Arduino projeto a partir dum template

Nesta página vamos criar um primeiro projeto destinado a controlar um LED ligado externamente à placa e obter o estado dum botão de pressão também a ela ligado. Isto será feito a partir da aplicação PuTTY a correr no computador onde a placa se encontra ligada (via cabo USB), pelo envio/receção de mensagens de texto.

Esquemático

O esquemático do circuito pode ser visto de seguida, sendo que o LED está ligado no porto 13 e o botão no porto 8, portos a configurar respetivamente como de saída e entrada:

ledbut_esquematico

Mensagens

O ligar/desligar do LED será feito pelo envio das mensagens (comandos) “l1” e “l0” seguidas de <enter> (código ASCII 13 que servirá de marcador de fim de mensagem).

O envio do comando “b” fará a placa responder com uma mensagem (resposta) com o estado do botão: “b1” se ele estiver premido, “b0” se estiver despremido. Estas mesmas respostas serão enviadas pela placa caso o botão sofra uma mudança no seu estado.

Template

Este projeto como todos os que se seguirão partem dum projeto base que implementa todo o mecanismo de receção dos comandos. Esse “template” está já disponível num repositório GitHub e pode ser usado para a criação do projeto no Eclipse.

Quando da primeira utilização desta funcionalidade, há que fazer algumas configurações iniciais:

  • Em Windows > Preferences > Team > Git > Default repository folder, indicar a mesma pasta escolhida para o workspace. Para isso basta carregar no botão “Variable…” e escolher a última: ${workspace_loc}
  • Em Windows > Preferences > Team > Git > Configuration > User Settings, adicionar duas entradas (Add Entry…) ao ficheiro de configuração .gitconfig, por exemplo:
    – Key: user.email; Value: [email protected]
    – Key: user.name; Value: Helio Mendonca

Seguem-se depois os passos para a clonagem do repositório que contem o template:

  • Project Explorer < Import… > Git > Projects from Git > Next
  • Clone URl > Next
  • URl: https://github.com/hsm-feup/Duino > Next > Next
  • Directory: D:\workspace\ledbut > Next
  • Use the New Project wizard > Finish
  • Arduino > New Arduino sketch > Next
  • Project name: ledbut
  • Location: D:\workspace\ledbut > Next
  • No caso duma placa Arduino Uno, escolher:
    Boards.txt file: C:\eclipseArduino\arduino\hardware\arduino\avr\boards.txt
    Board: Arduino Uno
    Port: COM7
  • No caso duma placa Teensy 3.1, escolher:
    Boards.txt file: C:\eclipseArduino\arduino\hardware\teensy\all\boards.txt
    Board: Teensy 3.1
    Port: COM3
    USB type: Serial
    CPU Speed: 96 MHz (overclock)
    Keyboard Layout: Portuguese
  • Next > Next > Finish
  • Apagar o conteúdo dos ficheiros ledbut.cpp e ledbut.h pois serão editados mais tarde!

Este projeto base é constituído pelos ficheiros main.cpp e server.cpp (e respetivos ficheiros .h).

No caso do ficheiro server.cpp, ele é constituído pelas rotinas:

  • initServer – que inicializa a comunicação série a 115200 bits por segundo) e envia uma mensagem inicial
  • getCmd – que retorna um apontador para a mensagem recebida ou 0 caso isso ainda não tenha ocorrido
  • sendMsg – a rotina a usar quando a placa pretende enviar uma mensagem ao computador
#include "main.h"

void initServer() {
	Serial.begin(115200);
	Serial.println("Arduino v1.0");
}

#define CMD_SIZE 10

char *getMsg(void) {
	int c;
	int static index;
	char static cmd[CMD_SIZE+1];

	if ((c = Serial.read()) != -1) {
		if (index && ((char) c == '\r')) {
			cmd[index] = '\0';
			index = 0;
			return cmd;
		}
		else {
			if (index < CMD_SIZE)
				cmd[index++] = (char) c;
			return 0;
		}
	}
	return 0;
}

void sendMsg(char *msg) {
	Serial.println(msg);
}

No caso do ficheiro main.cpp, ele é constituído pelas rotinas:

  • setup – a ser executada apenas no início e onde se colocam as chamadas às rotinas de inicialização como por exemplo a initServer
  • loop – rotina a ser executada ciclicamente e onde se começa por confirmar se foram recebidas mensagens, e em caso afirmativo são chamadas as rotinas correspondentes
#include "main.h"

void setup() {
	initServer();
	// introduza aqui as rotinas de inicializacao
}

void loop() {
	char *msg;
	if ((msg = getMsg()) != 0) {
		switch(msg[0]) {
			case 'v':
				sendMsg("Arduino v1.0");
				break;
		}
	}
	// introduza aqui as rotinas a executar ciclicamente
}

Desde já é possível compilar o projecto verify e programar a placa upload. Mesmo ainda não tendo as funcionalidades de controlo do LED e do botão, é possível testar a comunicação com a placa através do envio do único comando para já existente: o comando v que solicita o envio duma resposta com a versão do programa.

Projeto ledbut

Caso se pretenda fazer o controlo de versões deste projeto é necessário criar um repositório próprio no GitHub:

  • https://github.com > New repository
  • Repository name: ledbut
  • Create repository
  • Eclipse > Project Explorer > ledbut > Team > Remote > Configure Push to Upstream
  • Change… > URl: https://github.com/<user>/ledbut > Finish
  • Save and Push
    Inroduzir credenciais (User e Password)
    Selecionar “Store in Secure Store” para memorizar as credenciais
    OK > OK

Finalmente as funcionalidades pretendidas (controlo do LED e do botão) são adicionadas aos ficheiros ledbut.cpp e ledbut.h a acrescentar ao projeto:

  • Criar o ficheiro ledbut.h:
    ledbut > New > Header File
    Header file: ledbut.h
    Finish

O ficheiro ledbut.h contem os cabeçalhos das seguintes funções:

  1. initLedBut, faz determinadas inicializações necessárias à funcionalidade pretendida, neste caso a configiração dos pinos de entrada e saída
  2. cmdLed, faz as ações necessárias ao comando destinado a (des)ligar o LED
  3. cmdBut, pede o estado do botão
  4. procBut, é a função que é chamada ciclicamente e que informa se houve alteração no estado do botão
#ifndef LEDBUT_H_
#define LEDBUT_H_

#define LED 13
#define BUT 8

void initLedBut();
void cmdLed(char *msg);
void cmdBut(char *msg);
void procBut();

#endif /* LEDBUT_H_ */
  • ledbut > New > Source File
  • Source file: ledbut.cpp
  • Finish
  • Editar ledbut.cpp 
    #include "main.h"

int but;

void initLedBut() {
  pinMode(BUT, INPUT);
  digitalWrite(BUT, HIGH);
  but = digitalRead(BUT);

  pinMode(LED, OUTPUT);
  digitalWrite(LED, LOW);
}

void cmdLed(char *msg) {
  if (msg[1] == '1') {
    digitalWrite(LED, HIGH);
  }
  else {
    digitalWrite(LED, LOW);
  }
}

void cmdBut(char *msg) {
	if (!but)
		sendMsg("b1");
	else
		sendMsg("b0");
}

void procBut() {
	int b = digitalRead(BUT);
	if (b != but) {
		but = b;
		if (!but)
			sendMsg("b1");
		else
			sendMsg("b0");
	}
}
  • Editar main.cpp 
    #include "main.h"

void setup() {
	initServer();
  	initLedBut();
}

void loop() {
	char *msg;
	if ((msg = getMsg()) != 0) {
		switch(msg[0]) {
			case 'v':
				sendMsg("ledbut v1.0");
				break;
			case 'l':
				cmdLed(msg);
				break;
			case 'b':
				cmdBut(msg);
				break;
		}
	}
	procBut();
}
  • Editar main.h 
    // Only modify this file to include
// - function definitions (prototypes)
// - include files
// - extern variable definitions
// In the appropriate section

#ifndef _main_H_
#define _main_H_
#include "Arduino.h"
//add your includes for the project here
#include "server.h"
#include "ledbut.h"
//end of add your includes here
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
void loop();
void setup();
#ifdef __cplusplus
} // extern "C"
#endif

//add your function definitions for the project here

//Do not add code below this line
#endif /* _main_H_ */

Bibliotecas

Para adicionar uma biblioteca teremos com o projeto selecionado fazer:
Arduino > Add a library to the selected project

Os endereços são os seguintes:

  • 1Eh – HMC5883L (compasso)
  • 24h – PN532 (NFC)
  • 53h – ADXL345 (acelerómetro)
  • 69h – L3G4200D (giroscópio)
  • 77h – BMP085 (barómetro)

 

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