Джереми Блум - Изучаем Arduino: инструметы и методы технического волшебства

- 136 -

В конце концов, вам надоест "общение" с платой Arduino через монитор последовательного порта Arduino IDE. Гораздо удобнее работать с приложением, написанным на каком-либо языке программирования, имеющем библиотеки для обмена по последовательному порту. Вы можете использовать ваш любимый язык программирования для написания программы, которая посылает последовательные команды к плате Arduino и получает данные, передаваемые от Arduino к компьютеру.

В этой книге выбран язык программирования Processing, потому что он очень похож на язык Arduino, с которым вы уже знакомы. На самом деле, язык программирования Arduino основан на Processing! Другие популярные языки программирования, для которых существуют обширные библиотеки для работы с последовательным портом, - Python, РНР, Visual Basic, С и т. п. Сначала выясним, как читать передаваемые последовательные данные в Processing, а затем узнаем, как с его помощью создать простой графический интерфейс пользователя (GUI) для отправки команд на плату Arduino.

Интерфейс программирования на Processing достаточно прост и он похож на тот, с которым вы уже знакомы при программировании Arduino. В этом разделе вы установите Processing, а затем напишете простой графический интерфейс для отображения данных, передаваемых с платы Arduino через последовательный порт.

После этого вы реализуете связь в обратном направлении, чтобы управлять платой Arduino из приложения, установленного на вашем компьютере.

Сначала необходимо установить Processing на вашей машине. Делается это так же, как и в главе 1, когда устанавливали Arduino IDE. Зайдите на страницу

http://processing.org/download/ (или найдите ссылку на скачивание на www.exploringarduino.com) и скачайте заархивированный пакет в соответствии с вашей операционной системой. Затем распакуйте его и программа будет готова к работе!

Запустите Processing, и вы должны увидеть окно программы, которое выглядит как на рис. 6.12.

Для первого эксперимента с приложением на Processing подключим к плате Arduino потенциометр, чтобы управлять цветом окна на вашем компьютере. Соберите схему, изображенную на рис. 6.6. Плата Arduino должна послать аналоговые значения от потенциометра к компьютеру. Тот факт, что вы сейчас отправляете последовательные данные в приложение на Processing, не имеет никакого влияния, как вы передаете их.

- 137 -

Рис. 6.12. Графический интерфейс Processing. Узнаете?

Скопируйте код из листинга 6.6 и загрузите его на плату Arduino. Arduino посылает обновленное значение от потенциометра в последовательный порт компьютера каждые 50 мс. Если отправлять данные быстрее, приложение на Processing не будет успевать их обрабатывать и буфер последовательного порта на вашем компьютере переполнится.

Листинг 6.6. Программа для отправки даных в компьютер - pot_to_processing/arduino_read_pot

// Отправка данных от потенциометра на компьютер

const int POT=0;// Подключение потенциометра к выводу A0

int val;// Переменная для хранения значения потенциометра

void setup()

{

Serial.begin(9600); // Инициализация последовательного порта

// на скорости 9600

}

void loop()

{

- 138 -

val = map(analogRead(POT), 0, 1023, 0, 255);//Чтение значения потенциометра

Serial.println(val);//Отправка значения

delay(50);//Задержка 50 мс

}

Теперь напишем код для обработки входящих данных.

Программа из листинга 6.7 считывает данные из буфера последовательного порта и регулирует яркость цвета на экране вашего компьютера в зависимости от полученного значения. Скопируйте листинг 6.7 и внесите одно важное изменение. В программе на Processing должен быть указан конкретный последовательный порт получения данных. Замените "COM3" на номер вашего последовательного порта. Помните, что в Linux и Mac он будет выглядеть примерно как /dev/ttyUSBO. Если вы не уверены, скопируйте точное название порта из Arduino IDE.

Листинг 6.7. Код Processing для получения данных и изменения цвета экрана - pot_to_processing/processing_display_color

// Программа на Processing для чтения переменной и изменения цвета экрана

// Подключение и инициализация библиотеки Serial

import processing.serial.*;

Serial port;

float brightness = 0; // Переменная Для хранения значения потенциометра

void setup()

{

// Размер окна

size(500,500);

port = new Serial(this, "COM3", 9600); // Инициализация

// последовательного порта

port.bufferUntil('\n');// Символ конца строки

}

void draw()

{

background(0,0,brightness);

}

// Перерисовать окно

void serialEvent(Serial port)

{

brightness = float(port.readStringUntil('\n')); // Получить переменную

}

После загрузки кода в Processing IDE и правильной инициализации последовательного порта убедитесь, что монитор последовательного порта Arduino IDE не открыт. К конкретному последовательному порту может иметь доступ только одна программа на компьютере. В окне Processing-приложения нажмите кнопку Выпол

- 139 -

нить (кнопка с изображением треугольника в верхнем левом углу окна), при этом должно появиться небольшое окно. При повороте движка потенциометра цвет окна должен меняться от черного к синему (рис. 6.13).

Рис. 6.13. Изменение цвета окна Processing-приложения

Теперь, когда вы видели результат, для лучшего понимания рассмотрим, как это работает. В отличие от Arduino, библиотека serial не импортируется автоматически. Объявив import processing. serial. * и Serial port, вы импортируете библиотеку serial и создаете объект serial под названием port.

Как и в Arduino, в Processing тоже есть функция setup(), которая работает только в начале программы. В этом примере функция setup() задает последовательный порт и создает окно размером 500x500 пикселов командой size (500, 500). Команда port = new Serial (this, "COM3", 9600) сообщает Processing о создании экземпляра последовательного порта. Экземпляр (под названием port) будет работать и общаться на COM3 (или другом последовательном порту) со скоростью 9600 бод.

Скорость обмена данными между платой Arduino и программой на компьютере должна быть задана одинаковой, в противном случае возникнут ошибки. Команда port.bufferuntil ( '\n') сообщает Processing-приложению о буферизации последовательного ввода до получения символа новой строки ('\n' ).

Вместо loop() в Processing есть другие специальные функции. В нашем примере использованы функции draw() и serialEvent(). Функция draw() похожа на loop() в Arduino, она работает непрерывно и обновляет экран. Функция background() задает цвет окна, имеет три аргумента для установки значений красного, зеленого и синего компонентов цвета. В нашем примере значение с потенциометра управляет интенсивностью синего компонента, а красный и зеленый установлены в нуль. При желании программу можно переделать, чтобы регулировать интенсивность других компонентов. Поскольку интенсивности RGB цветов являются 8-битовыми значениями от 0 до 255, значения потенциометра масштабируются функцией map() перед передачей.