, nasłuchuje na jednym z portów sieciowych, pod który mogą się podpinać maszyny wirtualne i przesyłać dane o swoim obciążeniu. Technicznie, zamiast maszyn wirtualnych możliwe by było podpinanie innych fizycznych urządzeń, opcji jest wiele, wszystko zależy od potrzeb. Wyświetlanie informacji z dwóch źródeł jednocześnie na pierścieniach realizowane jest poprzez kolory, host wykorzystuje zielony i czerwony, natomiast maszyna wirtualna niebieski. 

[Treker (Damian Szymański)]

@Mily2001 świetny efekt końcowy - dobra robota, robi wrażenie!

[KHX]

Projekt bardzo fajny, ale najbardziej spodobały mi się te zegary, naprawdę dobra robota. 

[Mily2001]

Odnośnie zegarów, to kiedyś zastanawiałem się nad analogową wersją takiego monitora, ze wskaźnikami z przerobionych woltomierzy, to też by mogło dać ciekawy efekt

[Borszczuk]

@Mily2001 Co do zegarów to sugeruje przeszlifować ten czarny PLA jakims drobnym papierem, pociągnąc potem wypełniaczem i pomalować sprayem. Będzie wyglądało zdecydowanie lepiej. Coś jak tu:

 

Edytowano Listopad 15, 2020 przez Borszczuk

[Treker (Damian Szymański)]

@Borszczuk witam na forum  Próbowałeś robić coś takiego we własnym zakresie? Możesz pochwalić się jakimiś efektem?

[Ogyb]

Ja malowałem wydruki;) szpachla samochodowa grosze kosztuje a efekty super daje;) świetnie się to obrabia - ubywa w oczach. Ludzie nie poznaj, że to wydruk jest. Ale osobiście malowałem lakierem bazowym (kolor + bezbarwny). Poprostu mam zawsze resztę w pistolecie pożądanego bezbarwne po malowaniu jakieś maszyny. Ogólnie spray powinien dać równie oszałamiający efekt. A, tylko ja na sam dół daje podklad do plastiku. Nie próbowałem nigdy bez.

Edytowano Listopad 15, 2020 przez Ogyb

[Stanis]

@Mily2001 opowiesz coś więcej jak to działa od strony programowej? i jak w ogóle wysyłasz te dane do mikrokontrolera?

[Mily2001]

@Borszczuk podobny efekt można osiągnąć drukując z ABSu i potem minimalnie rozpuszczając wydruk w acetonie. Akurat w moim wypadku jak patrzę na konstrukcję od góry, to światło się bardzo minimalnie odbija, więc wygląda to lepiej niż na zdjęciach. Do tej pory malowanie wydruków nie wychodziło mi za dobrze, ale niedługo planuję robić kolejne podejście.

@Stanis Dane wysyłam poprzez konwerter USB↔UART poprzez terminal szeregowy. Z racji tego że pracuję na Linuxie, to taki konwerter jest dostępny jako urządzenie w /dev i dane przesyłam z użyciem biblioteki serialport. Kod jest bardzo krótki, sprowadza się właściwie do pobrania wszystkich informacji używając biblioteki systeminformation wspomnianej w głównym poście i przepchnięciem ich przez port szeregowy w postaci szesnastkowej (dałoby się to zrobić optymalniej używając np base64). Po stronie miktrokontrolera dane odbierane są w sposób asynchroniczny i po odebraniu konkretnej liczby bajtów (ustawionej na sztywno - znów, nie jest to najlepsze rozwiązanie, ale ponieważ na ten moment przesyłam tylko jeden rodzaj wiadomości, to się sprawdza) są one parsowane do struktury, która następnie jest przekazywana do funkcji renderujących i wyświetlających dane na konkretnych modułach (każdy moduł ma swoją funkcję). 

[Borszczuk]

22 godziny temu, Treker napisał:

@Borszczuk witam na forum  Próbowałeś robić coś takiego we własnym zakresie? Możesz pochwalić się jakimiś efektem?

@Treker witam również tak robiłem dokładnie to samo, tj. stojak na sluchawki zainspirowany właśnie tym filmem który załączyłem i wyszło bardzo zacnie. Niestety nie mam jak zrobić zdjęcia bo stojak "się dał w prezencie", ale robię kolejny to nie omieszkam się pochwalić. Pan na filmie w zasadzie temat omawia wystarczająco - jeśli dobrze przeszlifujesz i wyrównasz to juz jest 90% sukcesu. Potem tylko zeby nie porobić zacieków przy malowaniu (więc zeby nie za blisko dyszę mieć) i voila.

Edytowano Listopad 16, 2020 przez Borszczuk

[Treker (Damian Szymański)]

15 minut temu, Borszczuk napisał:

"niestety" nie mam jak zrobić zdjęcia bo stojak "się dał w prezencie", ale robię kolejny to nie omieszkam się pochwalić. P

@Borszczuk super, to czekamy na efekty

[Borszczuk]

@Mily2001 ABSu jeszcze nie drukowałem, natomiast wiem o istnieniu metod z acetonem, ale tylko z internetów (link poniżej) - sam nie robiłem nic takiego ani też nie wnikałem dalej w temat. Wydaje mi się, że masz jednak większą kontrolę polerując samodzielnie, niż licząc ze aceton równomienie temat ogarnie. Chyba ze to wtedy robisz inaczej niż ten pan na filmie i np. nie wiem, przecierasz acetonem?

 

Edytowano Listopad 16, 2020 przez Borszczuk

[Ogyb]

Malowane wychodzi idealnie;) Do tego możesz malować lakierami perłowymi itd. Bajka po prostu;) tzn podkład do plastiku, szpachla - każda się potem już trzyma. Podkład wypełniający, papier 500 na mokro i na koniec 800 i ze 2 warstwy koloru. Jak się malowało perłowym to bezbarwny i mamy np xyralic albo inny wynalazek. Efekt końcowy nawet z średnimi umiejętnościami przebija dobrze zrobiony aceton z ABS.

Edytowano Listopad 16, 2020 przez Ogyb