Oficina 2 de App Inventor - Arduino
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
| 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
| 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:
| 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:
| Porta | Pino |
| 1 | A1 |
| 2 | A2 |
| 3 | A3 |
| 4 | A4 |
| 5 | A5 |
| 6 | A6 |
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.
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:
- 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;
- 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.