通過(guò)前兩周介紹的小π機(jī)器人硬件部分和軟件部分，你打造的小π機(jī)器人是否已經(jīng)可以運(yùn)動(dòng)起來(lái)了?這周小編將主要介紹小π機(jī)器人的上位機(jī)部分，讓你可以自由控制自己的小π。小π機(jī)器人的上位機(jī)部分分為電腦端的上位機(jī)軟件和手機(jī)端的APP。

一、手機(jī)APP

1、appinventor簡(jiǎn)介

App Inventor 原是Google實(shí)驗(yàn)室(Google Lab)的一個(gè)子計(jì)劃，由一群Google工程師和勇于挑戰(zhàn)的Google使用者共同參與設(shè)計(jì)完成。Google App Inventor是一個(gè)完全在線開(kāi)發(fā)的Android編程環(huán)境，拋棄復(fù)雜的程式代碼而使用積木式的堆疊法來(lái)完成開(kāi)發(fā)者的Android程式。除此之外它也正式支持樂(lè)高NXT機(jī)器人，對(duì)于Android初學(xué)者或是機(jī)器人開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)是一大福音。因?yàn)閷?duì)于想要用手機(jī)控制機(jī)器人的使用者而言，他們不大需要太華麗的界面，只要使用基本元件例如按鈕、文字輸入輸出即可。

2、手機(jī)APP開(kāi)發(fā)

手機(jī)app部分主要包括三部分功能：實(shí)時(shí)遙控，重力遙控，動(dòng)作記錄。實(shí)時(shí)遙控功能即按一個(gè)動(dòng)作，小π完成一個(gè)動(dòng)作?？梢詫?shí)現(xiàn)較復(fù)雜動(dòng)作如搖頭、抬腳、晃腿、彈跳等，比如重力遙控功能主要是使用手機(jī)的重力感應(yīng)模塊，可以控制小π的前進(jìn)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、后退等簡(jiǎn)易動(dòng)作。動(dòng)作記錄功能，可以實(shí)現(xiàn)一組動(dòng)作的記錄。可以實(shí)現(xiàn)跳舞等功能，也可以自由擴(kuò)展，達(dá)到意想不到的效果。

我們所做出的APP，是一款用于操作小π實(shí)現(xiàn)一系列動(dòng)作的APP，下面是已經(jīng)制作出來(lái)的APP操作界面。

圖1、2、3中按鈕為button，提示(如圖2中的“改變背景顏色：”等)為label，文本輸入框?yàn)閠extbox等，點(diǎn)擊按鈕時(shí)會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的事件，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的代碼。例如，當(dāng)點(diǎn)擊按鈕“前”時(shí)，手機(jī)就會(huì)通過(guò)藍(lán)牙向單片機(jī)發(fā)送的命令。

圖1 重力感應(yīng)界面

圖2 控制界面

圖3 編輯舞步界面

使用者可以下達(dá)不同的動(dòng)作指令(如運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)形態(tài)等)，來(lái)完成對(duì)機(jī)器人的動(dòng)作控制。并且可以通過(guò)下達(dá)其他指令(如背景顏色、音樂(lè)播放)，來(lái)完成更為復(fù)雜的控制。圖3為設(shè)計(jì)舞步界面，用戶(hù)能設(shè)計(jì)一套屬于自己的舞蹈動(dòng)作。我們還設(shè)置了3套固定的動(dòng)作，供用戶(hù)調(diào)用。

3、內(nèi)部實(shí)現(xiàn)

通信協(xié)議的基本格式為。

當(dāng)APP檢測(cè)到前進(jìn)的按鈕被按下后，APP通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙向小π機(jī)器人發(fā)送指令。這條指令的意思就是向前走1步。其它動(dòng)作指令也是類(lèi)似的。

在重力感應(yīng)模式下，手機(jī)通過(guò)內(nèi)置的加速度傳感器和陀螺儀獲取手機(jī)當(dāng)前的姿態(tài)信息，通過(guò)對(duì)姿態(tài)信息的判斷發(fā)送前后左右運(yùn)動(dòng)命令。

燈光顏色選擇指令由三條指令構(gòu)成，分別為，和。R、G、B的參數(shù)變化范圍為0-255，這樣就可以變化出1600多萬(wàn)種顏色。例如發(fā)送紅色命令就是。

當(dāng)手機(jī)APP接收到超聲波距離、溫濕度等信息時(shí)，將接收到的信息在APP界面上顯示出來(lái)。

下圖是手機(jī)APP和HC-06藍(lán)牙模塊建立連接的核心代碼截圖，供大家參考。

圖4 APP核心代碼

二、電腦上位機(jī)開(kāi)發(fā)

1、C#簡(jiǎn)介

C#是微軟公司發(fā)布的一種面向?qū)ο蟮?、運(yùn)行于.NET Framework之上的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。C#使得C++程序員可以高效的開(kāi)發(fā)程序，且因可調(diào)用由 C/C++ 編寫(xiě)的本機(jī)原生函數(shù)，因此絕不損失C/C++原有的強(qiáng)大的功能。因?yàn)檫@種繼承關(guān)系，C#與C/C++具有極大的相似性，熟悉類(lèi)似語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)者可以很快的轉(zhuǎn)向C#。

2、電腦端串口調(diào)試助手

串口調(diào)試助手通過(guò)C#編寫(xiě)，界面如下圖所示。通過(guò)“串口設(shè)置”來(lái)設(shè)置串口的相應(yīng)參數(shù)，“串口檢測(cè)”可以用來(lái)檢測(cè)計(jì)算機(jī)可用的串口。“發(fā)送數(shù)據(jù)”可以將“數(shù)據(jù)發(fā)送”欄中的數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)送出去。一旦串口接收到數(shù)據(jù)，則會(huì)在“數(shù)據(jù)接收”欄中顯示出來(lái)，通過(guò)先前設(shè)置的“字符顯示”或者“HEX顯示”來(lái)以字符顯示或者以十六進(jìn)制數(shù)顯示。“清空數(shù)據(jù)”則可以清除“數(shù)據(jù)接收”欄以及“收據(jù)發(fā)送”欄中的所有數(shù)據(jù)。通過(guò)串口調(diào)試助手發(fā)送相關(guān)的命令可以對(duì)小π機(jī)器人進(jìn)行調(diào)試。

圖5 電腦上位機(jī)界面

串口調(diào)試助手的程序流程大致為開(kāi)始進(jìn)行串口初始化，在串口初始化過(guò)程中對(duì)串口號(hào)、波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位、停止位等進(jìn)行設(shè)置。初始化結(jié)束后可以對(duì)命令進(jìn)行收發(fā)。小π機(jī)器人中波特率為115200，無(wú)奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位為8位、停止位為1位。

3、平板端上位機(jī)開(kāi)發(fā)

Win10 IoT是微軟開(kāi)發(fā)的一款基于win10的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。在裝有win10 IoT系統(tǒng)的平板電腦中可以直接運(yùn)行小π機(jī)器人的平板端程序。平板端程序功能和手機(jī)APP程序類(lèi)似，可以通過(guò)藍(lán)牙對(duì)小π機(jī)器人進(jìn)行相應(yīng)的控制。程序是通過(guò)C#編寫(xiě)的，程序界面如下圖所示。

圖6 平板上位機(jī)界面