Oficina 2 de App Inventor - Arduino

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Comunicação entre o APP e os controladores

Na estrutura App Inventor- Arduinos preparada para desenvolvimento do projeto, existem três Arduinos. Apenas um deles se comunicará com o APP instalado no celular, chamaremos esse Arduino de servidor. Os outros dois Arduinos controlarão os dispositivos eletroeletrônicos ligados em suas portas e farão a comunicação com o Arduino Servidor. Chamaremos esses dois Arduinos de controladores.

Antes de iniciarmos a oficina de hoje precisamos entender como foi estruturada a comunicação entre o APP e os dispositivos eletrônicos conectados aos controladores.

A comunicação do APP será sempre com o Arduino servidor. Este por sua vez repassará a informação para os Arduinos controladores. Entre o servidor e o APP a comunicação é via Bluetooth. Entre o servidor e os controladores usamos a tecnologia Xbee para fazer a comunicação. O APP é sempre o responsável pelo início da comunicação. Para mudar o estado de qualquer uma das portas (digitais ou PWM) o pedido tem origem no APP. Do mesmo modo, para verificar o estado de uma das portas (Digital ou Analógica) o comando tem origem no APP. Na figura abaixo estão indicadas as posições das portas digitais, PWMs e Analógicas do Arduino. Na estrutura montada, com Arduino servidor e Arduinos controladores, só teremos acesso as portas dos Arduinos controladores.

PortasArduino.png


A figura que segue relaciona possíveis eletroeletrônicos que podem ser acionados/monitorados pelas portas do Arduino, com seus respectivos tipos de sinais.

SimbolosEletros.png


Descrição do Protocolo de Comunicação

Protocolo APP/Servidor

As mensagens enviadas do APP para o servidor tem o formato de Strings (sequência de caracteres).

Essas Strings contém:

  • delimitadores de início e fim;
  • campos que definem: o tipo de mensagem, o Arduino controlador de destino, o pino do Arduino que será controlado ou lido, e o valor referente ao controle do pino.

Entre os campos e delimitadores há um caracter separador.

As mensagens de retorno do Servidor para o APP contém um número menor de dados, assim, a estrutura do pacote é simplificada.


Na figura abaixo são mostradas as estruturas desses pacotes.

EstruturaPacotesAPP.png


Os delimitadores e os campos da mensagem desse protocolo são descritos abaixo.

Delimitadores de Mensagem

Identificador de inicio da mensagem - '*' (1 Byte )

Caracter da tabela ASCII que indica início de mensagem. Quando transmitido para o servidor, este inicia a recepção dos dados enviado.


Identificador de fim da mensagem - '#' (1 Byte )

Caracter da tabela ASCII que indica fim de mensagem. Quando transmitido para o servidor, este termina a recepção dos dados.


Divisor de Campos da Mensagem

DIV_MSG - '|' (1 Byte )

Caracter da tabela ASCII definido como separador dos campos da mensagem.


Campos da mensagem

Tipo_msg - (número indicando o tipo da mensagem)

Número que determina o tipo de mensagem. Os tipos possíveis são: Digitalwrite, Digitalread, PWMwrite, Analogicoread, DigitalResposta, AnalogicoResposta.


Id-Xbee - (1 ou 2)

Identifica o Arduino controlador para qual a mensagem deverá ser enviada.


Porta - (número correspondente a uma porta do Arduino)

Identifica a porta a ser lida ou escrita.


Valor - (valor a ser escrito na porta)

Define o valor a ser escrito numa porta digital ou PWM.

Detalhamento dos tipos de mensagens

MSG_DIGITALWRITE - 10 (1 Byte )

Define a ação de escrita numa porta digital, no campo valor deverá ser especificado 0 ou 1.


Os pinos reservados para acionamento digital na placa Arduino, ou seja, são os pinos:

D2, D4, D7, D8, D12, D13.

No campo Porta os pinos são identificados pelos seguintes pinos

Números das portas digitais e seus pinos no Arduino
Porta Pino
1 D2
2 D4
3 D7
4 D8
5 D12
6 D13


MSG_PWMWRITE 11 (1 Byte )

Acionamento de um dos pinos digitais com PWM.

Os pinos reservados para acionamento PWM, ou seja, com valores que podem variar entre 0 e 255 são os pinos:

D3, D5, D6, D9, D10, D11.

No campo Porta os pinos são identificados pelos seguintes pinos

Números das portas PWM e seus pinos no Arduino
Porta Pino
1 D3
2 D5
3 D6
4 D9
5 D10
6 D11


MSG_DIGITALREAD 13 (1 Byte )

Define pedido de leitura de uma das portas digitais seguintes:

Números das portas digitais e seus pinos no Arduino
Porta Pino
1 D2
2 D4
3 D7
4 D8
5 D12
6 D13

MSG_AnalogicalRead 16 (1 Byte )

Define mensagem de pedido de leitura de uma das portas analógicas. Os pinos analógicos que permitem essa leitura são as seguintes:

A0, A1, A2, A3, A4, A5.

As portas analógicas correspondentes aos pinos são:

Números das portas analógicas e seus pinos no Arduino
Porta Pino
1 A0
2 A1
3 A2
4 A3
5 A4
6 A5


RSP_LEITURA 15 (1 Byte )

Mensagem de resposta que fornece o valor de leitura da porta digital solicitada em mensagens do tipo 13.


RSP_LEITURA 17 (1 Byte )'

Mensagem de resposta que fornece o valor de leitura da porta analógica solicitada em mensagens do tipo 16.

OFICINA - Atuação sobre a placa controladora usando sinais digitais e PWM

Para atingir os objetivos desta oficina é necessário utilizar os códigos da oficina anterior que seleciona o servidor de automação para a comunicação com os controladores. A partir desse ponto é lançada as seguintes tarefas:

  1. Fique atento as explicações dos professores a respeito de como é estruturada e endereçada as mensagens para os controladores;
  2. Em um protoboard monte um circuito simples de LEDs que serão alimentados pelas portas digitais e PWM; Siga as instruções e cuidados orientados pelos professores;
  3. Elabore um código para acender um LED em qualquer porta digital através do botão liga/desliga criado no layout da oficina anterior;
  4. Agora faça com que o led ligue e desligue alternadamente cada vez que se aperta o mesmo botão;
  5. Crie Um pisca pisca-pisca usando um timer;
  6. Crie um novo comando usando um slider e use uma das portas PWM para controlar a luminosidade do led desde apagado até acesso por completo.