Визуализация для микроконтроллера. Часть 4. Android

Вообще то я планировал рассказать сегодня про дисплей на базе ILI9481. Однако, он настолько похож на своего собрата из предыдущей части статьи, что, если вы сравните даташиты ILI9341 и ILI9481, то обнаружите совпадение даже числовых значений всех основных команд. Кстати, то же самое можно сказать и о контроллере ILI9488.

Поэтому я решил не утомлять читателя практически полным дублированием информации и лишь выложить в архив код: с помощью упомянутой статьи вы легко запустите оба дисплея.

Освободившееся же время можно потратить с большей пользой и рассмотреть ещё один вариант визуализации для микроконтроллера – Android. Существует несколько способов обмена информацией между микроконтроллером (МК) и Android. Мы остановимся на одном из них – через Bluetooth.

↑ Видео проекта в действии

↑ Микроконтроллерный блок

Кратко опишу алгоритм работы блока. Один раз в две секунды (период можно менять) ATtiny85 считывает из DS18B20 два байта со значением текущей температуры, переводит данный в привычный вид и отправляет по Bluetooth в Android. В оставшееся время МК ждёт от Samsung SMT-230 указаний об изменении скорости и направления вращения двигателя и исполняет их при поступлении.
Ниже приведена таблица соединений блока.


Поясню отдельные моменты:
1. Двигатель подключается к выводам драйвера 3(1Y) и 6(2Y).

2. Выводы 8(VCC2) и 16(VCC1) замкнуты, поскольку напряжение питания МК и мотора одинаковые: 5 В. В случае более высокого напряжения подавать его следует отдельно, на вывод 8(VCC2).

3. Bluetooth-модуль HC-06 можно заменить на HC-05. Главное отличие между ними заключается в том, что HC-05 помимо режима Slave может работать и как Master, то есть сам инициировать связь, а HC-06 доступна лишь роль подчинённого. Поскольку в проекте инициатором связи выступает Android, подойдёт любой из указанных модулей. Следует также отметить, что заводские настройки модулей (8 бит данных, без проверки чётности, 1 стоп-бит, без контроля потока, скорость 9600 бит/с) как раз подходят для общения с Android, поэтому подключать их можно что называется «из коробки», не прибегая к AT-программированию.

4. Желающим использовать другой МК необходимо помнить следующее:
4.1. В стандарте драйвер L293D подключается иначе: на выводы 2(1A) и 7(2A) подаются постоянные сигналы противоположной полярности (0-1 или 1-0 в зависимости от выбранного направления вращения двигателя), а на 1(1,2EN) – ШИМ-сигнал, скважность которого определяет скорость вращения. Поскольку в заводском варианте у ATtiny85 всего пять доступных пинов, в целях вынужденной экономии был выбран другой вариант соединения: вывод 1(1,2EN) замкнут на питание, а 2(1A) и 7(2A) регулируют и скорость, и направление вращения мотора. Для этого на один из указанных пинов подаётся 0, а на второй – ШИМ-сигнал. Поэтому, оба пина МК, подключаемые к L293D, должны иметь альтернативную функцию – PWM.

4.2. Вывод TXD HC-06 соединяется с пином МК, поддерживающим внешнее прерывание INT0 или INT1.

4.3. Для передачи данных по UART и обслуживания термодатчика подойдут любые пины МК.

↑ Несколько слов о коде

Программа написана на Си в AVR Studio 4.
Поскольку возможности ATtiny85 ограничены и количеством пинов, и размером памяти, было принято решение использовать программный вариант протоколов связи с другими узлами модуля.
Протокол 1-Wire, который ATtiny85 использует для общения с DS18B20, написан на базе двух документов - Application note 126 от Maxim Integrated и AVR318 от Atmel.

При оформлении функций обмена данными для экономии памяти и машинного времени приняты следующие допущения:
1. В работе блока используется только один термодатчик. Это допущение позволяет считывать значение температуры, обходясь только тремя командами DS18B20 (Skip Rom, Convert T и Read Scratchpad).

2. Термодатчик подключен к МК, находится в исправном состоянии и не врёт. В этом случае можно отказаться от CRC-проверки.
Функции UART с небольшими изменениями и дополнениями позаимствованы из документа AVR304 от Atmel. В организации протокола участвуют два прерывания – INT0 для фиксации момента начала приёма данных из Android и прерывание таймера по сравнению для приёма/передачи данных, а также отсчёта периода измерения температуры.

Для управление мотором использован Timer1 микроконтроллера. В соответствии с информацией, полученной от Android, записываются значения в регистры OCR1A и OCR1B, что определяет наличие/отсутствие и скважность ШИМ-сигнала на выводах 3(PB4) и 6(PB1) микроконтроллера.

↑ Приложение под Android

Приложение под рабочим названием «Термометр» написано на языке Java в IDE «Android Studio». Сразу оговорюсь, что мой опыт работы с этим языком, особенно под Android, далёк от того, чтобы кого-то чему-либо учить. В программе есть недочёты, которые мне известны. А вероятно имеются и такие, о которых я даже не догадываюсь. Поэтому, вкратце изложу, что сделано и как этим пользоваться.

Для тех, кто не хочет возиться с «Android Studio», в архив выложен APK-файл. Просто закиньте его на ваш девайс, а затем найдите и установите через диспетчер файлов, после чего должно появиться приложение «Термометр» со значком снежинки.

Открыв приложение, вы попадёте в главное окно, содержащее кнопку для перехода в меню настроек, текстовое поле для вывода значения температуры и слайдер (или ползунок), управляющий скоростью и направлением вращения мотора.

Два последних элемента окна деактивированы, поскольку связь с микроконтроллерным блоком не установлена. Поэтому жмём на кнопку и переходим в окно настроек,

в состав которого входят тумблер включения/выключения Bluetooth-адаптера вашего девайса (в правом верхнем углу), списки авторизованных/найденных Bluetooth-устройств и кнопка поиска.

Сначала нужно включить адаптер. При первом использовании приложения это приведёт лишь к активации самого тумблера, списки же останутся пустыми. Жмём кнопку "Начать поиск" (при этом она поменяет название на «Остановить поиск»), предварительно подав питание на микроконтроллерный блок. После того, как ваш Bluetooth-модуль появится в списке найденных устройств, можно остановить поиск и выбрать устройство из списка. При следующем использовании приложения ваше устройство сразу отобразится в списке авторизованных.

После выбора устройства в первый раз будет запрошен пароль Bluetooth-модуля, который в заводских настройках обычно бывает «1234» или «1111». Проверив пароль, приложение перейдёт в главное окно, в тестовом поле которого уже отобразится текущая температура, а слайдер будет активирован.

Коротко о программе. В состав приложения кроме указанных активити (окон) входит сервис. Именно он осуществляет соединение и обмен информацией между Android и МК-блоком. Чтобы изображение на дисплее не тормозило, приём и передача данных выведены в отдельные потоки. Общение между активити и сервисом осуществляется посредством широковещательных сообщений.

↑ Поклонникам ARDUINO

В архивы к статье выложены два варианта устройства: для ATtiny85 и Arduino UNO/Nano. В первом случае распиновка такая же, как в таблице выше. Во втором, мотор подключается к выводам D5 и D6, DS18B20 - к D7, а Bluetooth-модуль – к RX и DX.

↑ Заключение

Сегодня мы рассмотрели устройство с ОС Android как средство визуализации для МК. Однако, этим способы его применения не исчерпываются. Вы можете использовать ваш смартфон или планшет не только как дисплей, экономя на покупке последнего, но и как пульт управления, успешно заменив механические кнопки и энкодеры на виртуальные. Есть и другие аппаратные бонусы: гироскоп, акселерометр, дополнительный контроллер с кучей памяти в придачу.

Кроме того, вы получаете возможность перевести свои проекты на иной качественный уровень, используя Wi-Fi, выход в интернет, сотовую связь, отправку/приём сообщений.
И все эти прелести обеспечены просто гигантским массивом проверенных, обкатанных и постоянно расширяемых библиотек и широким интернет-сообществом профессионалов и любителей.

Единственно, что потребуется от новичка - упорство и терпение при изучении языка программирования. Но я не сомневаюсь в том, что и того и другого у вас с избытком!

↑ Файлы

1. 🎁Код для дисплея ILI9481, включая HEX-файл - ili9481_code.7z  2.86 Kb ⇣ 125
2. 🎁Код для ATiny85, включая HEX-файл - androidatiny85.7z  7.09 Kb ⇣ 101
3. 🎁Два варианта скетча для Ардуино - androidarduino.7z  3.46 Kb ⇣ 96
4. 🎁Проект «Android Studio» - androidstudioproject.7z  22.72 Mb ⇣ 125
5. 🎁Приложение "Термометр" для Андроида - apk_file.7z  1.03 Mb ⇣ 108

Благодарю за внимание! :bye:

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации