EV3 直接命令 - 第 2 课 让你的 EV3 做点什么
介绍
上一课我们编写了类 EV3，它可以用于与 LEGO EV3 设备通信。我们通过什么也不做的 opNop 操作测试它。这一课是关于带有参数的真实指令的。这将使你的 EV3 设备成为你程序的活动部分。目前，我们不从我们的 EV3 接收数据。这个主题需要等稍后的一些课程。我们选取了如下这些种类的操作：
- 设置 EV3 的名称
- 播放声音和音调
- 控制它的LED
- 显示图像
- 定时器
- 启动程序
- 模拟按钮动作
请拿出 LEGO EV3 操作集的官方文档 EV3 Firmware Developer Kit，并阅读它。LEGO 的官方文档 EV3 Communication Developer Kit 还包含一些直接命令的例子。
如果你没有编写 EV3 类，但想要运行本课的程序，你可以自由地从 ev3-python3 下载模块 ev3。程序中仅有的需要你修改的地方是 MAC 地址。把 00:16:53:42:2B:99 替换为你的 EV3 设备的值。
设置 EV3 的名字
编程艺术的一个重要部分是选择好的名字。我们思考事物的方式强烈依赖于我们为它使用的名字。因此我们从设置名字开始。为了把你的 EV3 的名字修改为 myEV3，你需要发送如下的直接命令：
-------------------------------------------------
\ len \ cnt \ty\ hd \op\cd\ Name \
-------------------------------------------------
0x|0E:00|2A:00|00|00:00|D4|08|84:6D:79:45:56:33:00|
-------------------------------------------------
\ 14 \ 42 \Re\ 0,0 \C \S \ "myEV3" \
\ \ \ \ \o \E \ \
\ \ \ \ \m \T \ \
\ \ \ \ \_ \_ \ \
\ \ \ \ \S \B \ \
\ \ \ \ \e \R \ \
\ \ \ \ \t \I \ \
\ \ \ \ \ \C \ \
\ \ \ \ \ \K \ \
\ \ \ \ \ \N \ \
\ \ \ \ \ \A \ \
\ \ \ \ \ \M \ \
\ \ \ \ \ \E \ \
-------------------------------------------------
响应是：
----------------
\ len \ cnt \rs\
----------------
0x|03:00|2A:00|02|
----------------
\ 3 \ 42 \ok\
----------------
这说明，直接命令被成功执行了。你可以通过查看 brick 显示器来检查操作的结果，在它的第一行应该显示新名称。此外，如果某些蓝牙设备搜索设备并找到了你的 EV3，它将以新的名字显示。
几点备注：
- 我们使用了一个新操作，它执行一些设置：
opCom_Set=0x|D4| - 由于操作
opCom_Set用于执行不同的设置，因而它的后面总是跟一个指定操作内容的 CMD。CMD 告诉我们，具体是哪一个。你可以把它们想成是一个两字节操作。但在 EV3 的术语中，它是一个操作（即 指令）和它的 CMD。 opCom_Set的 CMDSET_BRICKNAME=0x|08|需要一个参数：NAME。在 LEGO 的操作描述中，你可以读到：(DATA8) NAME – First character in character string。但事实上，我们发送0x|84:6D:79:45:56:33:00|作为参数NAME的值。这需要一些解释：0x|6D:79:45:56:33|是字符串 myEV3 的 ASCII 码，其中0x|6D|=“m”，0x|79|=“y”等等。0x|00|终止字符串（这被称为零终止字符串）。0x|84|是 LCS 字符串的前导标识字节（以二进制表示是：0b 1000 0100）。
结论是，你发送给你的 EV3 作为操作的常量参数的每个字符串，必须包含前导 0x|84| 和后缀 0x|00|。在我的情况中，连接的结果是LCS("myEV3") = 0x|84:6D:79:45:56:33:00|，作为参数 NAME 的值。
请给你的类 EV3 添加一个静态类方法（在 Python 中，是一个模块级的函数）：
LCS(value: str)以 LCS 格式返回一个表示字符串值的字节数组。
然后添加两个常量 opCom_Set = 0x|D4| 和 SET_BRICKNAME = 0x|08|。
可以编写一个小程序来修改名称。我通过如下的代码来完成：
#!/usr/bin/env python3
import ev3
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.BLUETOOTH, host='00:16:53:42:2B:99')
my_ev3.verbosity = 1
ops = b''.join([
ev3.opCom_Set,
ev3.SET_BRICKNAME,
ev3.LCS("myEV3")
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
它的输出是：
09:12:31.011558 Sent 0x|0E:00|2A:00|80|00:00|D4:08:84:6D:79:45:56:33:00|
请看一下你 EV3 的显示器，它的名字改变了。
常量整数参数
字符串是一种参数类型，但还有其它的。共同的是，参数的类型由前导字节，标识字节 标识。在这一课，我们集中于常量参数和局部变量。术语 常量参数 并不是很精确，但它意味着参数具有如下两个特性：
- 它们是操作的参数。
- 它们总是保存值而永远没有地址。
EV3 直接命令支持如下格式的常量参数：
- 字符串（你已经学习了它们中的一个）
- 整数值
字符串的长度可变，整数是有符号的，且可以包含 5 位，8 位，16 位和 32 位。也许你没有看到浮点数，但是没有操作需要以浮点数作为参数。事实上，只有 5 种常量参数。
你应该特别专注于第一个字节，即标识字节，它定义了变量的类型和长度。标识字节的位 0 （最高有效位） 代表长或短格式：
0b 0... ....短格式（只有一个字节，标识字节包含值）0b 1... ....长格式（标识字节不包含任何值的位）
位 5 （在长格式的情况下）代表长度类型
0b .... .0..意味着固定长度。0b .... .1..意味着以零结束的字符串。
位 6 和 7 （仅长格式）代表后续的整数的长度
0b .... ..00意味着可变长度，0b .... ..01意味着后面有一个字节，0b .... ..10是说，后面有两个字节，0b .... ..11是说，后面有四个字节。
现在我们写 5 个常量作为二进制掩码，其中 S 代表符号（0 是正的，1 是负的），V 代表值的一位。
LC0：0b 00SV VVVV，5 位整数值，范围：-32 - 31，长度：1 字节，由 2 个前导位 00 标识。整数值其实是 6 位的。LC1：0b 1000 0001 SVVV VVVV，8 位整数值，范围：-127 - 127，长度：2 字节，由前导字节0x|81|标识。值0x|80|是NaN。LC2：0b 1000 0010 VVVV VVVV SVVV VVVV，16 位整数值，范围：-32,767 – 32,767，长度：3 字节，由前导字节0x|82|标识。值0x|80:00|是NaN。LC4：0b 1000 0011 VVVV VVVV VVVV VVVV VVVV VVVV SVVV VVVV，32 位整数值，范围：-2,147,483,647 – 2,147,483,647，长度：5 字节，由前导字节0x|83|标识。值0x|80:00:00:00|是NaN。LCS：0b 1000 0100 VVVV VVVV ... 0000 0000，以零结尾的字符串，长度：可变，由前导字节0x|84|标识。
LC2 和 LC4 的字节序列是小尾端的。这意味着，正如你从第 1 课学到的那样，标识字节是头部，后面的字节与你习惯的顺序相反。如果操作以整数常量作为参数，则可以在 LC0，LC1，LC2 或 LC4 之间进行选择。对于小值（范围在 -32 到 31 之间），用 LC0，对于非常大的值，用 LC4。直接命令从左到右读取。当解释一个参数的第一个字节时，哪个附加字节属于它以及在哪里找到该值是清楚的。总是使用最短的可能变体以消除通信流量，并因此加速直接命令的操作，但这种影响很小。更多关于参数的标识字节的细节可以在 LEGO 的 EV3 Firmware Developer Kit 的 3.4 节找到。
请给你的 EV3 类添加另外的静态类方法（或模块方法）：
- LCX(value: int) 以格式 LC0，LC1，LC2 或 LC4 返回一个依赖于值的范围的字节数组。
播放声音文件
我们想要我们的 EV3 brick 播放声音文件 /home/root/lms2012/sys/ui/DownloadSucces.rsf，这通过如下操作完成：
opSound=0x|94|的CMD PLAY= 0x|02|，且参数为：- VOLUME：百分比 [0 - 100]
- NAME：声音文件的绝对路径，或相对于
/home/root/lms2012/sys/(不包含扩展名 “.rsf”)
程序：
#!/usr/bin/env python3
import ev3
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.USB, host='00:16:53:42:2B:99')
my_ev3.verbosity = 1
ops = b''.join([
ev3.opSound,
ev3.PLAY,
ev3.LCX(100), # VOLUME
ev3.LCS('./ui/DownloadSucces') # NAME
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
输出：
09:42:03.575103 Sent 0x|1E:00|2A:00|80|00:00|94:02:81:64:84:2E:2F:75:69:2F:44:6F:77:6E:6C:6F:61:64:53:75:63:63:65:73:00|
EV3 brick 的文件系统不是本节课的主题。更多信息请参考 Folder Structure。
重复播放声音文件
操作 opSound 具有一个 CMD REPEAT，它以无限循环播放声音文件，这可以由操作 opSound 的 CMD BREAK 中断。有两个额外的操作：
opSound=0x|94|的 CMDREPEAT=0x|03|，且具有参数：- VOLUME：百分比 [0 - 100]
- NAME：声音文件的绝对路径，或相对于
/home/root/lms2012/sys/的相对路径 (不包含扩展名 “.rsf”)
opSound=0x|94|的 CMDBREAK=0x|00|，没有参数。
我们用如下的程序来测试它：
#!/usr/bin/env python3
import ev3, time
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.USB, host='00:16:53:42:2B:99')
my_ev3.verbosity = 1
ops = b''.join([
ev3.opSound,
ev3.REPEAT,
ev3.LCX(100), # VOLUME
ev3.LCS('./ui/DownloadSucces') # NAME
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
time.sleep(5)
ops = b''.join([
ev3.opSound,
ev3.BREAK
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
它播放声音文件 5 秒，然后停止播放。输出为：
09:55:28.814320 Sent 0x|1E:00|2A:00|80|00:00|94:03:81:64:84:2E:2F:75:69:2F:44:6F:77:6E:6C:6F:61:64:53:75:63:63:65:73:00|
09:55:33.822352 Sent 0x|07:00|2B:00|80|00:00|94:00|
播放音调
我们想要我们的 EV3 brick 播放音调，这通过如下操作完成：
opSound=0x|94|的CMD TONE= 0x|01|，且参数为：- VOLUME：百分比 [0 - 100]
- FREQUENCY：单位为 Hz，[250 - 10000]
- DURATION：单位为毫秒（0 表示无限制）
播放一个 a’ 一秒的直接命令：
-------------------------------------------------
\ len \ cnt \ty\ hd \op\cd\vo\ fr \ du \
-------------------------------------------------
0x|0E:00|2A:00|80|00:00|94|01|01|82:B8:01|82:E8:03|
-------------------------------------------------
\ 14 \ 42 \no\ 0,0 \S \T \1 \ 440 \ 1000 \
\ \ \ \ \o \O \ \ \ \
\ \ \ \ \u \N \ \ \ \
\ \ \ \ \n \E \ \ \ \
\ \ \ \ \d \ \ \ \ \
-------------------------------------------------
程序发送它：
#!/usr/bin/env python3
import ev3
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.USB, host='00:16:53:42:2B:99')
ops = b''.join([
ev3.opSound,
ev3.TONE,
ev3.LCX(1), # VOLUME
ev3.LCX(440), # FREQUENCY
ev3.LCX(1000), # DURATION
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
尽管我们很自豪，但我们希望我们的 EV3 以 c’ 播放三和弦：
- c’ (262 Hz)
- e’ (330 Hz)
- g’ (392 Hz)
- c’’ (523 Hz)
我们把我们的程序修改为：
#!/usr/bin/env python3
import ev3
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.USB, host='00:16:53:42:2B:99')
ops = b''.join([
ev3.opSound,
ev3.TONE,
ev3.LCX(1),
ev3.LCX(262),
ev3.LCX(500),
ev3.opSound,
ev3.TONE,
ev3.LCX(1),
ev3.LCX(330),
ev3.LCX(500),
ev3.opSound,
ev3.TONE,
ev3.LCX(1),
ev3.LCX(392),
ev3.LCX(500),
ev3.opSound,
ev3.TONE,
ev3.LCX(2),
ev3.LCX(523),
ev3.LCX(1000)
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
但我们只听到了一个音调，即最后的那个 (c’’)。为什么？
这是因为操作彼此中断。你必须将操作视为不耐烦且表现不佳的角色。中断是他们的标准。如果想要避免中断，则必须明确告诉它。在播放声音的场景中，可以通过如下操作完成：
opSound_Ready=0x|96|
它将一直等到声音结束。我们再次修改程序：
#!/usr/bin/env python3
import ev3
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.USB, host='00:16:53:42:2B:99')
ops = b''.join([
opSound,
cmdSound_PlayTone,
LCX(1),
LCX(262),
LCX(500),
opSound_Ready,
opSound,
cmdSound_PlayTone,
LCX(1),
LCX(330),
LCX(500),
opSound_Ready,
opSound,
cmdSound_PlayTone,
LCX(1),
LCX(392),
LCX(500),
opSound_Ready,
opSound,
cmdSound_PlayTone,
LCX(2),
LCX(523),
LCX(1000),
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
现在我们听到了我们期望的！
修改 LEDs 的颜色
我们的 EV3 永远不会达到真正的自动点唱机的质量，但为什么不添加一些灯光效果？这需要一个新操作：
opUI_Write=0x|82|的CMD LED=0x|1B|，且参数为：PATTERN：GREEN=0x|01|，RED=0x|02|，等等。
LED Patterns 可以取的值如下：
- 0x00 : Led off
- 0x01 : Led green
- 0x02 : Led red
- 0x03 : Led orange
- 0x04 : Led green flashing
- 0x05 : Led red flashing
- 0x06 : Led orange flashing
- 0x07 : Led green pulse
- 0x08 : Led red pulse
- 0x09 : Led orange pulse
我们再次给我们的程序添加一些代码：
#!/usr/bin/env python3
import ev3
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.USB, host='00:16:53:42:2B:99')
my_ev3.verbosity = 1
ops = b''.join([
ev3.opUI_Write,
ev3.LED,
ev3.LED_RED,
ev3.opSound,
ev3.TONE,
ev3.LCX(1),
ev3.LCX(262),
ev3.LCX(500),
ev3.opSound_Ready,
ev3.opUI_Write,
ev3.LED,
ev3.LED_GREEN,
ev3.opSound,
ev3.TONE,
ev3.LCX(1),
ev3.LCX(330),
ev3.LCX(500),
ev3.opSound_Ready,
ev3.opUI_Write,
ev3.LED,
ev3.LED_RED,
ev3.opSound,
ev3.TONE,
ev3.LCX(1),
ev3.LCX(392),
ev3.LCX(500),
ev3.opSound_Ready,
ev3.opUI_Write,
ev3.LED,
ev3.LED_RED_FLASH,
ev3.opSound,
ev3.TONE,
ev3.LCX(2),
ev3.LCX(523),
ev3.LCX(2000),
ev3.opSound_Ready,
ev3.opUI_Write,
ev3.LED,
ev3.LED_GREEN
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
我们发送的是一个 60 字节长的直接命令：
11:39:49.039902 Sent 0x|3C:00|2A:00|80|00:00|82:1B:02:94:01:01:82:06:01:82:F4:01:96:82:1B:01:94:01:01:82:4A:01:82:F4:01:96:82:1B:02:...
这小于它最大长度的 6%。
显示图像
EV3 的显示屏是单色的，分辨率为 180 x 128 像素。这听起来有点过时，但允许显示图标和表情符号或绘制图片。操作 opUI_Draw 具有大量不同的操作显示器的 CMD。这里我们使用其中四个：
opUI_Draw=0x|84|的 CMDUPDATE=0x|00|，没有参数。opUI_Draw=0x|84|的CMD TOPLINE=0x|12|，具有参数：- (Data8)
ENABLE：启用或禁用顶部状态行， [0：禁用，1：启用]
- (Data8)
opUI_Draw=0x|84|的 CMDFILLWINDOW= 0x|13|，具有参数：- (Data8) COLOR：指定黑色或白色，[0：白色，1：黑色]
- (Data16) Y0：指定 Y 起始点，[0 - 127]
- (Data16) Y1：指定 Y 大小
opUI_Draw=0x|84|的 CMDBMPFILE=0x|1C|，具有参数：- (Data8) COLOR：指定黑色或白色，[0：白色，1：黑色]
- (Data16) X0：指定 X 起始点，[0 - 127]
- (Data16) Y0：指定 Y 起始点，[0 - 127]
- NAME：图像文件的绝对路径，或相对于
/home/root/lms2012/sys/（具有扩展名 “.rgf”）。该命令的名称具有误导性。该文件的扩展名必须是.rgf（代表 机器人图形格式(robot graphic format)）而不是 bmp 图形的文件。
我们运行这个程序：
#!/usr/bin/env python3
import ev3, time
my_ev3 = ev3.EV3(
protocol=ev3.USB,
host='00:16:53:42:2B:99'
)
my_ev3.verbosity = 1
ops = b''.join([
ev3.opUI_Draw,
ev3.TOPLINE,
ev3.LCX(0), # ENABLE
ev3.opUI_Draw,
ev3.BMPFILE,
ev3.LCX(1), # COLOR
ev3.LCX(0), # X0
ev3.LCX(0), # Y0
ev3.LCS("../apps/Motor Control/MotorCtlAD.rgf"), # NAME
ev3.opUI_Draw,
ev3.UPDATE
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
time.sleep(5)
ops = b''.join([
ev3.opUI_Draw,
ev3.TOPLINE,
ev3.LCX(1), # ENABLE
ev3.opUI_Draw,
ev3.FILLWINDOW,
ev3.LCX(0), # COLOR
ev3.LCX(0), # Y0
ev3.LCX(0), # Y1
ev3.opUI_Draw,
ev3.UPDATE
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
输出为：
12:01:00.253855 Sent 0x|35:00|2A:00|80|00:00|84:12:00:84:1C:01:00:00:84:2E:2E:2F:61:70:70:...
12:01:05.265584 Sent 0x|0F:00|2B:00|80|00:00|84:12:01:84:13:00:00:00:84:00|
显示屏显示图像 MotorCtlAD.rgf 五秒钟，然后显示屏变为空，除了顶线。 一些注释：
- 绘制需要画布。这是显示的实际图像。我们添加一些元素，然后调用
UPDATE使画布可见。如果你更喜欢以空白画布开始，则必须明确清除画布的内容。 - CMD
TOPLINE允许打开或关闭顶线。 - CMD
FILLWINDOW允许填充或擦除窗口的一部分。如果参数Y0和Y1都为零，则表示整个显示屏。 - 将 CMD
BMPFILE的参数 COLOR 设置为值 0 会反转图像的颜色。 - 操作
opUI_Draw允许存储和恢复图像（CMDSTORE和RESTORE）。 但是当实际的直接命令执行结束时，存储的图像将丢失。
欢迎你测试更多操作 opUI_Draw 的 CMD。
局部内存
在第 1 课我们读到，本地内存是保存中间信息的地址空间。现在我们学习如何使用它，我们再次讨论标识字节，它定义变量的类型和长度。我们将编写另一个函数 LVX，它返回本地内存的地址。如你所知，标识字节的第 0 位代表短格式或长格式：
0b 0... ....短格式（只有一个字节，标识字节包含值）0b 1... ....长格式（标识字节不包含任何值的位）
如果位 1 和 2 是 0b .10. ....,，它们代表局部变量，它们是局部内存的地址。
位 6 和 7 代表后续的值的长度
0b .... ..00意味着可变长度，0b .... ..01意味着后面有一个字节，0b .... ..10是说，后面有两个字节，0b .... ..11是说，后面有四个字节。
这允许将 4 个局部变量写为二进制掩码，我们不需要符号，因为地址总是正数。 V 代表地址（值）的一位。
LV0：0b 010V VVVV，5 位地址，范围：0 - 31，长度：1 字节，由 3 个前导位 010 标识。LV1：0b 1100 0001 VVVV VVVV，8 位地址，范围：0 - 255，长度：2 字节，由前导字节0x|C1|标识。LV2：0b 1100 0010 VVVV VVVV VVVV VVVV，16 位地址，范围：0 – 65, 535，长度：3 字节，由前导字节0x|C2|标识。LV4：0b 1100 0011 VVVV VVVV VVVV VVVV VVVV VVVV VVVV VVVV，32 位地址，范围：0 – 4,294,967,296，长度：5 字节，由前导字节0x|C3|标识。
一些说明：
- 在直接命令中，不需要 LV2 和 LV4！你记得局部内存最多有 63 个字节。
- 必须正确放置局部内存的地址。 如果将 4 字节值写入局部内存，则其地址必须为0，4，8，…（4的倍数）。对于 2 字节值也是一样，它们的地址必须是 2 的倍数。
- 你需要将局部内存拆分为所需长度的段，然后使用每个段的第一个字节的地址。
- 头字节包含局部内存的总长度（有关详细内容，请参阅第 1 课）。 不要忘记正确发送头字节！
一个新的模块函数：LVX
请将函数 LVX(value) 添加到模块 ev3 中，它取决于实际值，返回 LV0，LV1，LV2 或 LV4 类型中最短的。 我已经完成了，现在我的 ev3 模块的文档如下：
FUNCTIONS
LCS(value:str) -> bytes
pack a string into a LCS
LCX(value:int) -> bytes
create a LC0, LC1, LC2, LC4, dependent from the value
LVX(value:int) -> bytes
create a LV0, LV1, LV2, LV4, dependent from the value
计时器
控制时间是实时程序的一个重要方面。我们已经看到如何等待音调结束，我们在本地程序中等待，直到我们停止重复播放的声音文件。EV3 的操作集包含计时器操作，它们允许在直接命令的执行中等待。我们使用以下两个操作：
-
opTimer_Wait=0x|85|，具有参数：- (Data32)
TIME：等待的时间（单位为毫秒） - (Data32) TIMER：用于计时的变量
这个操作向局部或全局内存中写入 4 个字节的时间戳
- (Data32)
-
opTimer_Ready=0x|86|，具有参数：- (Data32) TIMER：用于计时的变量
这个操作读取时间戳并等待直到实际时间到达这个时间戳的值。
- (Data32) TIMER：用于计时的变量
我们用一个绘制三角形的程序测试计时器操作。这需要操作 opUI_Draw 的另一个 CMD：
opUI_Draw=0x|84|的 CMDLINE= 0x|03|，具有参数：- (Data8) COLOR：指定黑色或白色，[0：白色，1：黑色]
- (Data16) X0：指定 X 起始点，[0 - 177]
- (Data16) Y0：指定 Y 起始点，[0 - 127]
- (Data16) X1：指定 X 结束点
- (Data16) Y1：指定 Y 结束点
程序：
#!/usr/bin/env python3
import ev3
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.BLUETOOTH, host='00:16:53:42:2B:99')
ops = b''.join([
ev3.opUI_Draw,
ev3.TOPLINE,
ev3.LCX(0), # ENABLE
ev3.opUI_Draw,
ev3.FILLWINDOW,
ev3.LCX(0), # COLOR
ev3.LCX(0), # Y0
ev3.LCX(0), # Y1
ev3.opUI_Draw,
ev3.UPDATE,
ev3.opTimer_Wait,
ev3.LCX(1000),
ev3.LVX(0),
ev3.opTimer_Ready,
ev3.LVX(0),
ev3.opUI_Draw,
ev3.LINE,
ev3.LCX(1), # COLOR
ev3.LCX(2), # X0
ev3.LCX(125), # Y0
ev3.LCX(88), # X1
ev3.LCX(2), # Y1
ev3.opUI_Draw,
ev3.UPDATE,
ev3.opTimer_Wait,
ev3.LCX(500),
ev3.LVX(0),
ev3.opTimer_Ready,
ev3.LVX(0),
ev3.opUI_Draw,
ev3.LINE,
ev3.LCX(1), # COLOR
ev3.LCX(88), # X0
ev3.LCX(2), # Y0
ev3.LCX(175), # X1
ev3.LCX(125), # Y1
ev3.opUI_Draw,
ev3.UPDATE,
ev3.opTimer_Wait,
ev3.LCX(500),
ev3.LVX(0),
ev3.opTimer_Ready,
ev3.LVX(0),
ev3.opUI_Draw,
ev3.LINE,
ev3.LCX(1), # COLOR
ev3.LCX(175), # X0
ev3.LCX(125), # Y0
ev3.LCX(2), # X1
ev3.LCX(125), # Y1
ev3.opUI_Draw,
ev3.UPDATE
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops, local_mem=4)
这个程序清除显示屏，然后等待一秒，绘制一条线，等待半秒，绘制第二条线，等待并最终绘制第三条线。它需要 4 个字节的本地内存，可以多次写入和读出。
显然，计时可以在本地程序或直接命令中完成。 我们修改程序：
#!/usr/bin/env python3
import ev3, time
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.BLUETOOTH, host='00:16:53:42:2B:99')
ops = b''.join([
ev3.opUI_Draw,
ev3.TOPLINE,
ev3.LCX(0), # ENABLE
ev3.opUI_Draw,
ev3.FILLWINDOW,
ev3.LCX(0), # COLOR
ev3.LCX(0), # Y0
ev3.LCX(0), # Y1
ev3.opUI_Draw,
ev3.UPDATE
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
time.sleep(1)
ops = b''.join([
ev3.opUI_Draw,
ev3.LINE,
ev3.LCX(1), # COLOR
ev3.LCX(2), # X0
ev3.LCX(125), # Y0
ev3.LCX(88), # X1
ev3.LCX(2), # Y1
ev3.opUI_Draw,
ev3.UPDATE
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
time.sleep(0.5)
ops = b''.join([
ev3.opUI_Draw,
ev3.LINE,
ev3.LCX(1), # COLOR
ev3.LCX(88), # X0
ev3.LCX(2), # Y0
ev3.LCX(175), # X1
ev3.LCX(125), # Y1
ev3.opUI_Draw,
ev3.UPDATE
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
time.sleep(0.5)
ops = b''.join([
ev3.opUI_Draw,
ev3.LINE,
ev3.LCX(1), # COLOR
ev3.LCX(175), # X0
ev3.LCX(125), # Y0
ev3.LCX(2), # X1
ev3.LCX(125), # Y1
ev3.opUI_Draw,
ev3.UPDATE
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
两种方案下，显示器具有相同的行为，但又有些不同。 第一个版本所需的通信量较少，但它会阻塞 EV3，直到直接命令执行结束。第二个版本需要四个直接命令，但允许在绘图休眠时发送其它直接命令。
启动程序
直接命令可以启动程序。通常你通过按下 EV3 设备的按钮完成。程序是一个扩展名为 “.rbf” 的文件，它存放在 EV3 的文件系统上。我们将启动程序 /home/root/lms2012/apps/Motor Control/Motor Control.rbf。这需要两个新操作：
-
opFile=0x|C0|的 CMDLOAD_IMAGE= 0x|08|，具有参数：- (Data16) PRGID：程序运行的 Slot。值
0x|01|用于执行用户工程，apps 和工具。 - (Data8) NAME：可执行文件的完整路径，或相对于
/home/root/lms2012/sys/（具有扩展名 “.rbf”）的路径
返回： - (Data32) SIZE：镜像的字节大小
- (Data32) *IP：镜像的地址
这个操作是 加载器。它把程序加载进内存中，并准备执行。
- (Data16) PRGID：程序运行的 Slot。值
-
opProgram_Start=0x|C0|，具有参数：- (Data16) PRGID：程序运行的 Slot。
- (Data32) SIZE：镜像的字节大小
- (Data32) *IP：镜像的地址
- (Data8) DEBUG：调试模式，值 0 代表普通模式
程序：
#!/usr/bin/env python3
import ev3
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.USB, host='00:16:53:42:2B:99')
my_ev3.verbosity = 1
ops = b''.join([
ev3.opFile,
ev3.LOAD_IMAGE,
ev3.LCX(1), # SLOT
ev3.LCS('../apps/Motor Control/Motor Control.rbf'), # NAME
ev3.LVX(0), # SIZE
ev3.LVX(4), # IP*
ev3.opProgram_Start,
ev3.LCX(1), # SLOT
ev3.LVX(0), # SIZE
ev3.LVX(4), # IP*
ev3.LCX(0) # DEBUG
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops, local_mem=8)
第一个操作的返回值是 SIZE 和 IP*。我们把它们写入局部内存的地址 0 和 4。第二个操作从局部内存读取它的参数 SIZE 和 IP*。它的参数 SLOT 和 DEBUG 是给定的常量值。程序的输出是：
12:50:45.332826 Sent 0x|38:00|2A:00|80|00:20|C0:08:01:84:2E:2E:2F:61:70:70:73:2F:4D:6F:74:6F:...
它真的启动了程序 /home/root/lms2012/apps/Motor Control/Motor Control.rbf。
译者注：
- 关于操作命令的参数和返回值。要传递参数时，将参数值直接附加到操作命令的后面，并进行适当的编码即可。对于操作命令的返回值，EV3 的直接命令虚拟机的处理方式，非常类似与传出参数。即需要针对每一个返回值，传入一个指针，告诉操作命令把返回值放在指针所指向的位置。EV3 中有两种类型的指针，分别是全局内存指针和局部内存指针。两者的主要差异在于，全局内存中的数据，在命令执行之后，我们的程序可以全部通过读操作，从 EV3 设备中读取出来，而局部内存则不会。全局内存和局部内存的分配，则是通过直接命令的头部，告诉 EV3 中的直接命令虚拟机各为它们分配多少字节。保存返回值内容的内存的指针的具体值，需要开发者自己根据传出参数的类型长度进行手动计算。因此，EV3 的直接命令的操作命令，没有我们写代码时一般意义上的那种函数或方法，或者可以说，EV3 的操作命令的原型都是下面这样的：
void opXXX_cmdYYY(arg1, arg2, arg3, ..., *ret1, *ret2, ...)
如上面，这里的小程序，指定通过局部内存 LVX(0) / LVX(4) 接收操作命令 opFile/LOAD_IMAGE 的返回值。上面那段程序，也可以写为通过全局内存来接收操作命令 opFile/LOAD_IMAGE 的返回值，如：
def start_program(self, exe_file_path: str):
ops = b''.join([
opFile,
cmdFile_LoadImage,
PRGID_USER,
LCS(exe_file_path),
GVX(0),
GVX(4)
])
ret = self.send_direct_cmd(ops=ops, global_mem=8)
ops = b''.join([
opProgram_Start,
PRGID_USER,
GVX(0),
GVX(4),
debugMode_Normal
])
ret = self.send_direct_cmd(ops = ops)
上面这段代码使用全局内存接收操作命令 opFile/LOAD_IMAGE 的返回值。第一个 send_direct_cmd() 调用的返回值 ret 中包含了操作命令 opFile/LOAD_IMAGE 的返回值。但注意操作 opProgram_Start 的说明。直接把操作命令 opFile/LOAD_IMAGE 的返回值传给 opProgram_Start 是不行的，如下面这样：
def start_program(self, exe_file_path: str):
ops = b''.join([
opFile,
cmdFile_LoadImage,
PRGID_USER,
LCS(exe_file_path),
GVX(0),
GVX(4)
])
ret = self.send_direct_cmd(ops=ops, global_mem=8)
ops = b''.join([
opProgram_Start,
PRGID_USER,
ret[5:],
debugMode_Normal
])
ret = self.send_direct_cmd(ops = ops)
以这种直接传值的方式，程序无法如预期执行。
模拟按钮按下
在这个例子中，我们通过模拟如下的按钮按下事件关闭 EV3 brick：
BACK_BUTTON=0x|06|RIGHT_BUTTON=0x|04|ENTER_BUTTON=0x|02|
我们需要等待直到初始化操作完成。这可以通过操作 opUI_Button 的 CMD WAIT_FOR_PRESS 完成，这再次预防了中断。使用下面的新操作：
opUI_Button=0x|83|的 CMDPRESS= 0x|05|，具有参数：- BUTTON：Up Button = 0x|01|，Enter Button = 0x|02|，等等。
opUI_Button=0x|83|的 CMDWAIT_FOR_PRESS= 0x|03|
直接命令具有如下的结构：
-------------------------------------------------------------
\ len \ cnt \ty\ hd \op\cd\bu\op\cd\op\cd\bu\op\cd\op\cd\bu\
-------------------------------------------------------------
0x|12:00|2A:00|80|00:00|83|05|06|83|03|83|05|04|83|03|83|05|02|
-------------------------------------------------------------
\ 18 \ 42 \no\ 0,0 \U \P \B \U \W \U \P \R \U \W \U \P \E \
\ \ \ \ \I \R \A \I \A \I \R \I \I \A \I \R \N \
\ \ \ \ \_ \E \C \_ \I \_ \E \G \_ \I \_ \E \T \
\ \ \ \ \B \S \K \B \T \B \S \H \B \T \B \S \E \
\ \ \ \ \U \S \_ \U \_ \U \S \T \U \_ \U \S \R \
\ \ \ \ \T \ \B \T \F \T \ \_ \T \F \T \ \_ \
\ \ \ \ \T \ \U \T \O \T \ \B \T \O \T \ \B \
\ \ \ \ \O \ \T \O \R \O \ \U \O \R \O \ \U \
\ \ \ \ \N \ \T \N \_ \N \ \T \N \_ \N \ \T \
\ \ \ \ \ \ \O \ \P \ \ \T \ \P \ \ \T \
\ \ \ \ \ \ \N \ \R \ \ \O \ \R \ \ \O \
\ \ \ \ \ \ \ \ \E \ \ \N \ \E \ \ \N \
\ \ \ \ \ \ \ \ \S \ \ \ \ \S \ \ \ \
\ \ \ \ \ \ \ \ \S \ \ \ \ \S \ \ \ \
-------------------------------------------------------------
我的对应的程序是：
#!/usr/bin/env python3
import ev3
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.BLUETOOTH, host='00:16:53:42:2B:99')
ops = b''.join([
ev3.opUI_Button,
ev3.PRESS,
ev3.BACK_BUTTON,
ev3.opUI_Button,
ev3.WAIT_FOR_PRESS,
ev3.opUI_Button,
ev3.PRESS,
ev3.RIGHT_BUTTON,
ev3.opUI_Button,
ev3.WAIT_FOR_PRESS,
ev3.opUI_Button,
ev3.PRESS,
ev3.ENTER_BUTTON
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
这真的关闭了EV3设备！
没有必要回复，但我是一个好奇的人。我的问题是：EV3会在它关闭之前回复还是不回复？
#!/usr/bin/env python3
import ev3
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.BLUETOOTH, host='00:16:53:42:2B:99')
my_ev3.verbosity = 1
my_ev3.sync_mode = ev3.SYNC
ops = b''.join([
ev3.opUI_Button,
ev3.PRESS,
ev3.BACK_BUTTON,
ev3.opUI_Button,
ev3.WAIT_FOR_PRESS,
ev3.opUI_Button,
ev3.PRESS,
ev3.RIGHT_BUTTON,
ev3.opUI_Button,
ev3.WAIT_FOR_PRESS,
ev3.opUI_Button,
ev3.PRESS,
ev3.ENTER_BUTTON
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
在我按下另一个按钮之前没有任何反应，然后它回复并关闭。这并不令人惊讶，这是不一致的。 关机和回复不合适一起，EV3 设备无法完成命令然后发送回复！
我们学到了什么
- 直接命令由操作序列组成。当我们给 brick 发送直接命令时，一个操作接一个操作的执行。但它们彼此互相打断，如果想要它们等待的话需要特殊的操作。
- 大多数操作需要参数，它们可以以格式 LC0，LC1，LC2 和 LC4 发送，这些都包含有符号整数，但具有不同的范围。另一种格式是 LCS，用于字符串。它以
0x|84|开头，然后是零终止的 ASCII 码串。 - 局部变量（LV0，LV1，LV2 和 LV4）允许寻址保存中间数据的局部存储器。
- 一些操作具有许多 CMD，它们使用不同的参数集定义不同的任务。
- 我们已经看过很多操作并知道他们的参数的含义，但这只是 EV3 操作集的一小部分。
结论
我们关于直接命令的知识增长了，我们的类 EV3 也是。添加我们需要的所有常量需要一些耐心。随着操作数量的增加，直接命令的参考文档 EV3 Firmware Developer Kit 需要更加仔细地阅读。
这是我的函数和数据的实际状态：
Help on module ev3:
NAME
ev3 - LEGO EV3 direct commands
CLASSES
builtins.object
EV3
class EV3(builtins.object)
...
FUNCTIONS
LCS(value:str) -> bytes
pack a string into a LCS
LCX(value:int) -> bytes
create a LC0, LC1, LC2, LC4, dependent from the value
LVX(value:int) -> bytes
create a LV0, LV1, LV2, LV4, dependent from the value
DATA
ASYNC = 'ASYNC'
BACK_BUTTON = b'\x06'
BLUETOOTH = 'Bluetooth'
BMPFILE = b'\x1c'
BREAK = b'\x00'
ENTER_BUTTON = b'\x02'
FILLWINDOW = b'\x13'
LED = b'\x1b'
LED_OFF = b'\x00'
LED_GREEN = b'\x01'
LED_GREEN_FLASH = b'\x04'
LED_GREEN_PULSE = b'\x07'
LED_ORANGE = b'\x03'
LED_ORANGE_FLASH = b'\x06'
LED_ORANGE_PULSE = b'\t'
LED_RED = b'\x02'
LED_RED_FLASH = b'\x05'
LED_RED_PULSE = b'\x08'
LINE = b'\x03'
LOAD_IMAGE = b'\x08'
PLAY = b'\x02'
PRESS = b'\x53'
REPEAT = b'\x02'
RIGHT_BUTTON = b'\x04'
SET_BRICKNAME = b'\x08'
STD = 'STD'
SYNC = 'SYNC'
TONE = b'\x01'
TOPLINE = b'\x12'
USB = 'Usb'
UPDATE = b'\x00'
WAIT_FOR_PRESS = b'\x03'
WIFI = 'Wifi'
opCom_Set = b'\xd4'
opFile = b'\xc0'
opNop = b'\x01'
opProgram_Start = b'\x03'
opSound = b'\x94'
opSound_Ready = b'\x96'
opTimer_Wait = b'\x85'
opTimer_Ready = b'\x86'
opUI_Button = b'\x83'
opUI_Draw = b'\x84'
opUI_Write = b'\x82'
真正的机器人从其传感器读取数据并通过其电机进行运动。目前我们的 EV3 设备都没有。我也知道，存在更酷的声音或光效的电子设备。现在，你可以测试在 EV3 Firmware Developer Kit 中找到的其他一些操作了。
保持联系，下一课将是关于电机的。我希望，我们将更接近你真正感兴趣的话题。
原文