Не работает монитор порта arduino

Монитор порта, отладка

Как мы с вами знаем из урока “О платформе“, на платах Ардуино стоит USB-TTL конвертер, позволяющий микроконтроллеру в текстовом режиме “консоли” общаться с компьютером по последовательному интерфейсу, Serial. На компьютере создаётся виртуальный COM порт, к которому можно подключиться при помощи программ-терминалов порта, и принимать-отправлять текстовые данные. Через этот же порт загружается прошивка, т.к. поддержка Serial является встроенной в микроконтроллер на “железном” уровне, и USB-TTL преобразователь подключен именно к этим выводам микроконтроллера. На плате Arduino Nano это кстати пины D0 и D1.

К этим же пинам можно подключаться при помощи отдельных плат “программаторов”, например на чипах CP2102 или том же CH340 с целью загрузки прошивки или просто общения с платой. В самой Arduino IDE тоже есть встроенная “консоль” – монитор порта, кнопка с иконкой лупы в правом верхнем углу программы. Нажав на эту кнопку мы откроем сам монитор порта, в котором будут настройки:

Если с отправкой, автопрокруткой, отметками времени и кнопкой “очистить вывод” всё понятно, то конец строки и скорость мы рассмотрим подробнее:

• Конец строки: тут есть несколько вариантов на выбор, чуть позже вы поймёте, на что они влияют. Лучше поставить нет конца строки, так как это позволит избежать непонятных ошибок на первых этапах знакомства с Ардуино.
  • Нет конца строки – никаких дополнительных символов в конце введённых символов после нажатия на кнопку отправка/Enter
  • NL – символ переноса строки в конце отправленных данных
  • CR – символ возврата каретки в конце отправленных данных
  • NL+CR – и то и то
• Скорость – тут на выбор нам даётся целый список скоростей, т.к. общение по Serial может осуществляться на разных скоростях, измеряемых в бод (baud), и если скорости приёма и отправки не совпадают – данные будут получены некорректно. По умолчанию скорость стоит 9600, её и оставим.
• Очистить вывод – тут всё понятно, очищает вывод

Объект Serial

Начнём знакомство с одной из самых полезных штук Arduino-разработчика – Serial . Serial это объект класса Stream, позволяющий как просто принимать/отправлять данные через последовательный порт, так и наследует из класса Stream кучу интересных возможностей и фишек, давайте сразу их все рассмотрим, а потом перейдём к конкретным примерам.

Запустить связь по Serial на скорости speed (baud rate, бит в секунду). Скорость можно поставить любую, но есть несколько “стандартных”. Список скоростей для монитора порта Arduino IDE:

• 300
• 1200
• 2400
• 4800
• 9600 чаще всего используется, можно назвать стандартной для большинства устройств с связью через TTL
• 19200
• 38400
• 57600
• 115200 тоже часто встречается
• 230400
• 250000
• 500000
• 1000000
• 2000000

Отправляет в порт значение val – число или строку. В отличие от write выводит именно символы, т.е. отправив 88 вы получите 88: Serial.print(88); выведет 88. Также метод print/println имеет несколько настроек для разных данных, что делает его очень удобным инструментом отладки:

format позволяет настраивать вывод данных: BIN, OCT, DEC, HEX выведут число в соответствующей системе исчисления, а цифра после вывода float позволяет настраивать выводимое количество знаков после точки

Читает данные из буфера и ищет набор символов target (тип char), опционально можно указать длину length. Возвращает true, если находит указанные символы. Ожидает передачу по таймауту

Плоттер

Помимо монитора последовательного порта, в Arduino IDE есть плоттер – построитель графиков в реальном времени по данным из последовательного порта. Достаточно отправить значение при помощи команды Serial.println(значение) и открыть плоттер по последовательному соединению, например построим график значения с аналогового пина A0:

Плоттер поддерживает несколько линий графиков одновременно, для их отображения нужно соблюдать следующий протокол отправки данных: значение1 пробел_или_запятая значение2 пробел_или_запятая значение3 пробел_или_запятая значениеN перенос_строки, то есть значения выводятся в одну строку, одно за другим по порядку, разделяются пробелом или запятой, и в конце обязательно перенос строки. Давайте выведем несколько случайных величин:

Вывод значений происходит каждые 10 миллисекунд, а каждые 300 миллисекунд значения обновляются. Получаем вот такой график: В Arduino IDE с версии 1.8.10 добавили возможность подписать графики, для этого перед выводом нужно отправить названия в виде название 1, название 2, название n с переносом строки, и дальше просто выводить данные:

Использование пинов

Как я писал выше, аппаратный Serial имеет выводы на ноги микроконтроллера, для Nano/Uno/Mini это выводы D0 и D1. Можно ли работать с этими пинами, как с обычными цифровыми пинами? При отключенном Serial – можно, при включенном – нет. После вызова Serial.begin() ноги перестают функционировать как цифровые пины в ручном режиме, но после вызова Serial.end() можно снова ими пользоваться!

Отправка и парсинг

Рассмотрим самый классический пример для всех языков программирования: Hello World! Отправка данных в порт не должна вызывать трудностей и вопросов, потому что всё понятно/очевидно, да и чуть выше в описании метода print мы рассмотрели все варианты вывода. Отправка в порт позволяет узнать значение переменной в нужном месте программы, этот процесс называется отладка. Когда код работает не так, как нужно, начинаем смотреть, где какие переменные какие значения принимают. Или выводим текст из разных мест программы, чтобы наблюдать за правильностью (порядком) её работы. Давайте вспомним урок циклы и массивы и выведем в порт массив:

Вывод: 0 50 68 85 15 214 63 254 – элементы массива, разделённые пробелами! Проблемы возникают при попытке принять данные в порт. Дело в том, что метод read() читает один символ, даже если вы отправите длинное число – программа получит его по одной цифре, и составлять число из цифр придётся вручную. Проблема усугубляется тем, что read() читает именно символ, то есть код символа в таблице ASCII. Посмотрим вот такой пример, в котором в порт отправляются принятые в него данные (так называемое эхо):

Так как же принять именно цифру? Есть хитрость – вычитать из полученного кода символа код цифры 0, либо сам 0 в виде символа: ‘0’

Также для принятия одиночных чисел у нас есть готовый метод – parseInt() / parseFloat() – для целочисленных и рациональных чисел соответственно. Процесс приёма и расшифровки данных называется парсинг (parsing). Давайте примем в порт число 1234, используя готовый метод парсинга.

Итак, мы используем конструкцию if (Serial.available()) <> чтобы опрашивать порт только в том случае, если в него что-то пришло. Отправив в порт число 1234 мы получим ответ ОК, отправив любое другое – error. Также вы заметите, что после отправки проходит секунда, прежде чем плата ответит. Эта секунда спрятана внутри метода parseInt, программа ждёт секунду после принятия данных, чтобы все данные успели прийти. Секунда это очень много, достаточно было ждать, скажем, 50 миллисекунд. Это можно сделать при помощи метода setTimeout() .

Теперь после отправки цифры программа будет ждать всего 50 мс, и сразу же вам ответит. Остальные алгоритмы отправки и парсинга, в том числе обмена разнотипными данными между Ардуинами и другими платами смотри в уроке общение по Serial.

Управляющие символы

Существуют так называемые управляющие символы, позволяющие форматировать вывод. Их около десятка, но вот самые полезные из них

• \n – новая строка
• \r – возврат каретки
• \v – вертикальная табуляция
• \t – горизонтальная табуляция

Также если для вывода вы захотите использовать одинарные ‘ или двойные кавычки, “ или обратный слэш \ – нужно выводить их при помощи соответствующего спецсимвола, иначе ваш вывод “поломается”, я думаю, не нужно объяснять, почему:

• \» – двойные кавычки
• \’ – апостроф
• \\ – обратный слэш
• \0 – нулевой символ
• \? – знак вопроса

Как использовать? Просто писать в вывод. Например комбинация \r\n переведёт строку и вернёт курсор в левое положение:

Именно так кстати и работает функция println() , она просто добавляет вывод \r\n после print() =) Символы табуляции позволят удобно отправлять данные для последующей вставки в excel или другие таблицы. Например выведем несколько степеней двойки в виде таблицы, используя символ табуляции \t :

Результат скопируем и вставим в excel Удобно!

Видео

Источник

10 самых распространенных ошибок при работе с Arduino

Платформа Arduino – это один из самых простых путей погрузиться в мир микроконтроллеров и попробовать самому их программировать. Но однако и на этом пути вас могут подстерегать различные ошибки. Некоторые из них устранить очень просто, а на устранение других у вас могут уйти целые дни. В этой статье мы рассмотрим 10 самых распространенных ошибок при работе с платформой Arduino и способы их устранения.

Если вы начинающий в Arduino, то вначале рекомендуем вам ознакомиться с руководством по первому использованию платы Arduino для начинающих – в ней вы найдете решение самых простых ошибок, возникающих при работе с данной платой.

1. Плата Arduino не распознается

В этой ситуации плата Arduino, подключается к компьютеру, не распознается им. В этом случае плата Arduino не появляется в списке устройств, подключенных к компьютеру по COM портам, как показано на следующем рисунке.

Решение

Эта проблема обычно случается когда вы используете не оригинальную плату Arduino, а ее дешевые клоны, обычно китайского производства. В этих клонах Arduino вместо стандартного для оригинальных плат Arduino FTDI чипа (FT232RL) используется более дешевый чип CH340g (для преобразования USB в последовательный интерфейс). Драйверы для стандартного чипа FT232RL уже содержатся в установочном пакете Arduino IDE, поэтому при ее установке они также автоматически устанавливаются на ваш компьютер. А чтобы использовать клон платы Arduino с чипом CH340g вам необходимо предварительно скачать и установить драйвер для этого чипа – скачать его можно по следующей ссылке. Установка его крайне простая – я думаю, она не вызовет у вас никаких затруднений.

После его установки вы сможете увидеть в диспетчере устройств, к какому COM порту подключена ваша плата Arduino.

2. Плата не синхронизируется

В этом случае ваш компьютер видит подключенную к нему плату Arduino, но вы не сможете загрузить в нее код программы и вы при попытке загрузке в нее программы вместо привычного сообщения » done uploading » увидите сообщение об ошибке: “ avrdude: stk500_getsync(): not in sync: resp=0x00 ”.

Решение

Ошибка синхронизации resp = 0x00 является общим ответом (ошибкой) на все проблемы, связанные с некорректной работой микроконтроллера Atmega (или вообще его неработоспособным состоянием), являющегося «сердцем» платы Arduino. Соответственно, причин этой ошибки может быть достаточно много. Мы рекомендуем вам выполнить следующую последовательность шагов чтобы попробовать устранить эту проблему:

1. Убедитесь в том, что ничего не подключено к цифровым контактам 0 и 1 платы Arduino (включая шилды).
2. Убедитесь в том, что в настройках Arduino IDE вы выбрали правильный тип платы и правильный COM порт.
3. Пару раз нажмите кнопку сброса на плате Arduino и попробуйте после этого загрузить в нее код программы.
4. Если не помогло, то отключите и заново подсоедините плату Arduino к компьютеру.
5. Закройте и снова запустите Arduino IDE.

Если ничего из перечисленного не помогло, то попробуйте подключить к своему компьютеру другую плату Arduino или же подключите вашу плату Arduino к другому компьютеру. Если вы обнаружите, что проблема в компьютере, то переустановите Arduino IDE. Иногда бывает и так, что Arduino IDE из Windows работает с глюками, а из другой операционной системы на этом же компьютере работает без проблем. Также встречаются энтузиасты, которые устанавливают Arduino IDE в операционную систему от платы Raspberry Pi, то есть работают с Arduino IDE на компьютере, который состоит из платы Raspberry Pi и монитора – они говорят, что в этом случае Arduino IDE работает гораздо лучше чем из под Windows. Также, если не хотите менять компьютер или операционную систему на нем, вместо Arduino IDE можно попробовать использовать аналогичные инструменты — оболочку PlatformIO или Arduino Web Editor (официальный онлайн инструмент, его не нужно устанавливать).

Если проблема оказалась в плате Arduino, то можно попробовать прошить ее стандартным программным обеспечением Arduino (то есть попросту сменить в ней загрузчик). Если это не помогло, то, скорее всего, вам придется использовать в своей работе другую плату Arduino.

3. Код программы не начинает исполняться при нажатии кнопки сброса (Reset)

В этом случае плата Arduino при включении питания и при нажатии кнопки сброса не начинает исполнять записанный в нее скетч, а обычно возвращается к исполнению стандартного скетча, записанного в загрузчик платы – это скетч мигания светодиодом.

Решение

Описанная проблема может возникать по достаточно большому количеству причин.

Если плата «висит» и ничего не делает, вы сначала должны убедиться в том, что вы в это же самое время не передаете ей никаких данных с компьютера по последовательному порту. При включении питания загрузчик платы первые несколько секунд проверяет не передаются ли плате по последовательному порту какие либо данные (например, не производится ли попытка загрузки в плату нового скетча). Если никакого нового скетча не поступает, то спустя несколько секунд загрузчик начинает исполнять последний скетч, загруженный в плату. Если же ваша программа периодически передает данные по последовательному порту плате, то загрузчик попросту не перейдет к исполнению последнего загруженного в плату скетча.

Если же передача данных по последовательному порту является исключительно важной частью вашего проекта, вам необходимо предусмотреть в ней задержку, необходимую для того чтобы у загрузчика было время переключиться на исполнение последнего загруженного в плату скетча. Если же у вас нет возможности сделать такую задержку, то вам необходимо будет использовать какие-нибудь внешние программаторы для загрузки кода программы в плату Arduino, которые загружают код программы в обход встроенного в плату загрузчика.

Если же плата Arduino при включении питания или нажатии кнопки сброса не зависает, а начинает исполнять встроенный в загрузчик скетч мигания светодиодом, то кардинальным способом решения этой проблемы является смена загрузчика в плате, поскольку он мог быть поврежден в результате каких-нибудь обстоятельств.

4. Invalid Device Signature Error (ошибка подписи)

Эта ошибка возникает при попытке загрузки кода программы в плату Arduino, тип которой отличается от той платы, которую вы выбрали в настройках Arduino IDE. Ошибка возникает из-за того, что подпись устройства (device signature) на используемой плате отличается от подписи того типа платы, которую вы выбрали в Arduino IDE.

Решение

Выбрать правильный тип платы Arduino в настройках Arduino IDE. Если это не помогает, то можно попробовать прошить плату последней версией загрузчика Arduino (Arduino bootloader).

5. Ошибка запуска (Launch4j Error)

Arduino IDE необходимо некоторое время для того чтобы запуститься и если после ее запуска вы на что-нибудь кликаете, то возникает ошибка Launch4J error как показано на представленном рисунке. Launch4j – это инструмент, который используется для упаковки (wrapping) приложений Java в программной среде Windows, который позволяет им исполняться как обычным программам Windows.

Arduino IDE написана на JAVA и эта ошибка возникает из-за несовместимости библиотеки Java Run Time Environment (JRE), поставляемой вместе с Arduino IDE.

Решение

Часто решить эту проблему удается простым выключением Bluetooth или WiFi на вашем компьютере. Если это не помогает, то более сложным вариантом решения данной проблемы является замена библиотеки JRE в Arduino IDE на ее последнюю версию.

6. Последовательный порт уже используется (Serial Port Already in Use)

Одна из самых простых проблем для решения. Она обычно происходит когда вы пытаетесь загрузить код программы в плату Arduino в то время когда открыто окно монитора последовательной связи (serial monitor) (но эта проблема в последних версиях Arduino IDE уже устранена) или вы пытаетесь его открыть во время обмена информацией между Arduino IDE и платой Arduino, или вы пытаетесь в это время использовать этот же самый COM порт для связи с другим устройством. То есть данная проблема возникает тогда, когда вы пытаетесь использовать последовательный порт одновременно для двух вещей.

Решение

Когда вы хотите загрузить программу в плату Arduino с помощью Arduino IDE, просто закройте (остановите работу) всех программ/приложений, которые в это же самое время могут использовать данный последовательный порт. Если в каких то программах вы не уверены, то отключите и снова подсоедините плату Arduino к компьютеру.

7. Скетч успешно загружен, но ничего не происходит

Эта проблема аналогична ранее рассмотренным проблемам. В данном случае у вас появилось сообщение, что программа успешно загружена в плату Arduino, но сама плата после этого ничего не делает.

Решение

1. Убедитесь в том, что тип выбранной в настройках Arduino IDE платы совпадает с типом платы, в которую вы загрузили программу.
2. Также подобная ошибка может быть вызвана тем, что размер загружаемого в плату скетча превышает объем ее памяти для хранения программ. Уменьшите объем скетча или используйте плату Arduino с большим объемом памяти.
3. Еще одной причиной подобной ошибки может быть сильная зашумленность цепей питания. Убедитесь в том, что питающее напряжение, подаваемое на плату, достаточно стабильно.

8. Неизвестная ошибка связи (Unsatisfied Link Error)

Очень редко возникающая ошибка. Связана с тем, что на вашем компьютере используется очень старая библиотека для последовательной связи, возможно, от какой то предыдущей версии операционной системы.

Решение

Для решения этой проблемы найдите файл comm.jar или jcl.jar в папке /System/Library/Frameworks/JavaVM.framework/ или в папках на вашем компьютере, относящимся к переменным окружения CLASSPATH или PATH.

9. Размер скетча слишком большой (Sketch Too Large)

Эта ошибка происходит когда размер кода программы больше чем объем перепрограммируемой памяти (flash memory, памяти для хранения программ) используемой вами платы Arduino. К примеру, объем этой памяти в плате Arduino Uno составляет 32 Кбайта, из которых 2 Кбайта заняты загрузчиком. Если вы попытаетесь загрузить в данную плату скетч объемом более 32 Кбайт, то увидите подобную ошибку.

Решение

Для решения этой проблемы модно использовать следующие способы уменьшения объема кода программы:

1. Там, где это возможно, используйте целые типы данных (integer) вместо вещественных (float).
2. Там, где это возможно, используйте при объявлениях переменных спецификатор “const”.
3. Подключайте в программу только те библиотеки, которые вы будете использовать. Там, где это возможно, используйте облегченные версии используемых библиотек.
4. Используйте специальные алгоритмы и другие способы уменьшения объема кода программы.

Более радикальным решением этой проблемы является смена платы Arduino на плату с большим объемом памяти. Например, плату Arduino Uno можно заменить на плату Arduino Mega, или даже на плату Arduino Due.

10. Ошибка переполнения стека (java.lang.StackOverflowError)

Иногда плата Arduino не может выполнить программы, в которых используется некорректная работа со строками, например, у строковых переменных пропущены кавычки в некоторых выражениях (или функциях).

Решение

В этом случае вам необходимо тщательно проинспектировать код своей программы, обращая особое внимание на те строки, в которые используются строковые переменные (типа string). Убедитесь в том, что все кавычки присутствуют в необходимых им местах. Также убедитесь в правильном использовании слешей (косых черт).

В данной статье мы рассмотрели 10 самых распространённых ошибок при работе с Arduino. Разумеется, реальное число ошибок, которые могут возникать при работе с платами Arduino, гораздо больше чем 10, однако мы попытались в этой статье рассмотреть самые распространённые из них. Если у вас возникает какая либо ошибка, которая не рассмотрена в данной статье, можете описать ее в комментариях и мы попробуем вместе с вами ее решить.

Источник