Versioni

Firmware Arduino

Firmware del razzo

Cronologia completa delle versioni del firmware — dalla v0.0 (primo altimetro) alla v1.3 (altitudine reale in telemetria). Ogni release documenta novità, bug noti e scelte architetturali.

Versioni

Milestone

Major Release

v1.3

Versione Attuale

v0.0 Media letture con funzione dedicata 24 aprile 2023

Punto di partenza del progetto: primo altimetro, con una funzione separata per il calcolo della media e pressione di riferimento calibrata.

Novità

Funzione compute_mean() separata e riutilizzabile
Media su 4 letture consecutive
SEA_LEVEL_PRESSURE aggiornato a 101220 Pa (calibrazione locale)
Array dedicato altezze[] per raccolta campioni

Risolti

Calcolo media ora usa float internamente per evitare troncamento

Problemi rimanenti

Condizione apertura paracadute ancora con il +1 arbitrario
Nessuna protezione contro riapertura multipla del paracadute

Adafruit_BMP085 BMP085 1× Servo

v0.1 Altimetro con apertura paracadute 29 aprile 2023

Versione semplificata dell'altimetro: codice minimalista che legge l'altitudine tramite BMP085 e apre il paracadute quando il razzo inizia a scendere.

Novità

Lettura altitudine con sensore barometrico BMP085
Media su 3 letture consecutive per ridurre il rumore
1 servomotore per apertura paracadute (pin 8)
Rilevamento apice: il servo si attiva quando l'altitudine scende sotto il massimo

Problemi rilevati

Pressione al livello del mare hardcoded a 101325 Pa — non calibrata per il sito di lancio
Media calcolata dividendo int per int: troncamento con errori di arrotondamento
Nessun debounce: oscillazioni barometriche possono aprire il paracadute prematuramente
Condizione apertura: mediaAltezza - mediaPrecedente + 1 < 0 — il +1 è arbitrario

Hardware

Arduino + BMP085 (I2C) + 1× Servo

Adafruit_BMP085 Servo.h BMP085 1× Servo

v0.2 Altimetro + logging su scheda SD 13 maggio 2023

Introduzione della scheda SD per il logging dei dati di volo. Permette l'analisi post-lancio di altitudine ed eventi.

Novità

Scheda SD su pin 4 per registrazione dati
File servo.txt con log continuo di altitudine e eventi
File chiuso automaticamente al primo evento paracadute

Problemi rilevati

File aperto con O_WRITE: sovrascrive i dati esistenti senza append
Il file non viene mai flushato durante il volo — dati persi se alimentazione cade

Adafruit_BMP085 SD.h + SPI.h SD card (pin 4)

v0.3 Stabilizzatori con MPU6050 e 4 servomotori 5 giugno 2023

Prima implementazione del sistema di stabilizzazione attiva. Abbandono temporaneo dell'altimetro per sviluppare il controllo d'assetto.

Novità

Giroscopio/accelerometro MPU6050 per rilevamento assetto
4 servomotori per controllo su assi X e Y (thrust vector)
LED verde e rosso per stato visivo
Calibrazione automatica offset giroscopio all'avvio (calcGyroOffsets())
Funzione getAccelleration() per rilevare se il razzo è in volo

Problemi rilevati

Bug critico: if (mpu6050.getAngleX() == -1 < 0 < 1) — confronto a catena non valido in C++, sempre vero
Logica stabilizzatore aggiornata ogni 1000ms: troppo lento per correggere in volo
Conflitto pin: ledping = 7 e servopin4 = 7 sullo stesso pin

MPU6050_tockn Servo.h MPU6050 4× Servo LED + Buzzer

v0.4 Rilevamento caduta libera via interrupt hardware 12 giugno 2023

Approccio alternativo all'apertura paracadute: uso dell'interrupt hardware di caduta libera dell'MPU6050 anziché il barometro.

Novità

Interrupt hardware su pin 2 (attachInterrupt(0, doInt, RISING))
Configurazione soglie caduta libera: threshold 17, duration 2ms
Filtro DHPF a 5Hz per sopprimere vibrazioni motore
Risposta immediata grazie all'interrupt (non dipende dal loop)

Problemi rilevati

Soglia 17 hardcoded — sensibile a vibrazioni, potenziali falsi positivi
Servo torna a 90° dopo 5 secondi fissi — non verifica lo stato reale
Flag freefallDetected non protetto da race condition

MPU6050 (elektronikit) Servo.h MPU6050 1× Servo (paracadute)

v0.5 Prima versione completa — tutti i sistemi integrati Milestone 20 giugno 2023

Pietra miliare del progetto: tutti i sistemi attivi in un unico firmware. Richiede tutte le librerie e 5 servomotori.

Novità

Tutti i sistemi attivi: caduta libera + stabilizzatori + SD + altimetro
5 servo operativi: 4 stabilizzatori + 1 paracadute
Logging altitudine su SD con BMP085

Problemi rilevati

Bug critico: file.close() chiamato ad ogni ciclo — il file si chiude e non si può più scrivere
Bug: SD aperta prima di SD.begin() — mai inizializzata
Latenza stabilizzatori ancora 1000ms

MPU6050 Adafruit_BMP085 SD.h 5× Servo + SD card

v0.6 Fusione stabilizzatori + caduta libera (5 servo) 16 settembre 2023

Prima versione che unisce i due sistemi principali: stabilizzatori attivi durante il volo e apertura automatica paracadute in caduta.

Novità

5 servomotori: 4 stabilizzatori (pin 7–10) + 1 paracadute (pin 6)
Soglia caduta libera alzata a 100 per ridurre falsi positivi
Flag paracadute per bloccare stabilizzatori durante l'apertura
In apertura paracadute: tutti e 4 i servo si portano a 180°

Problemi rimanenti

Bug confronto a catena == -1 < 0 < 1 ancora presente
Stabilizzatore aggiornato ogni 1000ms — ancora troppo lento

MPU6050 (elektronikit) 5× Servo

v0.7 Tentativo fusione altimetro + SD + stabilizzatori 28 gennaio 2024

Nuovo tentativo di integrare tutti i sistemi in un unico codice. Versione transitoria con componenti parzialmente commentati.

Novità

Struttura unificata: MPU6050_tockn + BMP085 + SD in un solo sketch
Serial output degli angoli X/Y ogni secondo

Problemi rilevati

BMP085 e SD card commentati — non funzionali in questa versione
Conflitto: myServo.attach(8) e servopin2 = 8 sullo stesso pin
File SD non aperto — scritture su oggetto non inizializzato (UB)

MPU6050_tockn MPU6050 4× Servo

v1.0 Refactoring completo — telemetria radio nRF24L01 Major 20 dicembre 2025

Riscrittura completa dell'architettura. Abbandono delle librerie MPU per lettura I2C raw, introduzione della radio nRF24L01 per telemetria bidirezionale in tempo reale.

Novità

Lettura MPU-6050 diretta via I2C raw (registri 0x3B–0x48) — nessuna libreria dedicata
Calcolo Pitch e Roll con atan2() — preciso su tutti i quadranti
Radio nRF24L01 (pin 7/8) per trasmissione telemetria a terra
6 servo: 4 thrust vector (pin 2–5) + paracadute (pin 7) + gambe (pin 9)
Rilevamento apice via decadimento vettore accelerazione (Amp)
Offset MPU calibrati manualmente: AcX-2050, AcY-77, AcZ-1947

Problemi rilevati

Canale radio non impostato, interferenze probabili
Servo paracadute su pin 7 e radio CE su pin 7 — conflitto pin
BMP085 commentato — altitudine non trasmessa

RF24.h nRF24L01.h MPU6050 (raw I2C) nRF24L01 6× Servo

v1.1 Struttura SensorData e flag trustVector 4 marzo 2026

Ottimizzazione della trasmissione radio e introduzione del flag trustVector per abilitare gli stabilizzatori solo durante il volo effettivo.

Novità

Struct SensorData per impacchettare Pitch, Roll, altitudine, paracadute, Amp
Radio ottimizzata: canale 100, RF24_250KBPS, RF24_PA_MIN
Indirizzo radio cambiato a "ABCDE" (5 char ASCII validi)
Flag trustVector: stabilizzatori attivi solo quando Amp > 10 (in volo)

Risolti

Conflitto pin radio/servo risolto: radio su pin 9/10, servo su pin separati
Stabilizzatori non si attivano durante la preparazione al lancio

Problemi rimanenti

Struct non packed — possibile disallineamento byte con ricevitore Python
Altitudine nel pacchetto sempre 0 — sensore BMP non ancora collegato

RF24.h MPU6050 (raw I2C) nRF24L01 (canale 100)

v1.2 Struct packed e compatibilità Arduino/Python 18 aprile 2026

Fix della serializzazione della struttura dati per garantire compatibilità tra firmware Arduino e software Python di telemetria a terra.

Novità

__attribute__((packed)) sulla struct per allineamento byte garantito
Tutti i campi convertiti in int32_t (4 byte ciascuno) — struct da 20 byte esatti
Debug dimensione struct in setup(): deve stampare esattamente 20

Risolti

Disallineamento byte struct tra Arduino e Python — dati corrotti sul ricevitore
Rimossi commenti obsoleti e variabili inutilizzate

Problemi rimanenti

Altitudine nel pacchetto sempre 0 — sensore BMP non ancora fisicamente collegato

RF24.h MPU6050 (raw I2C) nRF24L01

v1.3 Integrazione altimetro BMP180 — altitudine reale in telemetria 21 aprile 2026 Versione Attuale

Versione più avanzata del firmware. L'altitudine reale è finalmente integrata nel pacchetto radio. Il razzo trasmette a terra in tempo reale: pitch, roll, accelerazione, stato paracadute e quota relativa in centimetri.

Novità

Sensore BMP180 inizializzato in setup() con verifica errore
Calibrazione quota zero al momento dell'accensione (altitudineDiRiferimento)
Altitudine relativa calcolata in cm: (assoluta - riferimento) × 100
Altitudine trasmessa via radio nel campo data.altitudine (int32_t)
Serial output: ALT=XXXcm aggiunto alla riga di debug

Risolti

Campo altitudine nel pacchetto radio finalmente valorizzato con dati reali
Offset rispetto alla quota di accensione elimina variazioni barometriche assolute

Sviluppi futuri

Offset MPU ancora hardcoded — richiede ricalibrazione per ogni sensore
Nessuna registrazione SD dei dati di volo (rimossa dal v0.5)
Soglia trustVector fissa Amp > 10 — da calibrare con dati reali di lancio
Delay 500ms durante rilevamento caduta — finestra cieca ancora presente

RF24.h Adafruit_BMP085 MPU6050 + BMP180 nRF24L01 3× Servo

Software di Terra

Software di terra (Python)

Cronologia completa del software di terra — dalla py-v0.0 (prima dashboard con modello 3D) alla py-v1.0 (pacchetto modulare completo). Ogni release documenta novità, bug e scelte architetturali.

Versioni

Major Release

Modalità Input

py-v1.0

Versione Attuale

py-v0.0 Dashboard Dash con visualizzatore 3D STL e input seriale 3 aprile 2025

Aggiunto visualizzatore 3D interattivo del modello STL del razzo che ruota in tempo reale con i dati di assetto. Dati ricevuti via seriale USB.

Novità

Visualizzatore 3D STL del razzo con dash-vtk + VTK
Rotazione del modello 3D in tempo reale con angoli pitch/roll ricevuti
Sorgente dati: porta seriale COM6 a 9600 baud
Parsing stringa seriale con formato: Alt = X ; X = Y ; Y = Z
Pulsanti software nel browser
Storico lanci con checklist di selezione nel grafico

Risolti

Lettura seriale sincrona, senza busy-wait
Compatibilità con PC Windows (non richiede Raspberry Pi)

Problemi rilevati

Porta seriale hardcoded a COM6 — non portabile su altri PC
Oggetto ser creato a livello di modulo — errore immediato se COM6 non esiste
Il modello STL viene riletto e riprocessato con VTK ad ogni callback — molto lento
Stato globale (asse_x, asse_y, storico) non thread-safe

Dash + Plotly dash-vtk + VTK pyserial Browser (Dash) + 3D STL Seriale COM6

py-v0.1 Primo test ricezione radio — output terminale 21 maggio 2025

Script minimalista per verificare che la radio NRF24L01 riceva correttamente i dati trasmessi dall'Arduino del razzo. Nessuna interfaccia grafica.

Novità

Inizializzazione radio NRF24L01 via pyrf24 (CE=GPIO22, CSN=CE0)
Protocollo a 4 pacchetti da 32 byte: pitch, roll, altitudine, paracadute
Decodifica little-endian a 4 byte per ogni valore (struct.unpack('<i', ...))
Canale 76, payload 32 byte, 1 Mbps
Output continuo su terminale

Problemi rilevati

Canale 76 — non corrisponde al canale 100 usato dal firmware Arduino v1.1+
Indirizzo pipe "00001" — non corrisponde a "ABCDE" usato dall'Arduino v1.1+
Attesa pacchetti con busy-wait (while not radio.available()) — blocca il processo
Nessuna gestione timeout: se un pacchetto non arriva il loop si blocca indefinitamente

pyrf24 struct NRF24L01 (GPIO22/CE0) Radio

py-v0.2 Dashboard Dash con grafico e pulsanti GPIO 21 maggio 2025

Interfaccia grafica completa: dashboard web Dash con grafico altitudine in tempo reale, cronometro di volo e controllo tramite pulsanti fisici GPIO su Raspberry Pi.

Novità

Dashboard web Plotly Dash accessibile da browser
Grafico altitudine dinamico in tempo reale
Cronometro di volo con thread background dedicato
Pulsanti fisici GPIO: avvia (pin 2), pausa (pin 3), reset (pin 4), refresh (pin 5)
Storico lanci: salva i dati di ogni lancio e li rende selezionabili
Indicatore paracadute: immagine con glow verde (aperto) / rosso (chiuso)

Problemi rilevati

Canale radio ancora 76 e pipe "00001" — disallineato con Arduino v1.1+
Lettura radio nel callback Dash: blocca il thread UI durante l'attesa dei 4 pacchetti
Stato paracadute globale non protetto da lock — race condition con thread cronometro
Il grafico mostra solo l'asse Y (pitch) come altitudine — dato non corretto

Dash + Plotly pyrf24 RPi.GPIO Browser (Dash) GPIO pulsanti fisici Radio

py-v0.3 Interfaccia Tkinter nativa con 4 grafici matplotlib 27 agosto 2025

Abbandono di Dash a favore di un'interfaccia nativa Tkinter. Quattro grafici matplotlib separati per altitudine, X, Y, Z. Input via seriale.

Novità

Interfaccia nativa Tkinter fullscreen — nessun browser necessario
4 grafici matplotlib in tempo reale: altitudine, X, Y, Z
Thread separato per lettura seriale — GUI non si blocca durante la lettura
Parsing per prefissi: Alt =, X =, Y =, Z =
Correzione altitudine: sottrae 65 m (offset di calibrazione locale)

Risolti

Eliminata dipendenza VTK e dash-vtk — avvio molto più veloce
Thread lettura seriale separato: GUI sempre reattiva

Problemi rilevati

Porta COM6 ancora hardcoded
Offset 65 m hardcoded — specifico del sito di test, non configurabile
Aggiornamento grafici ogni secondo (sleep 1 s nel thread) — bassa frequenza
Importazione renderer non inclusa nel codice — errore all'avvio
Nessun indicatore paracadute e nessun cronometro di volo

tkinter matplotlib pyserial Tkinter nativo Seriale COM6

py-v0.4 Versione ibrida Tkinter + Plotly + radio pigpio/nrf24 24 febbraio 2026

Ritorno alla radio con una nuova libreria (pigpio/nrf24). Interfaccia Tkinter fullscreen con grandi display numerici, affiancata da grafici Plotly aperti nel browser.

Novità

Radio tramite nrf24 + pigpio — libreria alternativa a pyrf24
Canale corretto a 100 e pipe "ABCDE" — allineato con Arduino v1.1+
GUI Tkinter fullscreen: PITCH e ROLL come grandi numeri colorati
Colori dinamici: lime se l'angolo è tra −3° e +3°, rosso altrimenti
Indicatore paracadute: label "PARACADUTE" cambia colore
Grafici Plotly con 3 subplot (accelerazione, pitch, roll) aperti nel browser
Thread radio separato: GUI non si blocca

Risolti

Canale e indirizzo radio allineati con il firmware Arduino
Thread radio separato: nessun blocco della GUI
Eliminato busy-wait: nrf.data_ready() con sleep 50 ms

Problemi rilevati

I grafici Plotly vengono aperti nel browser una sola volta all'avvio — non si aggiornano in tempo reale
Struct unpack con formato <ii f ? (13 byte) non compatibile con struct Arduino packed a 20 byte
pigpio richiede il demone pigpiod avviato manualmente prima dell'esecuzione
Nessun cronometro di volo, nessuno storico lanci
L'altitudine non viene mostrata nell'interfaccia grafica

tkinter plotly pigpio + nrf24 Tkinter + Browser Plotly Radio (canale 100)

py-v1.0 Refactoring completo — pacchetto modulare space-al-telemetry Major 16 giugno 2026

Riscrittura completa dell'intera applicazione in un pacchetto Python strutturato. Architettura modulare con separazione netta tra UI, stato, configurazione e sorgente dati. Supporto nativo sia radio che seriale.

Novità

app.py — entry point pulito, solo layout Dash e callback
config.py — tutti i parametri configurabili in un file (canale, pin, porte, URL)
state.py — classe FlightState thread-safe con lock per cronometro e dati volo
radio_reader.py — RadioReader con timeout, interfaccia leggi_coordinate()
serial_reader.py — SerialReader con stessa interfaccia di RadioReader
gpio_compat.py — stub GPIO per eseguire su PC Windows senza Raspberry Pi
Selezione sorgente dati via MODALITA_INPUT: "radio" o "serial"
Gestione errori con TimeoutError e OSError — il programma non crasha se i dati non arrivano

Risolti

Race condition sullo stato globale: tutto protetto da threading.Lock
Porta seriale e canale radio configurabili senza modificare il codice
Compatibilità PC: gpio_compat permette sviluppo su Windows senza Raspberry Pi
Timeout sul reader: il programma non si blocca se i dati non arrivano
Grafici Plotly Dash aggiornati in tempo reale (non più snapshot statici)
Storico lanci thread-safe con copia difensiva nelle snapshot

Dash + Plotly pyrf24 / pyserial threading Browser (Dash) Radio o Seriale (configurabile) GPIO opzionali

Prototipi e test

Firmware del razzo

Software di terra (Python)