Обмен данными между Android-приложением и nRF52832. Часть 1. Serial

Здравствуйте! Представляю вашему вниманию проект обмена данными между Android-приложением и SoC nRF52832 через последовательный порт.

↑ Видео-демонстрация проекта

↑ Код для nRF52832

В проекте использована макетная плата nRF52832, в состав которой входят светодиод (вывод P0.17) и кнопка (вывод P0.14).

Проект, кроме main.c, содержит три библиотеки.
Библиотека Serial обеспечивает:
• инициализацию протокола UART со скоростью 9600 bps и разрешение прерывания по факту приёма данных,
• отправку байта данных,
• приём байта данных с сохранением в переменной receivedData;
Serial.h

#ifndef SERIAL_H_
#define SERIAL_H_

#include "nrf.h"

#define TX_PIN    6
#define RX_PIN    8

void serialBegin();
void serialSendByte(char data);

extern volatile unsigned char receivedData;

#endif /* SERIAL_H_ */

Serial.c

#include "Serial.h"

volatile unsigned char receivedData = 0;

void UART0_IRQHandler()
{
  while(!NRF_UART0->EVENTS_RXDRDY);
  NRF_UART0->EVENTS_RXDRDY = 0;  
  receivedData = NRF_UART0->RXD;
}  

void serialBegin()
{
  NRF_GPIO->PIN_CNF[TX_PIN] = GPIO_PIN_CNF_DIR_Output << GPIO_DIR_PIN11_Pos;
  NRF_UART0->BAUDRATE = UART_BAUDRATE_BAUDRATE_Baud9600 << UART_BAUDRATE_BAUDRATE_Pos;
  NRF_UART0->PSELTXD = TX_PIN;   
  NRF_UART0->PSELRXD = RX_PIN;   
  NRF_UART0->INTENSET = UART_INTENSET_RXDRDY_Enabled << UART_INTENSET_RXDRDY_Pos;    
  NVIC_EnableIRQ(UARTE0_UART0_IRQn);    
  NRF_UART0->ENABLE = UART_ENABLE_ENABLE_Enabled << UART_ENABLE_ENABLE_Pos;
  NRF_UART0->TASKS_STARTTX = 1UL << 0;
  NRF_UART0->TASKS_STARTRX = 1UL << 0;  
}

void serialSendByte(char data)
{
  NRF_UART0->TXD = data;   
  while(!NRF_UART0->EVENTS_TXDRDY);
  NRF_UART0->EVENTS_TXDRDY = 0;   
}

В с-файле библиотеки button настраивается прерывание по обоим фронтам сигнала на входе P0.14, в обработчике которого :
• устанавливается в 1 значение переменной buttonFlag,
• прерывание запрещается до истечения времени дребезга кнопки.

В файле button.h оформлены макросы:
• разрешения/запрета прерывания,
• опроса регистра IN с целью определить, отпущена ли кнопка.
button.h

#ifndef BUTTON_H_
#define BUTTON_H_

#include "nrf.h"

#define BUTTON                  14
#define BUTTON_RELEASED         NRF_GPIO->IN & (1UL << BUTTON)
#define BUTTON_ON               NRF_GPIOTE->INTENSET = GPIOTE_INTENSET_IN0_Enabled << GPIOTE_INTENSET_IN0_Pos;
#define BUTTON_OFF              NRF_GPIOTE->INTENSET = GPIOTE_INTENSET_IN0_Disabled << GPIOTE_INTENSET_IN0_Pos;
#define BUTTON_BOUNCE_TIME      30

void buttonInit();

extern volatile unsigned char buttonFlag;

#endif /* BUTTON_H_ */

button.c

#include "button.h"

volatile unsigned char buttonFlag = 0;

void GPIOTE_IRQHandler()
{
    while(!NRF_GPIOTE->EVENTS_IN[0]);    
    NRF_GPIOTE->EVENTS_IN[0] = 0;
    BUTTON_OFF;
    buttonFlag = 1;
}

void buttonInit()
{
    NRF_GPIO->PIN_CNF[BUTTON] = (GPIO_PIN_CNF_PULL_Pullup << GPIO_PIN_CNF_PULL_Pos);
    NRF_GPIOTE->CONFIG[0] = (GPIOTE_CONFIG_MODE_Event << GPIOTE_CONFIG_MODE_Pos) |
                            (GPIOTE_CONFIG_POLARITY_HiToLo << GPIOTE_CONFIG_POLARITY_Pos) |
                            (GPIOTE_CONFIG_POLARITY_LoToHi << GPIOTE_CONFIG_POLARITY_Pos) |
                            (BUTTON << GPIOTE_CONFIG_PSEL_Pos);
    BUTTON_ON;
    NVIC_EnableIRQ(GPIOTE_IRQn);                         
}

В файле main.c:
1. Функция systemInit() настраивает таймер TIMER0 на генерацию прерывания раз в миллисекунду. В обработчике прерывания устанавливается в 1 значение переменной clockFlag.
2. В основной функции осуществляется начальная инициализация модулей МК, а затем в цикле опрашиваются значения переменных receivedData и clockFlag и:
а) Включается/выключается светодиод при значениях „1“/“2“ переменной receivedData, соответственно. При этом, сама переменная обнуляется.
б) Один раз в миллисекунду проверяется значение buttonFlag и, если оно равно 1, инкрементируется переменная clockCounter, отсчитывающая время дребезга (30 мс). По истечению последнего buttonFlag и clockCounter обнуляются и в зависимости от текущего состояния кнопки (нажата/отпущена) в последовательный порт отправляется соответствующий символ (“1”/”2”).
main.c

#include "Serial.h"
#include "led.h"
#include "button.h"

volatile unsigned char clockFlag = 0;
unsigned char clockCounter = 0;

void TIMER0_IRQHandler()
{
  NRF_TIMER0->EVENTS_COMPARE[0] = 0; 
  clockFlag = 1;
}

void SystemInit()
{
  NRF_TIMER0->PRESCALER = 6; 
  NRF_TIMER0->BITMODE = TIMER_BITMODE_BITMODE_08Bit << TIMER_BITMODE_BITMODE_Pos;
  NRF_TIMER0->INTENSET = TIMER_INTENSET_COMPARE0_Enabled << TIMER_INTENSET_COMPARE0_Pos;
  NVIC_EnableIRQ(TIMER0_IRQn);
  NRF_TIMER0->TASKS_START = 1;
}

int main(void)
{
  serialBegin();
  ledInit();
  buttonInit();

  while (1)
  {
    if(receivedData)
    {
      if(receivedData == '1')
        LED_ON;
      else if(receivedData == '2')
        LED_OFF;        

      receivedData = 0;  
    }
    if(clockFlag)
    {
      clockFlag = 0;
      if(buttonFlag)
      {
        clockCounter++;
        if(clockCounter == BUTTON_BOUNCE_TIME)
        {
          clockCounter = 0;
          buttonFlag = 0;
          if(BUTTON_RELEASED)
            serialSendByte('2');
          else
            serialSendByte('1');          
          BUTTON_ON;  
        }
      }
    }
  }
}

↑ Android-приложение

Приложение написано на языке Java в Android Studio.

В файле xml-файле приложения прописаны параметры элементов графического интерфейса — кнопок соединения с последовательным портом и включения/выключения светодиода, а также текстового поля, отражающего состояние кнопки на макетной плате nRF52832.
activity_main.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    tools:context=".MainActivity">

    <Button
        android:id="@+id/connectBtn"
        android:layout_width="100dp"
        android:layout_height="80dp"
        android:onClick="openSerialPort"
        android:text="connect"
        android:textSize="30px"
        android:textStyle="bold"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintEnd_toEndOf="parent"
        app:layout_constraintHorizontal_bias="0.05"
        app:layout_constraintStart_toStartOf="parent"
        app:layout_constraintTop_toTopOf="parent"
        app:layout_constraintVertical_bias="0.023" />

    <Button
        android:id="@+id/ledOnBtn"
        android:layout_width="100dp"
        android:layout_height="80dp"
        android:onClick="ledOn"
        android:text="led on"
        android:textSize="30px"
        android:textStyle="bold"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintEnd_toEndOf="parent"
        app:layout_constraintHorizontal_bias="0.498"
        app:layout_constraintStart_toStartOf="parent"
        app:layout_constraintTop_toTopOf="parent"
        app:layout_constraintVertical_bias="0.024" />

    <Button
        android:id="@+id/ledOffBtn"
        android:layout_width="100dp"
        android:layout_height="80dp"
        android:onClick="ledOff"
        android:text="led off"
        android:textSize="30px"
        android:textStyle="bold"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintEnd_toEndOf="parent"
        app:layout_constraintHorizontal_bias="0.949"
        app:layout_constraintStart_toStartOf="parent"
        app:layout_constraintTop_toTopOf="parent"
        app:layout_constraintVertical_bias="0.023" />

    <TextView
        android:id="@+id/textView"
        android:layout_width="366dp"
        android:layout_height="64dp"
        android:onClick="ledOff"
        android:text="Button is released"
        android:textAlignment="center"
        android:textColor="#143215"
        android:textSize="110px"
        android:textStyle="bold"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintEnd_toEndOf="parent"
        app:layout_constraintHorizontal_bias="0.488"
        app:layout_constraintStart_toStartOf="parent"
        app:layout_constraintTop_toTopOf="parent"
        app:layout_constraintVertical_bias="0.215" />

</androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout>

В MainActivity Java-файла оформлены обработчики нажатия кнопок графического интерфейса:
1. ledOn() передаёт в порт символ “1”,
2. ledOff() передаёт в порт символ “2”,
3. openSerialPort():
• обеспечивает соединение с последовательным портом на скорости 9600 bps,
• запускает отдельный поток, в котором при поступлении от nRF52832 символов “1” или “2” соответствующим образом меняется содержимое текстового поля.
MainActivity.java

package com.example.androidserial;

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
import com.hoho.android.usbserial.driver.UsbSerialDriver;
import com.hoho.android.usbserial.driver.UsbSerialPort;
import com.hoho.android.usbserial.driver.UsbSerialProber;

import android.app.PendingIntent;
import android.content.Context;
import android.content.Intent;
import android.graphics.Color;
import android.hardware.usb.UsbDeviceConnection;
import android.hardware.usb.UsbManager;
import android.os.Build;
import android.os.Bundle;
import android.text.SpannableStringBuilder;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.TextView;
import android.widget.Toast;

import java.io.IOException;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private UsbManager mUsbManager;
    private UsbSerialPort mSerialPort;
    private UsbDeviceConnection mConnection;
    private UsbSerialDriver driver;
    private Button connnect, ledOnBtn, ledOffBtn;
    private TextView mTextView;
    private static final String INTENT_ACTION_GRANT_USB = BuildConfig.APPLICATION_ID + ".GRANT_USB";

    private enum UsbPermission { Unknown, Requested, Granted, Denied }

    private UsbPermission usbPermission = UsbPermission.Unknown;


    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        connnect = findViewById(R.id.connectBtn);
        ledOnBtn = findViewById(R.id.ledOnBtn);
        ledOffBtn = findViewById(R.id.ledOffBtn);
        mTextView = findViewById(R.id.textView);
        mTextView.setTextColor(Color.BLACK);
    }

    public void openSerialPort(View view) {
        mUsbManager = (UsbManager) getSystemService(Context.USB_SERVICE);
        List<UsbSerialDriver> availableDrivers = UsbSerialProber.getDefaultProber().findAllDrivers(mUsbManager);
        if (availableDrivers.isEmpty()) {
            Toast.makeText(this, "No serial device found!", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        } else {
            driver = availableDrivers.get(0);
            mSerialPort = driver.getPorts().get(0);
            mConnection = mUsbManager.openDevice(driver.getDevice());
        }

        if (mConnection == null && usbPermission == UsbPermission.Unknown && !mUsbManager.hasPermission(driver.getDevice())) {
            usbPermission = UsbPermission.Requested;
            int flags = Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M ? PendingIntent.FLAG_IMMUTABLE : 0;
            PendingIntent usbPermissionIntent = PendingIntent.getBroadcast(this, 0, new Intent(INTENT_ACTION_GRANT_USB), flags);
            mUsbManager.requestPermission(driver.getDevice(), usbPermissionIntent);
            return;
        }

        try {
            mSerialPort.open(mConnection);
            mSerialPort.setParameters(9600, 8, UsbSerialPort.STOPBITS_1, UsbSerialPort.PARITY_NONE);
            Toast.makeText(this, "connected", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        } catch (IOException e) {
            Toast.makeText(this, "Error opening device: " + e.getMessage(), Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }

        new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                while (true) {
                    try {
                        byte[] buffer = new byte[3];
                        mSerialPort.read(buffer, 100);
                        if (buffer[0] == '1') {
                            mTextView.setText("Button is pressed");
                        } else if (buffer[0] == '2') {
                            mTextView.setText("Button is released");
                        }
                    } catch (IOException e) {

                    }
                }
            }
        }).start();
    }

    public void ledOn(View view) {
        try {
            byte[] data = "1".getBytes();
            mSerialPort.write(data, 2000);
        } catch (Exception e) {
            Toast.makeText(this, "Error", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }
    }

    public void ledOff(View view) {
        try {
            byte[] data = "2".getBytes();
            mSerialPort.write(data, 2000);
        } catch (Exception e) {
            Toast.makeText(this, "Error", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }
    }
}

↑ Файлы

🎁Все коды и проект из статьи в zip  19.03 Mb ⇣ 9

Благодарю за внимание!
Продожнение следует.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации