Un peu d'histoire

• Train(s) acheté au début des années 1980 ;
• ... Puis il a passé 25 ans au grenier...
• ... Avant d'être remis en route en 2005.


• On l'a fait (un peu) évoluer depuis 2011 :
• Taille x3 (gare de triage, extension de la table) ;
• Nouveaux bâtiments, nouvelles structures ;
• Mise à niveau électrique (l'ancien setup avait 40 ans, #FormationIncendie)


• => 3 générations y ont joué !

Mais, c'est quoi un train électrique ?

• C'est un jouet apparu il a 2 siècles environ ;
• Qui se démocratise dans les années 1950 (standardisation, coûts, etc) ;
• Nous, on est en format HO (réplique 1:87) ;
• C'est toujours produit ! (mais les prix font mal).
• Il en existe plein de modèles : TGV, TER, draisines, il y en a pour tout les goûts !



• 14V continu dans un rail ;
• 1 lampe et un moteur branché en dérivation ;
• Et... Bah c'est tout.

On regarde si il existe un système

• Et oui, il existe le DCC !
• En très court et en très bref, on passe des informations par le courant, comme du CPL ;
• On peut ainsi gérer plusieurs trains (entre 2 et 8 selon le matériel) à vitesses et directions différentes !

Et là, on se dit : c'est génial, il nous faut ça !

Oui, MAIS...

• C'est comme un produit Apple, faut tout changer !
• Il faut un transformateur particulier ;
• Il faut changer les moteurs des trains ;
• Et rajouter des cartes dedans.
• Coût de l'opération ?
• Environ 120€ par train ;
• Puis 400€ de transformateur...
• On a deux voies, 18 locomotives...
• 120 * 18 + 400 * 2 = 2900 €.

Au final, nos trains en analogique, c'est pas si mal hein !

En plus, bien entendu, c'est 100% propriétaire, donc impossible d'aller bidouiller derrière.

On abandonne l'idée, les années passent...

... Jusqu'en 2024.

"TinyGo, petit mais costaud ! 💪" (Thierry Chantier @titimoby)

On vole emprunte un train, et on démonte

• Il y a pile la place pour mettre un Raspberry Pi Pico !
• 21 * 51 mm
• 264kB RAM ; 2 coeurs @133MHz ; 2MB de mémoire flash
• On en commande 5 en version "W" (avec WiFi/Bluetooth inclus)

Notre victime (BB9201)

14V => 5V

• Le rail est alimenté en 14V, le Pi prend 5V max => étincelles, chaleur, fumée.
• => On achète des ponts abaisseurs de tension

Contrôler les moteurs

• Pour piloter les moteurs, on ajoute un contrôleur PWM
• => On achète des Adafruit DRV8871

On branche tout ça

• 14V continu
• 5V continu
• Data (contrôle PWM)

Et ça marche...

• ... Jusqu'à ce qu'on inverse le sens du train sans faire exprès.
• Kaboum 😎
• Le 14V entre dans le mauvais sens du convertisseur, crame la carte et le RPi
• On va rajouter une diode hein 😬
• (Accessoirement, ça lisse le signal pour dé-polluer un peu)

Stabilité

• On teste et on se rend compte que le réseau électrique n'est pas stable
• Beaucoup de pièces font passer l'électricité : rail, roues, etc
• => Plein de micro-coupures qu'on ne voit pas sur un moteur...
• ... Mais le Pi lui, il redémarre en boucle !
• On ajoute un condensateur pour lisser le courant.

Et là, ça fonctionne !

Par contre, ça rentre pas

On minifie un peu

• Impression d'un PCB "shield" pour le Pi

4 semaines plus tard...

Et ça démarre !

• On pousse un bout de code simple sur le Pi
• (il fait tourner le moteur à fond et allume la lampe...)
• Le moteur tourne, la lampe s'allume, GG.

Passons au code

TinyGo

TinyGo

• Adaptation de Go pour de l'embarqué
• On retrouve une grande majorité des features & concepts de Go
• MAIS TinyGo != Go => Certaines librairies ne fonctionneront pas
• Cycles de vie distinct entre Go et TinyGo

Bon, notre Pi, il gère quoi ?

• La lumière ;
• Le moteur ;
• La communication avec le reste du monde ;
• Et c'est déjà pas mal.

Good ol' webserver

• On part sur un classique client/serveur
• Simple, peu coûteux en ressources
• Le Pico expose une API
• Un serveur "central" fait le lien entre un frontend et les trains
• C'est pas parfait mais c'est une V1... 😉

Dans le train

• 5 endpoints :
• Allumer/éteindre la lumière ;
• Modifier la vitesse & le sens ;
• Récupérer le statut du train ;
• Ping !

Dans le train

//--- Constants
var DirectionPWM = machine.PWM1
const DirectionPin = machine.GPIO18
// ...

DirectionPWM.Set(DirectionChannel, 0);
var speed = 50;
SpeedPWM.Set(SpeedChannel, SpeedPWM.Top() / 100 * speed)
            

Dans le train - Watchdog!

• Quand le train perd l'alimentation > 5s, il devient "zombie"
• => Besoin de le full-reboot : On découvre les watchdogs !
• Un dispositif "anti-deadlock" qui permet de reboot si soucis
• Basé sur une horloge annexe dans le processeur
• Si on envoie pas de signal pendant 8s, reboot !

Dans le train - Watchdog!

func main() {
	machine.Watchdog.Start()
	go sanity()
}

func sanity() {
	for {
		time.Sleep(time.Second * time.Duration(4))

		if err := checkAlive(); err == nil {
			machine.Watchdog.Update()
			Logger.Info("Sanity check passed")
		}
	}
}

Dans le train

• On contacte le serveur "central" pour lui dire qu'on est là
• On initialise tout les capteurs (moteur, lumière, etc)
• On démarre le watchdog
• Et on attend les ordres

Le serveur central

• Pas grand chose à dire, c'est une API REST basique
• (Et on a plus trop le temps en fait 😬)
• Écrit en Go, et ça tourne sur un Raspberry Pi 3 qui trainait

L'interface graphique

• Écrit en Svelte
• Contacte uniquement le serveur central (pour l'instant)

Et ça marche !

What's next ?

• Projet pas du tout fini !
• Hardware :
• Fiabiliser
• Miniaturiser
• Software :
• Découpler, quitter le mode API
• Les deux :
• Annonces en gare ;
• Faire faire "tchou tchou" aux trains !
• Stop avec des tags NFC
• Carte temps-réel
• Webcam intégrée
• Bref : J'ai PLEIN d'idées ! 😁
• Toujours en Open-Source, toujours en Open-Hardware. ❤️

Pour conclure