INTRODUCTIE
Heb je ooit gedacht van het gebruik van Firmata voor het project van Arduino , alleen om erachter te komen dat het apparaat dat u wilt gebruiken niet wordt ondersteund door Firmata? Dit artikel toont de aanpak van de stap voor stap ik gewend stepper motordrager toevoegen aan PyMata en aan de bijbehorende Arduino Sketch, FirmataPlus. Na het lezen van deze tutorial moet u klaar zijn om uit te breiden Firmata voor uw apparaat.
Voordat We beginnen - achtergrondinformatie enkele over Arduino/Firmata
Dus wat is Firmata? Citaat uit de web-pagina van de Firmata, is"Firmata een generic-protocol voor de communicatie met microcontrollers van software op een hostcomputer."
Arduino Firmata maakt gebruik van een seriële interface voor het vervoer van zowel in opdracht als verslag informatie tussen een Arduino microcontroller en een PC, meestal met behulp van een seriële of USB-koppeling ingesteld op een tarief van 57600 bps. De gegevens overgedragen via deze koppeling is binair in de natuur en het protocol is geïmplementeerd in eenclient/server -model.
De server kant is geüpload naar een Arduino microcontroller in de vorm van een Arduino Sketch. De schets van de StandardFirmata , opgenomen met de Arduino IDE, bepaalt de Arduino i/o-pinnen, zoals geboden door de client, en verslagen invoer pin veranderingen, evenals andere informatie verslag terug naar de client. FirmataPlus is een uitgebreide versie van StandardFIrmata.
De Arduino client gebruikt voor dit artikel is PyMata. Het is een Python-toepassing die wordt uitgevoerd op een PC. Het stuurt commando's naar zowel rapporten van, de Arduino-server ontvangt.
Waarom gebruiken Firmata?
Arduino microcontrollers zijn prachtige kleine apparaten, maar processor en het geheugen middelen zijn enigszins beperkt. Voor toepassingen die processor of geheugen intensieve zijn, is er vaak weinig andere keus dan te ontladen de behoefte aan bronnen op een PC om de toepassing om succesvol te zijn.
Maar dat is niet de enige reden voor het gebruik van StandardFirmata. Bij het ontwikkelen van toepassingen van de Arduino lichter gewicht, kan een PC voorzien in hulpmiddelen en foutopsporing mogelijkheden niet direct beschikbaar op een Arduino microcontroller. Met behulp van een "vaste" client en server helpt isoleren variabiliteit naar een PC-toepassing, waar het gemakkelijker wordt beheerd. Zodra de toepassing is geperfectioneerd, kan het worden vertaald naar een aangepaste, standalone Arduino Sketch.
Waarom gebruiken PyMata?
Op het moment van dit schrijven is PyMata de alleen Python client waarmee het volledige StandardFirmata-protocol. Het is een multi-platform bibliotheek die ondersteuning biedt voor Windows, MAC en Linux besturingssystemen recht uit de doos!
Daarnaast is PyMata zo ontworpen dat gebruikers gemakkelijk uitgebreid kunnen ter ondersteuning van extra sensoren en actuatoren, op dit moment niet ondersteund door StandardFirmata.
Niet lang na PyMata werd aanvankelijk gepubliceerd, het was uitgebreid ter ondersteuning van de Arduino Tone Library, en ondersteunt tot zes gelijktijdige HC-SR04 type sonar afstand sensoren. Kant de serverextensies voor deze functies vindt u in de FirmataPlus.
Overzicht van de PyMata -Client en de Server van de FirmataPlus
PyMata is een krachtige toepassing voor multithread Python. Haar "opdracht draad" vertaalt gebruiker API-aanroepen in Firmata-protocolberichten en stuurt deze berichten door de Arduino microcontroller. De "verslaggever wol" ontvangt, interpreteert en handelingen op de Firmata-berichten ontvangen van de Arduino microcontroller.
Een aangepaste versie van StandardFirmata, genaamd FirmataPlus, is opgenomen in de verdeling van de PyMata . Het wordt momenteel het volgende aan StandardFirmata toegevoegd:
- Een Piezo apparaat interface met behulp van de Arduino Tone Library
- Ondersteuning voor meerdere ultrasone afstand sensoren met behulp van de NewPing-bibliotheek
- Beperkte ondersteuning (alleen voor Arduino Uno) voor rotary encoders met behulp van de adafruit roterende encoder bibliotheek
- Een debug functie om interne schets waarden aan de console Python print.
Begrip Firmata gegevensvertegenwoordiging
Firmata maakt gebruik van een seriële communicatie-interface naar vervoer gegevens naar en van de Arduino. Het Firmata communicatieprotocol is afgeleid van het MIDI protocol die één of meer 7 bit bytes worden gebruikt voor het weergeven van gegevens. Omdat 7 bits kan houden een maximum waarde van 128, moet een gegevensitem dat een waarde groter dan 128, worden "gedemonteerd" in meerdere 7 bits byte brokken voordat het via de gegevenskoppeling wordt gemarshald. Door de Conventie, de minst significante byte (LSB) van een gegevensitem is het eerst verzonden, gevolgd door steeds meer belangrijke onderdelen van het gegevensitem. De de meest significante byte (MSB) van het gegevensitem is de laatste gegevens item verzonden.
Dus bijvoorbeeld, als een parameter met de naam max_distance met een decimale waarde van 525 via de seriële verbinding worden verzonden moet, moet het eerst worden "gedemonteerd" in 7 bit brokken.
Hier is een bespreking van hoe dit gebeurt:
De waarde 525 decimaal komt overeen met de hexadecimale waarde van 0x20D, een waarde van 2 byte. Als u de LSB, maskeren we de waarde door AND'ing met 0x7F. Zowel de "C" en de Python implementaties zijn hieronder weergegeven:
// "C" implementation to isolate LSB int max_distance_LSB = max_distance & 0x7f ; // mask the lower byte # Python implementation to isolate LSB max_distance_LSB = max_distance & 0x7F # mask the lower byte
Na maskeren bevat max_distance_LSB 0x0d. 0x20D & 0x7F = 0x0D
Vervolgens moeten we isoleren de MSB voor deze 2 byte-waarde. Om dit te doen, zullen we de waarde van 0x20D verschuiven naar het recht, 7 plaatsen.
// "C" implementation to isolate MSB of 2 byte value int max_distance_MSB = max_distance >> 7 ; // shift the high order byte # Python implementation to isoloate MSB of 2 byte value max_distance_MSB = max_distance >> 7 # shift to get the upper byte
Na het verschuiven, zal max_distance_MSB een waarde van 0x04bevatten.
Wanneer de "chunkified" gebundelde gegevens wordt ontvangen, moet het worden samengevoegd in één enkele waarde. Hier is hoe de gegevens in zowel de "C" en de Python is samengevoegd
// "C" implementation to reassemble the 2 byte, // 7 bit values into a single value int max_distance = argv[0] + (argv[1] << 7) ; # Python implementation to reassemble the 2 byte, # 7 bit values into a single value max_distance = data[0] + (data[1] << 7)
Na de herbouw resulteert de waarde nogmaals 525 decimale of hexadecimale 0x20D.
Deze demontage/montage-processen kunnen worden uitgevoerd door zowel de client als de server.
