在MicroROS開發(fā)板上編寫HelloWord代碼

你好，我是愛吃魚香ROS的小魚。這一節(jié)我們正式在MicroROS開發(fā)板上編寫代碼，輸出HelloWorld到電腦上。在正式開始編寫代碼前，我們先了解下開發(fā)流程。

一、Arduino開發(fā)流程

Arduino和其他單片機開發(fā)，一共分為四步。

1. 編寫代碼，根據相關的API和SDK進行代碼的編寫。
2. 編譯工程，將工程的代碼文件編譯成二進制文件。
3. 燒錄二進制文件，將上一步生成的二進制文件通過工具燒錄到開發(fā)板中。
4. 運行測試，重啟開發(fā)板，觀察硬件執(zhí)行情況（數據打印一般通過串口查看）

接下來小魚就按照上面總結的幾個步驟來嘗試編寫HelloWorld!

二、編寫代碼

2.1 Arduino函數介紹

前面有介紹，Ardunio平臺的一大特點就是簡單易用，而Ardunio使用的開發(fā)語言是C/C++，從工程生成的默認代碼就可以看出來。

#include < Arduino.h >

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
}

整個代碼可以分為三個部分

1. 頭文件#include
2. setup()函數，該函數只會在啟動時被系統調用一次
3. loop()函數，該函數會被系統循環(huán)調用，直到重啟或者斷電

2.2 為什么沒有入口函數main函數？

在學習C語言和C++時你應該學過，程序的入口文件是main函數，但在這個Arduino中卻沒有main函數的存在，這是為什么？

Arduino其實是有main函數的，Arduino的main函數長這樣（ESP32-Arduino庫有所不同，但原理一樣：https://github.com/espressif/arduino-esp32/blob/master/cores/esp32/main.cpp）

#include < Arduino.h >

// Declared weak in Arduino.h to allow user redefinitions.
int atexit(void (* /*func*/ )()) { return 0; }

// Weak empty variant initialization function.
// May be redefined by variant files.
void initVariant() __attribute__((weak));
void initVariant() { }

void setupUSB() __attribute__((weak));
void setupUSB() { }

int main(void)
{
    init();

    initVariant();

#if defined(USBCON)
    USBDevice.attach();
#endif

    setup();

    for (;;) {
        loop();
        if (serialEventRun) serialEventRun();
    }

    return 0;
}

核心的代碼就這一段

setup();

    for (;;) {
        loop();
        if (serialEventRun) serialEventRun();
    }

從這里就可以看出來，setup和loop函數之間的關系，在main函數中先調用一次setup函數，再使用for死循環(huán)調用loop函數。

2.3 串口輸出HelloWorld

要實現將HelloWorld!從開發(fā)板輸出到電腦上，我們需要了解一個常用的通信協議Serial，常稱串口通信。

關于串口通信的原理可以到B站搜索相關視頻，但在這里使用時你只需要了解如何使用即可。

這里我們了解三個函數，串口初始化、串口打印、串口讀取。

基于上面的函數，我們可以這樣輸出HelloWorld!

#include < Arduino.h >

void setup() {
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  Serial.printf("Hello World!\\n");
}

在setup()函數里進行串口的初始化， 波特率設置成了115200 ，在loop函數中不斷的輸出Hello World!。

三、編譯代碼

點擊對號，或者使用快捷鍵Ctrl+Alt+B，即可編譯。

看到Building .pio/build/featheresp32/firmware.bin和Successfully created esp32 image.就代表已經成功生成了二進制文件，下一步我們就開始燒錄二進制文件。

四、燒錄二進制文件

4.1 連接開發(fā)板到電腦

MicroROS學習板采用TypeC接口，你需要一個USB數據線將開發(fā)板連接到你的電腦。連接電腦后，Linux系統驅動會被自動搜索和加載，查看是否有正確驅動，可以使用lsusb進行測試。

lsusb

輸入后，如果可以看到CP210x這個設備，就代表驅動加載成功了

驅動加載成功后在/dev目錄下會多出一個ttyUSBx的設備，比如小魚這里就是/dev/ttyUSB0

使用ls /dev/ttyUSB*指令可以將其列出

4.2 設置設備權限

我們想讓開發(fā)板和電腦通過串口進行通信，電腦端只需對這個串口進行讀寫就行了。因為設備默認的生成目錄是在/dev目錄下，普通用戶是沒有讀寫權限的，所以在使用之前我們可以修改下該設備的權限。

臨時修改

sudo chmod 666 /dev/ttyUSBx

也可以永久修改，將用戶添加到dialout和plugdev組（重啟后方生效）

sudo usermod -a -G dialout $USER
sudo usermod -a -G plugdev $USER

4.3 燒錄二進制文件

點擊左下角的上傳燒錄按鈕，或者使用快捷鍵Ctrl+Alt+U進行燒錄。

看到上面四部分打印代表燒錄成功，可以看到PIO可以自動檢測串口并進行連接，接著上傳文件到開發(fā)板，最后自動重啟。

五、運行測試

因為在下載完成后，下載程序幫我們自動重啟了，所以這里我們不需要進行重啟。接著我們使用串口Monitor打開串口看看有沒有數據。

點擊Serial Monitor按鈕，或者使用快捷鍵Ctrl+Alt+S，如果沒有出錯，你將看到下面的亂碼。

原因是終端的波特率不對，開發(fā)板發(fā)送給電腦數據的波特率是115200，而電腦接收的波特率是9600，不匹配就會造成亂碼。

通過修改配置文件，可以修改Serial Monitor的默認波特率。

在platformio.ini中添加一行代碼

monitor_speed = 115200

接著關閉剛剛的終端，再重新打開，接著我們就可以看到嗖嗖嗖的Hello World!

六、總結

本節(jié)我們成功將自己的代碼上傳到開發(fā)板上了，然后通過串口成功的和單片機建立了單向連接（開發(fā)板向電腦發(fā)送數據），下一節(jié)我們學習下電腦向單片機發(fā)送消息。

最后還有幾個小作業(yè)

1.上面我們輸出Hello World!在不斷的輸出，如果想要改成只輸出一次，代碼該怎么寫？

答案：

#include < Arduino.h >

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.printf("Hello World!\\n");
}

void loop() {
}

2.上面我們輸出Hello World!在快速的輸出，如果想要改成每秒輸出一次，代碼該怎么寫？

提示函數：void delay(uint32_t ms)延時指定ms。

答案：

#include < Arduino.h >

void setup() {
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  delay(1000);
  Serial.printf("Hello World!\\n");
}