Workshop mbed. Ariel Burman Ernesto Corbellini Sebastián García Marra Tomás González

Transcripción

1 Introducción Conociendo la planta Programación del mbed Ariel Burman Ernesto Corbellini Sebastián García Marra Tomás González Club de Robótica, Laboratorio Abierto (LABI) Departamento de Electrónica, Facultad de Ingeniería Universidad de Buenos Aires 15 de agosto de 2012

2 Introducción Conociendo la planta Programación del mbed Objetivos Presentando el mbed Herramientas Agenda 1 Introducción Objetivos Presentando el mbed Herramientas 2 Conociendo la planta mbed Car mbed Mote 3 Programación del mbed Primeros Pasos Timers y PWM Puerto Serie Actuadores y sensores A trabajar

3 Introducción Conociendo la planta Programación del mbed Objetivos Presentando el mbed Herramientas Objetivos Aprender Qué es el mbed, qué µc usa. Cómo se programa, cómo es la API. Cómo se usa la interfaz web. Hacer Programar el mbed. Manejar motores de CC con PWM. Usar sensores ópticos infrarrojos. Usar un acelerómetro. Utilizar la comunicación por puerto serie. Manejar el robot (autito) con un control remoto. Correr una carrera!

4 Introducción Conociendo la planta Programación del mbed Objetivos Presentando el mbed Herramientas Qué es el mbed? mbed.org dice: mbed es una herramienta para prototipado rápido con microcontroladores. También es una biblioteca de alto nivel También es un compilador web

5 Introducción Conociendo la planta Programación del mbed Objetivos Presentando el mbed Herramientas Quién hace la magia? Cortex-M3: Core ARM del µc. poderoso el chiquitín 32 bits, compite en el segmento de 16 bits. Pipeline de 3 etapas con predicción de salto. Set de instrucciones de 16 bits, Thumb-2. Arquitectura Harvard. 3 buses: Data, Código, Periféricos. Controlador de interrupciones avanzado (NVIC). Orientado a bajo consumo. LPC1768: µc que se usa en el mbed. 64kB SRAM, 512kB Flash. 100MHz Ethernet 10/100, interfaz RMII. USB Host, device, OTG. CAN, SPI, I2C, I2S, USARTs ADC 12 bits, DAC 10 bits. U$S 5.62 comprando 5000 (Digikey)

6 Introducción Conociendo la planta Programación del mbed Objetivos Presentando el mbed Herramientas mbed NXP LPC MHz, 32KB RAM, 512KB FLASH Ethernet, USB Host/Device, 2xSPI, 2xI2C, 3xUART, 2xCAN, 6xPWM, 6xADC, GPIO <200mA Consumo total U$S 60 (Sparkfun)

7 Introducción Conociendo la planta Programación del mbed Objetivos Presentando el mbed Herramientas mbed NXP LPC11U24 48MHz, 8KB RAM, 32KB FLASH USB Device, 2xSPI, I2C, UART, 6xADC, GPIO Alimentación opcional de V (pensado para baterías) U$S 2.06 comprando 5000 (Digikey)

8 Introducción Conociendo la planta Programación del mbed Objetivos Presentando el mbed Herramientas Cómo se usa el mbed? Programación por USB drag n drop Bilioteca de alto nivel C/C++ Compilador web Lo más importante Donde encontramos: Handbook: Referencia de la biblioteca de mbed. Cookbook: Muchos ejemplos de proyectos. Notebook: Notas de los usuarios. Compiler: La interfaz web al compilador.

9 Introducción Conociendo la planta Programación del mbed Objetivos Presentando el mbed Herramientas Conociendo la interfaz 1 Usuarios registrados. Nombre de usuario: cdrfiuba_xx Clave: cdrfiuba_xx 2 Entrar al compilador. Con el número indicado en el papel que les repartimos.

10 Introducción Conociendo la planta Programación del mbed Objetivos Presentando el mbed Herramientas Conociendo la interfaz

11 Introducción Conociendo la planta Programación del mbed Objetivos Presentando el mbed Herramientas Conociendo la interfaz

12 Introducción Conociendo la planta Programación del mbed Objetivos Presentando el mbed Herramientas Alternativas Solemos querer herramientas off line. gcc4mbed: Modificaciones a la biblioteca de mbed para que se pueda compilar con GCC. El compilador ahora permite exportar el código a un toolchain local (IAR o GCC) libmanyuc: Una biblioteca de alto nivel, libre, portada al mbed.

13 Introducción Conociendo la planta Programación del mbed mbed Car mbed Mote Agenda 1 Introducción Objetivos Presentando el mbed Herramientas 2 Conociendo la planta mbed Car mbed Mote 3 Programación del mbed Primeros Pasos Timers y PWM Puerto Serie Actuadores y sensores A trabajar

14 Introducción Conociendo la planta Programación del mbed mbed Car mbed Mote El mbed Car - top

15 Introducción Conociendo la planta Programación del mbed mbed Car mbed Mote El mbed Car - adaptado

16 Introducción Conociendo la planta Programación del mbed mbed Car mbed Mote El mbed Car - bottom

17 Introducción Conociendo la planta Programación del mbed mbed Car mbed Mote El mbed Mote

18 Agenda 1 Introducción Objetivos Presentando el mbed Herramientas 2 Conociendo la planta mbed Car mbed Mote 3 Programación del mbed Primeros Pasos Timers y PWM Puerto Serie Actuadores y sensores A trabajar

19 Nuestro primer código Vamos a prender un led Creamos un programa nuevo. 1 #include "mbed.h" 2 3 DigitalOut myled(led1); //variable global 4 int main() { 5 6 while(1) { 7 myled = 1; // prende el led; 8 wait(0.5); // el intervalo de tiempo 9 myled = 0; // se indica en segundos 10 wait(0.5); 11 } 12 }

20 Usando libmanyuc Si usamos libmanyuc en lugar de mbed.h nos quedaría: 1 #include "libmanyuc.h" 2 3 int main() { 4 5 Pin led(led1); 6 7 while(1) { 8 led = 1; // prende el led; 9 Delay(0.5); // el intervalo de tiempo 10 led = 0; // se indica en segundos 11 Delay(0.5); 12 } 13 }

21 Nuestro primer código Muy fácil... ahora usemos un botón para prender el led.. 1 DigitalOut myled(led4); // 4 Leds incluidos en el mbed 2 DigitalIn boton(p20); // boton der. del mbed Mote 3 // o p17 del mbed Car 4 int main() { 5 myled = 1; // prende el led; 6 boton.mode(pullup); // 7 while(1) { 8 if (boton == 0) { 9 wait(0.01); //debounce. 10 if (boton == 0) { 11 myled =!myled; // invierte el estado del led 12 } 13...

22 Complicándola un poco Dimmer para los leds. PWM: Pulse Width Modulation, modulación de ancho de pulso. Vss Ticker: Interfaz usada para definir un evento que se repite a intervalos regulares de tiempo. D.T (1-D).T Vmed

23 Complicándola un poco Dimmer para los leds. 1 PwmOut led1(led1); 2 Ticker evento; 3 4 void dimmer() { 5 led1 = led ; // aumenta el ancho del pulso 6 } 7 8 int main () { 9 //llama a dimmer cada 500ms 10 evento.attach(&dimmer, 0.5); 11 while (1); 12 }

24 Hola mundo! Todos lo estábamos esperando... 1 Serial pc(usbtx, USBRX); // tx, rx 2 DigitalOut led(led1); 3 4 int main () { 5 char c; 6 7 pc.baud(9600); // velocidad en bps 8 pc.format(8,serial::none,1); // 8 bits, sin paridad, 1 bi 9 10 while(1) { 11 if (pc.readable()) { 12 c = pc.getc(); // lee un caracter de la UART 13 if (c == p ) pc.printf("hello World!\n"); 14 } 15 led =!led; 16 wait(0.25); 17 } 18 }

25 Chat 1 Serial pccom(usbtx, USBRX); 2 Serial DispCom(p13, p14); // p9,p10 o p13,p14 o p28,p27 3 DigitalOut Led(LED1); 4 DigitalOut pc_activity(led1); 5 DigitalOut Disp_activity(LED2); 6 7 void DispComRXh(void) { 8 while(dispcom.readable()) { 9 pccom.putc(dispcom.getc()); 10 pc_activity =!pc_activity; 11 } 12 } 13 void pccomrxh(void) { 14 while(pccom.readable()) { 15 DispCom.putc(pcCom.getc()); 16 Disp_activity =!Disp_activity; 17 } 18 }

26 Chat 1 int main() { 2 // Configuracion serial del dispositivo 3 DispCom.baud(9600); //default 4 DispCom.format(8, Serial::None, 1); //default 5 DispCom.attach(&DispComRXh, Serial::RxIrq); 6 // Config serial de la pc 7 pccom.baud(9600);//default 8 pccom.format(8, Serial::None, 1);//default 9 pccom.attach(&pccomrxh, Serial::RxIrq); 10 while(1) { 11 Led=!Led; 12 wait(0.25); 13 } 14 }

27 Sensores - CNY70 La salida del sensor es un valor analógico 0 3,3V, conectado al AD del mbed. Usando AnalogIn::read() se ve como un valor float entre 0 y 1.

28 Sensores - CNY70 Leyendo los sensores 1 AnalogIn sensor(p19); 2 DigitalOut ledsensor(p10); 3 PwmOut ledazul (LED1); 4 5 int main() { 6 ledsensor = 1; 7 float aux; 8 while(1) { 9 aux = sensor.read(); //devuelve un numero entre 0 y 1 10 ledazul = aux; 11 wait(0.1); 12 } 13 }

29 Sensores - CNY70 Y cómo veo la ĺınea? (Línea Negra) Alineado Desviado a izq. Desviado a der. ~1 ~1 ~0 ~1 ~1 ~0 Desviandose a izq. Desviandose a der. ~1 ~1 ~0.5 ~0.5

30 Puente H - L298 Para manejar los motores de CC usamos un IC (L298) que tiene 2 puentes H.

31 Puente H - L298 (cont) El puente H nos permite cambiar el sentido y velocidad de giro de los motores. En el gráfico se ve que se puede cambiar el sentido de circulación de la corriente. Cómo variamos la velocidad?

32 Puente H - L298 (cont) Pero en realidad, no lo vamos a usar así. Uso de los puentes H integrados en el L298. EN IN1 IN2 Motor 0 X X Libre Frenado Adelante Atrás Frenado

33 En movimiento! Controlando los motores. 1 DigitalOut InA1(p21); // In1 motor A 2 DigitalOut InA2(p22); // In2 motor A 3 DigitalOut EnA(p23); // Enable motor A 4 5 int main() { 6 IntA1 = 1; // configuramos motor A 7 IntA2 = 0; // en un sentido 8 EnA = 1; // habilitamos motor A 9 while(1); 10 }

34 Usando el acelerómetro Inicialización. 1 const int addr = 0x3A; 2 I2C i2c(p28, p27); 3 4 Accelerometer::Accelerometer() { 5 i2c.frequency(100000); // freq de i2c 100KHz 6 wait(0.02); // El acelerometro tarda 20ms en arrancar 7 8 // Inicialización del acelerometro 9 char cmd[2]; 10 cmd[0] = 0x16; // registro 16h, Mode Control 11 cmd[1] = 0x05; // 2g + Measurement Mode 12 i2c.write(addr, cmd, 2); 13 }

35 Usando el acelerómetro Leemos los ejes. 1 const char REG_X8 = 0x06; 2 const char REG_Y8 = 0x07; 3 const char REG_Z8 = 0x08; 4 5 char Accelerometer::readAccel8(char registro) { 6 char data, reg; 7 reg = registro; 8 i2c.write(addr, &reg, 1); 9 wait(0.004); 10 i2c.read(addr,&data,1); 11 return data; 12 }

36 A trabajar... Con todo lo que ya vimos, ahora sólo necesitan saber donde está conectada cada cosa :) Robot (Autito) Función PinName Función PinName Función PinName Led Sensor Izq p10 PH1 IN1 p22 Farol Izq. p20 Sensor Izq p19 PH1 IN2 p21 Farol Der. p30 Led Sensor Der p9 PH1 EN p23 Serie TX p13 Sensor Der p18 PH2 IN1 p25 Serie RX p14 Botón p17 PH2 IN2 p24 Serie Rst p8 PH2 EN p26 Control Remoto Función PinName Función PinName Función PinName Acel. SCL p27 Botón Izq. p19 Serie TX p13 Acel. SDA p28 Botón Der. p20 Serie RX p14 Acel. Int. 1 p9 Acel. Int. 2 p10 Serie Rst p8

37 Ejercicios Mejorar el dimmer para que se prenda y apague en forma continua. (Mbed Car) Enviar la lectura de las entradas analógicas de los sensores, por puerto serie. (Mbed Mote) Enviar la información de la lectura del acelerómetro por puerto serie.

38 The End Muchas Gracias.