Как да създавате програми за Windows в Arduino

Един ден ми хрумна лудата идея да донеса 500 лазерни показалки на едно място. Отделих много време и го направих. Получи се ефектно и безполезно, но ми хареса. Преди шест месеца ми хрумна друга луда идея. Този път не е никак грандиозно, но много по-полезно. Аз също отделих много време за това. И в тази статия представям бета версия на моята втора щура идея.

Нарекох проекта Nanonyam (Nanonyam) и дори измислих лого за него (рисувах за 5 минути).

За тези, които мислят от гледна точка на Arduino, можем да кажем, че Nanonyam е виртуален Arduino щит за управление на Windows.

С други думи, Nanonyam е виртуална машина, която използва фърмуер за микроконтролера AVR (препоръчва се ATMEGA2560) като байт код. Вътре в тази виртуална машина има симулатор на AVR ядро, но вместо периферни устройства, които се намират на SRAM адреси от 0x0060 до 0x01FF, има специален интерфейс към виртуални функции (включително Windows API функции). И тук е много важно да разберете веднага: кодът за Nanonyam не трябва да има никакъв достъп до посочения диапазон от памет, за да не се извика случайно, например, функцията за изтриване на файлове или форматиране на диск. Останалата част от обхвата на SRAM паметта от 0x0200 до 0xFFFF (това е повече, отколкото в истински микроконтролер) е достъпна за потребителя за всякакви цели. Веднага отбелязвам, че има специална защита срещу случайно стартиране на фърмуера на истински микроконтролер (или фърмуер от друга архитектура): преди да активирате "опасни" функции, трябва да извикате специална сложна виртуална функция. Има и някои други функции за сигурност.

За да създадете програми за Nanonyam, трябва да използвате специални библиотеки, които изпълняват всички налични в момента виртуални функции. Изтеглете виртуалната машина Nanonyam и библиотеките за нея След това можете да. Но страница с описание на виртуална функция. И да, сайтът ми е много примитивен и не е адаптиран за мобилни устройства.

Nanonyam е безплатен за домашна и търговска употреба. Програмата Nanonyam се предоставя на принципа „както е“. Изходният код не е предоставен.

В момента програмата е в тестова фаза. Внедрени са около 200 виртуални функции, които ви позволяват да създавате прости програми за Windows.
Очевидно създаването на нещо сложно в такава виртуална машина няма да работи, тъй като паметта за кода е само 256 kB. Данните могат да се съхраняват в отделни файлове, буферът за графичната част е реализиран външно. Всички функции са опростени и адаптирани за 8-битова архитектура.

Какво можете да правите в Nanonyam? Стигнах до няколко проблема.

Разработка на програмни блокове

Веднъж трябваше да проектирам сложно меню за графичен дисплей с размери 128x64 точки. Наистина не исках постоянно да зареждам фърмуера в истински микроконтролер, за да видя как изглеждат пикселите. И така се роди идеята за Nanonyam. Фигурата по-долу показва изображение от реален OLED дисплей на един от елементите в същото меню. Сега мога да работя с него без истинско устройство.

Nanonyam (в крайната си идея) е добър инструмент за разработване на програмни блокове за микроконтролери, тъй като има функции за работа с графики (можете да симулирате дисплеи и индикатори), с файлове (можете да правите журнали, да четете тестови данни), с клавиатура (можете да четете до 10 бутона едновременно), с COM портове (тук е отделен елемент).

Създаване на бързи програми

Например, трябва бързо да обработите 100500 XNUMX текстови файла. Всеки от тях трябва да бъде отворен, леко модифициран според някакъв прост алгоритъм, запазен и затворен. Ако сте майстор на Python, тогава ви поздравявам, имате всичко. Но ако сте закален arduino (и има много от тях), тогава Nanonyam ще ви помогне да разрешите този проблем. Това е втората ми цел в Nanonyam: да добавя много полезни функции като обработка на текст, правене на екранни снимки или симулиране на натискане на клавиши в системата (всички от които, между другото, вече са там), както и много други функции за решаване на рутинни задачи .

Тестване на хардуер през COM порт

Nanonyam може да действа като терминал, който работи според вашия алгоритъм. Можете да нарисувате малко меню за управление на устройството и показване на данните, получени от порта. Можете да запазвате и четете данни от файлове за анализ. Удобен инструмент за лесно отстраняване на грешки и калибриране на хардуер, както и за създаване на прости виртуални контролни панели за инструменти. За студенти и млади учени този проект може да бъде много полезен.

Обучение по програмиране

Въпреки това, както при целия проект Arduino, основната полезност на Nanonyam се крие в опростяването на функциите, интерфейса и буутлоудъра. Следователно този проект трябва да представлява интерес за начинаещи програмисти и тези, които са доволни от нивото на arduino. Между другото, аз самият все още не съм изучавал ардуино в детайли, защото винаги съм използвал WinAVR или AVR Studio, но започнах с асемблер. Следователно примерната програма по-долу ще бъде малко грешна, но доста работеща.

Здравей Habr!

Време е да се запознаете с някои функции на Nanonyam и да напишете проста програма. Ще пишем в Arduino, но не по обичайния начин, а по начина, по който мога сега (вече казах, че все още не съм разбрал тази среда много добре). Първо създайте нова скица и изберете платката Mega2560.

Запазете скицата във файл и след това копирайте Библиотека Nanonyam. Би било правилно да включим заглавките на библиотеките, но не знам как да напиша компилация от отделни файлове в Arduino, така че засега просто ще включим библиотеките директно (и всички наведнъж):

#include <stdio.h>
#include "NanonyamnN_System_lib.c"
#include "NanonyamnN_Keyboard_lib.c"
#include "NanonyamnN_File_lib.c"
#include "NanonyamnN_Math_lib.c"
#include "NanonyamnN_Text_lib.c"
#include "NanonyamnN_Graphics_lib.c"
#include "NanonyamnN_RS232_lib.c"

Още по-правилно би било да се направи специален модул „Nanonyam за Arduino“, който може да се инсталира директно от Arduino. Веднага щом го разбера, ще го направя, но засега просто показвам същността на работата с виртуална машина. Пишем следния код:

//Сразу после запуска рисуем текст в окне
void setup() {
  sys_Nanonyam();//Подтверждаем код виртуальной машины
  g_SetScreenSize(400,200);//Задаём размер дисплея 400х200 точек
  sys_WindowSetText("Example");//Заголовок окна
  g_ConfigExternalFont(0,60,1,0,0,0,"Arial");//Задаём шрифт Windows в ячейке шрифтов 0
  g_SetExternalFont(0);//Выбираем ячейку шрифтов 0 для рисования текста
  g_SetBackRGB(0,0,255);//Цвет фона синий
  g_SetTextRGB(255,255,0);//Цвет текста жёлтый
  g_ClearAll();//Очищаем экран (заливка цветом фона)
  g_DrawTextCenterX(0,400,70,"Hello, Habr!");//Рисуем надпись
  g_Update();//Выводим графический буфер на экран
}

//Просто ждём закрытия программы
void loop() {
  sys_Delay(100);//Задержка и разгрузка процессора
}

Скицирайте с тази програма можете да изтеглите тук. Подробно описание на функциите търсене в сайта. Надявам се, че коментарите в този код са достатъчни, за да разберете същността му. Тук функция sys_Nanonyam() играе ролята на "парола" за виртуалната машина, което премахва ограниченията върху виртуалните функции. Без тази функция програмата ще се затвори след 3 секунди работа.

Натискаме бутона "Провери" и не трябва да има грешки.

Сега трябва да получите двоичен файл (фърмуер). Изберете менюто "Sketch>>Експортиране на двоичен файл (CTRL+ALT+S)".

Това ще копира два HEX файла в папката на скицата. Взимаме само файла без префикса "with_bootloader.mega".

Има няколко начина за указване на HEX файл към виртуалната машина Nanonyam, всички те са описани на тази страница. Предлагам да създадете до файла Nanonyam.exe файл път, в който да регистрирате пълния път до нашия HEX файл. След което можете да бягате Nanonyam.exe. Получаваме прозорец с нашия надпис.

По подобен начин можете да създавате програми в други среди, като AVR Studio или WinAVR.

Тук завършваме запознанството си с Наноням. Основната идея трябва да е ясна. Още примери има на уебсайта.. Ако има достатъчно желаещи да използват този проект, тогава ще направя още примери и ще продължа да "пълня" библиотеките с виртуални функции. Приемат се конкретни идеи за развитие на проекта и доклади за неизправности, грешки и грешки. Препоръчително е да ги насочите към контакти, посочени в сайта. И дискусията е добре дошла в коментарите.

Благодаря на всички за вниманието и доброто програмиране!

Източник: www.habr.com