Arduino 引言：移动互联外设传感展望

Arduino 引言：移动互联外设传感展望

分类： Arduino 2011-11-21 19:12 4847人阅读 评论(28) 收藏 举报

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      作者：mznewfacer (Wolf Geek)             时间：2011年 11月20日           转载需说明出处，谢谢              

    本人上学时学的都是软的，作为硬件白痴的我，还是决定接触些硬件吧，趁着现在有空。

    其实想学点微控制器（Microcontroller）还是源于偶尔看到了国外Ye-Sheng Kuo, Sonal Verma, Thomas Schmid, and Prabal Dutta等人的hijiack项目，简要来说他们就是想通过设计的音频耳机硬件接口，来接受传感生活中的数字、模拟信号。这个方向未来一定是迫切的需要，我们已经看到了许多的应用，不管是sixsensth(虽然只是demo,两年多了也没传上去程序），iphone的siri，android 的ADK，当然Microsoft的kinect(也有与wp7的整合应用），很成功的Bump(不知微信的摇一摇何时能完美）。总之，人们需要与虚拟世界更多样的交互，我们需要的不仅仅是简单的鼠标、键盘、触摸屏，我们的生活中无时无刻都需要更直接的交互。天天喊着云计算，是啊，我们更需要更直接的收集生活中有意义的数据利用所谓（数据挖掘/机器学习/模式识别 ， 这三者概念区别至今我笨的没搞清）来为我们生活的决策、联系，提供多种清晰的选择可能和服务。 就拿iphone来举例，如果像digifit ,AliveCor这种应用能够快点有医疗标准出来，可以对收集的血压心电等数据采集后实时分析，建立动态家庭医疗监护网络，相信会挽救不少人的性命。多的不扯了，作为小白的我，要脚踏实地，从最基础的开始。

    回到hijiack项目，再简单说一下他们的设计思路，下图为系统架构图，

 

可以看到，从手机耳机端引出了四个线路，分别是左声道、右声道、公用信道信号、麦克风。右声道为能量收集电路（energy harvesting circuit）提供电源，左声道将手机输出的数据输入到微处理芯片。麦克风将微处理器的数据输入回手机上。手机和微处理器都采用了频移键控 （FSK）调制解调器。具体的设计细节，请参考http://www.eecs./~prabal/pubs/papers/kuo10hijack.pdf。

以下是其简单的示波应用硬件搭建图：

 

   其中，微处理器是搭载了电阻式传感器的电位计，当电阻传感器改变时，我们会看到手机上变换的相应电压波形。这里使用的微处理器是德州仪器的MSP430F1611。

  以下是他们项目的两个应用，左图为心电监护装置，右图为土壤湿度传感器。

 

以上就是他们做的移动传感项目，像这样的项目现在应该很多。当然，google也自从Android 3.1就引入了Android Open Accessory Development Kit（ADK)，它就是推荐了Arduino作为外设选择。

Arduino目前的应用就很多，远程泡茶，触控门，无线监控小车都还比较有意思，最后我们来看看Arduino的hello world 程序。

1.首先，下载Arduino 0023，解压后直接能够运行。

2.将arduino 控制器用USB接入电脑（这里还用不上电源供电）。

3.安装驱动，安装成功后，会显示端口。

   4.IDE上选择Tools->Board，控制器类型，在这里我用的就是Arduino Duemilanove Mega328。

5.配件安接

因为从原理图上可以看出13管脚与ATmega的引脚之间连接了一个1K的电阻，能够起到限流的作用，以保护二极管不被烧坏。发光二极管是有正负极性的，因此必须连接正确才能够让其正常发光。发光二极管腿比较长的一端是正极，需要接在Arduino数字I/O的13号管脚上；腿比较短的一端是负极，需要接在GND管脚上。

6.程序部分

好了，看看程序吧，

[cpp] view plaincopy

1. const unsigned int LED_PIN = 13;  
2. const unsigned int PAUSE = 1000;  
3. void setup() {                  
4.   // 引脚 13是大多数arduino板子上接LED灯的引脚  
5.   pinMode(LED_PIN, OUTPUT);       
6. }  
7.   
8. void loop() {  
9.   digitalWrite(LED_PIN, HIGH);   // 打开LED灯  
10.   delay(PAUSE);              // 等待  
11.   digitalWrite(LED_PIN, LOW);    // 关闭LED灯  
12.   delay(PAUSE);              // 等待  
13. }  

程序很简单，其中有两个函数setup()和loop()。setup()这个函数主要用来完成相应的初始化工作，在上面的例子中是将数字I/O的13号管脚设置为数字输出。loop()这个函数则是Arduino程序的主函数，相当于C语言中的main() 函数，一个Arduino程序要完成的主要功能都在该函数中实现，在上面的例子中是通过变换13号管脚的高低电平，并设置相应的延时，从而使发光二极管能够间歇性地不断亮灭。值得注意的是，HIGH时给LED灯供给5V电压，LOW则关闭。

7.上传用AVR-GCC编译后的程序到板子上，值得一提的是，编译后的文件，存储于C:\Users\newfacer\AppData\Local\Temp\build3206993456004941706.tmp目录下，

打开Blink.cpp可以看到，包含了 "WProgram.h"的头文件，其在Arduino IDE\arduino-0023\arduino-0023\hardware\arduino\cores\arduino 目录下，具体如何调用编译器以及函数的调用关系，有兴趣的可以自己搭建源代码环境，当然win下Cygwin，Java JDK，和ant是必须的，源码在这里下载。

    另外，相关配置参数的位置都在preferences.txt文件中，我的在C:\Users\newfacer\AppData\Roaming\Arduino文件夹下面。

为甚么会这样，具体可以去看arduinoIDE\lib\preferences.txt 的内容说明，可以照着说明更改相关属性：

你可以更改这个配置文件以修改相关IDE编辑器的字体，硬件的板卡类型，控制台输出等等属性，但是当Arduino没运行的时候，改了才不会有问题。具体为什么会这样，就只好请你去看IDE的源码了，这里就不做多余解释了。

8.运行结果

当上传程序成功后，会发现发光二极管立即闪了一下，表明bootloader正常工作了。接着再过一段时间，会看到发光二极管间歇性地不断亮灭，这就表明第一个Arduino程序已经成功地运行起来了。

面包板的连接也好弄，看下正负极别接反了，当led灯的阳极通过限流电阻与板子上的数字I/O口相连，数字口输出高电平时，led接通，发光二极管发出亮光。这里二极管负极接GND，正极接PIN 4, 中间要加个220欧姆，让二极管在正常范围工作。当然程序也就要重新改动LED_PIN=4，编译后重新上传。

后记：

如果觉得没玩够的，其实一个LED灯还能玩点东西，摩斯电码。易懂的对照表是二叉树的结构，如下图

左子树为短.，右子树为长-。例如Wolf 为

 

· — —— — —· — · ·· · — ·

我们可以通过设置LED灯亮的长短来表示不同的字母。

附加资料：

1.对自己微控制器硬件详细接口感兴趣的，可以到官网上下载相关文档，我的板子在这里，其他的也可以在相应的地方找到。

2.Arduino与Processing的接口：processing-arduino.zip，processing在这就不多介绍了，其支持 Java 语言架构，创始人Ben Fry， Casey Reas 都是mit media laboratory aesthetics + computation group  Laboratory 的成员，链接里相信有不少资料。