Trait d`union 2011 - Femmes Internationales Murs Brisés

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Tutorial de Computação
Programação em Java para MEC1100
v2010.10
Linha de Equipamentos MEC
Desenvolvidos por:
Maxwell Bohr Instrumentação Eletrônica Ltda. – Rua Porto Alegre, 212 – Londrina – PR – Brasil
http://www.maxwellbohr.com.br
1 Introdução
Este tutorial tem como objetivo apresentar os passos necessários para criar aplicações em
Java, com o ambiente de desenvolvimento NetBeans, voltadas para o MEC1100. Será apresentado
neste tutorial como instalar e configurar as aplicações necessárias para esse desenvolvimento e
como enviar um comando para um MEC1100 utilizando a biblioteca de controle em Java.
2 A Biblioteca de Controle para Java
2.1 O que é a biblioteca
O MEC1100 responde a comandos enviados a partir de uma porta USB. Para isso é
necessário abrir uma comunicação entre o computador e o MEC1100 e enviar bytes em um
protocolo específico. Fazer isso diretamente pode ser complicado e demorado, e criaria uma
dificuldade desnecessária.
Por isso, foi criada uma biblioteca de controle que cuida de todos os detalhes de
comunicação e codificação dos comandos para envio ao MEC1100, facilitando muito a tarefa de
programação do equipamento. Com o uso da biblioteca não é necessário saber os detalhes de
codificação dos comandos e parâmetros para envio ao MEC1100, tudo isso é tratado
automaticamente.
2.2 Lista simplificada dos métodos
Método
Descrição
OpenCommunication
Inicializa a comunicação com um MEC1100 através de uma porta
serial.
CloseCommunication
Finaliza a comunicação com um MEC1100.
GetInstalledSerialPorts
Detecta todas as portas seriais instaladas no sistema operacional.
IsConnected
NOP
DeviceStatus
Verifica se existe algum MEC1100 conectado e ligado na porta
USB.
Envia um comando 'NOP'. Não realiza nenhuma operação.
Retorna informações sobre o estado interno do equipamento.
DeviceInfo
Retorna informações sobre o dispositivo conectado, como o nome,
versão do hardware e versão do firmware.
SensorRead
Lê uma entrada analógica.
SensorReadAll
Lê todas as entradas analógicas em uma única operação.
DigitalPortRead
Lê o valor da porta de entrada digital.
DigitalPortWrite
Grava um valor na porta de saída digital.
DigitalPinRead
Efetua a leitura de uma entrada digital individual.
DigitalPinWrite
Efetua a gravação de uma saída digital individual.
ServoMotorOn
Liga um servomotor
ServoMotorOff
Desliga um servomotor.
PwmOn
Ativa um PWM utilizando um valor para o período, outro valor para
o ciclo ativo e o divisor de clock como parâmetros.
1
PwmOnTime
Ativa um PWM utilizando o período e tempo de ciclo ativo em
milissegundos como parâmetros.
PwmOnFreq
Ativa um PWM utilizando uma frequência e uma taxa de
porcentagem de ciclo ativo como parâmetros.
PwmOff
Desativa um PWM.
3 Instalação e Configuração do Ambiente de
Desenvolvimento Java
A instalação e configuração do ambiente de desenvolvimento encontram-se divididas em
três partes: a instalação do JDK que é um Kit de Desenvolvimento, ou seja, um conjunto de
utilitários que permitem criar software para plataforma Java; a instalação do NetBeans, que é um
ambiente de desenvolvimento integrado gratuito e de código aberto para desenvolvedores de
software em Java e a instalação da biblioteca RXTX que nos permite usar a comunicação com a
porta serial.
A seguir veremos onde encontrar cada um desses componentes para instalar no Ubuntu e no
Windows.
3.1 Ubuntu
3.1.1 Instalação do JDK
Primeiramente, abra o Ubuntu Software Center localizado no menu de Aplicativos do
Ubuntu.
Figura 1: Ubuntu Software Center.
Em seguida, digite “sun-java 6” no painel de pesquisa. Nos resultados, clique em Sun
Java™ Development Kit (JDK) 6 e em instalar.
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Figura 2: Instalando o JDK da sun.
Digite sua senha pessoal de usuário e a instalação irá começar. Após essa etapa devemos
configurar qual máquina virtual o computador vai usar, visto que geralmente o Ubuntu já vem com
o openJDK instalado. Para isso, em um terminal digite a seguinte linha de comando:
sudo update-alternatives --config java
Será mostrado a seguinte tela. Nela deveremos digitar o número correspondente ao Java da
sun.
Figura 3: Escolhendo a máquina virtual que o computador irá usar.
Com essas etapas concluídas você já está habilitado para instalar o NetBeans.
3
3.1.2 Instalação do NetBeans
Em computadores com Linux, o método preferencial para instalar o NetBeans IDE é usando
o instalador binário. O instalador pode ser encontrado no site http://netbeans.org/downloads/. Nesse
tutorial usaremos o instalador que contém todas as tecnologias disponíveis.
Primeiramente, vá até o diretório que contém o instalador. Se necessário, altere as
permissões do arquivo instalador para tornar o binário executável digitando em um Terminal da
pasta:
chmod +x seu_executável_binário
Onde o “seu_binário_executável” é o nome do arquivo binário que foi baixado
anteriormente.
Figura 4: Tornando o binário executável..
Agora, abra o instalador executando o código a seguir em um Terminal previamente aberto
na mesma pasta do executável:
./seu_executável_binário
Figura 5: Iniciando a execução do NetBeans.
No assistente de instalação, escolha uma resposta para o Contrato de licença e clique em
Próximo.
Figura 6: Contrato de Licença do NetBeans
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Especifique um diretório vazio dentro do qual será instalado o NetBeans IDE e escolha qual
JDK o IDE usará.
Figura 7: Escolhendo Diretório onde o NetBeans será
instalado e o JDK usado.
Escolha um diretório para instalar o GlassFish.
Figura 8: Escolhendo Diretório onde o GlassFish será instalado.
Verifique se o local de instalação está correto e se há espaço disponível no sistema para a
instalação. Clique em Instalar para iniciar a instalação.
3.1.3 Instalação do RXTX
Entre no site http://rxtx.qbang.org/wiki/index.php/Download, e faça o download da última
versão disponível. No nosso tutorial, a versão utilizada tem por nome “rxtx-2.1-7bins-r2.zip”.
Descompacte o aquivo baixado no desktop.
Agora, iremos copiar o arquivo RXTXcomm.jar que se encontra na pasta “/rxtx-2.1-7-binsr2”. Para isso, abra o terminal e digite os seguintes comandos para copiar o RXTXcomm.jar:
cd Desktop
cd rxtx-2.1-7-bins-r2/
sudo cp RXTXcomm.jar /%JAVA_HOME%/jre/lib/ext
Onde %JAVA_HOME% é a pasta onde o jre está instalado. Abaixo uma figura da pasta com
o arquivo copiado:
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Figura 9: Pasta já com o RXTXcomm.jar copiado.
Com isso, vamos copiar o librxtxSerial.so. Para isto, abra um terminal e digite as seguintes
linhas de acordo com a versão do Ubuntu que você está usando. Se a versão utilizada for a 32-bit
siga os procedimentos abaixo:
cd Desktop
cd Linux
cd i686-unknown-linux-gnu
sudo cp librxtxSerial.so /%JAVA_HOME%/jre/lib/i386
Se estiver na versão 64-bit siga os procedimentos abaixo:
cd Desktop
cd Linux
cd x86_64-unknown-linux-gnu
sudo cp librxtxSerial.so /%JAVA_HOME%/jre/lib/i386
Abaixo uma figura da pasta com o arquivo copiado:
Figura 10: Pasta com o librxtxSerial.so já copiado.
Terminado isso a biblioteca RXTX estará pronta para uso.
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3.2 Windows
3.2.1 Instalação do JDK
O JDK pode ser encontrado no site http://java.sun.com/javase/downloads/index.jsp. Nesse
tutorial usaremos a versão: Java Plataform (JDK)
Depois de fazer o download do instalador de um duplo clique nele para iniciar a instalação.
Clique em Next e escolha o local para a instalação do JDK.
Clique em Next novamente e a instalação começará.
Figura 11: Escolha onde deverá ser feita a instalação do JDK
Escolha o local para a instalação do jre e clique em Next para começar a instalação.
Figura 12: Escolha onde deverá ser feita a instalação do JRE.
Terminado isso o Java estará pronto para uso.
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3.2.2 Instalação do NetBeans
Faça o download do instalador que pode ser encontrado no site
http://netbeans.org/downloads/. Neste tutorial usaremos o instalador que contém todas as
tecnologias disponíveis, clique duas vezes no ícone para abrir o instalador.
No assistente de instalação, clique em próximo e escolha uma resposta para o Contrato de
licença e clique em Próximo novamente.
Figura 13: Contrato de Licença do NetBeans
Especifique um diretório dentro do qual será instalado o NetBeans IDE e escolha o JDK que
o IDE usará na lista de JDKs compatíveis e clique em Próximo.
Figura 14: Escolhendo Diretório onde o NetBeans será instalado e o JDK usado.
Agora escolha um diretório para instalar o GlassFish.
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Figura 15: Escolhendo Diretório onde o GlassFish será
instalado.
Verifique se o local de instalação está correto e se há espaço disponível no sistema para a
instalação. Clique em Instalar para iniciar a instalação.
3.2.3 Instalação do RXTX
Entre no site http://rxtx.qbang.org/wiki/index.php/Download e faça o download da última
versão disponível. Neste tutorial, a versão utilizada tem por nome “rxtx-2.1-7-bins-r2.zip”.
Descompacte a pasta no desktop e copie o RXTXcomm.jar que se encontra dentro da pasta
“rxtx-2.1-7-bins-r2” para %JAVA_HOME%\jre\lib\ext, onde %JAVA_HOME% é a pasta onde o jre
está instalado.
Figura 16: Pasta onde o RXTXcomm deve ser instalado
Agora devemos copiar o rxtxSerial.dll que se encontra na pasta ”rxtx-2.1-7-binsr2\Windows\i368-mingw32” para a pasta C:\WINDOWS\system32.
Figura 17: Pasta onde o rxrxSerial.dll deve ser copiado.
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4 Criação de Programas de Controle em Java
Para criar um programa primeiramente precisamos criar um novo projeto e adicionar a
biblioteca do RXTX e do MEC1100. Para isso, abra o NetBeans e vá em Arquivo / Novo Projeto e
escolha Aplicativo Java e clique em Próximo.
Figura 18: Escolhendo o tipo de projeto.
Escolha um nome para o projeto, o local do projeto e o diretório do projeto e clique em
Finalizar para criar o projeto.
Figura 19: Configurando nome e local do projeto.
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Com o projeto aberto, dê um clique com o botão direito sobre o nome do projeto no painel
“Projetos” e vá em Propriedades, no menu “Categorias”clique em Bibliotecas.
Figura 20: Configurando biblioteca usadas no projeto.
Clique em adicionar jar/pasta e localize o arquivo RXTXcomm.jar e dê OK. Geralmente
este tipo de arquivo se encontra na pasta %JAVA_HOME%\jre\lib\ext, onde %JAVA_HOME% é a
pasta onde o jre está instalado.
Figura 21: Inserindo a biblioteca RXTXcomm no projeto
Dê OK novamente. Agora, adicionaremos a biblioteca do MEC1100 e a biblioteca de
exceções dela. Para isto, copie os arquivos MEC1100.java e EMEC1100Error.java, que se
encontram na pasta /biblioteca_de_controle/java/br/maxwellbohr/mec1100 do cd do mec1100, para
a pasta do projeto como na figura abaixo:
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Figura 22: Pasta do projeto com a biblioteca MEC1100.java, EMEC1100Error.java
já copiada.
Voltando ao NetBeans, verifique se o pacote dos arquivos copiados estão corretos. Para isso,
abra eles e veja se a declaração do “package” está se referindo ao pacote em que o arquivo se
encontra. Caso sejam diferentes mude o pacote clicando em cima da sinalização do erro e em cima
de Alterar declaração de pacote.
Abaixo veremos uma figura com a declaração do pacote correto e uma figura com a
declaração do pacote incorreto:
Figura 23: Package incorreto.
Figura 24: Package correto.
Com essas etapas concluídas podemos começar a programar.
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4.1 Rotinas de Suporte
4.1.1 OpenComunication
O método para abrir a comunicação é o OpenCommunication, que recebe uma String como
parâmetro com a porta que será utilizada. A seguir, veremos como utilizar este método.
package tutorialjava;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// Criação dos objetos que serão manipulados pelo código
MEC1100 mec = new MEC1100();
try {
//Inicia comunicação com o MEC1100
mec.OpenCommunication("/dev/ttyUSB0");
System.out.println("MEC1100 Conectado a porta/dev/ttyUSB0");
}catch (Exception err) {
System.out.println("Erro:" + err.getMessage());
} } }
4.1.2 CloseComunication
Para fechar a comunicação com um MEC1100, utilizamos o método CloseCommunication,
como podemos ver a seguir :
public class Main {
try {
//Inicia comunicação com o MEC1100
System.out.println("MEC1100 Conectado a porta/dev/ttyUSB0");
//Fecha comunicação com o MEC1100
mec.CloseCommunication();
} } }
4.1.3 GetInstalledSerialPorts
Para listar as portas seriais/USB disponíveis, executamos o método GetInstalledSerialPorts,
que irá retornar uma lista com as portas seriais e USB do computador.
import java.util.Vector;
public class Main {
try {
//Recebe as portas disponíveis e imprime
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Vector<String> portas = mec.GetInstalledSerialPorts();
for (String x : portas) {
System.out.println(x);
}
} } }
4.1.4 IsConnected/NOP
Para verificar se existe algum MEC1100 conectado, usamos o comando IsConnected que
retorna “true”, se existir um MEC1100 conectado, ou “false” caso contrário. Podemos testar esse
método usando o seguinte código:
public class Main {
try {
//Abre comunicação com o MEC1100
//Verifica se o MEC110 está conectado
if(mec.IsConnected())
System.out.println("O MEC110 está conectado.");
else
System.out.println("O MEC1100 Não está conectado.");
} } }
4.1.5 Device Status
Para verificar qual o status interno do MEC1100 usamos o método DeviceStatus, que retorna
um Array de byte com as informações do estado das saídas digitais, dos PWMs e da execução de
programa do modo autônomo. A seguir, mostraremos um código exemplo. Para entender o que cada
byte representa pode ser usado o documento “Manual de Referências Métodos da Biblioteca de
Controle do MEC1100”.
public class Main {
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try {
//Recebe o array de byte e armazena no Status[]
byte Status[] = mec.DeviceStatus();
for(int i = 0 ; i < 44 ; i++)
System.out.println(Status[i]);
}
}
}
4.1.6 Device Info
O método DeviceInfo retorna informações sobre o dispositivo conectado, como o nome,
versão do hardware e do firmware. Vejamos abaixo como ele pode ser utilizado:
public class Main {
//Criação dos objetos que serão manipulados pelo código
try {
//Imprime as informações do MEC1100
System.out.println("Conectado a um "+mec.DeviceInfo());
} } }
4.2 Entradas Analógicas
4.2.1 SensorRead
Lê um canal analógico. Existem 8 entradas analógicas no MEC1100 que podem ser lidas
com esse método. Esse parâmetro pode ter um valor de 1 a 8. No o código a seguir, estamos lendo o
primeiro sensor do MEC1100.
public class Main {
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try {
//Variável para armazenar a leitura do sensor 1
int Sensor1 = mec.SensorRead(1);
//Mostra o valor ad leitura
System.out.println("Leitura do Sensor 1 :" + Sensor1);
} } }
4.2.2 SensorReadAll
Este método lê as 8 entradas analógicas em uma única operação. No exemplo, usaremos o
SensorReadAll e mostraremos o valor da leitura de cada sensor.
public class Main {
try {
//Lê todos as entradas analógicas e armazena na Variável
int Sensores[] = mec.SensorReadAll();
//Imprime o valor de cada leitura
for(int i = 0 ; i < 8 ; i++)
System.out.println("Sensor "+(i+1)+" :" + Sensores[i]);
} } }
4.3 Entradas e Saídas Digitais
4.3.1 DigitalPinRead
Para ler uma entrada digital podemos usar o DigitalPinRead, onde passamos o valor da
entrada que pode assumir valores de 1 até 16. O código abaixo exemplifica esse método. Nele
lemos o valor da entrada digital 3.
public class Main {
try {
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//Lê a entrada digital 3 e armazena na Variável
byte Leitura = mec.DigitalPinRead(3);
//Imprime o valor da leitura
System.out.println("Leitura da entrada 3: "+ Leitura);
} } }
4.3.2 DigitalPinWrite
Para alterar uma saída digital podemos usar o método DigitalPinWrite, onde passamos o
valor da saída desejada. Esse pode assumir valores de 1 a 8 utilizando a porta digital e de 9 a 16
utilizando a porta de Servomotores/PWM. O estado de cada saída pode assumir 0 ou 1. O código
abaixo exemplifica esse comando. Nele alteramos a segunda saída digital para 1.
public class Main {
try {
//Altera o estado da saída digital 2 para “1”
mec.DigitalPinWrite(2, 1);
}catch(Exception err) {
} } }
4.3.3 DigitalPortRead
Para ler todas as entradas digitais em uma única operação, utilizamos o método
DigitalPortRead. Esse método contém um parâmetro que pode ser “1” correspondendo a porta de
entradas digitais, ou o “2” que corresponde a porta de Servomotores/PWM. No exemplo vamos ler
a porta digital 1 e mostrar o valor dela. No tutorial de saídas digitais falaremos um pouco mais
sobre esse método e seu retorno.
public class Main {
try {
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//imprime o valor da porta digital 1
System.out.println("Valor :"+mec.DigitalPortRead(1));
} } }
4.3.4 DigitalPortWrite
Para ligar uma entrada da saída digital, utilizamos o método DigitalPortWrite, que recebe 2
parâmetros: a porta na qual deseja-se gravar o valor que no MEC1100 (pode receber o valor 1 ou 2)
e o valor a ser gravado na porta (que pode assumir valores de 0 até 255). No exemplo a seguir ,
enviamos o valor 3, que ativa as duas primeiras saídas digitais.
public class Main {
try {
//Grava os dados na porta digital 1
mec.DigitalPortWrite(1,3);
} } }
4.4 Servomotores
4.4.1 ServomotorOn
Para ligar um servomotor, utilizamos o método ServoMotorOn. Este método recebe 2
parâmetros: o primeiro indica qual dos oito servomotores deve ser utilizado, e o segundo parâmetro
indica qual posição que o servomotor deve ficar. Essa posição varia entre o valor 0 e 255. No
exemplo, estamos alterando o primeiro servomotor para a posição 0.
public class Main {
try {
//Mudando a posição do servomotor
mec.ServoMotorOn(1,0);
} } }
4.4.2 ServomotorOff
Para desligar um servomotor, utilizamos o método ServoMotorOff, passando como
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parâmetro o número do motor que desejamos desligar. No exemplo abaixo iremos desligar o
servomotor 1:
public class Main {
try {
//Desliga o servomotor 1
mec.ServoMotorOff(1);
} } }
4.5 PWMs
4.5.1 PwmOn
Para ligar o PWM, utilizamos o método PwmOn. Este método recebe 5 parâmetros: o
primeiro indica qual PWM deve ser utilizado (pode assumir valores de 1 até 8), o segundo indica o
valor para o período (pode variar de 0 até 65535), o terceiro indica o ciclo ativo (pode assumir
valores de 0 até 65535), o quarto parâmetro indica o divisor de clock (pode variar de 0 até 7) e o
último indica a polaridade do sinal (0 para negativo e 1 para positivo). No exemplo, estamos
definindo os parâmetros para que um servomotor, que é um tipo de equipamento acionado por
PWM, ligado no pino 1 posicione seu eixo em -90 graus.
public class Main {
try {
mec.PwmOn(1, 55300, 2765, (byte)2,(byte) 1);
} } }
4.5.2 PwmOff
Para desligar um PWM, podemos utilizar o método PwmOff, passando como parâmetro o
número do PWM que estamos desligando.
public class Main {
try {
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//Desliga Pwm 1
mec.PwmOff(1);
} } }
4.5.3 PwmOnTime
Este método aciona um PWM utilizando parâmetros em unidades de tempo para determinar
o período e o ciclo ativo. No exemplo abaixo ligaremos o PWM 1 com período de 22500, ciclo
ativo de 12500 e polaridade 0.
public class Main {
try {
//Liga PWM
mec.PwmOnTime(1, 22500, 12250,(byte) 0);
}
}
}
4.5.4 PwmOnFreq
Este método aciona um PWM, utilizando parâmetros de frequência e percentual do tempo
que o ciclo ativo deve ocupar no período. No exemplo iremos acionar o PWM 1 em uma frequência
de 1200 com 50% do tempo ativo e polaridade igual a 1.
public class Main {
try {
//Liga o PWM
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mec.PwmOnTime(1, 1200, 50,(byte) 0);
}
}
}
5 Conclusão
Neste tutorial, aprendemos como instalar as ferramentas para desenvolvimento de programas
em java, e como usar os métodos disponíveis na biblioteca do MEC1100. Com os conhecimentos
adquiridos aqui podemos facilmente criar novos programas.
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