როგორ შევქმნათ პროგრამები Windows-ისთვის Arduino-ში

ერთ დღეს გამიჩნდა გიჟური იდეა მოტანა 500 ლაზერული მაჩვენებელი ერთ ადგილას. ბევრი დრო გავატარე და გავაკეთე. სანახაობრივი და უსარგებლო აღმოჩნდა, მაგრამ მომეწონა. ექვსი თვის წინ კიდევ ერთი გიჟური იდეა გამიჩნდა. ამჯერად, სულაც არ არის სანახაობრივი, მაგრამ ბევრად უფრო სასარგებლო. მეც დიდ დროს ვუთმობდი მასზე. და ამ სტატიაში წარმოგიდგენთ ჩემი მეორე გიჟური იდეის ბეტა ვერსიას.

პროექტს ვუწოდე Nanonyam (Nanonyam) და ლოგოც კი მოვიფიქრე (5 წუთი დავხატე).

მათთვის, ვინც ფიქრობს Arduino-ზე, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ Nanonyam არის ვირტუალური Arduino ფარი Windows-ის სამართავად.

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, Nanonyam არის ვირტუალური მანქანა, რომელიც იყენებს firmware-ს AVR მიკროკონტროლერისთვის (რეკომენდებულია ATMEGA2560), როგორც ბაიტეკოდი. ამ ვირტუალური მანქანის შიგნით არის AVR ბირთვის სიმულატორი, მაგრამ პერიფერიული მოწყობილობების ნაცვლად, რომლებიც განლაგებულია SRAM მისამართებზე 0x0060-დან 0x01FF-მდე, არის სპეციალური ინტერფეისი ვირტუალური ფუნქციებისთვის (მათ შორის Windows API ფუნქციები). და აქ ძალიან მნიშვნელოვანია დაუყოვნებლივ გვესმოდეს: Nanonyam-ის კოდს არ უნდა ჰქონდეს წვდომა მითითებულ მეხსიერების დიაპაზონში, რათა შემთხვევით არ გამოიძახოს, მაგალითად, ფაილების წაშლის ფუნქცია ან დისკის ფორმატირება. დანარჩენი SRAM მეხსიერების დიაპაზონი 0x0200-დან 0xFFFF-მდე (ეს უფრო მეტია, ვიდრე რეალურ მიკროკონტროლერში) ხელმისაწვდომია მომხმარებლისთვის ნებისმიერი მიზნით. დაუყოვნებლივ აღვნიშნავ, რომ არსებობს სპეციალური დაცვა რეალური მიკროკონტროლერის (ან სხვა არქიტექტურის პროგრამული უზრუნველყოფის პროგრამული უზრუნველყოფის) შემთხვევით გაშვებისგან: "საშიში" ფუნქციების გააქტიურებამდე, თქვენ უნდა გამოიძახოთ სპეციალური სახიფათო ვირტუალური ფუნქცია. ასევე არის სხვა უსაფრთხოების მახასიათებლები.

Nanonyam-ისთვის პროგრამების შესაქმნელად, თქვენ უნდა გამოიყენოთ სპეციალური ბიბლიოთეკები, რომლებიც ახორციელებენ ამჟამად არსებულ ყველა ვირტუალურ ფუნქციას. ჩამოტვირთეთ Nanonyam ვირტუალური მანქანა და ბიბლიოთეკები მისთვის ამის შემდეგ შეგიძლიათ. მაგრამ ვირტუალური ფუნქციის აღწერილობის გვერდი. დიახ, ჩემი საიტი ძალიან პრიმიტიულია და არ არის ადაპტირებული მობილური მოწყობილობებისთვის.

Nanonyam უფასოა სახლისა და კომერციული გამოყენებისთვის. Nanonyam პროგრამა მოწოდებულია "როგორც არის" საფუძველზე. წყაროს კოდი არ არის მოწოდებული.

პროგრამა ამჟამად ტესტირების ფაზაშია. განხორციელდა 200-მდე ვირტუალური ფუნქცია, რომელიც საშუალებას გაძლევთ შექმნათ მარტივი პროგრამები Windows-ისთვის.
ცხადია, ასეთ ვირტუალურ მანქანაში რაიმე რთულის შექმნა არ იმუშავებს, რადგან კოდის მეხსიერება მხოლოდ 256 კბ-ია. მონაცემები შეიძლება ინახებოდეს ცალკეულ ფაილებში, გრაფიკული ნაწილის ბუფერი დანერგილია გარედან. ყველა ფუნქცია გამარტივებულია და ადაპტირებულია 8-ბიტიანი არქიტექტურისთვის.

რა შეგიძლიათ გააკეთოთ ნანონიამში? რამდენიმე პრობლემა გამომივიდა.

პროგრამის ბლოკების შემუშავება

ერთხელ დამჭირდა კომპლექსური მენიუს შემუშავება 128x64 წერტილიანი გრაფიკული ჩვენებისთვის. მე ნამდვილად არ მინდოდა მუდმივად ჩატვირთვა firmware რეალურ მიკროკონტროლერში, რათა მენახა, როგორ გამოიყურება პიქსელები. ასე დაიბადა ნანონიამის იდეა. ქვემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს სურათს იმავე მენიუს ერთ-ერთი ელემენტის რეალური OLED ეკრანიდან. ახლა მე შემიძლია მისი მეშვეობით მუშაობა რეალური მოწყობილობის გარეშე.

Nanonyam (მის საბოლოო იდეაში) კარგი ინსტრუმენტია მიკროკონტროლერებისთვის პროგრამის ბლოკების დასამუშავებლად, რადგან არსებობს გრაფიკასთან მუშაობის ფუნქციები (შეგიძლიათ მოახდინოთ დისპლეების და ინდიკატორების სიმულაცია), ფაილებთან (შეგიძლიათ გააკეთოთ ჟურნალები, წაიკითხოთ ტესტის მონაცემები), კლავიატურა (შეგიძლიათ ერთდროულად წაიკითხოთ 10 ღილაკი), COM პორტებით (აქ არის ცალკე პუნქტი).

სწრაფი პროგრამების შექმნა

მაგალითად, თქვენ უნდა სწრაფად დაამუშავოთ 100500 ტექსტური ფაილი. თითოეული მათგანი უნდა გაიხსნას, ოდნავ შეცვალოს რაიმე მარტივი ალგორითმის მიხედვით, შენახვა და დახურვა. თუ პითონის ოსტატი ხარ, მაშინ გილოცავ, ყველაფერი გაქვს. მაგრამ თუ თქვენ ხართ გამაგრებული არდუინო (და ბევრი მათგანია), მაშინ Nanonyam დაგეხმარებათ ამ პრობლემის მოგვარებაში. ეს არის ჩემი მეორე მიზანი Nanonyam-ში: დავამატო ბევრი სასარგებლო ფუნქცია, როგორიცაა ტექსტის დამუშავება, სკრინშოტების გადაღება ან კლავიშების დარტყმის სიმულაცია სისტემაში (სხვათა შორის, უკვე არსებობს), ისევე როგორც მრავალი სხვა ფუნქცია რუტინული ამოცანების გადასაჭრელად. .

აპარატურის ტესტირება COM პორტის საშუალებით

Nanonyam შეიძლება იმოქმედოს როგორც ტერმინალი, რომელიც მუშაობს თქვენი ალგორითმის მიხედვით. თქვენ შეგიძლიათ დახაზოთ პატარა მენიუ მოწყობილობის გასაკონტროლებლად და პორტიდან მიღებული მონაცემების ჩვენების მიზნით. თქვენ შეგიძლიათ შეინახოთ და წაიკითხოთ მონაცემები ფაილებიდან ანალიზისთვის. მოსახერხებელი ხელსაწყო ტექნიკის მარტივი გამართვისა და კალიბრაციისთვის, ასევე მარტივი ვირტუალური ინსტრუმენტის მართვის პანელების შესაქმნელად. სტუდენტებისთვის და ახალგაზრდა მეცნიერებისთვის ეს პროექტი შეიძლება ძალიან სასარგებლო იყოს.

პროგრამირების ტრენინგი

თუმცა, როგორც მთელი Arduino პროექტის შემთხვევაში, Nanonyam-ის მთავარი სარგებლობა მდგომარეობს ფუნქციების, ინტერფეისის და ჩამტვირთველის გამარტივებაში. ამიტომ, ეს პროექტი საინტერესო უნდა იყოს დამწყები პროგრამისტებისთვის და მათთვის, ვინც კმაყოფილია არდუინოს დონით. სხვათა შორის, მე თვითონ ჯერ კიდევ არ მაქვს შესწავლილი არდუინო დეტალურად, რადგან ყოველთვის ვიყენებდი WinAVR ან AVR Studio, მაგრამ დავიწყე ასამბლერით. ამიტომ, ქვემოთ მოყვანილი მაგალითის პროგრამა ცოტა არასწორი იქნება, მაგრამ საკმაოდ მუშა.

გამარჯობა ჰაბრ!

დროა გაეცნოთ Nanonyam-ის ზოგიერთ მახასიათებელს და დაწეროთ მარტივი პროგრამა. ჩვენ დავწერთ Arduino-ში, მაგრამ არა ჩვეულებრივად, არამედ ისე, როგორც ახლა შემიძლია (უკვე ვთქვი, რომ ჯერ კარგად არ გამიაზრებია ეს გარემო). ჯერ შექმენით ახალი ესკიზი და აირჩიეთ Mega2560 დაფა.

შეინახეთ ესკიზი ფაილში და დააკოპირეთ შემდეგი ნანონიამის ბიბლიოთეკა. სწორი იქნებოდა ბიბლიოთეკების სათაურების ჩართვა, მაგრამ არ ვიცი როგორ დავწერო ცალკეული ფაილების კომპილაცია Arduino-ში, ამიტომ ახლა ჩვენ უბრალოდ ჩავრთავთ ბიბლიოთეკებს პირდაპირ (და ერთდროულად):

#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"

კიდევ უფრო სწორი იქნება სპეციალური მოდულის „Nanonyam for Arduino“-ს დაყენება, რომელიც შეიძლება დაინსტალირდეს პირდაპირ Arduino-დან. როგორც კი გავარკვევ, მაშინვე გავაკეთებ, მაგრამ ჯერჯერობით მხოლოდ ვირტუალურ მანქანასთან მუშაობის არსს ვაჩვენებ. ჩვენ ვწერთ შემდეგ კოდს:

//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
}

ესკიზი ამ პროგრამით შეგიძლიათ ჩამოტვირთოთ აქ. ფუნქციების დეტალური აღწერა მოძებნეთ საიტზე. ვიმედოვნებ, რომ ამ კოდში მოცემული კომენტარები საკმარისი იქნება მისი არსის გასაგებად. აქ ფუნქცია sys_Nanonyam() ასრულებს "პაროლის" როლს ვირტუალური მანქანისთვის, რომელიც ხსნის შეზღუდვებს ვირტუალურ ფუნქციებზე. ამ ფუნქციის გარეშე პროგრამა დაიხურება მუშაობის 3 წამის შემდეგ.

ჩვენ ვაჭერთ ღილაკს "შემოწმება" და არ უნდა იყოს შეცდომები.

ახლა თქვენ უნდა მიიღოთ ბინარული ფაილი (firmware). აირჩიეთ მენიუ "ჩანახატი>>ორობითი ფაილის ექსპორტი (CTRL+ALT+S)".

ეს დააკოპირებს ორ HEX ფაილს ესკიზის საქაღალდეში. ჩვენ ვიღებთ მხოლოდ ფაილს პრეფიქსის გარეშე "with_bootloader.mega".

Nanonyam ვირტუალურ მანქანაში HEX ფაილის მითითების რამდენიმე გზა არსებობს, ყველა მათგანი აღწერილია ამ გვერდზე. მე გთავაზობთ ფაილის გვერდით შექმნას Nanonyam.exe ფაილი გზა, რომელშიც უნდა დაარეგისტრიროთ ჩვენი HEX ფაილის სრული გზა. რის შემდეგაც შეგიძლიათ სირბილი Nanonyam.exe. ჩვენ ვიღებთ ფანჯარას ჩვენი წარწერით.

ანალოგიურად, შეგიძლიათ შექმნათ პროგრამები სხვა გარემოში, როგორიცაა AVR Studio ან WinAVR.

სწორედ აქ ვამთავრებთ ნანონიამთან გაცნობას. მთავარი აზრი ნათელი უნდა იყოს. მეტი მაგალითები მოცემულია საიტზე.. თუ ამ პროექტის გამოყენების მსურველი საკმარისი იქნება, მაშინ მე გავაკეთებ მეტ მაგალითებს და გავაგრძელებ ვირტუალური ფუნქციების ბიბლიოთეკების „შევსებას“. მიიღება კონკრეტული იდეები პროექტის შემუშავებისთვის და ანგარიშები გაუმართაობის, ხარვეზებისა და შეცდომების შესახებ. მიზანშეწონილია მათი მიმართვა კონტაქტებზე, საიტზე მითითებულია. და დისკუსია მისასალმებელია კომენტარებში.

მადლობა ყველას ყურადღებისთვის და კარგი პროგრამირებისთვის!

წყარო: www.habr.com