«Перетягивание диода» или устраиваем соревнование между CANNY 3 TINY PRO и Arduino

В предыдущей статье, посвящённой моим попыткам погрузится в увлекательный мир программирования микроконтроллеров, я грозился сделать обзор на "обновку". К сожалению, мне сейчас не хватает навыков и времени чтобы сделать, что-то достойное полноценного обзора. Однако, я всё-таки решил немного похвастаться и подготовить забавы ради, короткую статью на тему игрушечного соревнования CANNY 3 TINY PRO и неоригинальной Arduino Nano. Соревноваться, наши контроллеры будут в своеобразном аналоге перетягивания каната, на роль которого был выбран двухцветный светодиод марки BL-L2519EGW.

Итак в сегодняшнем материале мы подключим оба контроллера к светодиоду и будем подавать случайный сигнал на его выводы. Правила простые кто больше подаст у того и кристалл в светодиоде загорится ярче. Попутно мы воспользуемся ЦАП на контроллере CANNY и доработаем стандартный ГСЧ с помощью составного функционального блока.

В статье не будет, сложной электроники или мудрёного программирования, так что она вполне подойдет новичкам.

Оглавление:

1. Введение

2. Схема

3. Программа

4. Заключение

Введение

Я намерено не буду разбирать технические характеристики нового (для меня) контроллера CANNY. Скажу только одну вещь. Не смотря на то, что они оба контроллера внешне чем-то похожи сравнивать их совершенно не уместно и мы этого делать не будем.

Для того, чтобы повторить "дуэль века" вам потребуется:

1. Двухцветный светодиод - я использовал BL-L2519EGW, но марка не особо критична.

2. Контроллер CANNY 3 TINY PRO именно у этого контроллера есть ЦАП, к тому же он самый доступный по цене в линейке контроллеров CANNY.

3. Совместимый с Arduino контроллер - я использовал неоригинальную Nano, но можно было и UNO.

4. Пара резисторов 100 Ом, - я не силен в электронике, но решил подстраховаться и использовать их как ограничители тока (может это и неверное решение). В любом случае думаю, что у контроллеров есть свои встроенные ограничители тока и схем может работать работает и без резисторов.

5. Соединительные провода и макетная плата.

Напомню цель. Мы хотим чтобы оба контроллера подавали на светодиод в течение короткого периода времени, случайное напряжение. В зависимости от уровня напряжения на выходах контроллера кристаллы внутри светодиода будут светится с разной интенсивностью, или не будут вовсе, в случае ничьей.

На всякий случай остальные статьи цикла размещу под спойлером.

Схема

Питать контроллеры мы будем через USB-порты, поскольку оба контроллера имеют USB-VCP мы при необходимости сможем еще и передавать данные. Но в принципе контроллеры можно питать и от двух USB зарядных устройств, схема всё равно будет работать.

Первым делом объединим "Землю" у двух контроллеров соединив выводы "GND".

Затем, от каждого из контроллеров "подведем" к светодиоду выводы от канала ЦАП.
У Arduino - "D5", у CANNY - "C2" (это единственный выход с ЦАП).
В нашем случае светодиод имеет два вывода и работает он примерно так: если на левой ноге напряжение больше чем на правой то загорается красный кристалл. Чем больше разница потенциалов, тем ярче он загорится. И наоборот, если на правой ноге напряжение больше чем на левой, то загорится зеленый. При примерном равенстве потенциалов, светодиод вообще не будет светится.

Мы будем "перетягивать канат" 2.5 секунды, нам важно, чтобы контроллеры подали сигнал более-менее синхронно. Для этого (а также для нашей тренировки) контроллеры поддадут друг другу сигналы. Выход "D7" Arduino подаст логическую единицу на вход "C6" CANNY. В свою очередь, CANNY с выхода "C4" подаст логическую единицу на вход "D3" Arduino. В программе каждого из контроллеров предусмотрим проверку наличия сигнала, при успешном прохождении которой подается напряжение на светодиод.

Для того, чтобы узнать какое напряжение подали оба контроллера, мы с помощью АЦП CANNY померим напряжение поданное Arduino. Для этого подсоединим выход "C10" CANNY к резистору.

Кстати лично я очень рад что у Canny 3 TINY PRO для того, чтобы включить режим АЦП канала не нужно паять перемычку, как в случае с обычным CANNY 3 TINY.

В итоге должно получится примерно вот-так:

Я правда использовал специальные резисторы из набора, но в остальном схема как на картинке.

Ещё важно напомнить, что у кристаллов внутри светодиода немного разные электрические параметры, поэтому возможно, что будут светится одновременно оба диода и другие мелочи, которыми мы можем пренебречь.

Перейдем к программной части.

Программа

Программа для Arduino очень простая, думаю нет смысле её комментировать:

/*
Synhronized Randomize DAC.
See more https://habr.com/ru/post/561148/
*/

int ADC_pin = 5;
int input_pin = 3;
int output_pin = 7;
int synch_signa = 0;
int v_min = 10;
int v_max = 2550;
int synch_signal = 0;
float rand_voltage = 0;
// the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup() {
  pinMode(ADC_pin, OUTPUT);
  pinMode(output_pin, OUTPUT);
  digitalWrite(output_pin,HIGH);
  pinMode(input_pin, INPUT);
  Serial.begin(9600);
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {

synch_signal = digitalRead(input_pin);      // read signal from another device

if (synch_signal) {
 rand_voltage=random(v_min, v_max) / 10;
 analogWrite(ADC_pin, rand_voltage);
 Serial.println(rand_voltage); 
 delay(2500);   // wait for seconds
}
else
{
 delay(500);   // wait for seconds
}
                
}

Программа для контроллера CANNY:

• При включении, контроллер устанавливает на выходе "С4" логическую "1" для синхронизации с Arduino.

• Канал "C10" в режиме АЦП измеряет напряжение от Arduinio и с помощью функции MAP переводит его в удобный для чтения вид.

• ШИМ-генератор в сочетании с детектором переднего фронта раз в 2.5 секунды дают сигнал для записи случайного значения в канал "C2".

  • Значение при этом запишется, только если на входе "С6" есть логическая "1" от Arduino.

  • Значение напряжения для подачи на светодиод генерируется случайным образом. Поскольку у CANNY нет встроенного блока для сброса ГСЦ, "случайность" сигнала обеспечивается, сложением "истории" сигналов поступивших от Arduino.

  • Для уменьшения количества элементов на основной диаграмме, реализация функции "Random" перенесена в одноименный составной блок (об этом чуть позже).

• Значения напряжений на выводах светодиода от обоих контроллеров передается в виртуальный COM-порт ПК. Данный порт мы можем мониторить в любой программе, например в Hterm , но я для простоты решил использовать Arduino IDE.

  • Чтобы не "заморачиваться" с лишними символами, напряжение контроллеров выводится без точки, например, "c=45", значит что напряжение на выводе ЦАП CANNY = 4.5В, соответственно "a=27", значит, что на ЦАП выводе Arduino = 2.7В.

Рассмотрим составной блок "Random (min...max)":

В данном блоге мы используем встроенный ГСЧ и функцию MAP для того чтобы выводить не просто числа от 0 до 65000, а в нужном нам диапазоне. Данный блок можно использовать, как библиотечный элемент и повторно использовать в других схемах. Более подробно о том, как работать с составными функциональными блоками, я писал в этой статье.

Примечание: Когда вы загружаете программу в один из контроллеров, второй лучше отсоединять от ПК.

Заключение

Если вы все собрали верно, то получится примерно такой результат:

Слева направо:

1. У контроллеров ничья, напряжение примерно равно.

2. CANNY немножко выигрывает.

3. CANNY ощутимо выигрывает.

4. Arduino ощутимо выигрывает.

Если честно изначально, я хотел сделать крестики-нолики на светодиодах, но потом понял, что для меня это тяжело, но если кто-то вдруг сделает поделитесь ссылкой в комментариях.

Ну и еще под конец хочу сказать, что чертовски любопытно иногда погрузится в другую парадигму программирования. Я получил удовольствие, когда своими руками из функциональных блоков собрал простенький аналог функции "Random". Сейчас подумываю сделать еще несколько "библиотечных" элементов реализующих распространенные функции, которых порой не хватает среди готовых блоков CANNY и набросать об этом статью.

На этом всё. Надеюсь, что статья была для вас если уж не особо полезна, то хотя бы просто любопытна.