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Arduino和处理。 如何通过COM端口控制微控制器。 双向通讯

大家好！ 互联网上存在一个误解，即使用自制的电子设备控制计算机，只需要可以被识别为USB HID设备的专用板即可。 关于Arduino，每个人都在谈论Arduino Leanardo 。 诸如键盘和鼠标之类的流行库，允许您使用微控制器创建鼠标或键盘的仿真，仅适用于一对Arduino Leonardo开发板。

我将讨论如何连接任何Arduino微控制器（例如Arduino Uno ）及其处理程序。 将Processing所基于的Java知识添加到其他所有内容之后，就可以在整个计算机（而不仅仅是其自己的应用程序）的控制下添加项目。 用Java来控制Java中的计算机程序并不是什么秘密，谷歌，我向您保证，您会找到一切。

下载开发环境（IDE）


有许多集成开发环境可用于以纯C语言对微控制器进行编程。 其中，最方便的是Atollic，Eclipse，Keil。

但是，为了本指南的简单性和可访问性，我将使用Arduino IDE编辑器并用Arduino C编写。 您可以从Arduino官方网站下载这样的编辑器。

也可以从官方网站下载Procrssing上的编程开发环境。

为了简洁起见，值得注意的是，IDE数据非常相似，因为它们是在同一引擎上编写的。 当创建Arduino时，创始人试图像处理编辑器一样，尽可能简化其代码编辑器。

Arduino的 我们组装电路并编写代码


在此示例中，我将使用Arduino Uno。 一个按钮，一个电位计和一个LED将被连接到它。 因此，我可以输出逻辑0或1。读取逻辑0或1。然后执行模数转换 （ADC或ADC），根据电位计的位置获取0到1023之间的数字（在Arduino Uno中为10位ADC）。 举例来说，您不需要太多，因为这些是微控制器可以完成的主要功能。

接线图：



在该图中，阳极LED通过一个阴极（到端子D11）通过一个限流电阻（至少220欧姆，最好为500欧姆）连接到5V。 该按钮关闭接地和引脚D2。 电位计改变引脚A1上的电势。

微控制器的任务如下：如果消息“ LED-H”到达串行接口（串行COM端口），则点亮LED。 如果出现“ LED-L”消息，请熄灭LED。 每250毫秒向串行端口（在这种情况下，向计算机屏幕）发送一条消息“ Pot-”（消息-）以及通过模拟读取针脚A1收到的编号。 当按下按钮时，发送一次消息“按下按钮！”。

这是我对解决此问题的建议（而不是以下示例）：

Arduino Uno的固件
 #define pinPot A1 #define pinLed 11 #define pinBtn 2 void setup() { pinMode(pinPot, INPUT); pinMode(pinLed, OUTPUT); pinMode(pinBtn, INPUT_PULLUP); Serial.begin(9600); Serial.println("The program starts.\n\n"); } void loop() { /* INITIAL VARIABLES. Segment 1 */ static char potMes[] = "Pot - "; static char btnMes[] = "Button is pressed!"; static char passLight[] = "Led - "; static int passLength = sizeof(passLight) - 1; static int sizepm = sizeof(potMes) - 1; static int sizebtn = sizeof(btnMes) - 1; static bool flagLedState = LOW; static bool flagBtnPress = false; static long int curTime = 0; static const int period = 200; static bool flagEnableRead = false; /* INITIAL VARIABLES. Segment 1 */ /* FUNCTIONS CALL. Segment 2 */ /* * Led is attached to HIGH voltage from one side * And to pin on the other side * By that the inverting logic */ ReadSerialForLed(passLight, passLength, &flagLedState); digitalWrite(pinLed, !flagLedState); /* * Button pin always is pulled to the HIGH voltage * And only when button is pressed - Voltage on pin goes to GROUND * So it is need to invert logic when read pins */ if(!Bounce(pinBtn) && flagBtnPress == false){ for(int i = 0; i < sizebtn; i++){ Serial.write(btnMes[i]); } Serial.print("\n"); flagBtnPress = true; if(!flagEnableRead){ curTime = millis(); flagEnableRead = true; } }else if(Bounce(pinBtn)){ flagBtnPress = false; } /* * Read and send Info "Pot - " + var Only after first press on button * Every 'period'ms */ if(millis() - curTime > period && flagEnableRead){ SendData(pinPot, potMes, sizepm); curTime = millis(); } /* FUNCTIONS CALL. Segment 2 */ } /* * Pot - pin with potentiometer * pMes - Array with message before Pot value * sp - size of potentiometer message */ void SendData(int Pot, char* pMes, int sp){ static int varP[2]; varP[0] = analogRead(Pot); varP[1] = varP[0]/256; // 0 - 3 (256 - 1024) varP[0] = varP[0]%256; // 0 - 255 //Send Message for(int i = 0; i < sp; i++){ Serial.write(char(pMes[i])); } //Send 2 bits of data //Serial.write(varP[0]); //Serial.write(varP[1]); Serial.print(analogRead(Pot)); Serial.print("\n"); } /* * Function, which is reads button pin with the bounce */ bool Bounce(int btn){ if(digitalRead(btn) == true){ delay(15); if(digitalRead(btn) == true){ return true; }else{ return false; } }else{ return false; } } /* * If Message from Serial port, which you read will be the same to passLight * So look at the next symbol after Pass Message. If it is symbol 'H' - make LED to light * If it is 'L' - make LED off. */ void ReadSerialForLed(char *passLight_f, int passLength_f, bool* flagLedState_f){ static char sym; static int cntPass = 0; static bool readyGetLed = LOW; while (Serial.available() > 0) { sym = Serial.read(); if(sym == passLight_f[cntPass] && !readyGetLed){ cntPass++; }else if (!readyGetLed){ cntPass = 0; }else if(readyGetLed){ if(sym == 'H'){ *flagLedState_f = HIGH; }else if(sym == 'L'){ *flagLedState_f = LOW; } } if(cntPass == passLength_f){ readyGetLed = HIGH; } } }

注释：LED通过阳极连接到电源。 这会颠倒LED的状态逻辑，不再有好处。 出于经济原因，该按钮没有与上拉电阻捆绑在一起，因为当引脚初始化为INPUT_PULLUP模式时，Arduino Uno内置了上拉电阻，电路中包括该电阻。
同样在固件中，仅在第一次按下按钮后才发送有关从电位计获取的值的消息！

要将固件填充到板上，请不要忘记选择端口和板。



如果您不知道Arduino开发板具有哪个COM端口，请在Windows上转到
控制面板->设备管理器，然后单击“ COM端口”选项卡



如果您的COM端口未标记为我的端口，则始终可以断开Arduino的连接，然后查看哪个端口消失了。 但是，如果没有人消失并且Arduin根本无法被计算机识别，那么该是时候在Internet上寻找解决方案了。 但是首先要更新驱动程序或更换电路板。

一切正常后，尝试打开端口监视器，然后输入“ Led-H”，“ Led-L”，按下按钮，转动电位计，然后查看屏幕以查看是否正确显示了所有内容。

玩够了-稍微更改代码。

用注释中的代码替换最后一行。

  //Send 2 bits of data //Serial.write(varP[0]); //Serial.write(varP[1]); Serial.print(analogRead(Pot));

现在，电位计中的值看起来不可读，但是处理程序需要进行这样的操作。

加工中。 我们正在编写一个与微控制器交互的程序


处理程序与微控制器之间通信的本质非常简单。 该编程语言有一个串行库，它允许您接收以Serial.write();发送的消息Serial.write(); ，还允许您以Serial.print();发送消息Serial.print(); 。 重要的是要注意，发送此类消息后，它将被写入端口缓冲区，这意味着它将被微控制器读取。 因此，我们只需要连接到所需的串行端口并接收/向其发送消息即可。

以下程序将连接串行库，并在编辑器控制台中编写可连接的所有COM端口的列表。

 import processing.serial.*; void setup() { String[] port = Serial.list(); for(int i = 0; i < port.length; i++){ print("Port number #" + i + " "); println(Serial.list()[0]); } } void draw() {}

当您将代码写入编辑器并单击“开始”按钮（图片中的箭头1）时，将出现应用程序窗口（2），并且COM端口列表将在控制台中显示（3）。



我只有一个这样的COM端口，并且在工作表中（在阵列中）它的编号为0。因此，Serial类的对象是： Serial port; 创建后，将指定端口列表port = new Serial(this, Serial.list()[0], 9600);的第一个元素port = new Serial(this, Serial.list()[0], 9600);

更改后倒入Arduin最新固件。 然后编写并运行该程序。 其中每500毫秒将一条消息发送到COM端口，以熄灭或点亮LED。 如果一切操作正确，则在启动应用程序后，LED应当闪烁。

 import processing.serial.*; Serial port; // Create object from Serial class void setup(){ port = new Serial(this, Serial.list()[0], 9600); } void draw(){ delay(500); port.write("Led - H"); delay(500); port.write("Led - L"); }

或者这是另一个例子。 用鼠标按钮单击应用程序窗口（尺寸为800x800px）后，LED会更改其状态。

 import processing.serial.*; Serial port; // Create object from Serial class int cnt = 0; void setup(){ size(800, 800); port = new Serial(this, Serial.list()[0], 9600); } void draw(){} void mousePressed() { cnt++; if(cnt % 2 == 1){ port.write("Led - H"); }else{ port.write("Led - L"); } }

加工中。 功能丰富的应用示例


如果您可以将其称为“太空飞行”，则该基本应用程序将模拟它。 电位计的值改变飞行速度，按下按钮改变飞行方向。 而且，只要在应用程序窗口上单击鼠标按钮，便会更改LED的状态（是的，我没有提出其他更原始的内容）。

我的代码远非完美，请不要以它为例。 这只是一个有效的示例。 他来了

多功能程序示例
 import processing.serial.*; Serial port; // Create object from Serial class int val; // Data received from the serial port (symbol) int pot; // Data from potentiometer String potMes = "Pot - "; String btnMes = "Button is pressed!"; int cntPM = 0; // Counter Potentiometer Message. // When it equals to length of Pot Mess - get value. int cntBM = 0; int cntBtnPress = 0; int cntMousePress = 0; Star[] stars = new Star[1000]; float speed; int dir = 1; void setup(){ size(800, 800); for(int i = 0; i < stars.length; i++){ stars[i] = new Star(); } frameRate(60); // 60 Frames per second port = new Serial(this, Serial.list()[0], 9600); // Wait for first message from Arduino delay(2000); while (port.available() > 0) { val = port.read(); print(char(val)); } } void draw(){ if (port.available() > 0) { val = port.read(); cntPM = CheckSymbol(potMes, cntPM, char(val), cntPM); cntBM = CheckSymbol(btnMes, cntBM, char(val), cntBM); } DrawRain(pot, 0, 1023); } void DrawRain(int speed_f, int min, int max){ background(0); translate(width/2,height/2); speed = dir*map(speed_f, min, max, 0, 50); for(int i = 0; i < stars.length; i++){ stars[i].go(); stars[i].update(); stars[i].show(); } } int CheckSymbol(String mes, int index, char sym, int ret_val){ if(mes.charAt(index) == sym && ret_val < (mes.length() - 1)){ return (ret_val + 1); }else if( ret_val == (mes.length() - 1) && mes.equals(potMes) ){ if(port.available() > 0){ pot = port.read(); // First 0-255 value } if(port.available() > 0){ pot += 256*port.read(); // Last 2 bits 256 - 1024 } }else if( ret_val == (mes.length() - 1) && mes.equals(btnMes) ){ cntBtnPress++; dir = -dir; } return 0; } void mousePressed() { cntMousePress++; if(cntMousePress % 2 == 1){ port.write("Led - H"); }else{ port.write("Led - L"); } }

结论


我认为有必要写这篇文章 ，是我从一位程序员Daniel Shiffman那里挑选了最后一个程序的想法的，他拍摄的视频甚至对于孩子们来说都是关于处理编程的理解（ 解决了140多个视觉任务 ）。

当我试图弄清楚自己如何进行处理和Arduino通信时，这些站点确实为我提供了帮助：

  1. developer.alexanderklimov.ru/arduino/processing.php
  2. arduino-diy.com/arduino-processing-osnovi

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN450518/

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