【Follow me第二季第1期】 入门与基础任务（使用PlatformIO搭建Arduino开发环境）

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【Follow me第二季第1期】 入门与基础任务（使用PlatformIO搭建Arduino开发环境） [复制链接]

 

<i class="pstatus"> 本帖最后由 iexplore123 于 2024-7-30 20:02 编辑 </i> # 【Follow me第二季第1期】 入门与基础任务（使用PlatformIO搭建Arduino开发环境） [TOC] ## 关于我 大家好，这里是iex123。非常荣幸能被选中参加这一期的得捷电子“Follow me”活动。我是来自徐州某师范大学的一名电子信息工程学生，刚认识这个论坛不久，希望在这里能够学到更多的知识，结交更多的朋友。希望在这次活动中，能够和大家一起学习、一起进步。 ## Adafruit Circuit Playground Express Adafruit Circuit Playground Express 这块板子非常有特点，集成了许多传感器外设，如加速度计、陀螺仪、温度传感器、光线传感器等，这也是这块板子吸引我的地方。通过这些传感器，我们可以实现许多有趣的功能，如控制板载LED的颜色、监测环境温度和光线、接近检测等。 官方也给出了板子引脚图：  这块板子在 [github](https://github.com/adafruit/Adafruit-Circuit-Playground-Express-PCB "板子设计是brd文件，应该是 Eagle 这款软件可以打开") 有开源原理图和pcb文件，见下图：  板子反面的三个金属触点从左到右分别是 $$\overline{\text{RESET}}$$、SWDIO、SWCLK/SPK_SD，可以通过这三个触点对板子进行调试。 原理图 <ignore_js_op> <img src="static/image/filetype/unknown.gif" border="0" class="vm" alt="" /> <span style="white-space: nowrap" id="attach_828232" onmouseover="showMenu({'ctrlid':this.id,'pos':'12'})"> <a href="javascript:;" class="loginf">Adafruit Circuit Playground Express.sch</a> <em class="xg1">(549.53 KB, 下载次数: 1)</em> </span> <div class="tip tip_4" id="attach_828232_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true"> <div class="tip_c xs0"> <div class="y">2024-7-30 19:59 上传</div> 点击文件名下载附件 原理图 </div> <div class="tip_horn"></div> </div> </ignore_js_op> <br/><br/> PCB设计图 <ignore_js_op> <img src="static/image/filetype/unknown.gif" border="0" class="vm" alt="" /> <span style="white-space: nowrap" id="attach_828231" onmouseover="showMenu({'ctrlid':this.id,'pos':'12'})"> <a href="javascript:;" class="loginf">Adafruit Circuit Playground Express.brd</a> <em class="xg1">(2.49 MB, 下载次数: 0)</em> </span> <div class="tip tip_4" id="attach_828231_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true"> <div class="tip_c xs0"> <div class="y">2024-7-30 19:59 上传</div> 点击文件名下载附件 pcb设计图 </div> <div class="tip_horn"></div> </div> </ignore_js_op> <br/><br/> ### 搭建开发环境 在开始学习Adafruit Circuit Playground Express之前，我们需要搭建相应的开发环境，这款板子支持多种开发环境，如CircuitPython、MakeCode、Arduino等。我比较喜欢折腾Vscode,所以以下环境搭建都在Vscode下进行。 #### Arduino 我使用的是Vscode+PlatformIO+Arduino的方式进行开发，PlatformIO 在vscode中提供了图形界面，而且可以支持很多开发环境，包括Arduino，他的安装非常简单，只需要在Vscode的插件商店搜索PlatformIO，然后安装即可。 如下图，在PlatformIO的主界面中，点击New Project，选择Adafruit Circuit Playground Express，然后选择开发环境，点击Finish即可创建一个新的项目。  创建好项目后，我们可以在src文件夹下看到一个main.cpp文件，这就是我们的主程序文件，我们可以在这个文件中编写我们的代码。 > 注意：ino文件是Arduino的源文件，cpp文件是C++的源文件，PlatformIO默认使用cpp文件。ino文件和cpp文件的区别在于，ino文件中的函数不需要严格的函数预声明，而cpp文件需要。 > 项目主文件命名为 main.ino 也是可以的，编译时PlatformIO会自动处理。 接着我们需要添加Adafruit Circuit Playground Express的库，点击左侧的PlatformIO图标，然后点击Libraries，搜索Adafruit Circuit Playground Express，然后点击进入，点击Add to Project 即可添加到指定项目中。  #### CircuitPython CircuitPython 是 Adafruit 开发的一款基于 Python 的微控制器编程语言，它的特点是简单易学，适合初学者。CircuitPython 的开发环境搭建也非常简单，只需要在官网下载对应的固件，然后将固件拷贝到板子的磁盘中即可。 >官方的固件下载地址：[https://circuitpython.org/board/circuitplayground_express/](https://circuitpython.org/board/circuitplayground_express/) 接着我们需要在板子的磁盘中新建一个名为`code.py`的文件，然后将我们的代码拷贝到这个文件中即可。 Vscode中只需要搜索CircuitPython插件，然后安装即可。只要在工作区根目录存在`code.py`文件，扩展就会激活，自动更新`adafruit_CircuitPython_Bundle` 库。 >手动触发更新库的方法是：在Vscode的命令面板（使用`Ctrl + shift + P`打开）中搜索`CircuitPython: Update Libraries`，然后点击即可。 如果你的板子没有自动识别，可以在Vscode的设置中搜索`CircuitPython`，然后将`CircuitPython: Port`设置为你的板子所在的端口即可。 #### MakeCode MakeCode 是微软开发的一款基于图形化编程的在线编程工具，它支持 Adafruit Circuit Playground Express，我们只需要在浏览器中打开 MakeCode 的网站，然后选择 Adafruit Circuit Playground Express，即可开始编程。 这里是 MakeCode 的网站：[https://makecode.adafruit.com/](https://makecode.adafruit.com/) > 注：烧录固件时，需要将板子连接到电脑，然后按下板子上的RESET键，此时板子会出现一个名为CPLAYBOOT的磁盘，将固件拷贝到这个磁盘中即可。 官方的烧录固件教程：[https://learn.adafruit.com/adafruit-circuit-playground-express/downloading-and-flashing](https://learn.adafruit.com/adafruit-circuit-playground-express/downloading-and-flashing) 这是我在adafruit教学网站找到的外设与编程块的对应图，感觉不错，放上来给大家看看。  Code.org 也有类似的在线编程工具，也可以用来编程 Adafruit Circuit Playground Express。不过需要先烧录一个[uf2固件](https://cdn-learn.adafruit.com/assets/assets/000/051/187/original/FIRMATA_2018-2-19.UF2?1519102528)。教程地址:[https://learn.adafruit.com/adafruit-circuit-playground-express/code-org-csd](https://learn.adafruit.com/adafruit-circuit-playground-express/code-org-csd) ### 入门与基础任务 #### 板载LED点亮 Circuit Playground Express上有许多LED，可以通过编程控制其亮灭、颜色等属性。接下来，我们将通过简单的代码，实现板载LED的点亮。 ```cpp #include <Adafruit_CircuitPlayground.h> Adafruit_CircuitPlayground cplay = Adafruit_CircuitPlayground(); void setup() { // 初始化函数 cplay.begin(); cplay.setBrightness(20); } void loop() { // 主函数逻辑写在这里面 for (int i = 0; i < 10; i++) { cplay.setPixelColor(i, 255, 0, 0); // 设置LED为红色 } cplay.redLED(HIGH); // 点亮板载红色LED delay(500); cplay.clearPixels(); cplay.redLED(LOW); delay(500); } ``` 在这段代码中，我们引入了`Adafruit_CircuitPlayground.h`这个库，然后创建了一个`Adafruit_CircuitPlayground`对象`cplay`，在`setup`函数中，我们调用了`cplay.begin()`函数来初始化外设。 >调用begin函数可以方便的初始化板载的各种外设，如果不调用这个函数，板载LED将无法使用。 #### 控制板载炫彩LED，跑马灯点亮和颜色变换 ```cpp #include <Adafruit_CircuitPlayground.h> Adafruit_CircuitPlayground cplay = Adafruit_CircuitPlayground(); void setup() { cplay.begin(); cplay.setBrightness(20); } void loop() { if (cplay.slideSwitch()) { for (int i = 0; i < 10; i++) { cplay.setPixelColor(i, 255, 0, 0); // 设置LED为红色 delay(100); cplay.clearPixels(); } for (int i = 0; i < 10; i++) { cplay.setPixelColor(i, 0, 255, 0); // 设置LED为绿色 delay(100); cplay.clearPixels(); } for (int i = 0; i < 10; i++) { cplay.setPixelColor(i, 0, 0, 255); // 设置LED为蓝色 delay(100); cplay.clearPixels(); } } else { for (int i = 0; i < 10; i++) { cplay.setPixelColor(i, cplay.colorWheel(25 * i)); delay(100); cplay.clearPixels(); } } } ``` 在这段代码中，我们使用了`cplay.slideSwitch()`函数来判断板子上的滑动开关是否打开，如果打开，我们就会依次点亮板载LED为红色、绿色、蓝色，然后熄灭。如果滑动开关没有打开，我们就会依次点亮板载LED为彩虹色，然后熄灭。 流程图如下： ```flow st=>start: 开始 cond=>condition: 检测滑动开关是否打开 op1=>operation: 点亮板载LED为红色、绿色、蓝色 op2=>operation: 点亮板载LED为彩虹色 e=>end: 结束 st->cond cond(yes)->op1->e cond(no)->op2->e ``` #### 监测环境温度和光线，通过板载LED展示舒适程度 ```cpp #include <Adafruit_CircuitPlayground.h> Adafruit_CircuitPlayground cplay = Adafruit_CircuitPlayground(); void setup() { cplay.begin(); cplay.setBrightness(20); } void loop() { float temp = cplay.temperature(); int light = cplay.lightsensor(); if (temp > 25) { for (int i = 0; i < 10; i++) { cplay.setPixelColor(i, 255, 0, 0); // 设置LED为红色 } } else if (light > 100) { for (int i = 0; i < 10; i++) { cplay.setPixelColor(i, 0, 255, 0); // 设置LED为绿色 } } else { for (int i = 0; i < 10; i++) { cplay.setPixelColor(i, 0, 0, 255); // 设置LED为蓝色 } } } ``` 在这段代码中，我们使用了`cplay.temperature()`函数来获取环境温度，使用了`cplay.lightLevel()`函数来获取环境光线强度，然后根据温度和光线强度来控制板载LED的颜色。 流程图如下： ```flow st=>start: 开始 op1=>operation: 获取环境温度 op2=>operation: 获取环境光线强度 cond1=>condition: 温度是否大于25度 cond2=>condition: 光线强度是否大于100 op3=>operation: 设置LED为红色 op4=>operation: 设置LED为绿色 op5=>operation: 设置LED为蓝色 st->op1->cond1 cond1(yes)->op3 cond1(no)->op2->cond2 cond2(yes)->op4 cond2(no)->op5 ``` #### 接近检测——设定安全距离并通过板载LED展示，检测到入侵时，发起声音报警 ```cpp #include <Adafruit_CircuitPlayground.h> Adafruit_CircuitPlayground cplay = Adafruit_CircuitPlayground(); const uint8_t spDANGER[] PROGMEM = {0x0A,0x28,0x30,0x6C,0xD4,0xC7,0x54,0x19,0xAA,0x9B,0xD5,0x34,0x6B,0xCA,0xEE,0x6B,0x56,0xDD,0xBD,0xA9,0x44,0xAC,0x59,0xD5,0x08,0xC1,0x9C,0xB1,0x7A,0x65,0x33,0x24,0x72,0xE7,0xAC,0x95,0x8C,0x64,0xE0,0x13,0x95,0x57,0xD4,0xBD,0x50,0x8D,0x45,0x19,0x51,0xB3,0x98,0x61,0xAE,0x64,0xA4,0xCD,0x60,0x94,0x85,0xD2,0x90,0x47,0x41,0x35,0xEA,0xEA,0x5A,0x73,0x4A,0x99,0xA0,0x38,0x09,0xC0,0x76,0x42,0xA3,0x9C,0xDA,0x94,0x35,0xF2,0x8C,0xB1,0x66,0x25,0x0D,0xDB,0x3C,0x86,0x9A,0x4B,0xA0,0x35,0xFB,0x98,0x4B,0x72,0xE2,0xB3,0x6C,0x6D,0xCB,0x43,0xC8,0x47,0xF2,0xA5,0x23,0x6F,0x21,0x6F,0xCE,0x16,0x8E,0xBC,0x89,0x2B,0xB5,0x6F,0x38,0xCB,0x32,0xD2,0x96,0x6C,0xEE,0x2C,0xDB,0x48,0x5B,0xF2,0xB9,0xAB,0x2C,0x11,0x2F,0xEE,0x1D,0xEE,0x52,0x07,0x25,0x43,0xFB,0xFF,0x03}; void setup() { Serial.begin(9600); Serial.println("Circuit Playground test!"); cplay.begin(); cplay.setBrightness(10); pinMode(A10, INPUT); // 接近传感器 pinMode(25, OUTPUT); // 发射红外 digitalWrite(25, LOW); } void loop() { for (int i = 0; i < 30; i++) //随便写的，因为直接激活红外没作用 { digitalWrite(25, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(25, LOW); delayMicroseconds(10); } int val = analogRead(A10); Serial.println(val); //读取模拟量的值用的 int color = map(val, 300, 700, 150, 255); for (int i = 0; i < 10; i++) { cplay.setPixelColor(i, cplay.colorWheel(color)); } if (val > 500) cplay.speaker.say(spDANGER); //"你不要过来啊！" else cplay.speaker.end(); } ``` 在这段代码中，我们使用了`analogRead(A10)`函数来读取板子上的接近传感器的值，然后根据这个值来控制板载LED的颜色，当接近传感器的值大于500时，我们就会发出声音报警。 流程图如下： ```flow st=>start: 开始 op1=>operation: 读取接近传感器的值 op2=>operation: 设置LED颜色 op3=>operation: 发出声音报警 cond=>condition: 判断接近传感器的值是否大于500 e=>end st->op1->cond cond(yes)->op3->op2->e cond(no)->op2->e ``` #### 任务进度 - [x] 入门任务：开发环境搭建，板载LED点亮 - [x] 基础任务一：控制板载炫彩LED，跑马灯点亮和颜色变换 - [x] 基础任务二：监测环境温度和光线，通过板载LED展示舒适程度 - [x] 基础任务三：接近检测——设定安全距离并通过板载LED展示，检测到入侵时，发起声音报警 - [ ] 进阶任务：制作不倒翁——展示不倒翁运动过程中的不同灯光效果 - [ ] 创意任务（选做，选择其中一个或多个都可） - [ ] 创意任务一：有创意的可穿戴装饰——可结合多种传感器和灯光效果展示 - [ ] 创意任务二：章鱼哥——章鱼哥的触角根据环境声音的大小，章鱼哥的触角可舒展或者收缩 - [ ] 创意任务三：水果钢琴——通过触摸水果弹奏音乐，并配合灯光效果

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markdown的流程图果然没法正常显示啊，下次修改了 :(