Джереми Блум - Изучаем Arduino: инструметы и методы технического волшебства

Соберите схему изображенную на рис. 5.6.

рис. 5.6. Пианино

Листинг 5.3. Пианино

#define NOTE_C 262 //Hz

#define NOTE_D 294 //Hz

#define NOTE_E 330 //Hz

#define NOTE_G 392 //Hz

#define NOTE_A 440 //Hz

const int SPEAKER=9; //Speaker on Pin 9

const int BUTTON_C=7; //Button Pin

const int BUTTON_D=6; //Button Pin

const int BUTTON_E=5; //Button Pin

const int BUTTON_G=4; //Button Pin

const int BUTTON_A=3; //Button Pin

void setup()

{

//No setup needed

//Tone function sets outputs

}

void loop()

{

while (digitalRead(BUTTON_C))

tone(SPEAKER, NOTE_C);

while(digitalRead(BUTTON_D))

tone(SPEAKER, NOTE_D);

while(digitalRead(BUTTON_E))

tone(SPEAKER, NOTE_E);

while(digitalRead(BUTTON_G))

tone(SPEAKER, NOTE_G);

while(digitalRead(BUTTON_A))

tone(SPEAKER, NOTE_A);

//Stop playing если ни одна кнопка не нажата

noTone(SPEAKER);

}

Резюме

• Как динамики создают вибрацию воздуха, которая распространяется в пространстве и воспринимается нашей барабанной перепонкой в виде звука.

• Что изменение электрического тока индуцирует магнитное поле, которое генерирует звук из громкоговорителя.

• Как создавать звуки произвольной частоты и длительности с помощью функции tone().

• Что язык программирования Arduino поддерживает массивы, что удобно для перебора последовательностей данных.

• Что громкость можно регулировать потенциометром, соединенным последовательно с динамиком.

Для повторения примеров главы вам понадобятся следующие детали:

• плата Arduino Uno;

• плата Arduino Leonardo;

• USB-кабель А - В (для Uno );

• USB-кабель А - микро В (для Leonardo );

• светодиод;

• RGB-светодиод с общим катодом;

• резистор номиналом 150 Ом;

• 3 резистора номиналом 220 Ом;

• 2 резистора номиналом 10 кОм;

• кнопка;

• фоторезистор;

• датчик температуры ТМР36;

• двух.координатный джойстик (Spark.Fun, Parallax или Adafruit);

• перемычки;

• провода;

• макетная плата;

• потенциометр.

На странице http://www.exploringarduino.com/content/ch6 можно загрузить программный код, видеоуроки и другие материалы для данной главы. Кроме того, листинги примеров можно скачать со страницы www.wiley.com/go/exploringarduino в разделе Downloads.

- 119 -

Обычно для загрузки программ из компьютера в микроконтроллер нужны внешние аппаратные средства, такие как программатор AVR ISP MKII. Замечательная особенность любой платы Arduino - возможность запрограммировать ее через USB-интерфейс. Это позволяет программировать Arduino без специального программатора. В плату Arduino уже встроен программатор, что дает возможность напрямую подключаться к интегрированному универсальному синхронно/асинхронному приемопередатчику ATmega (USART). Через этот интерфейс можно обмениваться данными между Arduino и компьютером или между Arduino и другими устройствами, поддерживающими протокол (включая другие платы Arduino).

В этой главе рассматривается все, что вам необходимо знать о подсоединении Arduino к компьютеру через USB и передаче данных между ними. У различных плат Arduino разные возможности последовательного соединения, и мы рассмотрим проекты с каждым из них, чтобы ознакомившись со всеми, затем использовать их максимально эффективно. Обратите внимание, что в списке деталей в начале главы указано несколько плат Arduino. В зависимости от типа платы вы можете решить, какие разделы главы читать, какие примеры выбрать для выполнения и какие из перечисленных деталей понадобятся.

Как уже упоминалось во введении к данной главе, в разных платах Arduino последовательный интерфейс выполнен по-разному. Различия есть как в аппаратной, так и в программной реализации: неодинаковы типы микросхем преобразователей и перечень поддерживаемых функций. Сначала мы рассмотрим различия аппаратных интерфейсов на платах Arduino.

ПРИМЕЧАНИЕ

Чтобы узнать больше о последовательном интерфейсе, посмотрите видеоурок на странице http://www.jeremyblum.com/2011 /02/07/arduino-tutorial-6-serial-communicationand-processing/ [9] На русском: http://wiki.amperka.ru/видеоуроки:6-serial-и-processing. или на сайте издательства Wiley.

Для начала необходимо понять разницу между последовательным портом и USB.

Если вы молоды, то наверное даже не сталкивались с последовательным портом (или RS-232), т. к. его давно уже вытеснил USB-интерфейс. Внешний вид стандартного последовательного порта изображен на рис. 6.1.

Фирменные платы Arduino снабжены последовательным портом и подключаются к компьютеру с помощью 9-контактного разъема. В настоящее время еще можно встретить компьютеры, оснащенные такими портами, хотя давно существуют адаптеры от RS232 к USB. У микроконтроллера ATmega328, который установлен на

- 120 -

плате Arduino Uno, есть один аппаратный последовательный порт. Он соединен с контактами Тх (передача) и Rx (прием), к которым можно получить доступ на цифровых выводах 0 и 1. Как мы узнали в главе 1, плата Arduino снабжена загрузчиком, который позволяет программировать ее по последовательному интерфейсу.

Это как раз те выводы, которые "мультиплексированы" (т. е. выполняют более одной функции), они используются и как линии приема-передачи кабеля USB. Но последовательный порт и USB-интерфейс несовместимы. В Arduino эта проблема решается двумя способами. Первый - применение дополнительной микросхемыпреобразователя (так сделано на платах Arduino Uno). Второй способ- использование микроконтроллера, имеющего встроенный USB-интерфейс (например, микроконтроллер 32U4 в Arduino Leonardo ).

Рис. 6.1. Последовательный порт

На многих платах Arduino (и их клонах) установлена дополнительная интегральная схема для преобразования USB в последовательный порт. FTDI - популярный чип, выполняющий единственную функцию: конвертирование между последовательным портом и USB. Когда компьютер подключается к микросхеме FTDI, она появляется в системе как "Virtual Serial Port", и доступ к нему аналогичен 9-проводному порту прямо в вашем компьютере. Плата Arduino Nano с установленной микросхемой преобразователя FTDI изображена на рис. 6.2.

ПРИМЕЧАНИЕ

Для обеспечения правильного взаимодействия компьютера с адаптером FTDI необходимо установить драйверы. Найти последние версии драйверов для Windows, OS Х и Linux можно на странице http://www.ftdichip.com/DriversNCP.htm. Ссылка на данную страницу есть на сайте Exploring Arduino.

Иногда для уменьшения размера платы чип FTDI встраивают в кабель (USB-кабель с чипом FTDI изображен на рис. 6.3) или устанавливают на дополнительной плате адаптера (рис. 6.4).

Плата Arduino со съемным адаптером FTDI целесообразна для проектов, в которых нет необходимости подключаться к компьютеру через USB. В результате уменьшится стоимость и габариты готового устройства.