ArduinoでWindows用のプログラムを作成する方法

ある日、私はクレイジーなアイデアを思いつきました 500 個のレーザー ポインターを XNUMX か所に。 たくさんの時間を費やして、やり遂げました。 結果的には壮観で役に立たなかったが、私は気に入った。 半年前、私はまたクレイジーなアイデアを思いつきました。 今回は、まったく壮観ではありませんが、はるかに便利です。 私もそれに多くの時間を費やしました。 そしてこの記事では、私の XNUMX 番目のクレイジーなアイデアのベータ版を紹介します。

プロジェクトに「Nanonyam (Nanonyam)」という名前を付け、ロゴも考えました (5 分間描きました)。

Arduino の観点から考える人にとって、Nanonyam は Windows を制御するための仮想 Arduino シールドであると言えます。

つまり、NanonyamはAVRマイコンのファームウェア(ATMEGA2560推奨)をバイトコードとして使用する仮想マシンです。 この仮想マシンの内部には AVR コア シミュレータがありますが、SRAM アドレス 0x0060 ～ 0x01FF にある周辺デバイスの代わりに、仮想関数 (Windows API 関数を含む) への特別なインターフェイスがあります。 そして、ここですぐに理解することが非常に重要です。ファイルの削除やディスクのフォーマットなどの関数を誤って呼び出さないように、Nanonyam のコードは指定されたメモリ範囲にアクセスしてはなりません。 SRAM メモリの残りの範囲は 0x0200 ～ 0xFFFF (これは実際のマイクロコントローラよりも多い) で、ユーザーはあらゆる目的に使用できます。 実際のマイクロコントローラーのファームウェア (または別のアーキテクチャのファームウェア) の誤った起動に対する特別な保護があることにすぐに気づきました。「危険な」機能をアクティブにする前に、特別なトリッキーな仮想関数を呼び出す必要があります。 他にもいくつかのセキュリティ機能があります。

Nannyam 用のプログラムを作成するには、現在利用可能なすべての仮想関数を実装する特別なライブラリを使用する必要があります。 Nannyam 仮想マシンとそのライブラリをダウンロードします。 その後、缶。 しかし 仮想関数の説明ページ。 確かに、私のサイトは非常に原始的で、モバイル デバイスには対応していません。

Nannyam は家庭用および商業用に無料で使用できます。 Nannyam プログラムは「現状のまま」で提供されます。 ソースコードは提供されません。

このプログラムは現在テスト段階にあります。 Windows用の簡単なプログラムを作成できる約200の仮想関数を実装。
コード用のメモリは 256 KB しかないため、このような仮想マシンで複雑なものを作成しても機能しないことは明らかです。 データは別のファイルに保存でき、グラフィック部分のバッファは外部に実装されます。 すべての関数は簡素化され、8 ビット アーキテクチャに適合しています。

ナノニャムでは何ができますか? いくつかの問題が思いつきました。

プログラムブロックの開発

かつて、128x64 ドットのグラフィック ディスプレイ用に複雑なメニューをデザインする必要があったことがあります。 ピクセルがどのように見えるかを確認するためにファームウェアを実際のマイクロコントローラーに常にダウンロードするのは本当に嫌でした。 そこでNanonyamのアイデアが生まれました。 下の図は、同じメニューの項目の XNUMX つを実際の OLED ディスプレイから取得した画像を示しています。 これで、実際のデバイスがなくても作業できるようになりました。

Nannyam (最終的なアイデア) は、グラフィックス (表示やインジケーターをシミュレートできる)、ファイル (ログを作成したり、テスト データを読み込んだりできる) を操作したり、 COM ポートを備えたキーボード (同時に最大 10 個のボタンを読み取ることができます) (こちらは別のアイテムです)。

クイックプログラムの作成

たとえば、100500 個のテキスト ファイルを迅速に処理する必要があるとします。 それぞれを開き、単純なアルゴリズムに従ってわずかに変更し、保存して閉じる必要があります。 あなたが Python のマスターであれば、すべてを備えていることを祝福します。 しかし、あなたが熟練の Arduino であれば (そして、そういう人はたくさんいます)、Nannyam がこの問題の解決に役立ちます。 これが Nannyam での私の XNUMX 番目の目標です。テキスト処理、スクリーンショットの撮影、キーストロークのシミュレーションなどの多くの便利な機能をシステムに追加することです (ちなみに、これらはすべてすでに存在しています)。また、日常的なタスクを解決するための他の多くの機能も追加することです。 。

COMポート経由でハードウェアをテストする

Nannyam は、アルゴリズムに従って動作する端末として機能します。 小さなメニューを描画してデバイスを制御し、ポートから受信したデータを表示できます。 分析のためにファイルにデータを保存したり、ファイルからデータを読み取ったりできます。 ハードウェアの単純なデバッグとキャリブレーション、および単純な仮想計器コントロール パネルの作成に便利なツールです。 学生や若い科学者にとって、このプロジェクトは非常に役立ちます。

プログラミング研修

ただし、Arduino プロジェクト全体と同様、Nanonyam の主な有用性は、機能、インターフェイス、ブートローダーの簡素化にあります。 したがって、このプロジェクトは初心者プログラマや Arduino のレベルに満足している人にとって興味深いものとなるはずです。 ちなみに、私自身は、ずっと WinAVR か AVR Studio を使っていて、アセンブラから始めたため、Arduino についてはまだ詳しく勉強していません。 したがって、以下のサンプル プログラムは少し間違っていますが、十分に機能します。

こんにちはハブル！

Nannyam のいくつかの機能に慣れ、簡単なプログラムを作成してみましょう。 Arduino で書きますが、通常の方法ではなく、今できる方法で書きます (この環境をまだよく理解していないことはすでに言いました)。 まず、新しいスケッチを作成し、Mega2560 ボードを選択します。

スケッチをファイルに保存し、次にコピーします ナノニャム図書館。 ライブラリのヘッダーをインクルードするのは正しいのですが、Arduino で個々のファイルのコンパイルを記述する方法がわからないので、今のところはライブラリを直接 (そして一度に) インクルードするだけです。

#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"

Arduinoから直接インストールできる特別なモジュール「Nanonyam for Arduino」を作成するのがさらに正しいでしょう。 思いついたらすぐに実行しますが、今のところは仮想マシンの操作の本質だけを示しています。 次のコードを書きます。

//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
}

このプログラムでスケッチする ここからダウンロードできます。 機能の詳しい説明 サイトで検索する。 このコードのコメントだけで要点が理解できると思います。 ここの関数 sys_Nanonyam() 仮想マシンの「パスワード」の役割を果たし、仮想機能の制限を解除します。 この機能を使用しない場合、プログラムは 3 秒の操作後に終了します。

「チェック」ボタンを押します。間違いはありません。

次に、バイナリ ファイル (ファームウェア) を入手する必要があります。 メニューを選択してください」スケッチ>>バイナリ ファイルのエクスポート (CTRL+ALT+S)"

これにより、XNUMX つの HEX ファイルがスケッチ フォルダーにコピーされます。 プレフィックス「with_bootloader.mega」のないファイルのみを取得します。

Nannyam 仮想マシンに HEX ファイルを指定するにはいくつかの方法があり、それらはすべて説明されています このページ。 ファイルの隣に作成することをお勧めします ナノニャム.exe файл 道ここに、HEX ファイルへのフルパスを登録します。 その後、実行できます ナノニャム.exe。 碑文が入った窓が表示されます。

同様に、AVR Studio や WinAVR などの他の環境でもプログラムを作成できます。

これでナノニャムとの付き合いは終わります。 主要なアイデアは明確である必要があります。 さらに多くの例が Web サイトにあります。。 このプロジェクトを使用したい人が十分にいる場合は、さらにサンプルを作成し、仮想関数ライブラリを「埋める」作業を続けるつもりです。 プロジェクト開発の具体的なアイデアや不具合・バグ・バグの報告を受け付けます。 連絡先に案内することをお勧めします。 サイトに記載されている。 コメントでの議論も歓迎です。

皆さん、ご清聴いただき、そして良いプログラムを作っていただき、ありがとうございました！

出所： habr.com