Arduino 引言：移动互联外设传感展望

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Arduino 引言：移动互联外设传感展望
java

Arduino 引言：移动互联外设传感展望 java 工作

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，

<img alt="" src="http://hi.csdn.net/attachment/201111/21/0_1321875690YadB.gif" width="715" height="486"> 



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.umich.edu/~prabal/pubs/papers/kuo10hijack.pdf。

以下是其简单的示波应用硬件搭建图：

<img alt="" src="http://hi.csdn.net/attachment/201111/21/0_13218551879g5O.gif" width="692" height="571"> 



 

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。

[size=13px; color: #313131;]

<img alt="" src="http://hi.csdn.net/attachment/201111/21/0_1321856214n4uz.gif" width="585" height="217"> [/size]

 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Android3.1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。

<img alt="" src="http://hi.csdn.net/attachment/201111/21/0_1321862317hJj8.gif" width="565" height="521">

 4.IDE上选择Tools->Board，控制器类型，在这里我用的就是Arduino Duemilanove Mega328。 <img alt="" src="http://hi.csdn.net/attachment/201111/21/0_1321875281GsX3.gif"> 

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，



<textarea readonly name="code" class="cpp">const unsigned int LED_PIN = 13;
const unsigned int PAUSE = 1000;
void setup() {
// 引脚 13是大多数arduino板子上接LED灯的引脚
pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
digitalWrite(LED_PIN, HIGH); // 打开LED灯
delay(PAUSE); // 等待
digitalWrite(LED_PIN, LOW); // 关闭LED灯
delay(PAUSE); // 等待
}</textarea>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。

<img alt="" src="http://hi.csdn.net/attachment/201111/21/0_1321864524te0N.gif"> 

 

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，

<img alt="" src="http://hi.csdn.net/attachment/201111/21/0_132186881981rM.gif">

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：

<img alt="" src="http://hi.csdn.net/attachment/201111/22/0_1321962055zC4t.gif">

 

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。

<img alt="" src="http://hi.csdn.net/attachment/201111/21/0_1321870686G6o4.gif">

 

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。 

 

<img alt="" src="http://hi.csdn.net/attachment/201111/22/0_1321978677rLHA.gif" width="726" height="637"> 

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

<img alt="" src="http://hi.csdn.net/attachment/201111/21/0_1321872611YKig.gif" width="720" height="257">

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：<a class="urllink" href="http://arduino.cc/playground/uploads/Interfacing/processing-arduino.zip" rel="nofollow" style="border-bottom-width: 1px; border-bottom-style: solid; border-bottom-color: rgb(0,151,156); padding-bottom: 0px;">processing-arduino.zip</a>，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。

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2011-12-20 14:08
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