🏎️ Sistema di Monitoraggio Pressione Freni - Polimarche Racing Team

Sistema completo per acquisizione, visualizzazione e analisi dati del sensore di pressione freni per vetture da competizione. Il progetto integra una GUI desktop in Python con una scheda Adafruit Feather M4 CAN per acquisizione dati in tempo reale.

🎯 Descrizione

Il sistema permette di:

Acquisire dati dal sensore di pressione freni a 10 Hz (ogni 100ms)
Visualizzare in tempo reale i valori su grafico interattivo
Registrare stint completi con salvataggio su memoria flash
Analizzare dati storici caricandoli dalla memoria
Esportare dati in formato CSV per analisi approfondite

🔧 Componenti Hardware

Sensore di Pressione

Tipo: Sensore ratiometrico 0-170 bar
Range tensione: 0.5V - 4.5V @ 5V alimentazione (0.33V - 2.97V @ 3.3V)
Output: Analogico lineare

Microcontrollore

Modello: Adafruit Feather M4 CAN Express
Flash: 2MB QSPI integrata per salvataggio dati
ADC: 12-bit (risoluzione 0-4095)
Comunicazione: USB seriale @ 115200 baud

💻 Requisiti Software

GUI Python (PC)

Python: 3.8 o superiore
Sistema Operativo: Windows, macOS, Linux
Librerie richieste:
- PyQt6 >= 6.4.0 (interfaccia grafica)
- pyqtgraph >= 0.13.0 (grafici in tempo reale)
- pyserial >= 3.5 (comunicazione seriale)
- numpy >= 1.24.0 (elaborazione dati)

Firmware Feather M4 CAN

PlatformIO (consigliato) o Arduino IDE
Librerie:
- Adafruit SPIFlash >= 5.1.1
- SdFat - Adafruit Fork >= 2.3.54

🚀 Installazione

0. Installer .exe

Scaricare ed installare tramite il file .exe disponibile nella sezione "Release"

1. Installazione GUI Python

# Clona o scarica il repository
cd PressioneFreniGUI-PoliMarche

# Installa le dipendenze Python
pip install -r requirements.txt

2. Programmazione Feather M4 CAN

Opzione A: Con PlatformIO (Consigliato)

# Naviga nella cartella del firmware
cd GUI_Pressione_Freni

# Compila e carica il firmware
pio run --target upload

Opzione B: Con Arduino IDE

Installa l'Arduino IDE
Aggiungi il supporto per Adafruit SAMD boards:
- File → Preferenze → URL aggiuntive per gestione schede
- Aggiungi: https://adafruit.github.io/arduino-board-index/package_adafruit_index.json
Installa "Adafruit SAMD Boards" dal Board Manager
Installa le librerie richieste dal Library Manager:
- Adafruit SPIFlash
- SdFat - Adafruit Fork
Apri GUI_Pressione_Freni/src/main.cpp
Seleziona scheda: Adafruit Feather M4 CAN (SAMD51)
Carica lo sketch

🔌 Collegamenti Hardware

Schema Collegamenti

Sensore di Pressione              Feather M4 CAN
┌─────────────────┐              ┌──────────────────┐
│                 │              │                  │
│  VCC (3.3V)     ├──────────────┤  3V3             │
│  GND            ├──────────────┤  GND             │
│  SIGNAL         ├──────────────┤  A4 (Pin 18)     │
│                 │              │                  │
└─────────────────┘              └──────────────────┘
                                          │
                                          │ USB
                                          ▼
                                      Computer

Dettagli Pin

Sensore	Feather M4	Descrizione
VCC	3V3	Alimentazione sensore (3.3V)
GND	GND	Massa comune
SIGNAL	A4	Segnale analogico (0.33V - 2.97V)

Note sui Collegamenti

⚠️ NON alimentare il sensore a 5V - la Feather usa logica 3.3V
Usare cavi schermati per ridurre interferenze
Controllare la polarità prima di alimentare
Il sensore è ratiometrico: l'output scala proporzionalmente con l'alimentazione

📖 Utilizzo

Avvio del Sistema

Connetti la Feather M4 CAN al computer via USB
Avvia la GUI (se uso manuale):
```
python main.py
```
altrimenti avviare tramite il programma installato

Procedura Operativa

1️⃣ Connessione

Seleziona la porta COM della Feather dal menu a tendina
Clicca "Connetti"
Verifica che lo status bar mostri "Connesso a COMX"

2️⃣ Acquisizione Stint

Clicca "Inizia Stint" per avviare la registrazione
Il grafico si aggiorna in tempo reale (10 Hz)
I valori Min/Max/Media vengono calcolati automaticamente
Clicca "Termina Stint" al termine della sessione

3️⃣ Salvataggio Dati

Dopo aver terminato uno stint, clicca "Salva su Flash"
I dati vengono trasferiti e salvati nella memoria della Feather
Il file viene nominato automaticamente: stint_YYYYMMDD_HHMMSS.json
Attendi conferma "Stint salvato su memoria flash!"

4️⃣ Caricamento Stint Salvati

Clicca "Carica da Flash"
Seleziona lo stint desiderato dalla lista
Clicca OK per caricare e visualizzare i dati
Il grafico viene congelato automaticamente per l'analisi

5️⃣ Esportazione CSV

Con uno stint caricato o grafico bloccato, clicca "Esporta CSV"
Il file CSV viene salvato nella cartella corrente
Formato: stint_export_YYYYMMDD_HHMMSS.csv

⚙️ Funzionalità

Pannello Controlli

Pulsante	Funzione	Stato Richiesto
Connetti/Disconnetti	Stabilisce/chiude connessione seriale	-
Aggiorna	Ricarica lista porte COM disponibili	Disconnesso
Inizia Stint	Avvia registrazione dati	Connesso
Termina Stint	Ferma registrazione	Stint attivo
Salva su Flash	Salva stint su memoria Feather	Stint terminato
Carica da Flash	Carica stint salvato	Connesso
Esporta CSV	Esporta dati su file locale	Grafico bloccato
Blocca/Sblocca Grafico	Ferma/riprendi acquisizione	Connesso
Gestisci Memoria	Visualizza info, elimina file, formatta	Connesso

Visualizzazione Dati

Grafico Tempo Reale

Asse X: Tempo in secondi dall'inizio acquisizione
Asse Y: Pressione in bar (0-170 bar)
Aggiornamento: 10 Hz (100ms)
Buffer: Ultimi 1000 campioni (100 secondi)

Valori Istantanei

Pressione corrente: Valore in tempo reale (font grande, grassetto)
Minimo: Pressione minima rilevata
Massimo: Pressione massima rilevata
Media: Pressione media calcolata

Gestione Memoria Flash

Informazioni Memoria

Spazio totale disponibile (2 MB QSPI)
Spazio utilizzato dagli stint
Spazio libero rimanente
Numero di file salvati

Operazioni

Elimina File Selezionati: Rimuove stint specifici (selezione multipla)
Formatta: Elimina TUTTI gli stint salvati (richiede conferma)

Protezione Dati

✅ Disconnessione improvvisa gestita senza crash
✅ Reset automatico interfaccia in caso di errore
✅ Conferme prima di operazioni distruttive
✅ Verifica integrità file salvati
✅ Timeout su operazioni seriali

📊 Formato Dati

Comunicazione Seriale (Feather → PC)

Dati Real-Time:

timestamp,pressione
12345,45.67
12445,46.12
12545,44.89

Comandi/Risposte:

// Lista file
FILES:
- stint_20251127_143022.json (5432 bytes)
- stint_20251127_150015.json (8901 bytes)
END_FILES

// Caricamento dati
DATA_START
{"date":"2025-11-27T14:30:22","duration":89.5,"samples":895,"data":[...]}
DATA_END

// Conferme
OK:File saved: /stints/stint_20251127_143022.json (5432 bytes)
ERROR:Flash not available

File JSON (Memoria Flash)

{
  "date": "2025-11-27T14:30:22.123456",
  "duration": 89.5,
  "samples": 895,
  "data": [
    {
      "timestamp": "14:30:22.123",
      "time": 0.0,
      "pressure": 0.45
    },
    {
      "timestamp": "14:30:22.223",
      "time": 0.1,
      "pressure": 12.34
    }
    // ... altri campioni
  ]
}

File CSV Esportato

Tempo (s),Pressione (bar)
0.00,0.45
0.10,12.34
0.20,23.56
0.30,34.78
...

🔍 Calibrazione Sensore

Il sensore è configurato con i seguenti parametri:

// Configurazione nel firmware
#define MAX_PRESSURE 170.0f    // Pressione massima (bar)
#define Vref 3.3f              // Tensione riferimento ADC
#define res 4095               // Risoluzione ADC (12-bit)

// Formula di conversione
float valoreADC = lettura_ADC * (Vref / res);
float pressione = (valoreADC - 0.33) * 170.0 / (2.97 - 0.33);

Punti di Calibrazione

Pressione (bar)	Tensione @ 3.3V	ADC (12-bit)
0	0.33 V	~410
85 (metà scala)	1.65 V	~2048
170 (fondo scala)	2.97 V	~3686

Filtro Digitale

Il firmware implementa un filtro a media mobile (10 campioni) per ridurre il rumore dell'ADC.

🛠️ Troubleshooting

Problemi Comuni

❌ "Porta seriale disconnessa" durante l'uso

Cause:

Cavo USB allentato
Problemi di alimentazione
Interferenze USB

Soluzioni:

Controlla che il cavo sia ben inserito
Usa una porta USB diretta (evita hub non alimentati)
Il programma si resetterà automaticamente

❌ "Flash not available"

Cause:

Memoria flash non inizializzata
Filesystem corrotto

Soluzioni:

Ricarica il firmware sulla Feather
Usa il comando "FORMAT" per riformattare
Verifica che le librerie SPIFlash siano installate correttamente

❌ Valori di pressione errati

Cause:

Collegamenti sbagliati
Sensore guasto
Calibrazione errata

Soluzioni:

Verifica i collegamenti (vedi schema sopra)
Controlla la tensione sul pin A4 con multimetro:
- Riposo: ~0.33V
- Pressione applicata: aumenta fino a 2.97V
Verifica che il sensore sia alimentato a 3.3V (NON 5V!)

❌ GUI si blocca o crasha

Soluzioni:

Aggiorna le librerie Python: pip install --upgrade -r requirements.txt
Verifica compatibilità sistema operativo
Controlla log errori nella console

❌ Stint non si salva su flash

Verifiche:

Controlla spazio disponibile ("Gestisci Memoria")
Verifica che il file non sia troppo grande
Prova a formattare la memoria
Riavvia la Feather

📝 Protocollo Comandi Seriali

Comandi PC → Feather

Comando	Descrizione	Risposta
`SAVE:filename:json_data`	Salva stint su flash	`OK:...` o `ERROR:...`
`LIST`	Lista file salvati	`FILES:` ... `END_FILES`
`LOAD:filename`	Carica stint	`DATA_START` ... `DATA_END`
`DELETE:filename`	Elimina file	`OK:...` o `ERROR:...`
`INFO`	Info memoria	`INFO_START` ... `INFO_END`
`FORMAT`	Formatta memoria	`OK:...`
`DEBUG`	Info debug sistema	`DEBUG_INFO:` ... `END_DEBUG`

📂 Struttura Progetto

PressioneFreniGUI-PoliMarche/
│
├── main.py                    # GUI Python principale
├── requirements.txt           # Dipendenze Python
├── README.md                  # Questa documentazione
├── LICENSE                    # Licenza GNU GPL v3
│
└── GUI_Pressione_Freni/      # Firmware Feather M4 CAN
    ├── platformio.ini         # Configurazione PlatformIO
    ├── src/
    │   └── main.cpp           # Codice firmware principale
    ├── include/
    ├── lib/
    └── test/

👨‍💻 Autore

Alessandro Zingaretti
Polimarche Racing Team - UNIVPM
Università Politecnica delle Marche

📜 Licenza

Questo progetto è rilasciato sotto licenza GNU General Public License v3.0 (GPL-3.0).

Per il testo completo della licenza, consulta il file LICENSE o visita:
https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.html

🔄 Versione

v1.0 - Novembre 2025

Acquisizione dati real-time 10 Hz
Salvataggio stint su flash QSPI
Gestione completa memoria
Esportazione CSV
Protezione disconnessioni

📞 Supporto

Per problemi, domande o suggerimenti, puoi contattarmi tramite zingaale@gmail.com.

🏁 Buona acquisizione dati! 🏁

Name		Name	Last commit message	Last commit date
GUI_Pressione_Freni		GUI_Pressione_Freni
src		src
.gitattributes		.gitattributes
.gitignore		.gitignore
LICENSE		LICENSE
README.md		README.md
main.py		main.py
requirements.txt		requirements.txt

Latest commit

History

Folders and files

Repository files navigation

🏎️ Sistema di Monitoraggio Pressione Freni - Polimarche Racing Team

📋 Indice

🎯 Descrizione

🔧 Componenti Hardware

Sensore di Pressione

Microcontrollore

💻 Requisiti Software

GUI Python (PC)

Firmware Feather M4 CAN

🚀 Installazione

0. Installer .exe

1. Installazione GUI Python

2. Programmazione Feather M4 CAN

Opzione A: Con PlatformIO (Consigliato)

Opzione B: Con Arduino IDE

🔌 Collegamenti Hardware

Schema Collegamenti

Dettagli Pin

Note sui Collegamenti

📖 Utilizzo

Avvio del Sistema

Procedura Operativa

1️⃣ Connessione

2️⃣ Acquisizione Stint

3️⃣ Salvataggio Dati

4️⃣ Caricamento Stint Salvati

5️⃣ Esportazione CSV

⚙️ Funzionalità

Pannello Controlli

Visualizzazione Dati

Grafico Tempo Reale

Valori Istantanei

Gestione Memoria Flash

Informazioni Memoria

Operazioni

Protezione Dati

📊 Formato Dati

Comunicazione Seriale (Feather → PC)

File JSON (Memoria Flash)

File CSV Esportato

🔍 Calibrazione Sensore

Punti di Calibrazione

Filtro Digitale

🛠️ Troubleshooting

Problemi Comuni

❌ "Porta seriale disconnessa" durante l'uso

❌ "Flash not available"

❌ Valori di pressione errati

❌ GUI si blocca o crasha

❌ Stint non si salva su flash

📝 Protocollo Comandi Seriali

Comandi PC → Feather

📂 Struttura Progetto

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📜 Licenza

🔄 Versione

📞 Supporto

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