Файл: С чего начинаются роботы. О проекте Arduino для школьников (В.Н. Гололобов, 2011).pdf

Глава 4. Введение в язык программирования Arduino

С этим вопросом поможет разобраться картинка, которую я взял с сайта: http://robocraft.ru/.

Рис. 4.1. Расположение и назначение выводов контроллера и модуля Arduino

Все выводы моего модуля CraftDuino промаркированы, так что найти нужный вывод не составит труда. Можно подключать кнопку и резистор и проверять работу программы. Кстати, на вышеупомянутом сайте RoboCraft весь процесс отображён на картинках (но программа использует не совсем такие выводы!). Советую посмотреть.

Многие микроконтроллеры в своём составе имеют дополнительные аппаратные устройства. Так Atmega168, на основе которого собран модуль Arduino имеет UART, встроенный блок для связи с другими устройствами с помощью последовательного обмена данными. Например, с компьютером через COM-порт. Или с другим микроконтроллером с помощью его встроенного блока UART. Есть ещё и аналого-цифровой преобразователь. И формирователь широтноимпульсной модуляции.

Использование последнего иллюстрирует программа, которую я тоже скопирую с сайта RoboCraft. Но программу можно взять и из приложения. И, возможно, она есть в примерах программы Arduino.

// Fading LED by BARRAGAN <http://people.interaction-ivrea.it/h.barragan> int value = 0; // переменная для хранения нужного значения

int ledpin = 9; // светодиод подключен к digital pin 9

void setup()

{

// Нет необходимости вызвать функцию pinMode

}

void loop()

{

for(value = 0 ; value <= 255; value+=5) // постепенно зажигаем светодиод

{

analogWrite(ledpin, value); // значение вывода (от 0 до 255)

for(value = 255; value >=0; value-=5) // постепенно гасим светодиод

{

analogWrite(ledpin, value); delay(30);

}

39

Глава 4. Введение в язык программирования Arduino

Рис. 4.3. Список языков для использования в интерфейсе программы

… отмеченном, как «больше…».

Если ничего не предпринимать, то надпись в правом окне «Searching board…» остаётся, но модуль не находится. Чтобы модуль Arduino подключить к программе S4A, следует загрузить с сайта проекта ещё кое-что.

Рис. 4.4. Файл для загрузки в модуль Arduino для S4A

Этот файл не что иное, как программа для Arduino (Sketch). То есть, текстовый файл, который можно скопировать в редактор Arduino, откомпилировать и загрузить в модуль. После выхода из программы Arduino можно запустить программу S4A и теперь модуль находится.

41

Глава 4. Введение в язык программирования Arduino

Рис. 4.5. Подключение модуля к программе

Аналоговые входы модуля не подключены, как и цифровые, поэтому значения, отображаемые для модуля, постоянно меняются произвольным образом.

42

Глава 5. Arduino, визуальное программирование

Глава 5. Arduino, визуальное программирование

Возможно, правы разработчики операционных систем, считающие пользователя злейшим врагом и самым опасным вирусом. А, может быть, не правы, создают они свои творения не для себя, а для пользователей. Словом, не знаю. Но, что точно знаю, я хочу видеть работающую программу S4A не только в Windows, но в Linux, и не только в дистрибутиве Debian.

Начинаю я этот процесс с загрузки версии для Debian на сайте разработчиков: http://seaside.citilab.eu/scratch/arduino. Все загружаемые файлы располагаются по завершении загрузки в папке «Загрузка» или «Downloads». Архивированные файлы, предназначенные для Linux, распаковываются менеджером архивов. Скачанный мной в openSUSE файл имеет расширение deb, но, используя Ark, тот самый менеджер архивов, его можно распаковать. В openSUSE с графическим менеджером KDE 4 для этого достаточно щёлкнуть правой клавишей мышки по файлу и выбрать пункт выпадающего меню «Распаковать во вложенную папку». В итоге появляется папка с именем S4A.

Заглянем в неё.

Рис. 5.1. Содержимое скачанной папки S4A

Два файла с расширением tar.gz подлежат дальнейшей разархивации.

Рис. 5.2. Выпадающее меню работы с архивированными файлами

В результате рядом с архивами появляется ряд файлов и папка, озаглавленная «usr». Из опыта работы с Linux я знаю, что в этой папке могут находиться файлы, которые при установке размещаются по адресу /usr корневой файловой системы. Если открыть эту папку, то,

43

Глава 5. Arduino, визуальное программирование

действительно, в ней можно увидеть еще три папки.

Рис. 5.3. Содержание распакованного файла

Эти три папки соответствуют разделам, которые можно увидеть, если открыть в файловом менеджере раздел «Корневая папка» в директории /usr.

Рис. 5.4. Разделы директории usr файловой системы

Содержимое, скачанное ранее, папок bin, lib и share, как я полагаю, следует разместить в папки, отмеченные выше. Но, конечно, простому пользователю менять что-то в файловой системе никто не позволит. Поэтому в разделе основного меню «Система» находим пункт «Файловый менеджер», открывающий новое подменю, где есть «Менеджер файлов (с правами администратора)». Этот менеджер позволит перенести все нужные файлы в операционную систему. Ничего не выдумывая, открывая параллельно папки в двух проводниках, просто последовательно открывать нужные (они все названы) папки до появления файлов, а файлы копировать.

44

Глава 5. Arduino, визуальное программирование

Рис. 5.5. Перенос файлов программы в openSUSE

Особенно внимательно следует отнестись к папке share, поскольку она имеет много вложенных папок, и соответствующие папки следует отыскивать в файловой системе.

Завершив копирование, можно попытаться отыскать программу в основном меню. И, впрямь, на закладке «Приложения» в разделе «Разработка» (у меня ещё один раздел «Другие программы») появляется программа S4A. И её даже можно запустить. Но она после нескольких движений мышкой начинает виснуть...

Втерминале, а в openSUSE есть терминал с правами суперпользователя; от имени суперпользователя, предварительно подключив модуль Arduino, запускаем программу. И она работает. Теперь её можно запустить обычным образом.

Вдругих дистрибутивах Linux операции схоже с теми, что описаны выше, отличия не столь значительны. Хотя в Fedora 14 я просто сменил пользователя, войдя в систему под root, что делать, конечно, не следует, но так было проще всё разместить в нужных местах.

Установив программу в Linux, посмотрим, а для чего мы её устанавливали?

Во-первых, программа работает с модулем, показывая, что происходит на аналоговых и цифровых входах модуля. Что уже неплохо. Но не это главное. Главное, во-вторых — программа позволяет собирать программу, а не кодировать на языке Arduino.

Когда программа начинает работать, в левом окне есть ряд элементов, которые можно, подцепив мышкой, перенести в среднее окно — рабочее «сборочное» поле. Перенесём так элемент, который называется Start.

45

Глава 5. Arduino, визуальное программирование

Рис. 5.6. Перенос нужных программных элементов

Теперь, нажав клавишу с надписью «контроль» в окошке чуть выше, получим ряд новых элементов.

Рис. 5.7. Список элементов в группе «Контроль»

Среди этих элементов выберем элемент «всегда», который перенесём к уже имеющемуся элементу, и добавим так, чтобы верхний вырез вошёл в выступ.

46

Глава 5. Arduino, визуальное программирование

Рис. 5.8. Добавление элементов в программу

Вернёмся к набору элементов, с которого начинали, нажав на клавишу «движение», и выберем элемент «digital 13 on», который перенесём и положим внутрь предыдущего.

Рис. 5.9. Команда включения цифрового вывода

Из набора элементов «контроль» возьмём элемент «ждать 1 секунду», который вставим внутрь элемента «всегда» под элемент «digital 13 on». Чтобы ускорить этот процесс, вставим элемент ожидания ещё раз, вернёмся к элементам движения и добавим элемент «digital 13 off» между двумя элементами ожидания.

Рис. 5.10. Программа Blink в графическом виде

Вам эта конструкция ничего не напоминает? Когда мы начинали описывать первую программу обычным языком, мы так и записывали её.

Дважды щёлкните по элементу «start» левой клавишей мышки и посмотрите на модуль Arduino

— молчавший до сих пор светодиод на выводе 13 исправно мигает раз в секунду.

Мы собрали программу, запустили её и заставили работать модуль согласно этой программе. И мы не написали ни строчки кода. Именно по этой причине я предпочитаю различать программирование и написание программного кода.

47

Глава 5. Arduino, визуальное программирование

Но, может быть, это работает ранее загруженная программа, а не нами собранная?

Остановим работу программы, вновь дважды щёлкнув мышкой по элементу «start». Щёлкнем левой клавишей по единичке элемента «ждать 1 секунду».

Рис. 5.11. Изменение параметров программных элементов

Впечатаем цифру 5 (как на нижнем элементе). Запустим программу... и убедимся, ничего мы не перепутали, светодиод мигает с интервалом раз в 5 секунд!

Мы не проверяли работу цифрового входа в «живом» виде. Не пора ли это сделать?

Соберём программу в S4A. Первые «кирпичики» те же, что и в предыдущей программе. Далее... нам понадобится выполнить условие: если кнопка нажата, включить светодиод, иначе выключить. Такой элемент есть — это «если... или...». В его верхней части есть «гнездо», куда можно вставить нужное нам условие «цифровой вход...».

Рис. 5.12. Добавление условия в элемент if ветвления программы

Осталось добавить действия, чтобы получить нужный вид программы.

Рис. 5.13. Окончательное формирование программы

Если сравнивать её с программой, написанной на языке Arduino, то можно сказать, что отличия только те, что были внесены сознательно: когда кнопка отпущена, светодиод не горит, когда нажата, светодиод загорается.

48

Глава 5. Arduino, визуальное программирование

Пора перейти к проверке. Но прежде небольшое предупреждение.

На схеме, приведённой в примерах, кнопка соединяется с выводом +5 В. Я бы советовал включить её несколько иначе.

Особенно, если вы проверяете все «на весу». При случайной ошибке может получиться так, как было у меня, из модуля пойдёт дымок, который очень подпортит настроение. А самый правильный путь — использовать макетную плату с переходными разъёмами (для Arduino Nano, думаю, найдётся подходящая панелька под микросхему).

Проверив правильность соединений на макетной плате, подключив к ней модуль Arduino, можно включить его в разъём USB компьютера и запустить программу S4A. Обратите внимание — когда вы между цифровым входом и землёй включили резистор 10 кОм, показания (в правом окошке программы) перестали случайным образом меняться между «false, ложно» и «true, истинно». Запускаем нашу программу двойным щелчком по элементу «start», добавим, зайдя в раздел основного меню «Редактировать», пошаговое выполнение.

Рис. 5.14. Добавление пошагового выполнения в отладочную процедуру

Можно ещё в пункте «установить единичный шаг...» выбрать скорость выполнения. И теперь, пока кнопка не нажата, мы видим, что светодиод не горит, а программа выполняется только в той части, где это задано.

49