Arduino com terminal

Arduino и Processing. Как управлять микроконтроллером по COM порту. Двустороннее общение

Всем привет! В интернете бытует заблуждение, что для управления компьютером при помощи самодельной электроники нужны только специальные платы, которые могут распознаваться как USB HID устройства. А касаемо Arduino все только и говорят о Arduino Leanardo. Такие популярные библиотеки как Keyboard и Mouse, которые позволяют создавать эмуляцию работы мыши или клавиатуры посредством микроконтроллера предназначены только для пары плат Arduino, Leonardo в их числе.

Я расскажу о том, как наладить связь любого микроконтроллера Arduino (для примера взята Arduino Uno) и своей программы на Processing. Добавив ко всему прочему знания о Java, на котором основывается Processing, можно будет дописать проект под управление всем компьютером, а не только собственным приложением. Тема управления компьютером программой на Java не есть чем то секретным, погуглите и все найдете, уверяю вас.

Скачиваем среды для разработки (IDE)

Существует много интегрированных сред разработки для программирования микроконтроллеров на чистом Си. Из них можно отметить самые удобные: Atollic, Eclipse, Keil.

Однако для простоты и доступности данного руководства я буду использовать редактор Arduino IDE и писать на Ардуино Си. Скачать такой редактор можно с официального сайта Arduino.

Среду разработки для программирования на Procrssing так же можно скачать с официального сайта.

Стоит отметить, приличия ради, что данные IDE очень похожи, потому что написаны на одном движке. И когда создавался Arduino основатели старались как можно больше упростить свой редактор кода, как это и было сделано в Processing редакторе.

Arduino. Собираем схему и пишем код

В данном примере я буду использовать Arduino Uno. К ней будет подключена кнопка, потенциометр и светодиод. Соответственно я могу выдавать логический 0 или 1. Читать логический 0 или 1. И проводить Аналого-цифровое преобразование(ADC или АЦП), получая числа от 0 до 1023 (в Arduino Uno 10-ми разрядный АЦП) в зависимости от положения потенциометра. Большего для примера и не нужно, так как это основные функции, которые может делать микроконтроллер.

На схеме светодиод анодом подключен к 5V через ограничивающий резистор ( минимум 220 Ом, желательно 500 Ом), катодом к пину D11. Кнопка замыкает землю и пин D2. Потенциометр меняет потенциал на пине A1.

Задача микроконтроллера следующая: Если по последовательному интерфейсу (Serial COM port) приходит сообщение «LED — H» — засветить светодиод. Если приходит сообщение «LED — L» — затушить светодиод. Каждые 250мс отправлять сообщение в последовательный порт (в данном случае на экран компьютера) сообщение «Pot — » и число, полученное аналоговым чтением пина A1. При нажатии кнопки единожды отсылать сообщение «Button is pressed!».

Вот мое предложение решения данной задачи (не пример для подражания):

Комментарий: Светодиод подключен анодом к питаю. Это инвертирует логику состояния светодиода и больше никакой пользы не приносит. Кнопка не обвязана подтягивающим резистором из соображений экономии, так как в Arduino Uno имеются встроенные подтягивающие резисторы, которые включаются в схему при инициализации пина в режим INPUT_PULLUP.
Так же в прошивке сообщения о значении снятого с потенциометра отсылаются только после первого нажатия на кнопку!

Что бы залить прошивку в плату не забывайте выбрать порт и плату.

Если вы не знаете какой COM порт у вас отведен для платы Arduino, то на Windows заходим в
Панель управления -> Диспетчер устройств и нажимаем на вкладку «Порты COM»

Если у вас COM порт не подписан как у меня — всегда можно отсоединить Arduino и посмотреть который порт пропадет. А вот если никакой не пропал и Ардуина вовсе не распознается компьютером — значит пора поискать решение в интернете. Но начните с обновления драйверов или смены платы.

Когда все получится — попробуйте открыть монитор порта и ввести «Led — H», «Led — L», по нажимайте на кнопку, покрутите потенциометр и смотрите на экран, все ли правильно выводится.

Наигрались — поменяйте слегка код.

Замените последнюю строку кодом из комментария.

Теперь значения с потенциометра не будут выглядеть читабельными, но такой маневр требуется для программы на Processing.

Processing. Пишем программу, которая взаимодействует с микроконтроллером

Суть связи программы на Processing и микроконтроллера очень проста. Для этого языка программирования существует библиотека Serial, которая позволяет принимать сообщения, отправленные как Serial.write(); , а так же позволяет отправлять сообщения как Serial.print(); . Важно отметить, что при подобной отправке сообщения оно будет записано в буфер порта, а значит будет прочитано микроконтроллером. Так что нам осталось только подключиться к нужному Serial порту и принимать/отправлять на него сообщения.

Следующая программа подключит библиотеку Serial и напишет в консоли редактора список всех COM портов, к которым можно подключиться.

Когда вы напишете код в редактор и нажмете на кнопку «Пуск» (стрелочка 1 на картинке), то появится окно приложения(2) и в консоли(3) выведется список COM портов.

У меня только один такой COM порт и в листе, как в массиве, он будет находиться под номером 0. Из этих соображений объекту класса Serial: Serial port; при его создании будет указан именно первый элемент списка портов port = new Serial(this, Serial.list()[0], 9600);

Залейте в Ардуину нашу последнюю прошивку с изменением. После чего напишите вот эту программу и запустите ее. В ней Каждые 500 миллисекунд отправляется сообщение в COM порт потушить или зажечь светодиод. И если все у вас сделано правильно, то после запуска приложения светодиод должен мигать.

Или вот другой пример. Светодиод будет менять свое состояние после любого нажатия на окно приложения (размеры которого 800х800px) кнопкой мыши.

Processing. Пример многофункционального приложения

Данное элементарное приложение симулирует «полет в космосе», если это можно так назвать. Значение с потенциометра изменяет скорость полета, нажатие на кнопку меняет направление полета. А любое нажатие кнопки мыши на окно приложения — меняет состояние светодиода (да, ничего оригинальнее я не придумал).

Мой код далек от совершенства, не принимайте его как хороший пример. Это просто пример, который работает. Вот, собственно, он.

Заключение

Думаю, нужно написать, что идею последней программы я подцепил у одного программиста — Daniel Shiffman, который снимает ролики, понятные даже детям, о программировании на Processing (решено более 140 визуальных задач).

Когда я пытался сам разобраться в том что и как нужно делать для связи Processing и Arduino мне очень помогли вот эти сайты:

Источник

Arduino – Serial – последовательный порт

Каждая платформа Arduino имеет, по крайней мере, один последовательный порт, который обеспечивает передачу данных от микроконтроллера и обратно.

В Arduino IDE имеется терминал, который можно использовать для отображения данных, отправленных через последовательный порт из Arduino, а также отправлять данные обратно в Arduino.

Arduino UNO имеет один аппаратный последовательный порт, подключенный к порту USB. Arduino MEGA имеет три дополнительных последовательных порта, которые можно использовать для своих целей.

Мы ссылаемся на отдельные последовательные порты через последовательные объекты. Во всех системах Arduino реализован объект Serial, который отвечает за передачу данных через первый доступный последовательный порт. В Arduino MEGA дополнительно реализован Serial1, Serial2, Serial3. Все приведенные ниже примеры для Serial также относятся и к Serial1, Serial2 и Serial3.

Функция Serial.begin()

Основным элементом при использовании последовательной передачи данных, является инициализация последовательного порта. Нам необходимо определить скорость передаваемой информации, а также параметры порта. Скорость передачи данных определяется бодами, то есть битами в секунду. Параметры порта определяются количеством переданных битов, четностью и стоп-битами.

Чтобы установить параметры передачи, мы используем функцию Serial.begin(), которая принимает один или два параметра. Первым параметром является скорость передачи данных, второй параметр – параметр порта. Ниже приведен пример использования метода Serial.begin():
[slh lang=»php»] void setup()
<
Serial.begin(9600);
Serial2.begin(9600); // Только для версии Arduino MEGA
Serial.begin(1440,SERIAL_8N1);
>
[/slh] Как вы можете видеть в приведенном выше примере, мы можем инициализировать последовательный порт, используя один или два аргумента. Если второй аргумент не задан, то система по умолчанию устанавливает значение 8N1 (8 бит данных, без четности, 1 стоповый бит).

Стандартная скорость передачи данных составляет: 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 28800, 38400, 57600 или 115200. Кроме того, можно задать свою скорость передачи (путем указания ее значения). Допустимыми параметрами порта являются:

  • SERIAL_5N1
  • SERIAL_6N1
  • SERIAL_7N1
  • SERIAL_8N1 (по умолчанию)
  • SERIAL_5N2
  • SERIAL_6N2
  • SERIAL_7N2
  • SERIAL_8N2
  • SERIAL_5E1
  • SERIAL_6E1
  • SERIAL_7E1
  • SERIAL_8E1
  • SERIAL_5E2
  • SERIAL_6E2
  • SERIAL_7E2
  • SERIAL_8E2
  • SERIAL_5O1
  • SERIAL_6O1
  • SERIAL_7O1
  • SERIAL_8O1
  • SERIAL_5O2
  • SERIAL_6O2
  • SERIAL_7O2
  • SERIAL_8O2

Если вам не нужно менять способ отправки данных, мы рекомендуем вам оставить параметры по умолчанию. Однако бывают ситуации, когда требуется внести изменения в настройки для приема данных с другого устройства или для передачи данных куда-то в определенном формате.

Насколько важно определить параметры и скорость последовательного порта, мы рассмотрим на следующем примере:
[slh lang=»php»] void setup()
<
Serial.begin(9600,SERIAL_7O1);
>
void loop()
<
delay(500);
Serial.println(«test»);
>
[/slh] При запуске терминала Arduino IDE мы увидим, что вместо передаваемого текста «test» мы получим непонятный набор символов. Теперь давайте немного изменим программу:
[slh lang=»php»] void setup()
<
Serial.begin(9600,SERIAL_8N1);
>
void loop()
<
delay(500);
Serial.println(«test»);
>
[/slh] При загрузке исправленного варианта программы в терминале должно отображаться два раза в секунду ожидаемое слово «test».

Теперь измените в терминале скорость передачи данных с 9600 на 19200 бит/с (в правом нижнем углу). Опять же, мы увидим непонятный набор символов вместо «test». Как вы можете видеть, для правильной работы необходима установка идентичных параметров передачи данных.

Функции Serial.print() и Serial.println()

Функция Serial.print() позволяет отправлять информацию через последовательный порт. Можно отправлять как текстовые, так и переменные значения или непосредственно числа. Данные отправляются в кодировке ASCII. Это означает, что число, например, 12, будет отправлено как два символа 1 и 2. Вот типичный синтаксис Serial.print():
[slh lang=»php»] Serial.print(78); // число 78
Serial.print(1.23456); // количество 1.23
Serial.print(‘N’); // символ: N
Serial.print(«Hello world.»); // текст: Hello world.
Serial.print(78, BIN); // двоичное число: 1001110
Serial.print(78, OCT); // исходное восьмеричное число: 116
Serial.print(78, DEC); // десятичное число: 78
Serial.print(78, HEX); // шестнадцатеричное число: 4E
Serial.println(1.23456, 0); // первая цифра: 1
Serial.println(1.23456, 2); // три первые цифры: 1.23
[/slh] Мы отправляем отдельные символы, заключая их в апострофы. Тексты размещаем в двойных кавычках. Числа без кавычек. Можно преобразовать числа в соответствующий формат — по умолчанию установлен десятичный формат.

Вариантом Serial.print() является функция Serial.println(), который отличается добавлением символа конца строки в конце сообщения. В следующем примере показаны различия в использовании этих двух функций:
[slh lang=»php»] Serial.print(‘A’);
Serial.print(‘B’);
Serial.println(‘C’); // ABC
Serial.print(‘D’); // DE
Serial.println(‘E’); // F
Serial.println(‘F’); // G
Serial.print(‘G’);
[/slh]

Функция Serial.write()

В отличие от Serial.print() и Serial.println(), функция Serial.write() позволяет отправлять один байт информации (число). Ниже приведен синтаксис Serial.write():
[slh lang=»php»] Serial.write (число);
Serial.write («текст»);
Serial.write (массив, длина);
[/slh] Примеры использования Serial.write():
[slh lang=»php»] byte a[]=<65,66,67,68,69>;
void setup()
<
Serial.begin(9600);
>
void loop()
<
Serial.print(65); // отправляет в терминал два символа 6 и 5
Serial.write(65); // отправляет в терминал код 65 (буква A в кодировке ASCII)
Serial.write(a,3); // отправляет в терминал коды 65, 66, 67 (A, B, C)
delay(800);
>
[/slh] Как вы можете видеть в данном примере, при отправке числа 65 с помощью Serial.print() в терминале получим два символа 6 и 5, а отправка числа 65 с использованием Serial.write() в терминале будет интерпретироваться как код ASCII 65, т.е «А».

Функция Serial.available()

Функция Serial.available() позволяет проверить, можно ли прочитать данные из последовательного порта. Arduino имеет 64-байтовый буфер последовательного порта. Функция вызывается без параметров, возвращает количество доступных для чтения байт. Serial.available() позволяет исполнить часть программы, которая считывает данные из последовательного порта только при их появлении. Примеры использования Serial.available():
[slh lang=»php»] if(Serial.available())
<
//выполнить, если имеются данные
>
———————————————————
while(!Serial.available()); // ждать данные с последовательного порта
[/slh] В первом примере показано использование условия (if) для проверки доступных данных, и если данные прочитаны, выполняется фрагмент кода. Этот синтаксис, помещенный в функцию loop(), не блокирует его выполнение.

Во втором примере программа будет остановлена ​​до тех пор, пока в буфере не появляться данные, прочитанные из последовательного порта. Ниже приведено практическое использование Serial.available():
[slh lang=»php»] void setup()
<
Serial.begin(9600);
>
void loop()
<
if(Serial.available())
<
int x=Serial.available();
Serial.println(x);
>
delay(80);
>
[/slh] Программа проверяет, поступили ли данные из последовательного порта. Если в буфере содержится информация, то программа проверяет, сколько байтов поступило и отправляет эту информацию на терминал.

Когда вы запустите программу и включаете терминал, то изначально не увидите никакой информации. После ввода текста или числа и отправки через терминал, Arduino начнет циклично отправлять количество символов, доступных в буфере последовательного порта.

Функция serialEvent()

Функция serialEvent() — это специальная функция, такая же, как loop() или setup(), которая вызывается в тот момент, когда в буфер последовательного порта попадет информация. Она позволяет выполнять действия независимо от текущего выполнения кода. Как правило, эта функция содержит инструкции для чтения данных из последовательного порта. Пример использования serialEvent() приведен ниже:
[slh lang=»php»] void setup()
<
// предварительные настройки
>
void loop()
<
// код программы
>
void serialEvent()
<
// код для выполнения во время приема данных
>
[/slh]

ВНИМАНИЕ. В соответствии с документацией Arduino данная функция не поддерживается в системах Esplora, Leonardo и Micro.

Источник

Adblock
detector