Mind+上传模式的第三方Arduino用户库实现——RFID-RC522模块读操作

前言

官方参考

Mind+是一款拥有自主知识产权的国产青少年编程软件，支持Arduino、micro:bit、掌控板等各种开源硬件，兼容Scratch3.0，支持AI与IoT功能，只需要拖动图形化程序块即可完成编程，还可以使用Python/C/C++等高级编程语言，让大家轻松体验创造的乐趣。

• Mind+支持三大主流开源硬件平台（Arduino，micro:bit，掌控板esp32），均可以使用基于arduino C的库，因此只需要编写一个arduino的库即可达到三平台兼容。

• Mind+已经支持几十种常用的扩展小模块库，为方便更多用户的使用，从V1.6.2版本开始开放用户自定义库功能，你可以根据自己的需要编写或移植现有的arduino库，自己设计图形模块（block）的外观及形状，自己设计对应生成的代码。

• 支持通过网络加载Github的用户库或直接本地加载（config.json或.mpext文件）。

注：使用用户库请先升级Mind+到V1.6.2 RC2.0及以上版本。

本博客实现的是Mind+上传模式的第三方Arduino用户库。利用Arduino UNO+RFID-RC522模块读S50卡的UID并从串口输出。

1、选择模板或自己建立用户库文件结构

想要建立自己的用户库可以选择官方提供的模板库（Arduino用户库模板、microPython用户库模板、实时模式用户库模板），在此基础上修改为自己需要的用户库；也可以自己按以下用户库文件结构从零构建属于自己的用户库（推荐使用模板库，不必重复造轮子）。

用户库文件结构：
│— newExtensions      // 项目名称
    │— config.json    // 本用户库的配置文件
    │— LICENSE.TXT    // 许可证说明
    │— README.md      // 文档说明
    │— arduinoC       // arduino模式用户库根目录
       │— main.ts     // 图形块描述文件
       │— libraries   // arduino库文件，列出本扩展库所有需要引用的.c或.h或.cpp文件；若没有则把此文件夹内容删除清空
          │— qrcode.h
          │— ...
       │— _images           // 图片文件
          │— featured.png   // MindPlus扩展库展示图片（600x372像素）
          │— icon.svg       // MindPlus中图形块上的图标文件
          │— ...
       │— _locales          // 翻译文件，支持多国语言
          │— zh-cn.json
          │— en.json
          │— ...
       │— _menus            // 下拉菜单参数，每个板子可以独立设置
          │— leonardo.json
          │— uno.json
          │— nano.json
          │— mega2560.json
          │— microbit.json
          │— mpython.json
          │— ...

下载完官方提供的Arduino用户库模板后会得到一个.zip文件。解压后把总文件夹名字改为自己的项目名称（注：不要用中文和特殊符号），并删除其中的.mpext文件。

我的RFID-RC522用户库文件结构如下：

2、修改config.json配置文件

修改config.json配置文件，配置扩展库信息。config.json配置文件的内容如下：

{
  "name": {   //模块显示在扩展库中的标题名称
    "zh-cn": "RFID-RC522模块",   //中文
    "en": "RFID-RC522 Module"       //英文
  },
  "description": {   //模块显示在扩展库中的描述
    "zh-cn": "简单的读取S50复旦卡UID并从串口输出的RFID-RC522模块",   //中文
    "en": "Simple read S50 fudan UID and from the serial port output of RFID card - RC522 module"       //英文
  },
  "author": "XXX", 
  "email": "[email protected]",
  "license": "MIT",
  "isBoard": false,
  "id": "MFRC522",   //修改id为这个扩展库唯一标识，英文数字或下划线，不要用中文和特殊符号
  "platform": ["win","mac","web"],
  "version": "0.0.1",   //整个扩展库的版本号，缺少会报错。以后每次修改代码数字逐渐升级
  "asset": {
    "arduinoC": {
      "dir": "arduinoC/",
      "version": "0.0.1",
      "board": [   //填写支持的板子，无法测试的不要写
        "esp32",
        "arduino"
      ],
      "main": "main.ts"
    }
  }
}

详细说明：

• name: 名称。模块显示在扩展库中的标题名称。
• description: 描述。模块显示在扩展库中的描述。
• author: 作者名。请使用英文字母表示。
• email: 邮箱。当版本更新需要修改用户库或用户反馈,将通过邮件通知开发者（预留功能）
• license: 许可证类型。参考链接
• isBoard: 主控。当前扩展是否为主控（预留功能，统一为false）
• id: 模块区分号。同一作者的不同模块需要设置不同的id，建议使用英文和数字符号命名。
• platform: 支持平台。有三个选项：“win”, “mac”, “web”，分别表示Mind的windows桌面版，mac桌面版，网页版,当前仅支持win。
• asset: 各模式配置。当前仅支持上传模式的arduino C模式。
• dir: 指定模式路径。/不能遗漏，例如：“dir”: “arduinoC/”，不建议修改。
• version: 版本信息。三个数字，从小到大，例如：“0.0.1”，建议每次发布都增加一位小数，依次从小到大增加（版本控制功能预留）。
• board: 指定支持的主控,主控对应字段见下文“主控列表”。请确认测试通过后添加对应支持主控。若当前主控板不支持或模式不支持，则用户库右上角会显示“不可用”
• main: block描述文件的文件名。需要是ts后缀文件，名称自定义，需要在对应路径下

注：若模板中有isTest字段和files字段，则把该两字段部分代码删除。因为从Mind+ 1.6.2RC2.0版本开始删除此两字段。

3、编写main.ts描述文件

main.ts描述文件在arduinoC文件夹下。

文件内容结构：

• 通过//%后面的内容可以定义图形块（block）外观（积木），即//% 后面的内容确定了block的外观以及输入值的绑定；
• 通过function定义block对应的生成代码以及位置，即export fuction中通过Generator确定不同的代码生成的位置和内容。

enum xxxx {
   //% 引脚描述内容定义,需要翻译的菜单项需要定义到menu文件中
   //% 引脚生成代码定义
}

//% color="#xxxx"   整个扩展block的外观定义，通过 //% 后的描述内容定义
namespace xxxx {  //namespace后的xxxx与config.json配置文件中的ID号相同
    //% block="xxx [xxx]" blockType="xxx" 第一个block的外观定义描述内容  
    //% block其他描述内容 
    export function xxxx(parameter: any, block: any) {  //单个block的生成代码定义，通过函数描述生成代码的位置及内容
        //生成的代码位置及内容描述
    }

    //% block="xxx [xxx]" blockType="xxx" 第二个block的外观定义描述内容 
    //% block其他描述内容 
    export function xxxx(parameter: any, block: any) {
       //生成的代码位置及内容描述
    }

    //% block="xxx [xxx]" blockType="xxx" 第N个block的外观定义描述内容
    //% block其他描述内容 
    export function xxxx(parameter: any, block: any) {
       //生成的代码位置及内容描述
    }

}

block外观定义；Generator代码定义；parameter传入参数等语法详情可以查看官方的文件说明。

详细步骤：
1）首先我们设计一下积木块
根据我们自己设想的功能，设计符合预期功能积木块。这里初期只设计了读取卡号的基础功能，有2个积木：

• RFID-RC522模块初始化SS（10）引脚和RST（9）引脚的积木；
• 检测当前S50复旦卡的卡号的积木。
  

2）实现
main.ts描述文件的代码内容如下：

enum LINE {
    //% block="1"
    1,
    //% block="2"
    2,
    //% block="3"
    3,
    //% block="4"
    4,
    //% block="5"
    5,
    //% block="6"
    6,
    //% block="7"
    7,
    //% block="8"
    8,
    //% block="9"
    9,
    //% block="10"
    10,
    //% block="11"
    11,
    //% block="12"
    12,
    //% block="13"
    13
}

//% color="#33CCFF" iconWidth=50 iconHeight=40
namespace MFRC522 {
    //% block="RFID-RC522模块初始化，SDA引脚[SS] RST引脚[RST]" blockType="command"
    //% SS.shadow="dropdown" SS.options="LINE" SS.defl="LINE.10"
    //% RST.shadow="dropdown" RST.options="LINE" RST.defl="LINE.9"
    export function MFRC522Init(parameter: any, block: any) {
        let ss = parameter.SS.code;
        let rst = parameter.RST.code;
        Generator.addInclude("MFRC522_1","#include ");
        Generator.addInclude("MFRC522_2","#include ");
        Generator.addObject("MFRC522_3","MFRC522",`rfid(${ss},${rst});`);
        Generator.addObject("MFRC522_4","MFRC522::MIFARE_Key",`key;`);
        Generator.addObject("MFRC522_5","byte",`nuidPICC[4];`);
        //Generator.addSetup("MFRC522_6",`Serial.begin(9600); `);
        Generator.addSetup("MFRC522_6",`SPI.begin(); `);
        Generator.addSetup("MFRC522_7",`rfid.PCD_Init(); `);
        Generator.addSetup("MFRC522_8",`for (byte i = 0; i < 6; i++) {
            key.keyByte[i] = 0xFF;
        }`);
    }

    //% block="检测新卡号" blockType="command"
    export function MFRC522xk(parameter: any, block: any) {
        Generator.addCode(`if(!rfid.PICC_IsNewCardPresent())
        return;`);
        Generator.addCode(`if(!rfid.PICC_ReadCardSerial())
        return;`);
        Generator.addCode(`for (byte i = 0; i < 4; i++) {
            nuidPICC[i] = rfid.uid.uidByte[i];
        }`); 
        Generator.addCode(`for (byte i = 0; i < 4; i++) {
            Serial.print(nuidPICC[i] < 0x10 ? "0" : "");
            Serial.println(nuidPICC[i], DEC);
          }`);
        Generator.addCode(`rfid.PICC_HaltA();`);
        Generator.addCode(`rfid.PCD_StopCrypto1();`);
        Generator.addCode(`Serial.println();`);
    }
    
}

代码说明：

• 积木颜色如果需要修改可以用取色板工具取色后修改；
• namespace名字修改为与config.json配置文件中的ID相同；
• 修改block字段设置积木文字和下拉菜单，blocktype设置积木形状；
• shadow配置下拉菜单，配置menu文件，如果需要翻译可以修改_locales文件夹下的zh-cn.json文件；
• 配置block函数内容。

4、编辑资源文件

根据main.ts描述文件的需要编辑资源文件。打开arduinoC文件夹可以看见其下有4个子文件夹，如下图所示：

1）libraries文件夹

此文件放置生成代码需要调用的arduino库文件，如果不需要库文件，需要将libraries文件夹删除。即如果有arduino库（.h和.cpp文件）时，需要放到此文件夹中；如果不需要库文件，则把此文件夹删除。

这里要使用到RFID-RC522的库，把GitHub上的资源下载下来，并把整个的Arduino库文件（.zip文件）放在此文件夹下并解压。

libraries文件夹的内容如下：

2）_images文件夹

此文件夹放置扩展库界面图片及block上显示的图标文件等文件。

_images文件夹的内容如下：

说明：

• 要删除_images中的原来所有文件；
• 放入两张必备的图片：
  • featured.png：扩展库界面图片，名称不可修改，600*372分辨率的png图片。
  • icon.svg：block上显示的图标文件，名称不可修改，svg格式矢量图，内容尽量精简，推荐白色icon。可从 阿里巴巴矢量图标库iconfont 等现成的图标库下载。
• 辅助说明图片文件：blocks.png为积木图片；example.png为积木代码文件。

3）_locales文件夹

此文件夹放置.json翻译文件（注意文件的命名，可以查看官方的规则）。根据文件名对应不同的语言，若没有对应语言的翻译文件则以main.ts中block描述代码中的内容直接显示。

_locales文件夹的内容如下（本用户库并没有翻译文件，此处只为展示用）：

zh-cn.json文件内容如下：

说明：
①在block及menu都可以定义。
②json格式：

• 每一行格式为："用户库名称.函数名|block":"翻译内容[菜单项]",
  或
• 菜单项则为："用户库名称.菜单名.菜单项|menu":"翻译内容",

4）_menus文件夹

此文件夹放置各种不同板子对应的下拉菜单内容，例如引脚编号的下拉，默认放置了所有主控器的常见引脚，可以直接在main.ts中调用。

_menus文件夹的内容如下：

• 每个主控板一个json文件，文件名以板子命名，不可修改，格式为json格式。注：在官方示例中有所有板子主要引脚文件，可直接取用。
• menu字段对应菜单项:[“下拉block中显示的内容”,“生成代码获得的内容”]。
• default_函数名_下拉字段名称 可以设置默认下拉引脚。

5、测试

通过本地加载config.json文件可以更新库并预览效果，并测试硬件功能。

1）打开Mind+软件，切换到上传模式，打开扩展，选择主控板为Arduno uno，然后在用户库里导入本地用户库并查看效果。




2）测试硬件功能
①点击刷新按钮会更新积木；
②拖动积木编写程序，查看生成代码正确与否；

③连接硬件主控板上传测试。

接线：
Arduino Uno ----- RFID-RC522
     10 ------------ SDA
     13 -------------SCK
     11 ------------ MOSI
     12 ------------ MISO
   –null– ---------- IRQ (IRQ是中断才用到的此处没有用到可以不接)
     GND ----------- GND
     9 ------------- RST
     3.3V ---------- 3.3V

输出代码至Arduino开发板：

读取到的是十进制卡号（在Arduino IDE串口查看时是每次一个卡号一行，但在Mind+上只能一个个读取，四个数连起来才是一个卡号）：

6、导出分享

步骤：
1）右键扩展库导出用户库为.mpext文件
测试完成之后，在扩展库上右键选择导出，稍等即可导出完成。此时查看库文件目录下有一个.mpext文件，此文件直接加载即可，此时没有调试模式的标志。

2）编写README.md文件
以markdown格式编辑本扩展库的教程。

3）分享
推荐分享到Mind+社区，有以下两种方法：

• 本地加载：直接分享给其他用户加载.mpext文件。
• 网络加载：将.mpext文件（文件名不要修改否则会出错）导出到与config.json同级目录下，通过git将整个文件夹上传到github或者gitee（码云） (gith教程)，将git链接分享给其他用户加载。

本RFID-RC522模块用户库的链接在此。