Nano-programmeerbare kerstboom
Het ontbrekende handboek
(mijn doel is er een universeel monitoring apparaat van te maken: geluidsniveau, temperatuur, netwerkaktiviteit, …)
Een weinig gedocumenteerd object (Arexx creatie) en verkocht in verschillende vormen/versies op ondermeer Duitse webwinkels als Reichelt en Conrad (Als “MakerFactory”);
Voordeel: Je kan kiezen om hem:
- gewoon aan te steken en alles blauw-blauw te laten (Dat is de teststoestand bij opstarten: alle leds blauw, beetje koud hard blauw licht maar leuk in industrieële omgeving en de leds geven veel licht (dat belooft voor de batterij..).
- te voorzien van een micro:bit. De micro-bit kan je dan weer voorzien van een programma dat je afhaalt, en waarmee je de kleurtjes van de kerstboom laat varieren, rondlopen, verkleuren enz. Een micro:bit van de eerste versie volstaat. Je kan dan ook de rest van de micro:bit aansturen in je programma, voor het deel van de leds van de kerstboom moet je de Neopixel bibliotheek aanroepen voor een ledstrip van 12 leds RGB. Je kan bv tegelijk de temperatuur weergeven op de leds van de micro-bit, scrollend, en de lichtjes van de boom laten verlopen van kleur tegen een zelfgekozen tempo.
- te voorzien van een bijgeleverde “arduino-compatibele” nano die je in een voet kan steken die je op de printplaat moet solderen. Op het ene van de twee papiertjes die mee in de doos zitten, staat dat je de batterijhouder moet verwijderen (hoe?) en dan de ic voet op het bord solderen, en de batterijhouder vastsolderen. Daarna “programmeren als WS-2812” is het enige wat de erg summiere handleiding op het tweede bladje er verder over zegt.
- De bijgeleverde nano bevat standaard wel een demo: zachtjes opkomende en weer uitdovende kleur van de hele boom; groen, rood, blauw. Als je je eigen programma’s er in laadt, is deze natuurlijk weg.
Er wordt in alle talen verwezen naar “lesboeken en werkbladen met oefeningen en voorbeelden”, maar wel zonder te zeggen hoe of waar; ik heb ze online niet gevonden.
Micro:bit
De micro:bit is het gemakkelijkst te gebruiken, je moet hem maar in de speciale sleuf steken, en hij is onmiddellijk bruikbaar.
* Zelf bijeen puzzelen
BBC Micro:bit
WS-2812
Online bronnen:
* Een zip-bestand met een aantal “programma’s” om te downloaden:
software-2195092-makerfactory-mf-6585276-christmas-tree-mobile-kerstboom.zip
Uitgepakt geeft dat:
└── Software
├── Arduino
│ ├── VU_meter
│ │ └── VU_meter.ino
│ └── Zwaailamp
│ └── Zwaailamp.ino
└── Microbit
├── analog_read_led.hex
├── analog_read_led_log.py
├── analog_read_led.py
├── led_and_button_test_2boards.hex
├── led_and_button_test_2boards.py
├── led_and_button_test.hex
├── ledtest.hex
└── README.txt
5 directories, 10 files
Namen als “VU-meter”? “Zwaailamp”? Ik had eerder iets ivm kerstboom verwacht, maar ja…
* Aankoppelen
Sluit de micro:bit aan met de USB kabel aan de computer. Het ziet eruit alsof je een usb-drive aansluit, je kan die openen en ziet bestanden staan.
De uitvoerbare programma’s uit de Micro:bit directory van de download kan je naar de usb-Micro:bit kopiëren, je ziet onderaan een gele led flikkeren terwijls ze worden opgepikt door de Micro:bit; als dat stopt verdwijnt het bestand uit die usb-micro:bit map en start het programma met de uitvoering of wacht op bv de druk op een knop.
* Micro:bit programmeren
Bij Microbit zie je bestanden met uitgang
.hex: dat is het uitvoerbare bestand.
.py : dat is de wijzigbare broncode in python
Het is de broncode in python die nadien gecompileer wordt tot het hex bestand, dat kan je lokaal of via een website, waar je als download een .hex krijgt.
Je zou verwachten dat er telkens een broncode bestand is (.py) en daarvan een gecompileerde versie (.hex).
Helaas:
analog_read_led.py
analog_read_led.hex
analog_read_led_log.py
led_and_button_test_2boards.py
led_and_button_test_2boards.hex
led_and_button_test.hex
ledtest.hex
Gelukkig is er het README.txt bestand om alles te verduidelijken:
analog_read_led.hex VU meter
led_and_button_test.hex Looplicht. Met indrukken knop veranderd smiley op display microbit en worden leds rood ipv blauw.
led_and_button_test_2boards.hex Zelfde, echter nu met 16 LEDS (tweede board aangekoppeld via J2)
Euh??
Uitproberen van de .hex (en bekijken van .py indien beschikbaar);
* analog_read:
– Er brandt: 1 kant 3 blauwe leds; overkant bovenste blauwe led; andere kant onderste led groen: knippert onregelmatig (analoog? Maar op basis van wat? Random? Pin0? Ik krijg geen verandering in het patrook van knipperen.
– In de code valt me op dat er gewerkt wordt met pixelcount van 8, terwijl we er twaalf hebben.
* led_and_button_test.hex:
– op de micro:bit staat een sip kijkende smiley “:(” en er branden 3 blauwe leds op 1 ribbe, en 1 blauwe led op de tegenoverliggende. Er loopt 1 led rond op 8 leds die niet branden. Als je op de Micro:bit knop A indrukt, verandert de kleur van de rondlopende led naar rood. Als je loslaat terug naar vorige toestand.
– we hebben hier geen broncode van, maar de beschrijving is wel een beetje te volgen, waarschijnlijk ook een verkeerd aantal leds gedefinieerd voor deze boom.
* ledtest.hex:
– doet alle leds blauw branden, net alsof je de boom zonder micro-bit zou aanzetten.
– geen broncode.
* led_and_button_test_2boards
– Micro:bit geeft sip gezicht; doet verder een enkele blauwe led rondlopen : van beneden naar boven, over de top terug naar beneden. Even pause (ongeveer 4 tellen). Op de andere ribben ook weer van beneden naar boven en over de top naar beneden; dan ineens terug naar uitgangspositie. Als je knop A indrukt op de micro:bit verandert het gezicht naar een smiley en de kleur die rondloopt naar rood, zolang je de knop ingedrukt houdt.
– broncode spreekt van pixelcount 16; dus dat verklaart de 4 tellen waar we niets zien gebeuren?
Arduino Nano:
Om de “arduino” Nano te monteren moet de batterijhouder verwijderd worden en dat ziet er op het eerste zicht gemakkelijk uit, want die is vastgezet met 2 boutjes; losdraaien en klaar? Neen. De batterijhouder zit ook met 2 pinnen vast(gesoldeerd?) op het bord, nl waarmee de stroom doorgegeven wordt. Die moet je dus voorzichtig los solderen, want nadien moet hij er terug aan. Het nano-blaadje uitleg geeft al toe dat de voet voor de nano-processor niet past op het bord van de kerstboom: je moet 1 paar tegenoverliggende voetjes ombuigen. Daarna moet je de voet vastsolderen (volgens de handleiding met de nano erin, is dat wel voorzichtig?), en daarna moet je de nano er uit halen en de batterijhouder terug vastsolderen. Alleen spijtig dat je daar zo goed als niet meer aankan, want de voet zit in de weg nu.
De handleiding zegt: “Als de Arduino Nano op de print gesoldeerd is, kun je de kerstboom niet meer met de Micro:bit gebruiken”, maar de Arduino is niet vastgesoldeerd (past ook niet rechtstreeks), enkel de voet. En daardoor kan je de Nano er wel uithalen; en – vermoed ik- terug gebruiken met de Micro:bit (misschien een overblijfsel van een vorige versie?).
* Arduino software
Installatie (hier op Ubuntu 18.10):
Arduino “IDE” kan je downloaden voor Linux, bv in versie 1.8.13:
https://downloads.arduino.cc/arduino-1.8.13-linux64.tar.xz
Uitpakken, …
~/IOT-SBC/arduino-1.8.13-linux64/arduino-1.8.13$ ls
arduino examples java reference tools-builder
arduino-builder hardware lib revisions.txt uninstall.sh
arduino-linux-setup.sh install.sh libraries tools
en het installatieprogramma draaien:
~/IOT-SBC/arduino-1.8.13-linux64/arduino-1.8.13$ sudo ./install.sh
Adding desktop shortcut, menu item and file associations for Arduino IDE…
Starten met “arduino” (op de commandolijn) of uit het menu of link op de desktop.
* Configuratie
Je moet ervoor zorgen dat je toegang hebt tot de hardware van je computer, meer bepaald de seriële poort. Dat kan bv door je gebruiker aan een bepaalde groep toe te voegen die toegang heeft tot die seriële poorten. Of de luie, verwerpelijke, onveilige manier is de arduino software te starten met root rechten: sudo arduino.
Als het onmiddellijk lukt een een voorbeeldprogramma uit het menu “Files, Examples, Basic, Blink” te laden en dat naar de Nano te sturen (met de upload pijl), de Nano-led flikkert, en er begint een LED te pinken, dan lijkt het ok.
De software is gemaakt voor een heel groot aantal Arduino borden (en compatibelen), die toch allemaal wat onderling verschillen, bv van mogelijkheden, processor, communicatiechips enz.
In de software moet je mogelijk wat instellingen doen om die aan te passen aan het apparaatje dat je zelf hebt. Ik denk niet dat het kwaad kan, en ik heb het in ieder geval gedaan, om te proberen tot je een instelling vindt die werkt.
Voorbeeld:
-Tools, Board: Arduino Nano – je moet niet aangeven dat het geen echte Arduino is..
-Tools, Processor: ATmega 328P (old bootloader) – “old bootloader” maakte bij mij het verschil
-Tools, Port: /dev/TTYusb0 – kan bv op /dev/TTYs0 staan
-Programmer: Arduino as ISP
Zo lukte het doorsturen van het programma en daarna werkte de knipperende led (op de Nano zelf).
Bibliotheekbeheerder
In menu Tools, Library Manager, bij “Adafruit” zoeken naar “NeoPixel” (hier 1.7.0), druk “install”.
Als je een terminal venster openhebt zie je daar:
Installer Thread] Connect to https://downloads.arduino.cc/libraries/github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel-1.7.0.zip, method=GET, request id=AA5FE6A11AC24BAA
2021-01-11T23:32:53.124Z INFO c.a.u.n.HttpConnectionManager:157 [LibraryManager Installer Thread] Request complete URL="https://downloads.arduino.cc/libraries/github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel-1.7.0.zip", method=GET, response code=206, request id=AA5FE6A11AC24BAA, headers={null=[HTTP/1.1 206 Partial Content], Server=[cloudflare], Content-Range=[bytes 0-68907/68908], Last-Modified=[Thu, 05 Nov 2020 20:35:25 GMT], X-Amz-Cf-Id=[B_S_zxqMpHC22E8beW3D2fzEpQ_U0-4tpC7F1ZgKRmxFLMHJiQberQ==], Set-Cookie=[__cfduid=d583a54e468bb8f35f5c2779301d625a91610407973; expires=Wed, 10-Feb-21 23:32:53 GMT; path=/; domain=.arduino.cc; HttpOnly; SameSite=Lax], Content-Length=[68908], Age=[1257687], cf-request-id=[079564a8da0000f951dfb56000000001], Content-Type=[application/zip], X-Cache=[Miss from cloudfront], CF-Ray=[61027087c9b0f951-BRU], X-Amz-Cf-Pop=[BRU50-C1], Connection=[keep-alive], x-amz-version-id=[6Yh0xZLsEcmrSOLunFynfok9_0CfS0_4], Date=[Mon, 11 Jan 2021 23:32:53 GMT], Via=[1.1 99578e20c0b3a3e3de02b1f1fe508f98.cloudfront.net (CloudFront)], x-amz-replication-status=[COMPLETED], CF-Cache-Status=[HIT], Cache-Control=[private], ETag=["4eaaaa04f12af651fe17d3f5c4fafbc6"], Vary=[Accept-Encoding], x-amz-request-id=[081CA622C45AA4DD], x-amz-id-2=[v6sY2mUeZxs4GmWgvhuYtTVHb4ll/YLu7BOz6dbfpYY6Ey8xCYshTYf1TNM6XqbigeTh2Bv+DhQ=], Expect-CT=[max-age=604800, report-uri="https://report-uri.cloudflare.com/cdn-cgi/beacon/expect-ct"]}
Als je daarna terug in menu Tools, Manage Libraries naar deze library gaat, zie je hem staan als “installed”.
Sketch, Include Library, selecteer Adafruit NeoPixel; er wordt bovenaan een lijn ingevoegd met:
# include < Adafruit_NeoPixel .h > Je hebt de pin nodig waaruit gestuurd wordt:
#define PIN 9
Definieer de strip:
Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(12, PIN, NEO_RGB);
Daarna in de setup function (initialiseren op af):
strip.begin();
strip.show();
en dan in de programma loop, bv zet pixel nul (eerste in de rij) op rood:
strip.setPixelColor(0, 255, 0, 0); //turn pixel on red green blue
strip.show();
Of voor een hele reeks leds, “fill” met gebruik van de functie “Color” om de kleur te maken:
strip.fill(strip.Color(12, 64, 0), 0, 12);
strip.show();
Samengevat:
# include
#define PIN 9
Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(12, PIN, NEO_RGB);
#
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
strip.fill(strip.Color(12, 64, 0), 0, 12);
strip.show();
strip.begin();
strip.show();
}
#
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
strip.setPixelColor(0, 255, 0, 0); //turn pixel on red green blue
strip.show();
}
en dan uploaden …
Als de test werkt kan het echte programmeerwerk beginnen…
Succes!
