Sterowanie Arduino z Androida przez USB. Sześć łatwych sposobów podłączenia Arduino do Androida. Tworzenie aplikacji na Androida

Od jakiegoś czasu Google umożliwia podłączenie urządzeń z Androidem przez USB do różnych mikrokontrolerów, otwierając API. Teraz wszyscy, którzy zajmują się tworzeniem różnych projektów na Arduino, mogą się cieszyć, ponieważ teraz znacznie łatwiej będzie debugować system Android Arduino i w zasadzie regulować ich interakcję.

Zaczęliśmy już przybliżać czytelnikom możliwości połączenia mikrokontrolera ze smartfonem – patrz.

Ale już wcześniej różne moduły umożliwiały łatwą interakcję Androida i Arduino. Zastanówmy się, jak wdrożyć projekt, który będzie sterowany ze smartfona i co jest do tego potrzebne.

Gdzie mogę wykorzystać połączenie Androida z Arduino?

Przede wszystkim trzeba pomyśleć o tym, jak wykorzystać możliwość przesyłania sygnału z Androida do Arduino. Przecież przed przestudiowaniem jakichkolwiek materiałów każdy rozsądny człowiek powinien zrozumieć, dokąd go to ostatecznie doprowadzi. Nawet jeśli mówimy o hobby. Rzeczywiście, możliwość sterowania sprzętem ze smartfona już dawno przestała być postrzegana jako coś niezwykłego. Obecnie większość telewizorów, lodówek, a nawet odkurzaczy kupowanych przez klasę średnią ma możliwość przesyłania danych do smartfona.

To rozwiązanie pozwala znacznie uprościć życie przeciętnego człowieka, ponieważ do tego samego telewizora nie trzeba ciągle kupować baterii do pilota i szukać ich, jeśli się zgubią. Jesteśmy coraz bliżej cenionych inteligentnych domów, jednak część osób woli nie kupować takiego sprzętu, tylko zaprojektować go samodzielnie.

W tym przypadku pakiet Android Arduino należy rozpatrywać w dwóch wariantach:

1. Zdalne sterowanie dowolnym urządzeniem za pomocą smartfona. Nazywa się to również połączeniem smartfon-MK. Cały ten sam sprzęt, np. rolety przesuwne czy oświetlenie w pomieszczeniu, które wyłączymy jednym kliknięciem. Jeśli chcesz zrobić to drugie, nie ma potrzeby zmiany okablowania ani kupowania specjalnych inteligentnych lamp, które mogą przepalić się po miesiącu. Wystarczy zakupić niewielki mikrokontroler Arduino, moduł komunikacji bezprzewodowej z Internetem lub Bluetooth oraz taśmę elektryczną. Po czym wystarczy przylutować najprostszy obwód, który zamyka się, jeśli sygnał zostanie wysłany do MK.
   Sygnał ten zostanie wysłany z Twojego telefonu, zamknij styki, a lampka zacznie się świecić. Aby uniknąć problemów i dla dodatkowego bezpieczeństwa domu, możesz napisać skrypt, który automatycznie otworzy obwód, jeśli urządzenie sterujące zostanie usunięte z pola widzenia. Zwykłe przełączniki będą nadal działać, ale tylko wtedy, gdy obwód zostanie zamknięty.
2. Przesyłanie danych w celach informacyjnych lub komunikacji MK-Smartphone. Tutaj nie kontrolujesz już niektórych urządzeń, ale wręcz przeciwnie, różne urządzenia pozwalają odbierać określone dane na smartfonie. Pierwsze co przychodzi na myśl i najprostsze zastosowanie to czujnik ruchu. Moduł ten występuje w standardowych czujnikach dla mikrokontrolerów Arduino; jego zakup nie będzie stanowił problemu, podobnie jak montaż w przejściu. Następnie pozostaje tylko napisać kod, podobny do tego, który istnieje już na wielu anglojęzycznych forach, który wysyła SMS-a lub wiadomość w sieciach społecznościowych, a także specjalne narzędzie, jeśli ktoś przekroczy wiązkę podczerwieni.
   Możesz stworzyć bardziej złożone i zautomatyzowane systemy, które będą nie tylko przesyłać medialne informacje o Twoim mieszkaniu, ale także raportować, czy w Twojej domowej szklarni dojrzewają warzywa lub owoce. Wszystko zależy wyłącznie od wyobraźni samego inżyniera, jednak podstawa technologii pozostaje ta sama – przesyłanie danych z jednego urządzenia na drugie.

Wybrałeś więc odpowiedni projekt i przystąpiłeś do jego realizacji. Moduły i mikrokontrolery zostały już zamówione, a gdy są w drodze, można przystąpić do tworzenia oprogramowania. Przecież nagi Android nie wchodzi w interakcję z Arduino za pomocą magii.

Aplikacje na Androida umożliwiające interakcję z Arduino

Nie będziemy rozwijać narzędzia od zera, bo to nie jest podstawa do programowania w Javie. Najłatwiej jest skorzystać z gotowych silników i środowisk z interfejsem użytkownika, gdzie wystarczy dosłownie dodać tylko 1-2 linijki kodu przycisku, aby zaczął działać. Naturalnie takie podejście znacznie ogranicza funkcjonalność finalnego produktu i nieuchronnie osłabia kreatywność, ale przyda się tym, którzy chcą szybko i bez zbędnych problemów zrealizować prosty projekt.

Na początek przyjrzyjmy się trzem podstawowym plikom, które napotkasz podczas projektowania programu:

1. MainActivity.java to cały kod aplikacji w języku o tej samej nazwie; wszystkie napisane przez Ciebie funkcje i metody są tutaj zapisywane.
2. Activity_main.xml – układ, jak łatwo się domyślić po rozszerzeniu pliku. Tutaj przechowywana jest lokalizacja przycisków, tekstu i innych elementów interaktywnych, które następnie są ożywiane w kodzie.
3. AndroidManifest.xml – ten plik również dotyczy układów, ale w nieco innym obszarze. Definiuje podstawowe parametry uruchomienia aplikacji oraz potrzebne jej uprawnienia. W naszym przypadku jest to konieczność włączenia Bluetootha, gdyż za jego pośrednictwem będziemy komunikować się z MK. Jeśli tworzysz czujnik, który musi przesyłać informacje na dużą odległość, należy odpowiednio włączyć i sprawdzić działanie bezprzewodowego lub mobilnego Internetu.

Podstawy odbioru i transmisji danych

Aby zrozumieć, jak ogólnie będzie działać Twój przyszły projekt, warto przestudiować podstawową fizykę pól elektromagnetycznych. Aby jednak nie przeciążać niepotrzebnymi informacjami, wystarczy zrozumieć, że dziś przesyłanie danych odbywa się na trzy główne sposoby:

1. Za pomocą kabla USB, który nie wszędzie się nadaje, ale jest dobrą opcją do skonfigurowania projektu.
2. Na przykład poprzez Bluetooth i powiązane protokoły ostatnio popularne stało się używanie systemu plików NTFS do sterowania urządzeniami inteligentnymi. Ponieważ jednak mówimy o projekcie na Arduino MK, skupimy się na bluetooth.
3. Przez bezprzewodowy internet. Nie ma tu nic nowego; w zasadzie Twój telefon komórkowy lub mikrokontroler pełni rolę serwera, który odbiera i przetwarza otrzymane dane, a następnie wykonuje obliczenia lub działania i wysyła odpowiedź.

Oto główne metody przesyłania i odbierania informacji, wystarczy wybrać odpowiednią. W przypadku projektów, które nie będą używane na duże odległości, najlepszą opcją pod względem objętości kodu i łatwości konfiguracji jest Bluetooth.

Jakie komponenty mogą być wymagane do interakcji?

Wspominaliśmy już powyżej, że dla projektu na Arduino, który zakłada wykorzystanie jednej z metod transmisji danych na odległość, konieczny jest zakup dodatkowych modułów. Ponownie, Bluetooth jest najlepszym wyborem. Moduł ten umożliwia odbieranie i wysyłanie sygnałów o określonej częstotliwości, które są odbierane przez większość smartfonów, w związku z czym nie powinny pojawić się żadne problemy. Możesz wybrać jedno z urządzeń prezentowanych w głównej linii Arduino lub chińskie odpowiedniki, które będą znacznie tańsze.

Jednym z modułów, który możesz zabrać jest Bluetooth Bee, który można kupić w wielu sklepach, od firmy DFRobot.

Wszystko zależy od konkretnego systemu i wymaganej w nim „przepustowości”. W końcu, jeśli jest to kamera do monitoringu wideo, strumień danych musi być przesyłany w sposób ciągły i w dużych ilościach. A do prostego czujnika ruchu wystarczy najtańszy moduł Wi-Fi. Podobnie jest w przypadku zautomatyzowanych urządzeń inteligentnego domu.

Wybierając każdy komponent, weź pod uwagę swoje potrzeby i to, co zamierzasz wdrożyć w projekcie, i nie przepłacaj za funkcje, których nie potrzebujesz.

Konfiguracja połączenia

Tak więc, teraz stworzyłeś i już zainstalowałeś aplikację lub jej gotowy odpowiednik na swoim smartfonie do sterowania mikrokontrolerem za pomocą Arduino, musisz:

1. Włącz sam moduł Bluetooth w systemie, zasilając go z sieci lub akumulatora.
2. Uruchom aplikację na swoim telefonie i znajdź żądane urządzenie.
3. Połącz się z modułem Bluetooth używając hasła domyślnego lub tego, które ustawiłeś podczas flashowania Arduino.
4. Wydaj pierwsze polecenia i zobacz jak system na nie zareaguje.

Warto w tym miejscu wspomnieć, że w Google Play znajduje się wiele aplikacji dla Arduino, w kolejnym materiale pokażemy 7 z nich.

Najprostszy przykład

Abyś wiedział w przybliżeniu jak powinien funkcjonować gotowy projekt, podamy przykład zastosowania tego samego dodatku do Twojej lampy.

1. Z systemem łączysz się za pomocą smartfona.
2. Naciskasz jeden przycisk, a obwód otwiera się lub zamyka.
3. Światło pojawia się lub znika.
4. Naciśnij ponownie przycisk na smartfonie, a efekt będzie odwrotny.

Naturalnie, aby to zrobić, należy najpierw zamknąć obwód, włączając żarówkę za pomocą przełącznika ściennego. Ale to tylko warunkowy przykład tego, co można zrealizować za pomocą tej technologii.

W nadchodzących lekcjach bardziej szczegółowo omówimy interakcję smartfonów i mikrokontrolerów i razem z Tobą przeprowadzimy kilka przydatnych lekcji.

W tym samouczku dowiesz się, jak używać modułu Bluetooth i aplikacji MIT do utworzenia bezprzewodowego połączenia szeregowego pomiędzy telefonem z systemem Android a płytką Arduino. W tym artykule opisano, jak się połączyć, napisać szkic Arduino, który może przyjmować i wysyłać podstawowe polecenia oraz jak samodzielnie stworzyć aplikację. Zakłada się, że znasz już część podstaw, wykonałeś kilka projektów arduino i znasz arduino IDE. Jeśli próbowałeś komunikacji szeregowej z płytką Arduino, wszystko powinno być całkowicie jasne. Jeśli masz jakieś problemy lub pytania, możesz je zadać na stronie dyskusji.

O CZYM JEST ARTYKUŁ?

działania

1. Użyj poniższego kodu dla arduino

Możesz to zmienić. Ważnym aspektem jest tutaj szybkość transmisji - upewnij się, że jest ona zgodna z szybkością transmisji twojego modułu - sprawdź arkusz danych lub użyj w tym celu poleceń AT.

• stała int ledPin = 2; // pin, do którego podłączona jest dioda LED, do bajtu serialA; void setup() ( // zainicjuj komunikację szeregową: Serial.begin(19200); //szybkość transmisji — upewnij się, że jest zgodna z szybkością modułu, który posiadasz: // zainicjuj diodę ledPin jako wyjście: pinMode(ledPin, OUTPUT) ; ) void pętli() ( if (Serial.available() > 0) (serialA = Serial.read();Serial.println(serialA);) przełącznik (serialA) (przypadek 1: digitalWrite(ledPin, HIGH); przerwa ; przypadek 2: digitalWrite(ledPin, LOW); przypadek 3: digitalWrite(ledPin, WYSOKI);

2. Jeśli chcesz tylko pobrać aplikację i zobaczyć, jak działa

pobierz aplikację, a następnie pobierz ją na swój telefon. Można go pobrać pod adresem -> https://drive.google.com/folderview?id=0B_PfPoEotOF8N2JwT3RSX011SjQ&usp=sharing. Twój telefon musi umożliwiać instalację aplikacji z zewnętrznych źródeł.

3. Jeżeli chcesz zmienić aplikację przejdź do

• http://appinventor.mit.edu/explore/learn.html, aby dowiedzieć się, jak przygotować komputer i zainstalować oprogramowanie dla twórców aplikacji. Kiedy już wszystko zaczniesz działać, wykonaj co najmniej jedną lub dwie główne lekcje. Poniżej znajduje się zastosowana tutaj aplikacja. Możesz przesłać go do App Inventor, a następnie pobrać na swój telefon lub zmodyfikować. https://drive.google.com/folderview?id=0B_PfPoEotOF8N2JwT3RSX011SjQ&usp=sharing

Rzeczy, których będziesz potrzebować

• płyta Arduino

• moduł szeregowy bluetooth (w artykule wykorzystano moduł btm222 z wbudowanym regulatorem)

• Jedyną problematyczną częścią jest moduł Bluetooth. W całym Internecie dostępne są różne moduły, więc sprawdź dane wyjściowe w posiadanym arkuszu danych, ponieważ mogą się różnić. Należy również pamiętać, że istnieją dwie ogólne klasy modułów Bluetooth: Klasa 1 ma zasięg około 100 metrów. Klasa 2 ma zasięg około 10 metrów. Jeśli zastanawiasz się, czy są one w pełni kompatybilne i możesz uzyskać 100 m tylko wtedy, gdy oba urządzenia obsługują ten zasięg

• Zastosowany tutaj moduł szeregowy Bluetooth ma następujące styki od lewej do prawej (masa, RX, TX, niepodłączony, VCC). Oczywiście masa i VCC idą odpowiednio do masy i pinu + 5V na arduino. Ponieważ będziemy odbierać dane przez moduł, a następnie wysyłać je do płytki Arduino, wystarczy użyć pinu TX w module. Poprowadź przewód od tego pinu do wyjścia RX na płycie Arduino. Sterowanie diodą LED odbywa się za pomocą kodu PIN 2 w Arduino.

• Dioda LED

• rezystor (100 omów)

• przewody

• deska do pieczenia chleba

• Jeśli jesteś początkującym, ten samouczek może być dla Ciebie nieco trudny. Jeśli nigdy nie próbowałeś komunikacji szeregowej z płytką Arduino lub przynajmniej nie wykonałeś większości przykładowych szkiców Arduino, skorzystaj z kilku łatwiejszych samouczków i wróć do nich później.

W tym artykule szczegółowo opisano tworzenie małej aplikacji na mobilny system operacyjny Android oraz szkic dla Arduino. Arduino Uno będzie wyposażone w nakładkę Wireless Shield z modułem Bluetooth. Aplikacja połączy się z modułem Bluetooth i wyśle ​​określone polecenie. Z kolei szkic za pomocą tego polecenia zaświeci lub wyłączy jedną z diod LED podłączonych do Arduino.

Będziemy potrzebować

Tworzenie aplikacji na Androida

Pusty

Rozwój systemu operacyjnego Android odbywa się w środowisku programistycznym ADT, Android Development Tools. Które można pobrać z portalu dla programistów Google. Po pobraniu i zainstalowaniu narzędzia ADT możesz go uruchomić. Jednak jest jeszcze za wcześnie, aby rozpocząć prace nad aplikacją. Musisz także pobrać zestaw SDK systemu Android w wymaganej wersji. Aby to zrobić, musisz otworzyć Menedżera SDK Androida „Okno → Menedżer SDK Androida”. Na liście musimy wybrać potrzebny nam SDK, w naszym przypadku Android 2.3.3 (API 10). Jeśli nie masz telefonu, wybierz wersję 2.3.3 lub nowszą; a jeśli jest - wersja zgodna z wersją systemu operacyjnego telefonu. Następnie kliknij przycisk „Zainstaluj pakiety”, aby rozpocząć proces instalacji.

Po zakończeniu pobierania i instalacji przystępujemy do tworzenia aplikacji. Wybierz „Plik → Nowy → Projekt aplikacji na Androida”. Wypełnijmy zawartość okna tak jak pokazano na rysunku.

Nazwa aplikacji – nazwa aplikacji, która będzie wyświetlana w sklepie Google Play. Ale aplikacji nie będziemy publikować, więc nazwa nie jest dla nas szczególnie istotna.

Nazwa projektu - nazwa projektu w ADT.

Nazwa pakietu - identyfikator aplikacji. Powinien się on składać w następujący sposób: nazwa Twojej witryny od tyłu oraz nazwa aplikacji.

Z rozwijanych list „Minimalny wymagany pakiet SDK”, „Docelowy zestaw SDK”, „Kompiluj z” wybierz wersję, którą pobraliśmy wcześniej. Nowsze wersje pakietu SDK obsługują motywy graficzne dla aplikacji, ale starsze wersje nie. Dlatego w polu „Motyw” wybierz „Brak”. Kliknij Następny".

Odznacz opcję „Utwórz niestandardową ikonę programu uruchamiającego”: na potrzeby tego artykułu nie będziemy skupiać się na tworzeniu ikony aplikacji. Kliknij Następny".

W oknie, które się pojawi, możesz wybrać widok „Aktywność”: widok tego, co będzie na ekranie po uruchomieniu aplikacji. Wybieramy „Pusta aktywność”, co oznacza, że ​​chcemy zacząć wszystko od zera. Kliknij Następny".

W naszej aplikacji będzie tylko jedna Aktywność, zatem nie musisz nic zmieniać w oknie, które się pojawi. Dlatego po prostu kliknij „Zakończ”.

To wszystko, nasza aplikacja została utworzona.

Konfiguracja emulatora

Aplikacje na Androida debuguje się na prawdziwym urządzeniu lub, jeśli go nie ma, to na emulatorze. Skonfigurujmy nasze.

Aby to zrobić, uruchom „Okno → Menedżer urządzeń wirtualnych Android”. W wyświetlonym oknie kliknij „Nowy”. Wypełnij pola formularza, który się pojawi. Od nich zależy, ile i jakie zasoby emulator udostępni „telefonowi”. Wybierz rozsądne wartości i kliknij OK.

W oknie Menedżera urządzeń wirtualnych Android kliknij przycisk „Start”. Spowoduje to uruchomienie emulatora. Uruchomienie trwa kilka minut. Więc bądź cierpliwy.

W rezultacie zobaczysz okno emulatora podobne do tego:

Aktywność napełniania

Aktywność to coś, co wyświetla się na ekranie telefonu po uruchomieniu aplikacji. Znajdziemy na nim dwa przyciski „Zaświeć czerwoną diodę LED” i „Zaświeć niebieską diodę LED”. Dodajmy je. W panelu „Eksplorator pakietów” otwórz plik res/layout/activity_main.xml. Jego wygląd będzie w przybliżeniu taki sam jak na zrzucie ekranu.

Przeciągnij 2 „ToggleButtons” na formularz ekranowy. Przejdź do zakładki „activity_main.xml” i zobacz następujący kod: