Как управлять ардуино с компьютера

Управление Arduino через интернет с помощью ПК — опыт новичка

Хочется сразу сказать, что в этой статье я не буду очень сильно углубляться в тонкости программирования, предполагается, что читающий имеет хотя-бы минимальные азы. Расскажу в целом как использовались ресурсы и о интересных моментах.

Предпосылки к созданию данного способа у меня возникли во время создания моего электромобиля: Жмяк сюда! Скажу сразу, что создавалось это всё больше из спортивного интереса, нежели для серьёзных практических работ, но тем не менее оно работает и может пригодится кому-либо.

На чем строится вся система и как реализовано в железе

Схема работы следующая: с сервера считываем файл, в котором лежат данные с помощью программы, запущенной на ПК/ноутбуке. Эта программа через USB отсылает данные на контроллер. Контроллер принимает данные и по ним выполняет действия. Схема с сервером привлекательна тем, что управлять схемой можно без приложения, просто зайдя на сайт с любого смартфона/планшета/пк/ноутбука в любой точке планеты, где есть доступ к интернету.

PS. Про серверную часть рассказано ниже.

В этой статье я буду управлять Arduino MEGA 2560 (китайским аналогом), но «за кулисами» схема спокойно сработала и с PIC16F877А, единственное что пришлось использовать — переходник USB-TTL:

Понятное дело программа для PIC несколько отличается от программы для Ардуино, ввиду разных типов МК, но принцип один и тот-же:

Принимаем через COM-порт данные, сравниваем их с внутренней таблицей команд и выполняем соответственное действие.

Схема изначально мне показалась очень простой, но было одно НО — небыло программы, которая читала бы файлик в интернете и отсылала данные в COM-порт. Соответственно такую программу пришлось написать.

Программа писалась на VB6. Для чтения файла с сервера используется компонент VB6: Microsoft Internet Transfer Control 6.0. С его помощью просто читается текстовый файл на сервере в строковую переменную. После чтения эта строка отсылается в COM-порт с помощью компонента VB6: Microsoft Comm Control 6.0. Весь процесс чтения файла и отсылания строки читается в цикле с использования таймера. Интервал срабатывания таймера можно менять в конфиге программы, либо прямо во время работы. Кроме этого можно выбрать режим работы порта, его номер, режим работы интернет соединения и ссылку на читаемый файл.

Хочется сделать замечание, что при больших размерах файла и маленьких промежутках программа подвисает, но продолжает работать. Размер буфера моей программы 512 байт. Учитывая, что у моего МК буфер меньше, этого хватает.

Важный момент. Программа в МК не умеет парсить данные, она умеет читать только какой символ был передан на вход через последовательный порт. Без ошибок у меня получилось принимать латиницу (26 символов A-Z и 10 цифр 0-9). Итого 36 команд, если алгоритм доработать и ввести парсинг данных в МК, то передавать можно любые данные. Так же есть возможность «допилинга» ПО для двустороннего обмена данными.

Выбор сервера и серверная часть

Для серверной части подойдет любой сервер с поддержкой PHP, хоть запущенный на личном ПК, лишь бы был статический IP, но я лично использую арендованный Jino. Серверная часть в моём примере состоит из двух файлов: HTML странички с формой с кнопками ВКЛ/ВЫКЛ светодиода и PHP скрипта, который меняет содержимое TXT файла из которого программа, запущенная на ПК читает данные.

Программное обеспечение

Код HTML. Форма с 2 кнопками, вкл/выкл светодиод на плате:

Код PHP, здесь мы пишем в файл команду А, если светодиод должен гореть, и В если должен потухнуть:

Теперь собственно код для Arduino:

Сама программа для чтения информации на сервере с пересылкой в COM-порт и её исходный код лежат в архиве по ссылке: Яндекс-Диск Программа скомпилирована в несколько вариантов кода, возможно будут какие-либо различия в работе, но не должно быть. При первом запуске EXEшника генерируется файл справки и конфиг-файл. Данные из этого файла считываются при запуске программы, если он существует. Если файл не существует (например при первом запуске программы), то config-файл создается с дефолтными значениями.

Обзор приложений для удаленного управления Arduino

В данном обзоре указаны 10 распространенных приложений в управлении Ардуино с компьютера или телефона, которые легки в изучении и использовании. Arduino – это платформа, разработанная ввиду технологий современного программирования. Плата с USB разъемами для блока питания. При подключении к ПК, заряжается. Во внутренней системе есть кнопка для форматирования данных.

• Бредбоард – соединяет платформу с устройством.
• Светодиод – индикатор, сигнализирует об управлении.
• Резистор — контролирует подачу электрического тока внутри платформы.
• Фоторезистор – реагирует на тип освещения.
• Транзистор – усиливает электрические сигналы и используется в сложных цепях.

Это было внутреннее описание. Далее переходим к обзору самого приложения. Компанией Google был создан новый интерфейс прикладного программирования под названием Arduino. Предназначается для связи Android устройства с USB. Открывает большие возможности в создании проектов и упрощает программирование и управление с экрана мобильного телефона. Помогает управлять синхронизацией данных.

• создание скетчей;
• их редактирование, компилирование и загрузка в плате;
• программирование и разработка кодов.

• написание кода;
• макетирование;
• прошивка.

Для программирования этих функций, требуется написать код, который можно удалять по необходимости, и прошить среду разработки. Это многоступенчатый процесс. В нем участвует несколько программ.

Arduino Bluetooth Controller

Эта программа работает в 3 основных положениях:

Установка приложения Arduino Bluetooth Controller сводит несколько устройств по воздушному каналу. Сообщения передаются по датчикам, контроллерам и обратно. Управляя смартфоном при помощи блютуз модулей, также возможно организовать беспроводное соединение целого проекта. Программирование такого типа доступно всем желающим и не требует особых усилий.

ArduinoDroid — Arduino IDE

Используется программистами как средство редактирования кодов и создания программ. Особенность – написанный скетч превращается в СС+, компилируется и грузится в Arduino. Отлично подходит для работы новичков в этой области. Приложением можно пользоваться бесплатно и в открытом доступе.

Первым шагом в использовании будет заливка скетча на микроконтроллер. Далее нажав кнопку «Загрузить» необходимо дождаться окончания загрузки. Мигающий светодиод означает, что все было сделано правильно. Все готово к написанию и использованию прошивок.

ArduinoDroid – легкий в использовании софт. Проводит редактирование, компилирование и загрузку кодов в плату с мобильного устройства или планшета. Так же рекомендуется проводить редактирование шифра или заливать готовый, если программа забанена..

RemoteXY: Arduino Control

• Инет;
• Вай-Фай;
• Ик-порт;
• Блютуз.

Управление ардуино с компьютера, а именно RemoteXY, возможно через облако. Это превозносит его перед аналогичными русскими софтами Arduino.

Приложение Blynk

Этакий разработчик идей, имеющий открытый вход к запуску на платформе Ардуино. Главное требование в использовании – наличие интернета: Wi-Fi или мобильный трафик. Только в этом случае Blynk будет готов к выполнению. Начать использование можно спустя несколько минут, после окончания настроек. Программой поддерживается АО по выбору пользователя.

Основные функции приложения Blynk заключаются в управлении устройствами при помощи удаления и добавления протоколов HTTP, а также запросов GET и POST. Значения параметров можно обновлять и получать. Запросы обновляются в самом приложении.

Вариативность – важная точка программы. Имея связь с работающими платформами, можно соединиться с сервером любым удобным способом. Данный инстинктивный портал обладает простотой в использовании над проектом. Библиотека постоянно обновляется для всех приложений Arduino Blynk.

Клиентов, желающих включать кофе машинку со своего смартфона, заинтересует это приложение. Это, пожалуй, единственный сервис с подобными возможностями. И не смотря на, то, что он практически безлимитный, является трудным Openhab. В сравнении с другими сервисами обладает быстрой скоростью при запуске.

Bluino Loader – Arduino IDE

ПО для компиляции кода в файл и загрузки его на платформу Ардуино через смартфон и USB OTG. Громоздкие кнопки и запутанные провода значительно усложняют работу над проектами. Для упрощенного контроля удаленным администрированием предоставляется графический идентификатор Bluino Loader IDE. Разрабатывает проекты, доступные триггеру. Подключается к всемирной паутине с помощью: Wi-Fi, Ethernet или через накопитель ESP8266. Когда необходимые процедуры будут выполнены и произойдет начало работы, приложение даст сигнал.

Настройка софта для создания проектов займет не более 5 минут. Матобеспечение настраивается по выбору пользователя. Простой и удобной софт. Для проверки заливают скетч в микроконтроллер и убеждаются в том, что все работает как надо. Мигающий диод подаст сигнал о правильности выполняемых действий. Далее приступают к прошивкам.

Arduino Bluetooth Control

Сокращенное название — ABC. Управляет и контролирует основные возможности API. Используется в мониторинге контактов через Bluetooth. Работает в автономном режиме. Приобщение к работе производит строго из Ардуино.

• Metrics – передает показатели о сбоях и изменениях. Те, свою очередь, приходят на телефон в виде сообщения об остановке работы. Это подобие функции, где встряхнув гаджет можно отправить данные.
• Клавиши с указателями – служат для отправки информации.
• Терминал – варьирует информацией с временными показателями по назначению.
• Accelerometer – управление жестами. Смартфон превращается в механизм для регулирования машины.
• Голос – создает речевые команды. Доступно голосовое общение с роботом.
• Кнопки – функционируют 6 штук в горизонтальном положении. Используются для доставки информации на Arduino.

Управление проектами в дистанционном и удаленном виде стало частой необходимостью. ABC подходит для этих целей на 100%. UART (Serial) предназначается для беспроводного соединения Ардуино и PC. Данное подключение не нуждается в библиотеках и схемах.

BT Voice Control for Arduino

Главное предназначение данного софта – передача ультразвуковых сигналов сквозь преобразователи. Они соединены с платформой Arduino андроид благодаря Bluetooth порту. Главный модуль в работе — HC-05. Он передает интервал между объектами. Данные отображаются в смартфоне и на Hub диске портала, через это приложение.

BT Voice Control – это голосовое управление Ардуино. Владеет функцией распознавания команд: forward, back, left, right. Чувствительные датчики переадресовывают расстояние в объект Arduino. Далее при помощи модуля Bluetooth HC-05 направляет его в приложение. Программа сэкономит время, тратящееся на набор команд вручную.

Virtuino

Программа для Андроид, предназначенная для мониторинга сенсора. Управляет электро устройствами через Bluetooth, Wi-Fi или Интернет.

При помощи Виртуино создаются:

Приложение способно совмещать несколько проектов в один. Управляет отличными платформами единовременно через Bluetooth и Wi-fi. Бесплатно в использовании. Относится к подкатегории System Maintenance. Есть возможность проектировать внутреннее оформление с разной визуализацией.

• светодиоды;
• переключатели;
• диаграммы;
• счетчики;
• аналоговые приборы.

Обучаться Virtuino можно по учебным пособиям и видео урокам с библиотечной поддержкой. Пока приложение работает в режиме английского языка.

Bluetooth Controller 8 Lamp

Платформа Arduino была создана в 2003 году. Всеобщего внимания она достигла, благодаря низкой цене, а также многомилионному сообществу, направленного на углубленное изучение программирования. Микропроцессоры и микроконтроллеры поставляются с платами. Самыми популярными считаются Arduino. Итальянские модели имеет много функций по расширению и исследованию встроенных Pro систем.

Bluetooth Controller 8 Lamp создан для регулировки функций Ардуино 8 канальным контроллером. Работает при помощи модулей Bluetooth HC-05, HC-06 и HC-07. 8 кнопочный интерфейс соответствует каждой лампочке.

Метод активен только в пределах видимости. В сравнении с другими беспроводными способами — этот самый дешевый. Комплектующие платы стоят менее 1 доллара. Для работы подходят даже подержанные варианты. Статичные девайсы, используя инфракрасный контроллер в потолочных светодиодных лентах, решают легко проблемы, возникшие в процессе.

IoT Wi-Fi контроллер

Интерфейс этого приложения показывает все операции ввода и вывода на Ардуино. Переключение GPIO и показания АЦП управляют гаджетом в реальном времени.

Добавить WI-Fi к устройствам возможно с помощью IoT контроллера. Он имеет 8-битный микроконтроллер и IMU (Inertial Measurement Unit). Соединение защищено однокристальным крипто-ускорителем ECC 608.

Уникальный интерфейс IoT Wifi Controller отображает контакты в реальном времени с подробной информацией, благодаря уровню GPIO. Показатели ADC также можно подключать к плате с помощью телефона (Айфона) или маршрутизатора.

• расширенная подсветка анаграмм;
• автозаполнение;
• руководства для объединения других приложений.

Базы Uno R3 и FTDI в данное время поддерживают рабочее состояние платы Arduino. В процессе находится разработка Mega, Due и Nano. Используемые в обучении платы Arduino — USB кабель OTG не влетит в копеечку. Стоимость до 2 долларов.

Программа «умный дом» работает при помощи платформы Arduino. В данном случае используется данный андроид и сама платформа. Для работы совместили домашние и веб серверы. Результат превзошел ожидания. Теперь при помощи мобильного устройства можно управлять системой целого дома: включать и выключать свет, электрические приборы, закрывать двери, окна и другое.

В статье рассмотрены 10 обзорных приложений — для платы «Ардуино». В процессе работы и изучения не возникнет проблем с программированием Windows и в других. Затруднения решаются подключением к пинам. Те в свою очередь аппаратно запрограммированы UART. Далее используются традиционные библиотеки.

Регулирование платформы Ардуино и ее «помощников», увеличивают программирование и соприкосновение с другими устройствами. Регулировка показателей, изменение настроек, создание роботов и машин – это теперь делается, при помощи удаленного контроля и управлению. Эта самая популярная плата, используемая в программировании. Необходимые запчасти и аксессуары для работы и учебы, продаются по доступной цене в соответствующем магазине компьютерной техники.

Управляем Arduino через USB. Библиотека Serial.

Набор функций Serial служит для связи устройства Ардуино с ПК или другими устройствами, поддерживающими последовательный интерфейс обмена данными. Все платы Arduino имеют хотя бы один последовательный порт (UART). Для обмена данными Serial используют цифровые порты ввод/вывода 0 (RX) и 1 (TX) , а также USB порт. Важно учитывать, что если вы используете функции Serial, то нельзя одновременно с этим использовать пины 0 и 1 для других целей.

Среда разработки Arduino IDE имеет встроенный монитор порта. Для начала обмена данными необходимо запустить монитор нажатием кнопки « Монитор порта » и выставить ту же скорость связи, с которой вызвана функция begin().

Основные функции Serial

• begin()
• end()
• available()
• read()
• flush()
• print()
• println()
• write()
• peek()

В нашем примере мы рассмотрим только часть функция Serial.

Serial.write() – записывает в порт данные в двоичном виде.

Serial.print() — может иметь много значений, но все они служат для вывода информации в удобной для человека форме. Например, если информация, указанная как параметр для передачи, выделена кавычками – терминальная программа выведет ее без изменения. Если вы хотите вывести какое-либо значение в определенной системе исчисления, то необходимо добавить служебное слово: BIN-двоичная, OCT – восьмеричная, DEC – десятичная, HEX – шестнадцатеричная. Например: Serial.print(25,HEX).

Serial.println() делает то же, что и Serial.print(), но еще переводит строку после вывода информации.

SerialEvent() Автоматически вызывается при поступлении новых данных.

Serial.begin() Инициирует последовательное соединение и задает скорость передачи данных вбит/c (бод). Для обмена данными с компьютером используйте следующие значения: 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 28800, 38400, 57600 или 115200.

Первое что мы с вами сделаем это будем управлять встроенным светодиодом на плату Arduino который подключен к 13 пину.

В монитор порта ни какой информации не возвращается. Также можно вывести в монитор порта информацию полученную от Arduino.

При включении светодиода выведем: « Светодиод вкл .». И также выведем слово « Portal-Pk.ru», с переносом строки. Чтобы следующая запись выводилась строчкой ниже.

При выключении светодиода выведем: «Светодиод выкл.». И также выведем слово «Portal-Pk.ru» с переносом строки.

Данный инструмент помогает при отладки программы . В монитор порта модно вывести состояние оборудования, на коком этапе выводит ошибку и пр.

Управление Arduino с компьютера

Подружить Arduino с компьютером очень просто. Данные передаются через виртуальный порт RS-232(COM).

Итак переходим к действиям. Три светодиода будут управляться с клавиатуры, нажатием клавиш влево и вправо. Зажигаем первый светодиод и нажимаем клавишу влево, горящий светодиод тухнет, а слева от него загорается. Когда позиция горящего светодиода крайняя, нажатие в ту же сторону приведет к переходу на светодиод с противоположной стороны.

На компьютере управляющая программа будет отображать позицию горящего светодиода.

Схема со светодиодами, крайне проста.
LED1-3 светодиоды подключенные к ШИМ-выводам. ШИМ потребуются для фэйд-эффекта.
R1 двухсотомный резистор. Для ограничения тока проходящего через светодиод, иначе диод можно спалить.

Небольшая программа для Arduino. (Скачиваем)

Теперь нужна программа на компьютере, которая будет посылать необходимые данные в COM-порт и отображать данные на экран. Processing хорошо подойдет.
IDE Arduino основана на processing, поэтому они очень похожи как внешне, так и по синтаксису.

Тоже довольно простая программа на Processing. (Скачиваем)

Все относительно просто. Программа на компьютере передает цифровые значения в Com-порт, Arduino гасит текущий светодиод и зажигает светодиод с номером пришедшем через порт.