Crowpi, informatique et physique (1)

Je commence ici une série d’articles portant sur l’informatique et la physique. Une chose étonnante que m’a appris l’enseignement de l’informatique, c’est sa capacité à permettre aux élèves de travailler seuls, notamment à la maison. Les possibilités offertes par l’informatique aujourd’hui sont si peu coûteuses qu’il est possible de s’initier à l’informatique seul. Cela présente plusieurs avantages dont le fait de n’être pas jugé par un enseignant, mais simplement par le fait qu’on soit capable de faire ce qu’on a décidé de faire ou le fait de pouvoir travailler quand on veut.

Ne serait-il pas possible de profiter de ces avantages en informatique pour les transmettre à l’étude de la physique ?


Une tentative très intéressante pour permettre l’apprentissage de l’informatique est évidemment l’utilisation de Raspberrypi. Les étonnantes capacités de cette petite machine en ont fait l’outil idéal pour cela. Basé sur l’utilisation d’un Raspberrypi, le projet Crowpi, un petit ordinateur portable entièrement équipé de capteurs sous le clavier est remarquable.

L'ordinateur Crowpi
ASCII

L’idée à la base de ces articles est d’utiliser Crowpi pour faire de la physique. Crowpi se veut une plateforme pour l’étude de l’informatique. Se pourrait-il qu’il puisse être simultanément une plateforme pour la physique ? C’est à la découverte de ses capacité dans ce dernier domaine que cette série d’articles va être consacrée.

32. Gestion du temps en ligne de commande

La mise-à-jour automatique de l’heure sur un ordinateur est tellement classique qu’on en oublierait qu’elle existe. Par ailleurs, justement puisqu’elle existe, pourquoi s’en charger ? Comme il existe un service (NTP) qui se charge de fournir l’heure à l’ordinateur, pourquoi ne pas le laisser faire ?

Si NTP est un service, il doit pour faire son office, utiliser des serveurs de temps disponible sur internet. Il est donc nécessaire que l’ordinateur ait accès au réseau. Si ce n’est pas le cas, l’heure ne sera pas mise à jour. Pour des ordinateurs comprenant une petite pile (la plupart d’entre eux) ou des smartphones constamment branchés sur la batterie, ce n’est qu’après beaucoup de temps que l’heure va prendre quelque retard, puis le quartz intégré à la machine permet aujourd’hui une précision importante.

Par contre, sur certains ordinateurs non munis d’une pile, comme le raspberrypi, si vous l’éteignez, l’horloge s’arrête. En le rallumant sans connexion, l’heure ne sera donc pas correcte.

Une distribution intéressante pour faire de l’astronomie avec un raspberrypi directement sur le télescope permettant d’utiliser la raspicam au foyer (avec un télescope comme le pikon, par exemple) est Astroberry. Cette distribution crée un point d’accès wifi permettant de mettre en place un VPN pour accéder au raspberrypi depuis un portable. Généralement, le réseau internet n’est pas disponible lors d’observations hors de chez soi (le réglage de l’heure via son smartphone ne sera pas abordé ici). Il est donc nécessaire d’effectuer un réglage manuel. Avec Astroberry, on peut le faire avec une interface graphique. Mais, Astroberry nécessite un raspberrypi 3 ou 4. Si on préfère un raspberrypi 0, consommant bien moins de ressources énergétiques (on peut utiliser raspivid sur TCP pour voir les images de la caméra sur un portable et raspistill pour faire les photos), il est nécessaire de s’y connecter via ssh, c’est-à-dire en ligne de commande. Ainsi, en astronomie, avec un raspberrypi 0, le réglage manuel de l’heure peut être nécessaire régulièrement.


Pratiquement, la gestion du temps passait il y a peu par les commandes suivantes permettant notamment de gérer l’accès à un ou des serveurs ntp :

date et ntpdate

Aujourd’hui, avec systemd, un autre outil permet ce type de réglages :

timedatectl

C’est un outil de systemd, à l’instar de systemctl, disponible avec celui-ci. Voici quelques commandes intéressantes :

Activation – désactivation du réglage automatique

timedatectl set-ntp false
timedatectl set-ntp true

Réglage de la zone

timedatectl set-timezone Europe/Zurich

Réglage de la date et de l’heure

timedatectl set-time 'A-M-J HH:MM:SS'
timedatectl set-time 'A:M:J HH:MM:SS'
timedatectl set-time 'A-M-J'
timedatectl set-time 'HH:MM:SS'

Configuration du serveur de temps dans le fichier de configuration /etc/systemd/timesyncd.conf

[Time]
NTP=
FallbackNTP=0.arch.pool.ntp.org 1.arch.pool.ntp.org 2.arch.pool.ntp.org 3.arch.pool.ntp.org/

puis réactiver ntp, comme vu plus haut.

Enfin, vous pouvez consulter les réglages en cours avec :

timedatectl status

Ce qui devrait vous retourner quelque chose comme :

Local time: lun 2021-08-23 08:50:33 CEST
           Universal time: lun 2021-08-23 06:50:33 UTC
                 RTC time: n/a
                Time zone: Europe/Zurich (CEST, +0200)
System clock synchronized: yes
              NTP service: active
          RTC in local TZ: no

Voilà. Timedatectl permet donc le réglage d’un client ntp.

Raspberrypi imager

Un tout petit article pour signaler, comme le fait l’article https://www.minimachines.net/actu/raspberry-pi-imager-1-6-98196, que l’utilitaire fort pratique pour créer une image de Rasbpian sur une carte SD (disponible sur Raspberrypi, mais aussi sur Debian) « Raspberrypi imager » dispose d’un mode avancé. Pour y accéder, il faut appuyer simultanément sur <CTRl><SHIFT><X>. On peut alors choisir le nom de la machine, choisir d’activer ssh, choisir un mot de passe, configurer le wifi et les locales avant même l’installation sur la carte sd. Cela est très pratique avec des élèves, car cela évite de devoir passer par la phase de configuration post-installation.

Voilà. Cet utilitaire est vraiment très bien fait.

30. Systemd utilisateur

Ceci n’est pas un article sur systemd, mais la présentation d’une utilisation très pratique de systemd par un utilisateur pour lancer une commande avec systemd au lancement de la session de l’utilisateur. L’article sur lequel je me suis basé pour réaliser ce que je voulais est : https://medium.com/@alexeypetrenko/systemd-user-level-persistence-25eb562d2ea8

Mon problème était le suivant : je dispose d’un clavier bluetooth récupéré d’une tablette obsolète. Or ce clavier ne dispose pas de la touche backslash (\). C’est extrêmement désagréable pour quelqu’un qui pratique intensivement LaTeX.

Il s’agissait donc de lancer une modification du clavier à chaque lancement de session. Pour cela il fallait d’abord savoir comment affecter la touche backslash à l’une des touches libre de mon clavier. Après quelques recherches, le logiciel permettant cette modification a été trouvé et la commande suivante testée fonctionnelle :

xmodmap -e 'keycode 202=backslash' & 

Xmodmap permet d’affecter une touche physique, ici la touche 202, à un caractère, ici backslash. Pour déterminer le code de la touche, la commande suivante est nécessaire :

xev -event keyboard

Une fois lancée, en pressant sur une touche, on obtient un retours comme :

KeyPress event, serial 25, synthetic NO, window 0x3a00001,
    root 0x389, subw 0x0, time 5876177, (922,180), root:(924,260),
    state 0x0, keycode 202 (keysym 0x5c, backslash), same_screen YES,
    XLookupString gives 1 bytes: (5c) "\"
    XmbLookupString gives 1 bytes: (5c) "\"
    XFilterEvent returns: False

dans lequel figure « keycode 202 » (ici déjà affectée à backslash). L’esperluette (&) de la fin de commande permettait de lancer la commande pour une session, ce que systemd va nous permettre de faire automatiquement et cela sans aucun droits de superutilisateur.

Venons en donc à systemd. À l’instar des services lancés par systemd pour root, l’idée est de mettre dans le répertoire (à créer au besoin) :

.config/systemd/user/

un fichier de service à lancer au démarrage de la session. Dans mon cas, le nom de ce fichier sera évidemment « backslash.service » puisque ce service va me permettre de disposer de la touche backslash. Son contenu sera le suivant :

[Unit]
Description=Just for backslash character

[Service]
ExecStart= /usr/bin/xmodmap -e 'keycode 202=backslash'
Restart=always
RestartSec=60

[Install]
WantedBy=default.target

Les lignes de restart signifient qu’en cas de problème le démon est relancé au bout de 60 secondes.

Pour installer le service, il faut alors utiliser la commande :

systemctl --user enable backslash.service

Un certains nombre de liens seront créé pour que systemd puisse lancer le service au démarrage de la session.

Pour démarrer le démon sans relancer la session, il faut classiquement faire :

systemctl --user start backslash.service

Si cela ne fonctionne pas, comme ce fut le cas pour moi, lancez :

systemctl --user status backslash.service

L’état du service vous sera retourné et vous verrez apparaître un « Failure » si la commande de votre service est mauvaise. En l’occurrence, pour moi, ce fut le fait qu’il fallait mettre le chemin complet vers xmodmap, soit /user/bin/xmodmap.

Enfin, après avoir corrigé les problèmes, un :

systemctl --user restart backslash.service

ne suffit pas. Il faut encore recharger l’ensemble des démons de l’utilisateur par :

systemctl --user daemon-reload
Voilà. Systemd peut donc être très utile au niveau utilisateur pour remettre en place des fonds d'écran par exemple ou tout autre commande à lancer au démarrage de la session utilisateur.

Raspberrypi : mise-à-jour stretch-buster

Voici un petit memo pour réaliser la mise-à-jour d’un raspberrypi tournant sous Raspbian stretch vers Raspbian buster.

Tout d’abord, il faut savoir que le téléchargement des paquets nécessaires à la mise-à-jour ne peut se faire que si la place nécessaire pour les stocker est disponible. Pour un système complet, il faut prévoir 8Go. Ainsi, vérifiez avec la commande :

df -h

que celle-ci est bien disponible. Cette commande signifie « disk free -human », soit en français « quelle est la place libre sur le disque, dans un langage humain ». Vous verrez alors apparaître une colonne vous donnant la mémoire disponible directement en Go.

Il faut ensuite réaliser un audit des paquet permettant de savoir si ceux-ci sont dans un état correct pour la mise-à-jour :

sudo dpkg --audit

Puis, il faut voir si des paquet sont bloqués :

sudo dpkg --get-selections | grep hold

L’argument de dpkg permet de récupérer la liste des paquets installés dont on recherche avec grep le motif « hold ». Ce motif signifie que l’utilisateur ne veut pas modifier (mettre-à-jour) le paquet. Comme cela peut poser problème, il faut qu’aucun paquet ne soit dans cet état à moins d’une bonne raison.

Il faut ensuite mettre à jour le système à partir duquel on va faire la mise-à-jour :

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
sudo apt-get dist-upgrade

La première commande fait une mise-à-jour de la liste des paquets. La seconde mets à jour les paquets non vitaux et la troisième fait la mise-à-jour des paquets vitaux.

Il faut ensuite changer le nom des dépôts pour passer les faire pointer vers la nouvelle distribution Buster :

sudo sed -i /deb/s/stretch/buster/g /etc/apt/sources.list
sudo sed -i /deb/s/stretch/buster/g /etc/apt/sources.list.d/*.list

Ce deux lignes sont complexes. L’idée est de changer toutes les ocurences « strech » en « buster » dans plusieurs fichiers. Comme avec Debian, le fichier « source.list » du répertoire /etc/apt/ est touché. Mais en plus tous les fichiers .list du répertoire /etc/apt/source.list.d/, ce qui est propre à Raspbian.

L’utilitaire permettant ces modifications automatiquement est sed. Dans le cas présent, on utilise -i pour spécifier qu’on va écraser le fichier original. Puis, on spécifie que toutes les lignes (/g) commençant par deb se verront substituer (s) le motif stretch par buster.

Cela fait, on met à jour la liste des paquets de buster :

sudo apt-get update

Puis, on met à jour la distribution :

sudo apt-get upgrade
sudo apt-get dist-upgrade

Des questions vous seront posées auxquelles il faudra répondre Y dans la plupart des cas, à moins de savoir ce que vous faites.

Reste à effacer les paquets qui ne sont plus nécessaires :

sudo apt autoremove -y
sudo apt autoclean

Normalement tout devrait bien se passer. Mais, il arrive que ce ne soit pas le cas. Lisez bien alors les messages d’erreurs, car parfois ils permettent de forcer l’installation de quelques paquets récalcitrants qui peuvent bloquer la mise-à-jour.

Raspberrypi : bureaux virtuels

Le monde linux connaît bien les bureaux virtuels. Sur Raspberrypi, ils ne sont pas actifs par défaut. Pour les activer, il faut avoir recours à l’interface graphique de gestion du bureau « Open Box Configuration Manager » ou « Obconf » de son petit nom, qui n’est pas présente par défaut dans le menu framboise. Pour la faire apparaître, il faut se rendre dans le préférences de ce menu pour y sélectionner « Main Menu Editor ». Ensuite, dans cet éditeur de menu, il faut sélectionner les « Préférences » est cocher l’item « Open Box Configuration Manager ». Celui-ci apparaît alors dans les préférences du menu framboise.

En s’y rendant, sous l’onglet Bureau, on peut choisir le nombre de bureaux virtuels désirés et éventuellement les nommer.

Pour pouvoir les utiliser, il faut ensuite mettre un widget dans la barre de menus permettant de sélectionner celui sur lequel on veut se trouver. Pour cela, il faut cliquer-droit sur la barre de menus et choisir « Ajouter / Enlever des éléments au tableau de bord ». Ensuite, sous l’onglet « Appliquettes du tableau de bord », il faut choisir à gauche « Ajouter » et ajouter « Gestionnaire de bureaux virtuels ». On peut ensuite, en remontant l’appliquette dans la liste, la déplacer dans le tableau de bord pour une utilisation facilitée.

Reste que la sélection du bureau virtuel doit se faire avec la souris, ce qui n’est pas très agréable. Sous Debian, par exemple, choisir des équivalents claviers pour se déplacer d’un bureau virtuel à l’autre est facilité par un interface graphique. Sous Raspberry, il va falloir passer par l’édition d’un fichier de configuration d’Open Box. Il s’agit de :

~/.config/openbox/lxde-pi-rc.xml

Si ce fichier n’est pas présent, il faut créer dans le répertoire « .config » le répertoire « openbox » et y placer une copie du fichier :

/etc/xdg/openbox/lxde-pi-rc.xml

Ne travaillez pas directement dans le fichier sous etc, car il peut être mis-à-jour. Rendez-vous donc dans celui sous « .config ». Ce fichier contient énormément de choses. Notamment la liste des équivalents claviers. Cherchez-y donc la première ligne du code qui suit :

  <keyboard>
    <chainQuitKey>C-g</chainQuitKey>
    <!-- Keybindings for desktop switching -->
    <keybind key="C-A-Left">
      <action name="GoToDesktop"><to>previous</to><wrap>no</wrap></action>
 <!-- <action name="UnmaximizeFull"/>
      <action name="MaximizeVert"/>
      <action name="MoveResizeTo">
        <width>50%</width>
      </action>
      <action name="MoveToEdge">
        <direction>west</direction>
	    </action> -->
    </keybind>
    <keybind key="C-A-Right">
      <action name="GoToDesktop"><to>next</to><wrap>no</wrap></action>
<!--  <action name="UnmaximizeFull"/>
      <action name="MaximizeVert"/>
      <action name="MoveResizeTo">
        <width>50%</width>
      </action>
      <action name="MoveToEdge">
        <direction>east</direction>
            </action> -->
    </keybind>

Comme vous pouvez le voir, il s’agit de la partie consacrée au clavier. Oubliez les trois premières lignes. La quatrième définit l’équivalent clavier Ctrl-Alt-Left, c’est-à-dire ce qui va se passer quant on va presser simultanément sur Ctrl, Alt et la flèche gauche. En commentaire (<!– … –>) se trouve que que vous pouvez effacer, soit les actions prédéfinies pour cet équivalent clavier. À la place mettez la ligne :

<action name="GoToDesktop"><to>previous</to><wrap>no</wrap></action>

qui définit l’action du changement de bureau virtuel. Pour la flèche gauche, il s’agit de revenir sur le bureau précédent. C’est pourquoi l’action est « previous » et quelques lignes plus bas pour la flèche droite, l’action est « next ». Ainsi, au final, vous devriez avoir :

  <keyboard>
    <chainQuitKey>C-g</chainQuitKey>
    <!-- Keybindings for desktop switching -->
    <keybind key="C-A-Left">
      <action name="GoToDesktop"><to>previous</to><wrap>no</wrap</action>
    </keybind>
    <keybind key="C-A-Right">
      <action name="GoToDesktop"><to>next</to><wrap>no</wrap></action>
    </keybind>

En enregistrant ces modifications, vous pourrez alors changer de bureau directement au clavier, ce qui est très pratique.