Управление arduino через android. Android приложения для Arduino

Многие сегодня мечтают жить в «умном» доме. Но коммерческие решения в наше время отталкивают своей немалой ценой. К счастью, систему домашней автоматики можно сделать самостоятельно на основе дешевых и легкодоступных компонентов.

В данном материале будет показано как с помощью Android-устройства и Arduino управлять бытовыми приборами, в нашем случае лампами. При этом даже если вы новичок в программировании и не имеете опыта написания программ для Android, вы без проблем сможете завершить этот проект.

Для проекта потребуется немного элементов: плата Arduino или любой клон, интерфейсный модуль TTL-UART Bluetooth с рабочим напряжением 5 В, несколько реле и драйвера (цепи управления) к ним, ну и, конечно же, смартфон или планшет на Android.

Этот проект включает в себя две отдельные части: схему управления аппаратным обеспечением и Android-приложение. Связь между цепью управления и приложением для Android осуществляется с помощью беспроводного интерфейса Bluetooth. ASCII команды пересылаются с телефона в Arduino, которые в дальнейшем расшифровываются и представляются командами на включение или отключение определенного бытового прибора.

Разработчики приложений для Android-устройств в большинстве своем знают язык программирования Java, но в данном случае знание этого языка не понадобится, поскольку есть довольно простая и понятная онлайн среда разработки App Inventor, созданная в MIT. Она специально создана для людей, не разбирающихся в программировании на Java, и предлагает собирать приложение визуально из блоков операций. Вот так выглядит наша программа для Android:

Скачать исходник программы, состоящий из блоков в App Inventor, и саму программу с расширением apk можно .

Теперь нужно собрать схему, как показано на рисунке ниже.

Учтите, что линия RX на Arduino должна быть соединена с линией TX модуля Bluetooth, а линия TX на Arduino должна быть соединена с линией RX модуля Bluetooth.

Для программирования платы Arduino у вас должна быть установлена среда разработки Arduino IDE. Ниже приведен скетч для Arduino.

const int led1 = 2; const int led2 = 3; const int led3 = 4; const int led4 = 5; byte serialA; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(led1, OUTPUT); pinMode(led2, OUTPUT); pinMode(led3, OUTPUT); pinMode(led4, OUTPUT); } void loop() { if (Serial.available() > 0) {serialA = Serial.read();Serial.println(serialA);} switch (serialA) { case 1: digitalWrite(led1, HIGH); break; case 11: digitalWrite(led1, LOW); break; case 2: digitalWrite(led2, HIGH); break; case 22: digitalWrite(led2, LOW); break; case 3: digitalWrite(led3, HIGH); break; case 33: digitalWrite(led3, LOW); break; case 4: digitalWrite(led4, HIGH); break; case 44: digitalWrite(led4, LOW); break; } }

После того, как вы записали скетч в Arduino и установили приложение под Android, нужно подключиться с телефона к модулю Bluetooth. Для этого включите питание Arduino и модуля Bluetooth и активируйте Bluetooth на вашем телефоне, сделав его также видимым для всех устройств. После этого в списке поиска других Bluetooth-устройств вы сможете найти этот модуль. Введите код сопряжения, который, как правило, представляет собой «1234» или «0000».

Устройство, с которым вы сопрягаетесь, в данном случае будет носит название. После сопряжения включайте приложение EG-HOME и нажмите на кнопку Bluetooth, чтобы выбрать сопряженное устройство в программе. После этого ваш телефон будет подключен к цепи управления, и, нажимая соответствующие кнопки, вы будете включать или выключать лампы.

Хотите послать текстовое сообщение с вашего смартфона с ОС Android на свою плату Arduino? В этой статье написано, как это сделать!

Что потребуется

• смартфон на Android с поддержкой режима USB хоста (т.е. поддержка OTG) - большинство устройств, работающих с Android 3.1 и выше, поддерживают этот режим. Проверьте свой телефон с помощью USB Host Diagnostics App из Play Store;
• Arduino - любая версия. Я буду использовать Uno R3 ;
• USB кабель для Arduino;
• USB OTG кабель - он необходим вам, чтобы подключить USB кабель Arduino к порту micro-USB телефона;
• Android Studio - вам необходимо установить его. Это довольно просто сделать. Android Studio делает разработку приложений проще, благодаря своим предположениям и генерации кода. Это одна из лучших IDE. Вы также можете использовать эту статью в качестве руководства по установке Android IDE.

Основные компоненты приложения для Android

В Android приложении есть три основных файла:

MainActivity.java Здесь находится выполняемый код на Java, который управляет тем, как будет функционировать приложение. activity_main.xml Содержит макет приложения, то есть, компоненты: кнопки, компоненты отображения текста и т.д. AndroidManifest.xml Здесь вы определяете, когда приложение должно запускаться, в какие права ему нужны, и к какому аппаратному обеспечению ему необходимо получить доступ.

Еще есть множество других файлов, но все они связаны друг с другом с помощью этих трех.

Активность может быть охарактеризована, как экран, где пользователь взаимодействует с телефоном. Активности содержат такие виджеты, как кнопки, текстовые поля, изображения и т.д., которые помогают в передаче информации. Данное руководство будет использовать только одну активность, MainActivity , которая будет принимать введенный пользователем текст, чтобы отправить его на Arduino, а также отображать принятый текст.

Макет

Мы будем использовать тот же макет, что и в USB App и Bluetooth App. Он прост и содержит минимум виджетов, необходимых для проверки соединения между устройствами.

Как вы можете видеть, он содержит виджет EditText для получения данных от пользователя, кнопки для запуска соединения, передачи данных, завершения соединения и очистки TextView . Полученные данные отображаются в TextView (пустое пространство под кнопками).

Вот часть XML кода. Поскольку код для кнопок похож, здесь он не приводится. Полный код можно скачать по ссылке в конце статьи.

Я использовал здесь RelativeLayout , а это означает, что каждый виджет расположен относительно виджетов вокруг него. Макет может быть легко воссоздан на вкладке Design Tab , где вы можете перетащить виджеты туда, куда хотите. Нам необходимо описать, что будет происходить при нажатии на кнопку. Для этого используется метод onClick . Укажите имя метода в XML коде для кнопки. Для этого добавьте строку:

Android:onClick="onClickMethod"

Теперь наведите курсор мыши на эту строку, слева должно будет появиться предупреждение, похожее на это:

Нажмите на варианте «Создать onClick...». Это автоматически добавит код метода onClick в MainActivity.java . Вам необходимо выполнить это для каждой кнопки.

Библиотека USB Serial

Настройка последовательного соединения в Android довольно трудоемка, так как требует от вас ручной настройки множества вещей, поэтому я нашел несколько библиотек, которые делают всё это автоматически. Я протестировал несколько из них и, наконец, остановился на библиотеке UsbSerial от Github пользователя felHR85 . Среди подобных библиотек, что я нашел, она единственная до сих пор обновляется. Ее довольно легко настроить и использовать. Чтобы добавить библиотеку в свой проект, скачайте последнюю версию JAR файла на Github. Поместите его в подкаталог libs в каталоге вашего проекта. Затем в файловом проводнике в Android Studio кликните правой кнопкой мыши на JAR файле и выберите « Добавить как библиотеку » (Add as Library). Вот и всё!

Алгоритм выполнения программы

Это краткий план того, как мы будем действовать. Каждая активность имеет метод onCreate() , который запускается при создании активности. Какой бы код вы ни хотели запустить в начале, он должен быть помещен внутрь этого метода. Обратите внимание, что чтение из устройства является асинхронным, то есть оно будет работать в фоновом режиме. Это делается для того, чтобы данные были получены как можно скорее.

Открытие соединения

Во-первых, давайте определим метод onClick для кнопки Begin . При нажатии необходимо выполнить поиск всех подключенных устройств, а затем проверить, совпадает ли VendorID подключенного устройства (ID поставщика) с VendorID Arduino. Если совпадение найдено, то у пользователя должно быть запрошено разрешение. Каждое ведомое USB устройство имеет ID поставщика (Vendor ID) и ID продукта (Product ID), которые могут быть использованы для определения того, какие драйвера должны использоваться для этого устройства. Vendor ID для любой платы Arduino равен 0x2341 или 9025.

Public void onClickStart(View view) { HashMap usbDevices = usbManager.getDeviceList(); if (!usbDevices.isEmpty()) { boolean keep = true; for (Map.Entry entry: usbDevices.entrySet()) { device = entry.getValue(); int deviceVID = device.getVendorId(); if (deviceVID == 0x2341) //Arduino Vendor ID { PendingIntent pi = PendingIntent.getBroadcast(this, 0, new Intent(ACTION_USB_PERMISSION), 0); usbManager.requestPermission(device, pi); keep = false; } else { connection = null; device = null; } if (!keep) break; } } }

Теперь давайте определим BroadcastReceiver для приема широковещательных сообщений, чтобы запросить у пользователя разрешения, а также для автоматического запуска соединения, когда устройство подключено, и закрытия соединения, когда оно отключено.

// Приемник широковещательных сообщений для автоматического запуска и закрытия последовательного соединения. private final BroadcastReceiver broadcastReceiver = new BroadcastReceiver() { @Override public void onReceive(Context context, Intent intent) { if (intent.getAction().equals(ACTION_USB_PERMISSION)) { boolean granted = intent.getExtras().getBoolean(UsbManager.EXTRA_PERMISSION_GRANTED); if (granted) { connection = usbManager.openDevice(device); serialPort = UsbSerialDevice.createUsbSerialDevice(device, connection); if (serialPort != null) { if (serialPort.open()) { //Установить параметры последовательного соедниения. setUiEnabled(true); //Включить кнопки в UI. serialPort.setBaudRate(9600); serialPort.setDataBits(UsbSerialInterface.DATA_BITS_8); serialPort.setStopBits(UsbSerialInterface.STOP_BITS_1); serialPort.setParity(UsbSerialInterface.PARITY_NONE); serialPort.setFlowControl(UsbSerialInterface.FLOW_CONTROL_OFF); serialPort.read(mCallback); // tvAppend(textView,"Serial Connection Opened!\n"); } else { Log.d("SERIAL", "PORT NOT OPEN"); } } else { Log.d("SERIAL", "PORT IS NULL"); } } else { Log.d("SERIAL", "PERM NOT GRANTED"); } } else if (intent.getAction().equals(UsbManager.ACTION_USB_DEVICE_ATTACHED)) { onClickStart(startButton); } else if (intent.getAction().equals(UsbManager.ACTION_USB_DEVICE_DETACHED)) { onClickStop(stopButton); } }; };

Если первое условие IF выполняется, и если пользователь дал разрешение, то начать соединение с устройством, у которого Vendor ID совпадает с необходимым нам Vendor ID. Кроме того, если принято широковещательное сообщение о подключении или отключении устройства, вручную вызывать методы onClick для кнопок Start и Stop . SerialPort определяется с использованием устройства и соединения в качестве аргументов. В случае успеха открыть SerialPort и установить соответствующие параметры. Значения параметров для Arduino Uno равны: 8 бит данных, 1 стоповый бит, бита четности нет, управление потоком выключено. Скорость передачи данных может быть 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 28800, 38400, 57600 или 115200 бит/с, но мы будем использовать стандартные 9600 бит/с.

Прием данных от устройства

Во фрагменте кода выше обратите внимание на строку, содержащую serialPort.read(mCallback) . Здесь функции read передается ссылка на объект Callback , который будет автоматически срабатывать при обнаружении входящих данных.

UsbSerialInterface.UsbReadCallback mCallback = new UsbSerialInterface.UsbReadCallback() { // Определение метода обратного вызова, который вызывается при приеме данных. @Override public void onReceivedData(byte arg0) { String data = null; try { data = new String(arg0, "UTF-8"); data.concat("/n"); tvAppend(textView, data); } catch (UnsupportedEncodingException e) { e.printStackTrace(); } } };

Полученные данные будут в форме необработанных байтов. Нам придется перекодировать их в читаемый формат, например, UTF-8. Затем они добавляются в TextView с помощью специального метода tvAppend() . Это делается так потому, что любые изменения в пользовательском интерфейсе могут выполняться только в потоке пользовательского интерфейса. Так как данный Callback будет запущен, как фоновый поток, то он не может напрямую повлиять на пользовательский интерфейс.

Private void tvAppend(TextView tv, CharSequence text) { final TextView ftv = tv; final CharSequence ftext = text; runOnUiThread(new Runnable() { @Override public void run() { ftv.append(ftext); } }); }

Передача данных на устройство

Передача данных относительно проста по сравнению с чтением данных с устройства. Это простой вызов функции с байтами данных, которые необходимо передать, в качестве аргумента. Это будет реализовано в методе onClick кнопки Send .

SerialPort.write(string.getBytes());

Закрытие соединения

Чтобы закрыть соединение, просто закройте последовательный порт.

SerialPort.close();

Манифест приложения

Манифест объявляет, какие дополнительные разрешения могут потребоваться приложению. Единственное необходимое нам разрешение - это разрешение сделать телефон USB хостом. Добавьте следующую строку в манифест:

Приложение можно заставить запускаться автоматически, добавив фильтр интентов в главную активность MainActivity . Этот фильтр интентов будет срабатывать при подключении любого нового устройства. Вид устройства может быть указан явно с помощью ID поставщика (Vendor ID) и/или ID продукта (Product ID) в XML файле.

Обратите внимание на строку " android:resource="@xml/device_filter ". Она говорит компилятору, что он может найти свойства устройства в файле с именем device_filter в каталоге src/main/res/xml , поэтому создайте подкаталог " xml " в каталоге src/main/res и поместите в него файл со следующим содержанием:

Тестирование приложения

Соберите приложение и запустите его на своем смартфоне. Теперь запустите Arduino IDE и настройте Arduino для простого эхо всего, что плата будет принимать через последовательный порт. Вот очень простой код, помогающий сделать это:

Void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { char c; if(Serial.available()) { c = Serial.read(); Serial.print(c); } }

Теперь подключите Arduino к microUSB порту телефона, используя OTG кабель. Приложение должно запуститься автоматически. Попробуйте послать какой-нибудь текст, и те же данные будут возвращены обратно!

Заключение

Данная статья показывает, как Arduino может общаться с вашим смартфоном. И возможности использования этого бесконечны! В случае, когда необходимы данные с любого датчика, которого нет среди встроенных в смартфон, можно воспользоваться любым микроконтроллером для считывания данных с этого датчика и передачи их на смартфон. В следующей статье будет показано, как подключить смартфон к Arduino, используя популярный bluetooth модуль HC05.

В этой статье представлена пошаговая инструкция, которая поможет вам самостоятельно создать приложение для Android-смартфона, предназначенное для управления чем-либо через Bluetooth. Для демонстрации мы подробно разберем пример мигания светодиодом на Arduino по командам с телефона или планшета. В результате выполнения наших инструкций вы научитесь делать вот так:

Для управления домашним роботом достаточно добавить кнопок и обработать их команды на стороне Arduino.

Что для этого потребуется

1. Любая Arduino-совместимая плата
2. Bluetooth-модуль
3. Устройство на котором установлена ОС Android

В качестве Bluetooth-модуля лучше всего использовать HC-05. Его легко купить в китайском интернет магазине или на eBay. Модуль питается от 3.3 В, но его линии I/O могут работать и с 5-вольтовой логикой, что позволяет подключать его UART к Arduino.

Bluetooth-модуль HC-05

Подключение Bluetooth-модуля к Arduino

Так теперь нам нужно подключить нашу Arduino с Bluetooth. Если на Arduino нет вывода с 3.3В, а только 5В то нужен будет поставить стабилизатор чтобы снизить питание. Назначение выводов HC-05 легко найти в интернете. Для использования рекомендуем вам сделать плату с выведенными линиями питания, Rx и Tx. Подключение к Arduino необходимо производить в следующем порядке:

• вывод Arduino 3.3В или (5В через стабилизатор!) — к 12 пину модуля Bluetooth
• вывод Arduino GND — к 13 пину модуля Bluetooth
• вывод Arduino TX — к 2 пину модуля RX Bluetooth
• вывод Arduino RX — к 1 пину модуля TX Bluetooth

После подключения необходимо проверить работоспособность Bluetooth модуля. Подключим Светодиод к 12 выводу Arduino и загрузим на плату следующий скетч:

Char incomingByte; // входящие данные int LED = 12; // LED подключен к 12 пину void setup() { Serial.begin(9600); // инициализация порта pinMode(LED, OUTPUT); //Устанавливаем 12 вывод как выход Serial.println("Press 1 to LED ON or 0 to LED OFF..."); } void loop() { if (Serial.available() > 0) { //если пришли данные incomingByte = Serial.read(); // считываем байт if(incomingByte == "0") { digitalWrite(LED, LOW); // если 1, то выключаем LED Serial.println("LED OFF. Press 1 to LED ON!"); // и выводим обратно сообщение } if(incomingByte == "1") { digitalWrite(LED, HIGH); // если 0, то включаем LED Serial.println("LED ON. Press 0 to LED OFF!"); } } }

В этом уроке вы узнаете, как использовать модуль bluetooth и приложение MIT для создания беспроводной последовательной связи между телефоном android и платой arduino. В этой статье описывается, как выполнить подключение, написать скетч для arduino, который может принимать базовые команды и отправлять их и как самому создать приложение. Предполагается, что вы уже знакомы с некоторыми из основ, вы сделали несколько проектов arduino и знакомы с arduino IDE. Если вы пытались выполнить последовательную связь с платой arduino, все должно быть полностью понятным. Если у вас есть какие-либо проблемы или вопросы, не стесняйтесь спрашивать их на странице обсуждения.

О ЧЁМ СТАТЬЯ?

Действия

1. Используйте следующий код для arduino

Не стесняйтесь изменять его. Важным аспектом здесь является скорость передачи в бодах — убедитесь, что он соответствует скорости передачи в бодах вашего модуля — проверьте техническое описание или используйте AT команды для этого.

• const int ledPin = 2; // the pin that the LED is attached to byte serialA; void setup() { // initialize the serial communication: Serial.begin(19200); //baud rate — make sure it matches that of the module you got: // initialize the ledPin as an output: pinMode(ledPin, OUTPUT); } void loop() { if (Serial.available() > 0) {serialA = Serial.read();Serial.println(serialA);} switch (serialA) { case 1: digitalWrite(ledPin, HIGH); break; case 2: digitalWrite(ledPin, LOW); break; case 3:digitalWrite(ledPin, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin, LOW); delay(100); default: break; } }

2. Если все, что вы хотите, это получить приложение и посмотреть, как оно работает

скачайте приложение, а затем загрузите его на свой телефон. Скачать можно по адресу -> https://drive.google.com/folderview?id=0B_PfPoEotOF8N2JwT3RSX011SjQ&usp=sharing. На вашем телефоне должна быть разрешена установка приложений из сторонних источников.

3. Если вы хотите изменить приложение, перейдите по адресу

• http://appinventor.mit.edu/explore/learn.html, чтобы узнать, как подготовить компьютер и установить программное обеспечение для разработчиков приложений. Как только вы его запустили, сделайте хотя бы один или два из своих основных уроков. Ниже приведено приложение, используемое здесь. Вы можете загрузить его в App Inventor, а затем загрузить на свой телефон или изменить его. https://drive.google.com/folderview?id=0B_PfPoEotOF8N2JwT3RSX011SjQ&usp=sharing

Вещи, которые вам понадобятся

• плата arduino

• bluetooth serial module (в этой статье был использован модуль btm222 с встроенным регулятором)

• Единственная проблемная часть здесь — модуль bluetooth. Существуют разные модули по всему Интернету, поэтому убедитесь, что вы проверили вывод в таблице данных, которые у вас есть, поскольку они могут отличаться. Также обратите внимание, что есть два общих класса модулей bluetooth: Class 1 имеет дальность около 100 метров. Класс 2 имеет дальность около 10 метров. Если вам интересно, что они полностью совместимы, и вы можете получить только 100 м, если оба устройства поддерживают такую дальность

• Используемый здесь последовательный модуль bluetooth имеет следующие контакты слева направо (земля, RX, TX, не подключено, VCC). Очевидно, что земля и VCC идут соответственно на землю и + 5В контакт на arduino. Поскольку мы будем получать данные через модуль, а затем, в свою очередь, отправляя его на плату arduino, нам нужно только использовать вывод TX на модуле. Запустите провод от этого штыря к выходу RX на плате arduino. Led контролируется с помощью PIN 2 на ардуине.

• светодиод

• резистор (100 Ом)

• провода

• макетная плата

• Этот учебник может быть немного сложным для вас, если вы новичок. Если вы никогда не пытались выполнить последовательную связь с платой arduino или не выполняли по крайней мере большинство эскизов примеров arduino, тогда выполните некоторые из более простых руководств и вернитесь к ним позже.