PCのキーボードから指示してみる(Arduino)

2021年7月18日 2021年9月28日

gifu_shino.g

今まで、
Arduinoからシリアルモニタに数値を表示させたりしました。
今回は、
シリアルモニタからArduinoへ情報を送信してみましょう。
また、シリアルプロッタで表示もしてみます。
とはいっても、
Arduinoには表示画面がありませんので、
Arduinoが情報を受け取ったら、LEDを点滅させてみます。

ちょっとその前に、シリアルモニタ画面についてです。

シリアルモニタ画面の上段に、送信用の欄があります。
この欄に送信内容を打ち込み、送信ボタンを押すことで、
その情報がArduinoへ送信されます。

パソコンで、送受信のソフトとしてよく使われる、
ターミナルソフトというものがあります。
代表的なものとして、Tera Termがあります。
　Tera Term（窓の杜などでダウンロード可）
　https://forest.watch.impress.co.jp/library/software/utf8teraterm/
このソフトは、インターネットで
サーバのリモート操作等に利用されでいますが、
Arduinoとパソコンとの通信にも利用出来ます。
ただ、ArduinoIDEのシリアルモニタのように、
送受信の画面が分かれていません。

入力した文字が画面に表示されないので、
少し使い慣れる必要があるかもしれません。
私には使いこなせませんが、
多くの機能を持っており大変便利に使えるようです。

インストールは何も変更せず、
デフォルト（選択項目の変更はしない）で
インストールすればOKです。
起動はアイコンをダブルクリックし、
初期画面で、「シリアル(E)」を選択し、
ポート(R)をArduinoの接続されているCOMを選択します。
このとき、Arduinoがパソコンと接続されていること。

続いて、
メニュー「設定(S)」 → 「シリアルポート(E)」と選択し、
Tera Termシリアルポート設定画面で、
「スピード(E)」をプログラムの
setup( )関数内の記述速度と同じに設定します。

では、
シリアルモニタから送信した文字を、
Arduinoから、シリアルモニタへ送り返される、
プログラムをしてみます。

Arduinoからシリアルモニタへの送信は、
もう大丈夫かと思いますので、
シリアルモニタからArduinoへの送信情報の
受取方について進めます。
今回は、半角1文字毎に処理する方法です。
※連続した文字列として扱うのはまたいずれ。。。

シリアルポートからの入力情報の取得ですが、
1.受信情報の有無を確認する。
　Serial.available()関数を使います。
　この関数は、シリアルポートに受信情報が存在する場合、
　そのバイト数（半角文字数）を取得します。
　・受信情報がなければ0ということですね。
　if( Serial.available() > 0 ) { 受信情報がある場合の処理 }
　と記述します。
2.受信情報が存在する場合、その情報を取得します。
　Serial.read()関数を使用します。
　Serial.read()関数は受信情報の中から1文字を取り出し、
　自分自身で保持していますので、
　一般には、代入演算子（＝）を使用してint型変数等へ代入し、
　int inkey = Serial.read();
　などと記述します使用します。

実際にスケッチしてみます。

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin( 9600 );   // シリアルポートを初期化（9600bps)
}
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  // 変数宣言
  char inkey;       // 入力文字格納用
  // 読み込み情報の有無確認
  if( Serial.available() > 0  ) {
    //　シリアルから値の読み込み
    inkey = Serial.read();
    // シリアルポートへ出力
    Serial.print( inkey );
  }
  delay( 100 );   // 100ms停止
}

では、検証しマイコンボードへ書き込みます。

入力欄に半角文字を入力し、送信ボタンを押すか、
Enterキーを押します。
表示欄に、Arduinoから折り返してきた文字が
表示されたと思います。
このとき、送信ボタン（Enterキー）で送られた
改行も戻ってきます。
・・・改行も文字ですから。。。

続いてのプログラムは、
・キーボードから’u’を送信したら、
　デジタルピン6番に接続したLEDを点灯させます。
・キーボードから’d’を送信したら、
　デジタルピン6番に接続したLEDを消灯させます。
といういつも通り簡単なものです。

回路は、”ブレッドボードのLEDを点滅させる”で使用したものです。
回路は図の通りです。
　　　この回路図の作図には fritzing を利用させて頂いております。
　　　https://fritzing.org/home/

では、スケッチします。

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode( 6, OUTPUT );   // 6番ピンを出力に設定
  Serial.begin( 9600 );   // シリアルポートを初期化（9600bps)
}
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  // 変数宣言
  int inkey;       // 入力文字格納用
  // 読み込み情報の有無確認
  if( Serial.available() > 0  ) {
    //　シリアルから値の読み込み
    inkey = Serial.read();
    // 入力文字の判定
    switch( inkey ){
      case 'u':
        digitalWrite( 6, HIGH );  // 6番、点灯
        break;
      case 'd':
        digitalWrite( 6, LOW );   // 6番、消灯
        break;
    }
  }
  delay( 100 );   // 100ms停止
}

case文で、case 'u': のように
u を '（シングルクォーテーション）で囲んであるのは、
u という1文字比較するための記述方法です。
※case 文の最後は、:（コロン）が必要です、お忘れなく。

検証しマイコンボードへ書き込みます。

u 「Enter」でLEDが点灯、
d 「Enter」でLEDが消灯、
します。

その他のキーを打鍵しても何も反応しないと思います。
これは、switch case 文を使い、'u'、 'd' のみを判定し
ていますので、他の文字は無視されています。
この行為を”読み捨る”などといいます。

もう一つ、
上の２つのプログラムを組み合わせてみましょう。

続いてのプログラムは、
・キーボードから’u’を送信したら、
　デジタルピン6番に接続したLEDを点灯させ、
　シリアルモニターに ”No6：ON” と表示します。
・キーボードから’d’を送信したら、
　デジタルピン6番に接続したLEDを消灯させ、
　シリアルモニターに ”No6：OFF” と表示します。
このようなプログラムを作成してみます。

スケッチしてみます。

void loop() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode( 6, OUTPUT );   // 6番ピンを出力に設定
  Serial.begin( 9600 );   // シリアルポートを初期化（9600bps)
}
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  // 変数宣言
  char inkey;       // 入力文字格納用
  // 読み込み情報の有無確認
  if( Serial.available() > 0  ) {
    //　シリアルから値の読み込み
    inkey = Serial.read();
    // 入力文字の判定
    switch( inkey ){
      case 'u':
        digitalWrite( 6, HIGH );  // 6番、点灯
        Serial.println( "No.6：ON" );  // シリアルポートへ出力4
        break;
      case 'd':
       digitalWrite( 6, LOW );   // 6番、消灯
       Serial.println( "No.6：OFF" ); // シリアルポートへ出力
       break;
     }
  }
  delay( 100 );   // 100ms停止
}

検証しマイコンボードへ書き込みます。

u 「Enter」でLEDが点灯し、シリアルモニに"No.6：ON"と表示、
d 「Enter」でLEDが消灯し、シリアルモニに"No.6：OFF"と表示、
されます。

シリアルプロッタを使ってみましょう。
使用するプログラムは、
以前作成したLEDの明るさが徐々に変化するプログラムです。
このプログラムに、
明るさを変化させるために使用した変数iの値を、
コンソールへ表示（送信する）ための記述、
　Serial.println( i ); // iの値をシリアルへ
を2カ所に追加します。

スケッチを変更します。

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(9600);     // シリアルポートを初期化（9600 bpsで通信）
}
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  // 変数宣言
  int i;
  // 徐々に点灯
  for ( i = 0;  i <= 255;  i+=2 ) {
    analogWrite( 6, i );
    Serial.println( i );    // iの値をシリアルへ
    delay(50);
  }
  // 徐々に消灯   for ( i = 255; i >= 0; i-=2 ) {
    analogWrite( 6, i );
    Serial.println( i );    // iの値をシリアルへ
    delay(50);
  }
  delay(1000);
}

では、シリアルモニタとTera Termで表示してみます。

続いて、シリアルプロッタで表示してみます。
メニューの「ツール」 → 「シリアルプロッタ」と選択します。

グラフが表示されていると思います。
これは、送られてきた情報を、グラフ化して表示してくれます。
送られてくる変数 i の値は 0 → 255 → 0 と変化するので、
それをグラフ化したものです。
値の動きをグラフとして見たい時などに便利です。
ただし、残念なのですが、シリアルモニタとシリアルプロッタは
同時には使用できません。