GitHub – dsidov/ArduinoCar: Скетчи и инструкция для робота-машинки на базе Arduino.

Основная активность, сопряжение arduino и android

Наследуем класс от AppCompatActivity и объявляем переменные:

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
        private BluetoothAdapter bluetoothAdapter;
        private ListView listView;
        private ArrayList<String> pairedDeviceArrayList;
        private ArrayAdapter<String> pairedDeviceAdapter;
        public static BluetoothSocket clientSocket;
        private Button buttonStartControl;
}

Метод onCreate() опишу построчно:

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
     super.onCreate(savedInstanceState); //обязательная строчка
     //прикрепляем ранее созданную разметку
     setContentView(R.layout.activity_main); 
     //цепляем кнопку из разметки          
     Button buttonStartFind = (Button) findViewById(R.id.button_start_find); 
     //цепляем layout, в котором будут отображаться найденные устройства
     listView = (ListView) findViewById(R.id.list_device); 
      
     //устанавливаем действие на клик                                                                           
     buttonStartFind.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { 
                                                                                                    
         @Override
         public void onClick(View v) {
             //если разрешения получены (функция ниже)
             if(permissionGranted()) { 
               //адаптер для управления блютузом
                bluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter(); 
                if(bluetoothEnabled()) { //если блютуз включен (функция ниже)
                    findArduino(); //начать поиск устройства (функция ниже)
                  }
              }
         }
    });

     //цепляем кнопку для перехода к управлению
     buttonStartControl = (Button) findViewById(R.id.button_start_control); 
     buttonStartControl.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
         @Override
         public void onClick(View v) {
                //объект для запуска новых активностей
                Intent intent = new Intent(); 
                //связываем с активностью управления
                intent.setClass(getApplicationContext(), ActivityControl.class);
                //закрыть эту активность, открыть экран управления
                startActivity(intent); 
         }
     });

 }

Нижеприведенные функции проверяют, получено ли разрешение на использование блютуза (без разрешение пользователя мы не сможем передавать данные) и включен ли блютуз:

Добавляем основной код

Arduino – машинка на ардуино с управлением на телефоне

Arduino – машинка на управлении по bluetooth 4.0 (ble) со смартфона

#include <SoftwareServo.h>
#include <timer-api.h>
#include <timer_setup.h>
#include <SoftwareSerial.h>

const int FwdPin = 5; //Forward Motor Pin
const int BwdPin = 6;  //Backward Motor Pin
const int ServoPin = 9; // Servo Pin
SoftwareSerial mySerial(11, 12); // RX, TX - Порт bluetooth
SoftwareServo servo; //Сервопривод

byte data[5]; // Массив, куда кладутся принятые данные

short prevXPos, prevYPos, xPos, yPos; //Переменные позиции газа и серво
bool light; // Индикатор включения фар или иного света (у меня не задействован)

void setup()
{
  mySerial.begin(9600);

  sendCommand("AT");
  sendCommand("AT ROLE0");
  sendCommand("AT NAMEbluino");

  servo.attach(ServoPin);
  servo.setMaximumPulse(2200);

  pinMode(FwdPin, OUTPUT);
  pinMode(BwdPin, OUTPUT);

  timer_init_ISR_500Hz(TIMER_DEFAULT); // запускаем таймер прерываний (частота подбирается индивидуально)
}

/**
* Метод отправки команд на bluetooth модуль
*/
void sendCommand(const char * command){
  mySerial.println(command);
  delay(100);

  byte reply[100];
  int i = 0;
  while (mySerial.available()) {
    reply[i] = mySerial.read();
    i  = 1;
  }
}

void loop()
{
   int i = 0;
   //Ждем, пока не придет 5 байтов в соответсвии с протоколом (протокол описан в приложении на мобилу)
   while (i != 5){
     while (mySerial.available()) {
        data[i] = mySerial.read();
        i  = 1;
      }
   }

   //Десериализации полученных данных
   xPos = (data[1] << 8) | (data[0]);
   yPos = (data[3] << 8) | (data[2]);
   light = data[4];

   //Пинаем серву
   SoftwareServo :: refresh ();
}

/**
* Обработчик прерываний
*/
void timer_handle_interrupts(int timer) {  
    if(xPos < 0){
    xPos = xPos * -1;
   }  

   //Собственно задаем скорость и направление мотору
   if(yPos < 0){
    yPos = yPos * -1;
    if(prevYPos != yPos){
      prevYPos = yPos;
      analogWrite(FwdPin, 0);
      analogWrite(BwdPin, yPos);
    }  
   }
   else{
    if(prevYPos != yPos){
      prevYPos = yPos;
      analogWrite(FwdPin, yPos);
      analogWrite(BwdPin, 0);
    }    
   }

   //Задаем угол поворота серве
   if(prevXPos != xPos)
   {
     prevXPos = xPos;
     servo.write(xPos);    
   }
}

#include <SoftwareServo.h>
#include <timer-api.h>
#include <timer_setup.h>
#include <SoftwareSerial.h>

const int FwdPin = 5; //Forward Motor Pin
const int BwdPin = 6;  //Backward Motor Pin
const int ServoPin = 9; // Servo Pin
SoftwareSerial mySerial(11, 12); // RX, TX - Порт bluetooth
SoftwareServo servo; //Сервопривод

byte data[5]; // Массив, куда кладутся принятые данные

short prevXPos, prevYPos, xPos, yPos; //Переменные позиции газа и серво
bool light; // Индикатор включения фар или иного света (у меня не задействован)

void setup()
{
  mySerial.begin(9600);

  sendCommand("AT");
  sendCommand("AT ROLE0");
  sendCommand("AT NAMEbluino");

  servo.attach(ServoPin);
  servo.setMaximumPulse(2200);

  pinMode(FwdPin, OUTPUT);
  pinMode(BwdPin, OUTPUT);

  timer_init_ISR_500Hz(TIMER_DEFAULT); // запускаем таймер прерываний (частота подбирается индивидуально)
}

/**
* Метод отправки команд на bluetooth модуль
*/
void sendCommand(const char * command){
  mySerial.println(command);
  delay(100);

  byte reply[100];
  int i = 0;
  while (mySerial.available()) {
    reply[i] = mySerial.read();
    i  = 1;
  }
}

void loop()
{
   int i = 0;
   //Ждем, пока не придет 5 байтов в соответсвии с протоколом (протокол описан в приложении на мобилу)
   while (i != 5){
     while (mySerial.available()) {
        data[i] = mySerial.read();
        i  = 1;
      }
   }

   //Десериализации полученных данных
   xPos = (data[1] << 8) | (data[0]);
   yPos = (data[3] << 8) | (data[2]);
   light = data[4];

   //Пинаем серву
   SoftwareServo :: refresh ();
}

/**
* Обработчик прерываний
*/
void timer_handle_interrupts(int timer) {  
    if(xPos < 0){
    xPos = xPos * -1;
   }  

   //Собственно задаем скорость и направление мотору
   if(yPos < 0){
    yPos = yPos * -1;
    if(prevYPos != yPos){
      prevYPos = yPos;
      analogWrite(FwdPin, 0);
      analogWrite(BwdPin, yPos);
    }  
   }
   else{
    if(prevYPos != yPos){
      prevYPos = yPos;
      analogWrite(FwdPin, yPos);
      analogWrite(BwdPin, 0);
    }    
   }

   //Задаем угол поворота серве
   if(prevXPos != xPos)
   {
     prevXPos = xPos;
     servo.write(xPos);    
   }
}

Где можно применить связь андроида с ардуино

В первую очередь, необходимо задуматься о том, как применять возможность передачи сигнала с Андроид на Ардуино. Ведь прежде, чем изучать какие-то материалы, каждый здравый человек должен понимать, к чему это его приведёт в итоге. Даже если речь идёт про хобби.

И действительно, возможность управления техникой с вашего смартфона уже давно перестала восприниматься, как нечто неординарное. Сейчас в большинстве телевизоров, холодильников и даже пылесосов, которые приобретаются средним классом, есть возможность передачи данных на смартфон.

Такое решение позволяет значительно упростить жизнь обывателя, ведь для того же телевизора нет необходимости постоянно покупать батарейки в пульт и искать его, если потеряется. Мы всё ближе к заветным умным домам, но некоторые предпочитают не покупать подобную технику, а самостоятельно её сконструировать.

В таком случае, связку Андроид Ардуино стоит расценивать в двух вариациях:

1. Удалённое управление каким-либо устройством с помощью смартфона. Ещё его называют связью смартфон-МК. Всё та же техника, например, раздвижные жалюзи или освещение в комнате, которое будет выключаться по одному клику. Если вы захотите сделать последнее, то даже нет необходимости менять проводку или докупать специальные смарт-лампы, которые могут выгореть спустя месяц. Достаточно приобрести небольшой микроконтроллер Ардуино, модуль связи по беспровобному интернету или блютуз и изоленту. После чего достаточно будет спаять простейшую схему, которая замыкается в случае, если подаётся сигнал на МК.
   Сигнал этот будет подаваться с вашего телефона, замыкать контакты, и свет начнет гореть. Чтобы не было проблем и для дополнительной безопасности вашего жилища, можно написать скрипт, способный автоматически размыкать цепь, если устройство управления удаляется из поля видимости. Обычные выключатели всё так же будут работать, но только, когда цепь замкнута.
2. Передача данных для информирования или связь МК-Смартфон. Здесь вы уже не управляете какой-то техникой, а скорее наоборот, различная техника позволяет получить определённые данные на ваш смартфон. Первое, что приходит на ум и простейшее применение, – датчик движения. Данный модуль имеется в стандартных датчиках для МК Ардуино, купить его не составит проблем, как и вмонтировать в проход. Затем останется написать код, подобие которого уже есть на многих англоязычных форумах, отправляющий СМСку или сообщение в социальных сетях, а также специальной утилите, если кто-то пересечет инфракрасный луч.
   Можно создать и более сложные и автоматизированные системы, которые будут передавать не только медиа-информацию о вашей квартире, но и сообщать, если в домашней оранжерее созреют овощи или фрукты. Всё зависит исключительно от фантазии самого инженера, но основа технологии всё та же – передача данных с одного устройства на другое.

Вот вы выбрали подходящий проект и взялись за его реализацию. Модули и МК уже заказаны, а пока они идут, можно заняться и разработкой ПО. Ведь голый Андроид не взаимодействует с Ардуино при помощи магии.

Заготовка

Исходный код программы

В программе первым делом необходимо инициализировать выходные контакты для подключения двигателей (через драйвер мотора).

Затем в функции setup задать направление работы для этих контактов (на вывод данных).

После этого мы будем считывать данные из последовательного порта Arduino, получаемые им от последовательного порта Bluetooth модуля, и выполнять соответствующие инструкции.

Затем мы запрограммируем функции для различных направлений движения машины. Всего будет использоваться пять условий для задания направления движения машины, представленных в следующей таблице:

Далее представлен полный текст программы.

Машина-робот на базе arduino с управление через bluetooth

Метод loop() и дополнительные функции

В постоянно повторяющемся методе loop() происходит считывание данных. Сначала рассмотрим основной алгоритм, а потом функции, задействованные в нем.

void loop() {
  //если хоть несчитанные байты
  if(BTSerial.available() > 0) {
     //считываем последний несчитанный байт
     char a = BTSerial.read();
     
    if (a == '@') {
      //если он равен @ (случайно выбранный мною символ)
      //обнуляем переменную val
      val = "";
      //указываем, что сейчас считаем скорость
      readSpeed = true;

    } else if (readSpeed) {
      //если пора считывать скорость и байт не равен решетке
      //добавляем байт к val
      if(a == '#') {
        //если байт равен решетке, данные о скорости кончились
        //выводим в монитор порта для отладки
        Serial.println(val);
        //указываем, что скорость больше не считываем
        readSpeed = false;
        //передаем полученную скорость в функцию езды 
        go(val.toInt());
        //обнуляем val
        val = "";
        //выходим из цикла, чтобы считать следующий байт
        return;
      }
      val =a;
    } else if (a == '*') {
      //начинаем считывать угол поворота
      readAngle = true; 
    } else if (readAngle) {
      //если решетка, то заканчиваем считывать угол
      //пока не решетка, добавляем значение к val
      if(a == '#') {
       Serial.println(val);
       Serial.println("-----");
        readAngle = false;
        //передаем значение в функцию поворота
        turn(val.toInt());
        val= "";
        return;
      }
      val =a;
    }
    //получаем время последнего приема данных
    lastTakeInformation = millis();
  } else {
     //если несчитанных байтов нет, и их не было больше 150 миллисекунд 
     //глушим двигатели
     if(millis() - lastTakeInformation > 150) {
     lastTakeInformation = 0;
     analogWrite(angleSpeed, 0);
     analogWrite(speedRight, 0);
     analogWrite(speedLeft, 0);
     }
     
  }
}

Получаем результат: с телефона отправляем байты в стиле “@скорость#угол#” (например, типичная команда “@200#60#”. Данный цикл повторяется каждый 100 миллисекунд, так как на андроиде мы установили именно этот промежуток отправки команд. Короче делать нет смысла, так как они начнут становится в очередь, а если сделать длиннее, то колеса начнут двигаться рывками.

Все задержки через команду delay(), которые вы увидите далее, подобраны не через физико-математические вычисления, а опытным путем. Благодаря всем выставленным задрежам, машинка едет плавно, и у всех команд есть время на отработку (токи успевают пробежаться).

В цикле используются две побочные функции, они принимают полученные данные и заставляют машинку ехать и крутится.

void go(int mySpeed) {
  //если скорость больше 0
  if(mySpeed > 0) {
  //едем вперед
  digitalWrite(dirRight, HIGH);
  analogWrite(speedRight, mySpeed);
  digitalWrite(dirLeft, HIGH);
  analogWrite(speedLeft, mySpeed);
  } else {
    //а если меньше 0, то назад
    digitalWrite(dirRight, LOW);
    analogWrite(speedRight, abs(mySpeed)   30);
    digitalWrite(dirLeft, LOW);
     analogWrite(speedLeft, abs(mySpeed)   30);
  }
  delay(10);
 
}

void turn(int angle) {
  //подаем ток на плюс определителя угла
  digitalWrite(pinAngleStop, HIGH);
  //даем задержку, чтобы ток успел установиться
  delay(5);
  
  //если угол 150 и больше, поворачиваем вправо 
  //если 30 и меньше, то влево 
  //промежуток от 31 до 149 оставляем для движения прямо
  if(angle > 149) {
        //если замкнут белый, но разомкнуты  черный и красный
        //значит достигнуто крайнее положение, дальше крутить нельзя
        //выходим из функции через return 
        if( digitalRead(pinWhite) == HIGH && digitalRead(pinBlack) == LOW && digitalRead(pinRed) == LOW) {
          return;
        }
        //если проверка на максимальный угол пройдена
        //крутим колеса
        digitalWrite(angleDirection, HIGH);
        analogWrite(angleSpeed, speedTurn);
  } else if (angle < 31) { 
        if(digitalRead(pinRed) == HIGH && digitalRead(pinBlack) == HIGH && digitalRead(pinWhite) == HIGH) {
          return;
        }
        digitalWrite(angleDirection, LOW);
        analogWrite(angleSpeed, speedTurn);
  }
  //убираем питание 
  digitalWrite(pinAngleStop, LOW);
  delay(5);
}

Поворачивать, когда андроид отправляет данные о том, что пользователь зажал угол 60, 90, 120, не стоит, иначе не сможете ехать прямо. Да, возможно сразу не стоило отправлять с андроида команду на поворот, если угол слишком мал, но это как-то коряво на мой взгляд.

Управляем arduino через bluetooth hc-06, с компьютера или смартфона