联发科Linkit 7688 DUO(三): 通过 Arduino 控制外设和传感器

Linkit 系列博文：

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联发科Linkit 7688 DUO(三): 通过 Arduino 控制外设和传感器

Linkit 7688 DUO(四): 接上各种Arduino传感器和模块——基础篇

Linkit 7688 DUO(五) 接上各种Arduino传感器和模块—扩展篇

Linkit 7688 DUO(六) 加入MQTT物联网协议

我的开发板是 Linkit 7688 DUO, 支持Arduino

一、 Linkit 7688 DUO开发板的基本结构

       Linkit 7688 DUO开发板上有两个处理器芯片。

       一片是  Linkit 7688， 主处理器

       一片是  ATmega32U4,  这是Arduino的处理芯片，提供Arduino编程接口，用于控制传感器外设等

      ATmega32U4 放在开发板的背面，见下图：

        

       两个芯片用内部串口相连，开发板上的 引出管脚 D0-D23 均是由  ATmega32U4 引出的。结构如下图：

               

       这个结构的好处是：  发挥Linit7688芯片强大的功能(Linux, Wifi联网, 处理能力）的同时， 又能兼容Arduino控制IO的优点，可以直接使用Arduino的众多传感器模块。

        在开发中， 要写两个程序：

           1， 写Arduino程序， 写入ATmega32U4中。Arduino程序通过串口接收主处理器Linkit 7688送来的命令, 执行相应动作。

           2， 写主程序，写入Linkit7688中。 主程序通过串口向 ATmega32U4 发送命令

   

三、要写Arduino程序，首先要安装Arduino开发环境

1， 首先安装 Arduino IDE

       去 Arduino 官网：  https://www.arduino.cc/en/Main/OldSoftwareReleases#previous，  下载

       我用Mac Book, 因此下载了 Arduino IDE for Mac 版。(注意: 要下载 1.6.4版，因为之前我下载过 1.6.9 和 1.6.8版都在编译文件时出错，只有安装 1.6.4版才正确）

       下载后，解压。 将Arduino文件夹复制到 Application中即可。

        点击打开Arduino，  Mac 提示安全性不足不能打开。这是因为 Arduino 1.6.4版没有Mac开发者签名，因此要在 “系统安全性设置” -- “安全性与隐私” 中设置 “允许运行从以下位置下载的程序”， 设置为“任何来源“，  按  “仍要打开“按钮，即可运行Arduino 了。

        首次运行Arduino时， Mac系统提示错误：  “无法创建项目文件夹“

        这是因为，arduino IDE会在我的文档里新建文件夹“Arduino”,  因为没有权限，创建失败。

        因此，要自己手动在“文档"中创建 文件夹“Arduino”

        再次运行Arduino， OK,  进入Arduino IDE主界面

2， 在 Arduino IDE中安装 Linkit 7688 DUO 主板支持包

      打开Arduino安装  Linkit 7688 DUO 主板支持包

     安装方法说明在官网上有：安装Linkit7688 DUO主板支持包

      安装完成后， 在 Arduino IDE中， 菜单"工具"-->“开发板“中选 Linkit 7688 DUO

     如果您的计算机跑的是 Windows操作系统，您还必须安装LinkIt Smart 7688 Duo COM port 驱动。(安装方法见：安装串口驱动）

      如果您的操作系统是 Mac 或者 Linux，则不需要安装驱动。

      我的电脑是 Mac, 所以不用装驱动

3，将Linkit 7688 DUO开发板 的USB连接线 连接到 Mac Book 的USB口上。

     则 Mac Book 将识别到这个USB设备， 并在目录  /dev 下生成这个USB设备文件,  可以在Mac用 ls 命令 查看一下：  ls /dev/tty.*

      我的开发板设备文件是     /dev/tty.usbmodem1421            （不同电脑可能略有所不同)

     这是一个串口设备，Arduino IDE 将通过这个串口将程序写入  ATmega32U4 中。

4，在 Mac 中打开 Arduino,  

   （1）在 菜单“工具” -->开发板中选择Linkit 7688 DUO. (如果你没有看到 Linkit7688的选项，则是没有安装 Linkit 7688 DUO 主板支持包， 请看这里安装：安装Linkit7688 DUO主板支持包)

    （2）在 菜单“工具” --> "端口“中选择 Linkit 7688 DUO的端口

     如下图：

     

至此，Arduino开发环境设置好了， 可以写 Arduino程序了。

四、写第一个Arduino程序

    第一个程序来自官网上的例程，原网页在这里：  范例

• 打开 Arduino IDE，到 File 菜单点击 New, 然后复制与粘贴以下代码:   

void setup()          
    Serial.begin(115200); // open serial connection to USB Serial port(connected to your computer)
    Serial1.begin(57600); // open internal serial connection to MT7688
    pinMode(13, OUTPUT); // in MT7688, this maps to device 
}


void loop() { 
    int c = Serial1.read(); // read from MT7688
    if (c != -1) {
        switch(c) { 
        case '0': // turn off D13 when receiving "0"
            digitalWrite(13, 0); 
            break; 
        case '1': // turn on D13 when receiving "1" 
            digitalWrite(13, 1); 
            break; 
        } 
    } 
}

这是一个典型的Arduino程序， 两个函数 setup(), loop()

setup() 函数是初始化函数， 其中  Serial  是开发板与电脑的串口。  Serial1是linkit 7688 连接 Atmega32U4 的内部串口， pin 13 在 DUO开发板上连接了一个LED灯

loop() 函数是主循环， 含义是： 从内部串口Serial1读取一个字符(即，读取 Linkit 7688送来的命令)， 如果字符为‘0’, 将pin 13 写为0 （即 D13 的LED灯灭了). 如果字符为‘1’， 将pin 13写为1 (即 LED灯亮)

2, 编译 Arduino程序，上传到开发板中

（1） 编译：   在Arduino IDE中，选菜单 "项目"-->"验证/编译“

            如果出错了，则多半是 Arduino IDE 的版本太高，要重装一个 1.6.4版本的. (前文说过了)

  ( 2 ) 上传到开发板：    在Arduino IDE中，选菜单 "文件"-->"上传“

           OK后，Arduino程序已上传到  Atmega32U4 中。

           这时，开发板见不到LED灯闪烁，没有任何反应。这是因为我们还需要写一个主控程序到 Linkit 7688中，通知内部串口，才能命令Arduino程序动作。

3，写一个主控程序到Linkit 7688

    官网上提供了一个Python例程， 不过从原网页拷贝下来的话，则缩进格式错了。要知道，Python可是严格要求缩进格式的，否则运行出错。

    我把Python程序的缩进格式搞好，如下:

import serial 
import time

s = None
def setup(): 
	global s 
	# open serial COM port to /dev/ttyS0, which maps to UART0(D0/D1)
	# the baudrate is set to 57600 and should be the same as the one
	# specified in the Arduino sketch uploaded to ATMega32U4.
	s = serial.Serial("/dev/ttyS0", 57600) 

def loop(): 
	# send "1" to the Arduino sketch on ATMega32U4.
	# the sketch will turn on the LED attached to D13 on the board 
	s.write("1") 
	time.sleep(1) 
	# send "0" to the sketch to turn off the LED
	s.write("0") 
	time.sleep(1) 

if __name__ == '__main__': 
	setup() 
	while True: 
		loop()

这个程序的意思是： 

setup()函数打开 /dev/ttyS0 串口(即：对应ATmage32U4的内部串口）， 设置波特率 57600 （这个值必须与Arduino程序中的Seiral1波特率相同)

loop()函数死循环, 每隔一秒向串口发一个字符 ‘0’ 或 ‘1’， 这样将通知Arduino程序将D13 的LED灯打开或关闭

效果就是 D13的LED每隔一秒灯亮或灯灭。

将上述python文件存盘为   blink.py

用scp命令上传到开发板

    scp blink.py [email protected]:/root

然后，用ssh命令登入开发板， 在 /root目录下运行 blink.py

    python blink.py

程序运行后，则可以看到  开发板上的 D13 LED灯（在复位开关上方） 每隔一秒灯亮或灯灭。 

这个python程序是死循环，按 CTRL+C 可以中断程序运行。

五、用C语言对串口编程，写Linkit 7688上的主控程序

    虽然 Linkit 7688提供了 python 和 node.js的开发库， 但如果用了这些高级语言开发应用，换个CPU和开发环境就没用了。

    还是用C语言做底层开发比较好。

1, Linux的串口编程原理

    Linux一切皆是文件。Linux操作串口，其实就是读写串口设备文件。

   (1) 在Linxu中，串口设备是通过串口设备文件来访问的，即通过访问/dev/ttyS0,/dev/ttyS1,/dev/ttyS2这些设备文件实现对串口的访问。
   (2) 调用open()函数来代开串口设备，对于串口的打开操作，必须使用O_NOCTTY参数。
   (3) 初始化串口 （波特率等），这里要用到一些串口专属函数
   (4) 串口设备文件打开后，读写跟普通文件一样，用 read(), write()

  (5) 串口操作完毕，close()关闭串口文件

    

2, linux 串口操作函数库

    为简化串口操作，本人写了一个串口操作函数库。 共两个文件： serial.h ,  serial.c 里面有多个函数，比如：

    serial_open( int port, int baud_rate );  //打开串口

    serial_send( int fd,  void *buffer, size_t data_len); //发送数据

    serial_close( int file_descriptor ); //关闭串口

3, 编制C语言主程序，实现上文中的Python程序功能

#include <unistd.h>
#include "serial.h"

int main() {
	int fd;
	char c;

	fd = serial_open(0, 57600); //打开串口0, 即: /dev/ttyS0
	if ( fd >= 0 ) {

		while (1) {
			c = '0';
			serial_send(fd, &c, 1); //发送 ‘0’
			sleep(1);               //等待1秒

			c = '1';
			serial_send(fd, &c, 1); //发送 '1'
			sleep(1);               //等待1秒
		}

		serial_close(fd);
	}

}

编译后，上传到开发板，运行，D13 LED灯每隔一秒闪一下，效果正确。

串口函数库可以在我的资源中下载  C语言Linux串口编程

Arduino有很多好用的传感器和控制模块，下一节，将把各种Arduino模块装到 Linkit 7688 DUO上玩一玩