Arduino案例实操 -- 智能巡防小车图形化巡线小车编程

Posted 2021-06-19 GenCoder

巡防小车的巡线功能同时可以用图形化编程软件来实现。博主这里用的图形化编程软件是KRobot。

三、图形化巡线小车编程

• • • 3.1 编程环境配置
    • • 3.1.1 下载编程软件
      • 3.1.2 安装编程软件
    • 3.2 Krobot（啃萝卜）编程软件
    • • 3.2.1 硬件接线
      • 3.2.2 图形模块
    • 3.3 巡线小车图形化编程
    • • 3.3.1 硬件模块连接
      • 3.3.2 图形化编程
      • 3.3.3 巡线小车源码说明

3.1 编程环境配置

3.1.1 下载编程软件

Krobot软件可以到百度（www.baidu.com）搜索“Krobot下载”，在搜索结果中选中第2个链接，下拉页面找到下载地址，选中任意一个链接进行下载。

Krobot下载后的软件安装包如下图2所示，目前的停更版本为V0.8.5。

3.1.2 安装编程软件

双击安装包准备安装软件，在弹出的“许可证协议”界面选择“我同意”，将会进入下一步选项。

下一步是选择软件安装路径，默认是装在C盘，可以自定义路径安装，不会影响软件操作，选择“安装”。

显示Krobot软件的安装进度，以及创建一些必要的文件等。

完成安装，点击“完成”退出安装向导，界面中的“运行KRobot”选项前面复选框是打√的，所以退出安装向导后会直接运行Krobot。

如果能正确打开Krobot（啃萝卜）软件，说明安装过程没出现什么问题，在下次想打开软件时，只需要双击电脑桌面生成的“KRobot”快捷方式。对软件界面中的电路板是不是有点印象呢

3.2 Krobot（啃萝卜）编程软件

3.2.1 硬件接线

打开Krobot软件首先看到的是硬件接线界面，除了基本菜单栏之外，基本分外左右两个部分。左边的是标准模块列表，Arduino控制器所能用到的外接设备在这个列表基本都齐了，模块主要分为3类，（1）传感：即设备输入类，如按键；（2）执行：即设备输出类，如LED灯；（3）通信：即通讯设备，如串口。（所有模块详细介绍见附录）

右边是接线界面，首先我们看左上角的一个下拉菜单，点开后能看到下拉菜单中包含了几款常用的Arduino控制器：Arduino UNO、Arduino Leonardo、Arduino Nano和Arduino Mega 2560，默认是选择Arduino UNO。当我们选择其他Arduino控制器的时候，可以发现位于中间的小板子也跟着改变成所选Arduino控制器的模样，给人感觉很友善。

3.2.2 图形模块

接下来单击软件界面右上角“编程”图标，切换到图形编程界面。如下图所示。

图形编程界面，往后给Arduino控制器编写程序/固件的界面。主要分为左右的模块选取列表、模块编程区。

模块选取列表：位于界面左侧，模块类别细分为模块类、数据类、变量类、函数类、控制类、运算类、代码类、时间类：
（1）模块类：存放配置引脚功能的模块，如配置引脚的数字量、模拟量等；
（2）数据类：给引脚/模块赋值数字量（高电平、低电平），添加文本等操作；
（3）变量类：新建变量，变量赋值，设置变量类型，新建变量数组，变量数组调用等操作；
（4）函数类：新建自定义函数，自定义函数调用，设置函数返回值等；
（5）控制类：逻辑模块调用类，如操作循环次数控制，如果…那么，否则如果…那么，否则那么…等；
（6）运算类：数据判断类，判断两个变量/数据大小、最大值，逻辑运算等；
（7）代码类：可以为自己编写的模块做代码注释，或是自定义输入自己的代码等；
（8）时间类：可以控制每个操作之间停留的时间间隔的模块，做延时操作用。
每个模块类所展示出来的都是基本模块，在这些模块右上角还有一个不起眼的“高级”图标，单击“高级”图标可以看到该类中更加丰富的图形模块。如果在基础模块中找不到你想要的控制模块时，试试进入高级模块中看看。图13所示为控制类的基础模块和高级模块。（所有图形模块详细使用见附录）

模块编程区：位于界面右侧，划分为3项内容：
（1）全局变量、函数：上面提到的变量类的新建变量，以及函数类的新建函数等操作，就是在这一项里面完成的。全局变量，即初始化一次，就可以在所有函数中调用和重新赋值，如果只能在单个函数中使用的，称为局部变量；
（2）Setup：Setup实质上是一个初始化函数Setup()，作用在于Arduino控制器上电之后的板载设备初始化，如初始化内存后可以运行固件，初始化系统时钟等；在本书中我们只需对引脚I/O（Input/Output）做初始化配置就足够了，系统资源已经默认配置好了；Setup函数的内容在电路板上电过后只做一遍，在按下电路板复位按键时，会重新执行一遍Setup函数；
（3）Loop：循环函数Loop()，将Arduino控制器上电后需要重复运行的操作放在这里，在Arduino控制器运行过一次Setup函数后，就会一直做Loop函数里面的事情，而且是无限循环；比如要实现蜂鸣器2秒鸣叫一次，只需要在Loop函数中加
入蜂鸣器鸣叫模块和2秒的延时模块，即可以实现所要的效果。因为是无限循环，所以在Loop函数中加入模块需要慎重。

3.3 巡线小车图形化编程

3.3.1 硬件模块连接

打开Krobot软件，在模块连接界面默认控制器是Arduino UNO，拖动左侧模块列表，分别找到舵机模块、串口模块和软串口模块（连接OpenMV串口），接线引脚如下表所示。

模块引脚	Arduino引脚
舵机模块	Pin3
串口模块	Pin Serial
软串口模块（RX）	Pin9
软串口模块（TX）	Pin10

按照引脚连接表进行模块连接，如下图所示。

3.3.2 图形化编程

通过点击右上角“编程”选项进入图形化编程界面，左侧为图形化指令模块，右侧则为图形化指令模块的逻辑编程区：全局变量、函数定义区、setup编程区、loop编程区。

选择左侧“变量”类指令的高级指令，在全局变量区分别定义文本变量Angle_str为空文本，定义整数变量Angle_value初始值为0，定义布尔变量RunOrder为False；变量赋值的指令模块可以“数据”类指令中找到，再单击输入框进行变量赋值。

在全局变量、函数区定义全局函数，作为使小车前进的驱动函数，在“函数”类指令中可找到函数定义模块，从“模块”类中添加相关引脚数字量及模拟量设置，引脚的赋值指令可在“数据”类中找到，从“时间”类中添加延时指令，如下图中的配置。

在setup编程区中，进行小车电机相关控制引脚的模式设置，设置串口和软串口的串口波特率，设置舵机（小车车头转向）的初始角度值。

在loop编程区中检测软串口数据接收，当接收到软串口数据时，使用“控制”类循环指令进行软串口数据完整获取，定义整数型变量SoftRead_int赋值为软串口接收的数据，再对变量SoftRead_int做出判断，不为结束符时将变量SoftRead_int转换成字符型变量SoftRead_char，再进行字符串赋值。

当判断软串口数据位结束符时，调用小车前进的全局函数RunForward，定义整型（int）变量Angle_int并赋值为软串口字符串数据转为整型数据，通过串口将变量Angle_int值进行串口打印，同时计算角度值赋值给舵机引脚进行舵机旋转角控制，其中字符串转换整数部分使用“代码”类指令直接进行代码编写。

3.3.3 巡线小车源码说明

进行图形编程后，可直接在Krobot中看到图形编程指令对应的实现代码，在编程界面点击右上角的“显示/隐藏源码”，即可看到对应代码。

巡线小车源码与图形指令的内容一样对应，下面对源码做简单说明。

#include <Servo.h>						//添加舵机头文件
#include <SoftwareSerial.h>				//添加软串口相关函数头文件
 
SoftwareSerial serial2_0(9, 10);		//定义软串口引脚，Pin9（rx），Pin10（tx）
Servo servo_0;							//创建舵机对象

//新建全局变量
String Angle_str = "";					
int Angle_value = 0;
bool RunOrder = false;

//控制小车前进的函数
void RunForward() {
    digitalWrite(8, HIGH);
    digitalWrite(7, LOW);
    analogWrite(6, 150);
    digitalWrite(2, HIGH);
    digitalWrite(4, LOW);
    analogWrite(5, 150);
    delay(100);
    analogWrite(6, 60);
    analogWrite(5, 60);
}

//setup函数
void setup() {
    Serial.begin(9600);
    serial2_0.begin(9600);
    servo_0.attach(3);				//初始化舵机连接引脚为Pin3
    pinMode(2, OUTPUT);				//设置小车电机引脚为输出模式
    pinMode(4, OUTPUT);				//设置小车电机引脚为输出模式
    pinMode(7, OUTPUT);				//设置小车电机引脚为输出模式
    pinMode(8, OUTPUT);				//设置小车电机引脚为输出模式
    Serial.begin(115200);			//设置串口波特率115200
    serial2_0.begin(115200);			//设置软串口波特率115200
    servo_0.write(90);				//为舵机写入初始化角度 -- 90度
}

//loop函数
void loop() {
//软串口数据监测
    if (serial2_0.available()) {
//串口数据获取
        while (serial2_0.available()) {
            int SoftRead_int = serial2_0.read();			//新建变量赋值串口数据
  //判断是否收到完整数据
            if (SoftRead_int == '\\n') {
 			 //当小车目前未静止状态时，驱动小车前进行驶
                if (RunOrder == false) {
                    RunForward();
                    RunOrder = true;
                }
                int Angle_int;								//定义整型数据
                Angle_int = Angle_str.toInt();			//将字符串数据转换成整型数据并赋值
                Serial.print("Angle Value is : ");		//串口数据打印
                Angle_value = (90 + (int)(Angle_int / 2));	//计算舵机需要转动的角度
                Serial.println(Angle_value);				//串口打印舵机转动角度值
                servo_0.write(Angle_value);				//将新角度写入舵机引脚控制小车转向
                Angle_str = "";							//字符串清空
            } else {
                char SoftRead_char = SoftRead_int;		//将串口整型数据转换成字符型数据
                Angle_str = (Angle_str + SoftRead_char);	//字符串赋值
            }
        }
    }
}

编写完成程序后，单击编程区上方的“上传”图标，保存案例路径，把程序通过USB线上核心板的MCU中。当软件能检测到有多个端口时，打开电脑设备管理器，确定串口芯片CH340的连接端口，如图所示。选择Arduino控制器的端口，确定程序上传，程序上传成功后，会有窗口提示上传完成。

程序编译完成后，选择上传串口，上传固件。

然后可以用小车去测试巡线功能了。