Tutorial de Computação Programação em Java para MEC1100 v2010.10

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. 2

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 4

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: 5

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 rxtx-2.1-7-bins-r2/ 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 rxtx-2.1-7-bins-r2/ 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. 6

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. 7

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. 8

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. 9

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. 10

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: 11

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. 12

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. //Inicia comunicação com o MEC1100 System.out.println("MEC1100 Conectado a porta/dev/ttyusb0"); 4.1.2 CloseComunication Para fechar a comunicação com um MEC1100, utilizamos o método CloseCommunication, como podemos ver a seguir : //Inicia comunicação com o MEC1100 System.out.println("MEC1100 Conectado a porta/dev/ttyusb0"); //Fecha comunicação com o MEC1100 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; //Recebe as portas disponíveis e imprime 13

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: //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. 14

//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: //Criação dos objetos que serão manipulados pelo código //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. 15

//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. //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. 16

//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. //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. 17

//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. //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. //Mudando a posição do servomotor mec.servomotoron(1,0); 4.4.2 ServomotorOff Para desligar um servomotor, utilizamos o método ServoMotorOff, passando como 18

parâmetro o número do motor que desejamos desligar. No exemplo abaixo iremos desligar o servomotor 1: //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. 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. 19

//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. //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. //Liga o PWM 20

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. 21