Edição atual tal como às 07h02min de 10 de dezembro de 2015

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.

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

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.

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:

Fique atento as explicações dos professores a respeito de como é estruturada e endereçada as mensagens para os controladores;
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;
Elabore um código para acender um LED em qualquer porta digital através do botão liga/desliga criado no layout da oficina anterior;
Agora faça com que o led ligue e desligue alternadamente cada vez que se aperta o mesmo botão;
Crie Um pisca pisca-pisca usando um timer;
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.

@@ Linha 25: / Linha 25: @@
 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.
+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.
@@ Linha 37: / Linha 39: @@
-Os delimitadores e os campos da mensagem desse protocolo são descritos abaixo:
+Os delimitadores e os campos da mensagem desse protocolo são descritos abaixo.
+== Delimitadores de Mensagem ==
-'''Delimitadores de Mensagem'''
 '''Identificador de inicio da mensagem - '*' (1 Byte )'''
@@ Linha 45: / Linha 48: @@
 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 )''
+'''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'''
@@ Linha 56: / Linha 61: @@
-''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 e Resposta.
+Número que determina o tipo de mensagem. Os tipos possíveis são: Digitalwrite, Digitalread, PWMwrite, Analogicoread,  DigitalResposta, AnalogicoResposta.
@@ Linha 78: / Linha 84: @@
 Define o valor a ser escrito numa porta digital ou PWM.
+=== Detalhamento dos tipos de mensagens ===
-=== Detalhamento dos tipos de mensagens ===
@@ Linha 85: / Linha 91: @@
 '''MSG_DIGITALWRITE - 10 (1 Byte )'''
-Define a ação de escrita numa porta digital, no campo valor deverá ser especicado ''0'' ou ''1''.
+Define a ação de escrita numa porta digital, no campo valor deverá ser especificado ''0'' ou ''1''.
@@ Linha 93: / Linha 99: @@
 No campo ''Porta'' os pinos são identificados pelos seguintes pinos
 {| class="wikitable" style="text-align: center; width: 30%;background-color: #fffff0"
@@ Linha 125: / Linha 130: @@
 Acionamento de um  dos pinos digitais com PWM.
-Os pinos reservados para acionamento  digital com PWM, ou seja, com valores que podem variar entre 0 e 255 são os pinos:
+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
 {| class="wikitable" style="text-align: center; width: 30%;background-color: #fffff0"
@@ Linha 157: / Linha 161: @@
 |}
-[[Arquivo:MSG_COMANDOB.png|600px]]
 '''MSG_DIGITALREAD 13 (1 Byte )'''
@@ Linha 206: / Linha 206: @@
 |-
 |1
-|A1
+|A0
 |-
 |2
-|A2
+|A1
 |-
 |3
-|A3
+|A2
 |-
 |4
-|A4
+|A3
 |-
 |5
-|A5
+|A4
 |-
 |6
-|A6
+|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 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.
-As portas analógicas do microcontrolador que permitem essa leitura são as seguintes:
- A0, A1, A2, A3, A4, A5.
-'''RSP_STATUS 17 (1 Byte )'''
-Valor com tamanho igual a 1 byte enviado como  decimal. Tipo de mensagem de resposta que define o valor de leitura da porta analógica solicitada em mensagem do tipo 16.
-'''Identificador do Controlaor - Id XBee'''
-Valor com tamanho igual a 1 byte enviado como  decimal. Pode assumir os valores 1 ou 2, referente ao Controlador do ambiente.
-'''Porta'''
-Valor com tamanho igual a 1 byte enviado como  decimal. Pode assumir valores de 1 a 6 e indicam a porta onde o eletroeletrônico está ligado no Controlador.
-'''Valor'''
-Valor com tamanho igual a 1 byte enviado como  decimal. Assume valores entre 0 e 255 e indicam o estado do eletroeletrônico ou o valor de ajuste.
-'''Tipos de Mensagem - Tipo_msg'''
-Como exemplo, se o programa receber na variável ''APP_command'' o tipo de mensagem ''MSG_DIGITALWRITE'' com valor 10 e na variável ''pin_num'' o valor 1, o subsistema de Gerenciamento de comando App executa o comando solicitado no pino digital 2 (primeiro pino digital após pinos 0 e 1, RX e TX). Se o programa receber na variável ''APP_command'' o tipo de mensagem ''MSG_DIGITALWRITE'' com valor 10 e na variável ''pin_num'' o valor 2, o subsistema de Gerenciamento de comando App executa o comando solicitado no pino digital 4 (segundo pino digital após pinos 0 e 1, RX e TX).
-De maneira semelhante, a função processa o valor correto dos pinos digitais PWM e dos pinos analógicos.
-Com o valor correto da porta definido pela função anterior, os comandos são executados conforme os parâmetros recebidos.
-Se o controlador receber corretamente a mensagem do servidor e executar os comandos conforme solicitado, é montada e enviada em seguida uma mensagem de retorno para confirmar o recebimento da mensagem ou enviar valores de retorno.
 ==OFICINA - Atuação sobre a placa controladora usando sinais digitais e PWM==
-Para atingir os objetivos desta oficina é necessário utilizar os códigos já realizados na oficina anterior onde se realizou a seleção do servidor de automação para a comunicação com os controladores. A partir desse ponto é lançada as seguintes tarefas:
+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:
 #Fique atento as explicações dos professores a respeito de como é estruturada e endereçada as mensagens para os controladores;
 #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;
 #Elabore um código para acender um LED em qualquer porta digital através do botão liga/desliga criado no layout da oficina anterior;
-#Agora faça com que o led ligue e desligue alternadamente cada ve que se aperta o mesmo botão;
+#Agora faça com que o led ligue e desligue alternadamente cada vez que se aperta o mesmo botão;
 #Crie Um pisca pisca-pisca usando um timer;
 #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.

Mudanças entre as edições de "Oficina 2 de App Inventor - Arduino"