Среда программирования для Arduino (IDE Arduino) и язык программирования Processing

«Робототехника». Уровень 4. Занятие 2. Тема занятия: Среда программирования для Arduino (IDE Arduino) и язык  программирования Processing. Продолжительность занятия: 2 часа. Среда разработки Arduino Среда   разработки   Arduino  состоит   из   встроенного   текстового   редактора программного   кода,   области   сообщений,   окна   вывода   текста(консоли),   панели инструментов с кнопками часто используемых команд и нескольких меню. Для загрузки программ и связи среда разработки подключается к аппаратной части Arduino. Скачать Последнюю версию можно найти по этой ссылке http://www.arduino.cc/en/Main/Software Полезные ссылки:   Начало работы в Windows Установка Arduino IDE на Ubuntu Linux Программа,   написанная   в   среде   Arduino,   называется   скетч.   Скетч   пишется   в текстовом редакторе, имеющем инструменты вырезки/вставки, поиска/замены текста. Во время сохранения и экспорта проекта в области сообщений появляются пояснения, также могут   отображаться   возникшие   ошибки.   Окно   вывода   текста(консоль)   показывает сообщения   Arduino,   включающие   полные   отчеты   об   ошибках   и   другую   информацию. Кнопки панели инструментов позволяют проверить и записать программу, создать, открыть и сохранить скетч, открыть мониторинг последовательной шины: Verify/Compile Проверка программного кода на ошибки, компиляция. Stop Остановка   мониторинга   последовательной   шины(Serial   monitor)   или   затемнение   других кнопок. New Создание нового скетча. Open Открытие меню доступа ко всем скетчам в блокноте. Открывается нажатием в текущем окне. Примечание: из­за наличия ошибки в Java данное меню не может прокручиваться; при необходимости открыть скетч из этого списка проследуйте в меню File | Sketchbook. Save Сохранение скетча. Upload to I/O Board Компилирует программный код и загружает его в устройство Arduino. Описание загрузки  приведено ниже. Serial Monitor Открытие мониторинга последовательной шины (Serial monitor). Дополнительные   команды   сгруппированы   в   пять   меню:   File,   Edit,   Sketch,   Tools,   Help. Доступность меню определяется работой, выполняемой в данный момент.   Edit Copy for Discourse Копирует в буфер обмена подходящий для размещения на форуме код скетча с  выделением синтаксиса. Copy as HTML Копирует код скетча в буфер обмена как HTML код, для размещения на веб­страницах. Sketch         Verify/Compile Проверка скетча на ошибки. Import Library Добавляет библиотеку в текущий скетч, вставляя директиву #include в код скетча.  Подробная информация в описании библиотек ниже (Libraries). Show Sketch Folder Открывает папку, содержащую файл скетча, на рабочем столе. Add File... Добавляет файл в скетч (файл будет скопирован из текущего места расположения). Новый файл появляется в новой закладке в окне скетча. Файл может быть удален из скетча при помощи меню закладок.   Tools Auto Format Данная   опция   оптимизирует   код,   например,   выстраивает   в   одну   линию   по   вертикали открывающую и закрывающую скобки и помещает между ними утверждение.   Board Выбор используемой платформы. Список с описанием платформ приводится ниже. Serial Port Меню   содержит   список   последовательных   устройств   передачи   данных   (реальных   и виртуальных)   на   компьютере.   Список   обновляется   автоматически   каждый   раз   при открытии меню Tools. Burn Bootloader   Пункты данного меню позволяют записать Загрузчик (Bootloader) в микроконтроллер на платформе   Arduino.   Данное   действие   не   требуется   в   текущей   работе   с   Arduino,   но пригодится, если имеется новый ATmega (без загрузчика). Перед записью рекомендуется проверить   правильность   выбора   платформы   из   меню.   При   использовании   AVR   ISP необходимо выбрать соответствующий программатору порт из меню Serial Port. Блокнот (Sketchbook) Средой Arduino используется принцип блокнота: стандартное место для хранения программ (скетчей). Скетчи из блокнота открываются через меню File > Sketchbook или кнопкой   Open   на   панели   инструментов.   При   первом   запуске   программы   Arduino автоматически   создается   директория   для   блокнота.   Расположение   блокнота   меняется через диалоговое окно Preferences. Закладки, Файлы и Компиляция Позволяют   работать   с   несколькими   файлами   скетчей   (каждый   открывается   в отдельной   закладке).  Файлы   кода  могут  быть  стандартными   Arduino  (без  расширения), файлами С (расширение *.с), файлами С++ (*.срр) или головными файлами (.h). Загрузка скетча в Arduino Перед загрузкой скетча требуется задать необходимые параметры в меню Tools > Board и Tools   >   Serial   Port.   Платформы   описываются   далее   по   тексту.   В   ОС   Mac последовательный   порт   может   обозначаться   как   dev/tty.usbserial­1B1   (для   платы   USB) или /dev/tty.USA19QW1b1P1.1 (для платы последовательной шины, подключенной через адаптер Keyspan USB­to­Serial). В ОС Windows порты могут обозначаться как COM1 или COM2 (для платы последовательной шины) или COM4, COM5, COM7 и выше (для платы USB).   Определение   порта   USB   производится   в   поле   Последовательной   шины   USB Диспетчера   устройств   Windows.   В   ОС   Linux   порты   могут   обозначаться   как /dev/ttyUSB0, /dev/ttyUSB1. После выбора порта и платформы необходимо нажать кнопку загрузки на панели инструментов или выбрать пункт меню File > Upload to I/O Board. Современные платформы Arduino   перезагружаются   автоматически   перед   загрузкой.   На   старых   платформах необходимо нажать кнопку перезагрузки. На большинстве плат во время процесса будут мигать светодиоды RX и TX. Среда разработки Arduino выведет сообщение об окончании загрузки или об ошибках. При   загрузке   скетча   используется   Загрузчик   (Bootloader)   Arduino,   небольшая программа,   загружаемая   в   микроконтроллер   на   плате.   Она   позволяет   загружать программный   код   без   использования   дополнительных   аппаратных   средств.   Загрузчик (Bootloader)   активен   в   течении   нескольких   секунд   при   перезагрузке   платформы   и   при загрузке   любого   из   скетчей   в   микроконтроллер.   Работа   Загрузчика   (Bootloader) распознается по миганию светодиода (13 пин) (напр.: при перезагрузке платы). Библиотеки Библиотеки добавляют дополнительную функциональность скетчам, например, при работе с аппаратной частью или при обработке данных. Для использования библиотеки необходимо   выбрать   меню Sketch   >   Import   Library.   Одна   или   несколько директив #include будут   размещены   в   начале   кода   скетча   с   последующей   компиляцией библиотек   и   вместе   со   скетчем.   Загрузка   библиотек   требует   дополнительного   места   в памяти   Arduino.   Неиспользуемые   библиотеки   можно   удалить   из   скетча   убрав директиву #include. На Arduino.cc имеется список библиотек. Некоторые библиотеки включены в среду разработки Arduino. Другие могут быть загружены с различных ресурсов. Для установки скачанных библиотек необходимо создать директорию «libraries» в папке блокнота и затем распаковать   архив.   Например,   для   установки   библиотеки   DateTime   ее   файлы   должны находится в подпапке /libraries/DateTime папки блокнота.  Смотрите данную инструкцию для написания собственной библиотеки.   Аппаратные средства других разработчиков Поддерживаемые   аппаратные   средства   других   производителей   добавляются   в соответствующую подпапку папки блокнота. Устанавливаемые платформы могут включать собственные   характеристики   (в   меню   платформы),   корневые   библиотеки, загрузчик(Bootloader)   и   характеристики   программатора.   Для   установки   требуется распаковать   архив   в   созданную   папку.   (Запрещено   использовать   наименование   папки "arduino",   т.к.   могут   быть   перезаписаны   встроенные   данные   платформы   Arduino.)   Для деинсталляции данных удаляется соответствующая директория. Подробная   информация   по   созданию   сборок   описаний   аппаратных   средств   других производителей находится на страницах сайта Google Code. Мониторинг последовательной шины (Serial Monitor) Отображает   данные   посылаемые   в   платформу   Arduino   (плата   USB   или   плата последовательной шины). Для отправки данных необходимо ввести текст и нажать кнопку Send   или   Enter.   Затем   выбирается   скорость   передачи   из   выпадающего   списка, соответствующая значению Serial.begin в скетче. На ОС Mac или Linux платформа Arduino будет   перезагружена   (скетч   начнется   сначала)   при   подключении   мониторинга последовательной шины. Имеется   возможность   обмена   информацией   с   платформой   через   программы Processing, Flash, MaxMSP и т.д. (см. подробности на странице описаний интерфейсов). Настройки Некоторые настройки изменяются в окне Preferences (меню Arduino в ОС Mac или File в ОС Windows и Linux). Остальные настройки находятся в файле, месторасположение которого указано в окне Preferences. Платформы Выбор платформы влияет на: параметры (напр.: скорость ЦП и скорость передачи данных),   используемые   при   компиляции   и   загрузке   скетчей   и   на   настройки   записи загрузчика   (Bootloader)   микроконтреллера.   Некоторые   характеристики   платформ различаются только по последнему параметру (загрузка Bootloader), таким образом, даже при   удачной   загрузке   с   соответствующим   выбором   может   потребоваться   проверка различия перед записью загрузчика (Bootloader).   Arduino Duemilanove или Nano с ATmega328 Тактовая частота ATmega328 16 МГц с возможностью автоматической перезагрузки.  Используется для версий Arduino Pro или Pro Mini с ATmega328 на частоте 16 МГц (5 В). Arduino Diecimila, Duemilanove, или Nano с ATmega168 Тактовая частота ATmega168 16 МГц с возможностью автоматической перезагрузки.  Компиляция и загрузка соответствует Arduino NG или старым версиям с ATmega168, но  загрузка Bootloader имеет короткий таймаут (при перезагрузке светодиод пина 13 мигает  один раз). Используется для версий Arduino Pro и Pro Mini с ATmega168 на частоте 16 МГц (5 В).          Arduino Mega Тактовая частота ATmega1280 16 МГц с возможностью автоматической перезагрузки. Arduino Mini Соответствует Arduino NG или старым версиям с ATmega168 (напр.: тактовая частота  ATmega168 16 МГц без возможности автоматической перезагрузки). Arduino BT Тактовая частота ATmega168 16 МГц. Загрузка Bootloader происходит совместно с кодами для инициализации модуля Bluetooth. LilyPad Arduino с ATmega328 Тактовая частота ATmega328 8 МГц (3.3 В) с возможность автоматической перезагрузки.  Соответствует Arduino Pro или Pro Mini (3.3 В, 8 МГц) с ATmega328. LilyPad Arduino с ATmega168 Тактовая частота ATmega168 8 МГц. Компиляция и загрузка соответствует Arduino Pro или Pro Mini (8 МГц) с  ATmega168. Загруженный Bootloader имеет длинный таймаут (при перезагрузке светодиод пина 13 мигает три раза), т.к. оригинальные версии LilyPad не поддерживают автоматическую перезагрузку.   Также   не   поддерживаются   внешние   часы   и,   следовательно,   Bootloader конфигурирует загрузку внутренних 8 МГц часов в ATmega168. При наличии поздних версий LilyPad (с 6­контакным программным вводом) перед загрузкой Bootloader требуется выбрать Arduino Pro или Pro Mini (8 MHz) с ATmega168. Arduino Pro или Pro Mini (3.3 В, 8 МГц) с ATmega328 Тактовая частота ATmega328 8 МГц (3.3 В) с возможность автоматической перезагрузки.  Соответствует LilyPad Arduino с ATmega328. Arduino Pro или Pro Mini (3.3 В, 8 МГц) с ATmega168 Тактовая частота ATmega168 8 МГц (3.3 В) с возможность автоматической перезагрузки. Arduino NG или предыдущие версии с ATmega168 Тактовая частота ATmega168 16 МГц без возможности автоматической перезагрузки.  Компиляция и загрузка соответствует Arduino Diecimila или Duemilanove с ATmega168, но загрузка Bootloader имеет длинный таймаут (при перезагрузке светодиод пина 13 мигает  три раза). Arduino NG или предыдущие версии с ATmega8 Тактовая частота ATmega8 16 МГц без возможности автоматической перезагрузки.