Biomaker教程1:入門

描述

入門

目標(biāo)：(i) 安裝軟件和 USB 驅(qū)動(dòng)程序以允許對(duì) Biomaker 入門套件進(jìn)行 XOD 圖形編程，(ii) 通過為 Rich UNO R3 Arduino 板組裝簡(jiǎn)單的補(bǔ)丁來測(cè)試連接和軟件安裝，(iii) 輸入參數(shù)值XOD 節(jié)點(diǎn)并將代碼下載到板上以閃爍板載 LED。(iv) 將入門套件中的明亮外部 LED 插入同一端口并進(jìn)行測(cè)試。修改圖形程序以包括來自板載觸摸開關(guān)的輸入。(v) 使用 XOD watch節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)試。(vi) 通過不連接 XOD和翻轉(zhuǎn) n 次來了解調(diào)節(jié)信號(hào)節(jié)點(diǎn)。(vii) 將 LED 的輸出轉(zhuǎn)移到板載壓電蜂鳴器。完成本教程后，您應(yīng)該對(duì) Arduino 微控制器的基于 XOD 的編程有一個(gè)基本的了解。

要求：(i) 運(yùn)行 MacOS、Windows 或 Linux（.rpm 或 .deb）的計(jì)算機(jī)，(ii) Biomaker 入門套件（2018-2019 版）。

Biomaker 入門套件包括 Rich UNO R3 微控制器板（Open-Smart，深圳）。該板單獨(dú)提供了一系列可以在 XOD 中直接控制的輸入和輸出設(shè)備，我們還提供了一套獨(dú)立組件，允許擴(kuò)展該板。可能需要軟件驅(qū)動(dòng)程序才能在您的計(jì)算機(jī)和電路板之間進(jìn)行通信（如果尚未安裝）。

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瑞奇UNO R3多功能板

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(1) B 型 USB 連接器，與 Arduino UNO R3 一致，堅(jiān)固耐用且使用壽命長(zhǎng)。USB接口驅(qū)動(dòng)芯片：CH340G，兼容win7、win8、linux、MAC操作系統(tǒng)。使用 Arduino UNO 引導(dǎo)程序。

(2) 板載 500mA 自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，同時(shí)保護(hù)來自 USB 端口和 DC 插孔的電源。

(3) 4位顯示：4個(gè)數(shù)碼管（0.36英寸）可顯示時(shí)鐘點(diǎn)，需要D10/D11引腳控制顯示整數(shù)、時(shí)鐘、秒表、分?jǐn)?shù)等。

(4) 壓電式蜂鳴器

(5)DS1307時(shí)鐘：基于DS1307高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，I2C接口，地址為0x68。

(6) LM75溫度傳感器：I2C接口溫度傳感器，可用于測(cè)量溫度，并設(shè)置一個(gè)溫度保護(hù)溫度，地址為0x48。

(7) 紅外接收端：使用D2腳，接收紅外發(fā)射模塊發(fā)出的38KHz調(diào)制紅外信號(hào)解調(diào)成邏輯電平，配合編解碼程序完成紅外遙控。

(8) 復(fù)位開關(guān)

(9) 4-CH touch sensor：電容式觸摸開關(guān)，用手指觸摸相應(yīng)位置時(shí)激活，使用數(shù)字端口（D3/D4/D5/D6）。

(10) 板載撥碼開關(guān)，允許斷開板載外圍模塊。

(11)微控制器：Atmel ATmega328P，工作電壓：5V，工作電流：500mA(Max)，IO邏輯電壓：5V，100%兼容Arduino UNO R3程序，擴(kuò)展板，IDE。

(12)旋轉(zhuǎn)角度傳感器：10K歐姆可調(diào)電位器旋鈕角度傳感器，使用A0腳，可用于MP3音量調(diào)節(jié)，4位顯示亮度調(diào)節(jié)。

(13) 板載Arduino Shield接口，可插入兼容的擴(kuò)展擴(kuò)展板。

(14) 串口MP3：MP3音樂播放模塊是基于高品質(zhì)MP3音樂芯片，使用D7/D8引腳作為軟件串口，可以發(fā)送命令進(jìn)行歌曲切換、改變音量和播放模式等操作。

第一步：安裝USB驅(qū)動(dòng)

USB 驅(qū)動(dòng)程序是一個(gè)文件或一組數(shù)據(jù)包，允許計(jì)算機(jī)與 USB 端口交互。

計(jì)算機(jī)編程環(huán)境（XOD 或 IDE）與連接的 Arduino 板之間的通信取決于芯片組，該芯片組提供 USB 端口和與微控制器的串行通信之間的接口。芯片組的兩個(gè)來源被廣泛使用，CH340 和 FTDI 系列。由于您將電路板連接到您的計(jì)算機(jī)以在其上上傳代碼，因此您將需要適當(dāng)?shù)?USB 驅(qū)動(dòng)程序以允許該傳輸。芯片組需要安裝不同的軟件驅(qū)動(dòng)程序。Biomaker 入門套件中提供的 Rich UNO R3 開發(fā)板使用 CH340G USB 接口驅(qū)動(dòng)芯片。

最新版本的 Windows、MacOS 和 Linux 操作系統(tǒng)可能包含現(xiàn)有的兼容驅(qū)動(dòng)程序。

如果您是 Linux 用戶，您的庫應(yīng)該有允許您執(zhí)行相同操作的包。在數(shù)據(jù)包管理器的搜索欄中鍵入“usb 驅(qū)動(dòng)程序”，然后選擇具有用于 I2C 和 SPI/GPIO 驅(qū)動(dòng)程序的 CH34x 的驅(qū)動(dòng)程序。

第 2 步：安裝 XOD

XOD 開發(fā)環(huán)境是一種開源軟件，可用于對(duì)微控制器板進(jìn)行編程。就像 arduino IDE 一樣，它使用 C++ 的改編版本，但 XOD 環(huán)境不需要基于文本的編碼，而是具有圖形界面。我們建議您從https://xod.io/downloads/下載適合您電腦的 XOD 開發(fā)環(huán)境桌面應(yīng)用程序。請(qǐng)注意，還有一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的版本也可用。

XOD 開發(fā)環(huán)境相對(duì)較新，還沒有像 Arduino IDE 那樣內(nèi)置支持廣泛的硬件。但是，支持級(jí)別正在迅速提高，此外，XOD 還提供了多種為新硬件構(gòu)建驅(qū)動(dòng)程序的方法。

作為了解 XOD 工作原理和使用方法的替代方法，請(qǐng)?jiān)L問https://xod.io/docs/tutorial/，您可以在其中找到非常好的基于 Web 的教程材料。完成整個(gè)教程大約需要一個(gè)小時(shí)。

第三步：下載教程軟件

導(dǎo)航到本頁底部以下載本教程的 XOD 代碼。應(yīng)將名為 tuto1_kaiRyn0QME.xodball 的文件下載到您的計(jì)算機(jī)。在 XOD 中打開此文件。您應(yīng)該會(huì)看到一個(gè)新項(xiàng)目出現(xiàn)，其中應(yīng)該包含教程補(bǔ)丁列表。

第 4 步：連接 Open Smart board

使用隨附的 USB-A 轉(zhuǎn) USB-B 線纜將 Rich UNO R3 板插入您的計(jì)算機(jī)。（如果您的計(jì)算機(jī)沒有 USB-A 連接器，您可能需要一個(gè)適配器）。

第 5 步：測(cè)試電路板和連接

有一個(gè)板載 LED 可用于提供可見輸出。它位于電源 LED 旁邊（USB 連接器和 4 位顯示器之間），并連接到輸出 D13。LED節(jié)點(diǎn)可用于 XOD 貼片以控制此 LED 的照明 - 作為檢查電路板和軟件設(shè)置的簡(jiǎn)單測(cè)試。您還將在 xod/core 庫中找到方波和翻轉(zhuǎn) n 次節(jié)點(diǎn)。（導(dǎo)航到?- 以查找在默認(rèn) xod/core 庫中找到的功能文檔列表。). 無論是方波還是翻轉(zhuǎn)n次節(jié)點(diǎn)可以拖入貼片，連接到LED節(jié)點(diǎn)的亮度端口。這些節(jié)點(diǎn)允許您使 LED 閃爍一定次數(shù)或連續(xù)閃爍，并對(duì)頻率、占空比和閃爍次數(shù)進(jìn)行編程。

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LED (L) 連接到端口 D13，位于電源指示燈 LED (PWR) 下方

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第 6 步：將外部 LED 連接到 Rich UNO R3 開發(fā)板

通過插入 Biomaker 入門套件中的 LED 模塊，可以安排更壯觀的 LED 輸出。

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外置發(fā)光二極管

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LED 模塊可以連接到 GND、VCC (5V) 和 SCK (D13) 端口，這些端口在 Rich UNO 板上作為引腳使用，使用 Biomaker 入門套件中提供的母對(duì)母引線。請(qǐng)務(wù)必連接 GND-GND、VCC-VCC 和 SCK-SIG (D13)。較亮的 LED 將與 Rich UNO R3 板上較小的 LED 的行為相呼應(yīng)——兩者都連接到同一個(gè)端口。

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將外部 LED 連接到 Rich UNO R3 板上的 GND、VCC (5V) 和 SCK (D13) 引腳

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第 7 步：讀取按下按鈕的輸入并控制 LED

觸摸按鈕連接到 Rich UNO R3 板的端口 D3-D6。它們被設(shè)置為邏輯高電平，并在按下時(shí)下降到邏輯低電平。可以使用默認(rèn) xod/common-hardware 庫中的按鈕節(jié)點(diǎn)讀取開關(guān)的狀態(tài)。按鈕節(jié)點(diǎn)為按鍵開關(guān)提供去抖動(dòng)，并且可以通過將輸出連接到 xod/core 庫中的非節(jié)點(diǎn)來進(jìn)一步調(diào)節(jié)信號(hào)。該信號(hào)可以直接饋送到連接到端口 D13的LED節(jié)點(diǎn)的亮度值 (Lum)。

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板上觸摸按鍵TCH1-TCH4

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按鍵開關(guān)信號(hào)也可以饋送到默認(rèn) xod/core 庫中提供的翻轉(zhuǎn) n 次節(jié)點(diǎn)。可以將翻轉(zhuǎn) n 次節(jié)點(diǎn)設(shè)置為在不同的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)打開和關(guān)閉一定次數(shù)。輸出可用于控制 LED 的亮度。如果需要，可以使用附加按鈕向按鈕節(jié)點(diǎn)的 UPD 輸入提供復(fù)位信號(hào)。

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XOD 代碼觸發(fā) LED 閃爍一定次數(shù)

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步驟 8：導(dǎo)入外部 XOD 軟件庫

Marco Aita 將 Arduino 音調(diào)庫封裝在 XOD 庫中 - 其中包含一個(gè)可用于驅(qū)動(dòng)和控制蜂鳴器音高的節(jié)點(diǎn)。要導(dǎo)入該庫，請(qǐng)單擊屏幕左上角的“導(dǎo)入庫”按鈕。單擊突出顯示圖標(biāo)（如下所示）并導(dǎo)入 marcoaita/malibrary。這應(yīng)該插入

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第 9 步：使用壓電蜂鳴器

Rich UNO R3 板上有一個(gè)壓電蜂鳴器，位于 4 位顯示器附近。它連接到輸出 D9，可以驅(qū)動(dòng)它產(chǎn)生聲音警告。翻轉(zhuǎn) n 次節(jié)點(diǎn)可用于生成重復(fù)警報(bào)。

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蜂鳴器位于 7 段顯示器旁邊。取下蓋子即可使用。

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識(shí)別教程代碼中的蜂鳴器節(jié)點(diǎn)，復(fù)制到補(bǔ)丁中并嘗試使用屏蔽上其他設(shè)備的輸入，例如將板載觸摸開關(guān)用作簡(jiǎn)單鍵盤或使用可變電阻器（電位器 A0）改變音調(diào). 蜂鳴器提供了一種有用的聲音警報(bào)裝置。

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用于控制無源蜂鳴器的演示代碼 c/o Marco Aita。

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第 10 步：練習(xí)

您現(xiàn)在可以控制套件的兩個(gè)硬件部件；恭喜！

無限的可能性現(xiàn)在向您開放，以構(gòu)建簡(jiǎn)單的補(bǔ)丁并與板交互。要很好地掌握 xod 如何與看板交互，您可以嘗試以下簡(jiǎn)單練習(xí)：

- 更改用于與 LED/蜂鳴器交互的觸摸按鈕。觸摸按鈕 1-4 連接到電路板的引腳 D3-D6。

- 通過調(diào)整頻率改變蜂鳴器的音調(diào)

- 將蜂鳴器和LED連接到同一個(gè)按鈕，按下按鈕時(shí)蜂鳴器打開，LED關(guān)閉

- 通過將不同頻率的蜂鳴器連接到四個(gè)按鈕中的每一個(gè)來創(chuàng)建一個(gè)四音符鋼琴

- 添加一個(gè)重復(fù)閃爍的 LED 作為節(jié)拍器。