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    ANEXO Arduino + Pure Data (Desarrollos Librera Pduino) Jos Manuel Ruiz Gutirrez

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    Arduino + Pure DataANEXO I

    Desarrollos de la librera Pduino

    Arduino_Gui

    Jos Manuel Ruiz Gutirrez

    Ver. 1.0

    Anexo Ia

    N7

    Serie: Herramientas Grficas para la Programacin de

    Arduino

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    INDICE

    0. Introduccin1. Librera Pduino

    1.1. Patch arduino_help1.2. Subpatchs arduino_help

    1.2.1. Patchpd PIN_MODES1.2.2. Patchpd PIN_PROPIERTIES_INFO1.2.3. Patch pd OUPUT_DIGITAL1.2.4. Patch pd OUPUT_PWM1.2.5. Patchpd OUPUT_SERVO1.2.6. Patchpd INPUT_DIGITAL1.2.7.

    Patchpd INPUT_ANALOG1.2.8. Pathpd REFERENCE

    2.Librera arduino_gui2.1. Patch arduino-gui

    2.1.1. Nombramiento de variables:2.2. Patch arduino-gui-help

    3. Empezamos3.1. Escribir una seal digital3.2. Lectura de una entrada digital desde Arduino a Pure data3.3. Blink3.4. Blink Doble3.5. Contador Bsico3.6. Lectura de seales analgicas3.7. Lectura de seales analgicas 23.8. Activacin de salidas en modo SERVO3.9. Salidas PWM3.10. Semforo

    Este trabajo est bajo licencia Creative Commons Attribution 3.0 Unported License)

    http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/
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    0. Introduccin

    Arduino_Guies una aplicacin basada en Pduinoque desarrolla algunas utilidadespara facilitar la utilizacin de la Plataforma Open Hardware Arduino unida a Pure Data.

    Los autores de esta aplicacin son:

    Roman [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected]

    Esta es una traduccin de la versin original con algunas modificaciones y ampliacionesSe trata de la realizacin de un Pduino, mejorado. Todos los patchs de Arduino-Gui se

    basan en el Pduino oficial (versin 0.5beta8) mantenido porHans-Christoph Steiner.

    Para acceder a la librera Pduino desde la pgina oficial de Pure Data se puede hacerdese esta direccin:

    http://puredata.info/downloads/pduinohttp://puredata.info/downloads/pduino/releasesEl lugar de descarga de la aplicacin Pduino versin 0.5beta8 es :https://github.com/EpicJefferson/Intro-to-puredataLa librera utilizada como Firmware es Firmata 2.2 ubicada en:Firmata-2.2.zip

    Para utilizar este patch de Pure Data es necesario tener acceso a los patch arduinoyarduino-helpque son los originales de Pduino. En la siguiente imagen se muestran loscontenidos mnimos de la carpeta de trabajo:

    Los patch y subtpatch que se van a describir han sido traducidos de la versin original yen todo momento este trabajo se acoger a las caractersticas de ser un software GNU.

    La carpeta includescontiene patch que son utilizados por la aplicacin arduino-gui.

    Describimos el contenido de los principales ficheros:

    mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]://at.or.at/hans/pd/objects.htmlhttp://at.or.at/hans/pd/objects.htmlhttp://at.or.at/hans/pd/objects.htmlhttp://puredata.info/downloads/pduinohttp://puredata.info/downloads/pduinohttp://puredata.info/downloads/pduino/releaseshttp://puredata.info/downloads/pduino/releaseshttps://github.com/EpicJefferson/Intro-to-puredatahttps://github.com/EpicJefferson/Intro-to-puredatahttp://at.or.at/hans/pd/Firmata-2.2.ziphttp://at.or.at/hans/pd/Firmata-2.2.ziphttp://at.or.at/hans/pd/Firmata-2.2.ziphttp://at.or.at/hans/pd/Firmata-2.2.ziphttps://github.com/EpicJefferson/Intro-to-puredatahttp://puredata.info/downloads/pduino/releaseshttp://puredata.info/downloads/pduinohttp://at.or.at/hans/pd/objects.htmlmailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]
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    arduino: Patch que contiene el elemento bsico de comunicacin con la tarjetaArduino.

    arduino-helpContiene el fichero de ayuda de objeto arduinode la librera.

    arduino-guicontiene el patch que se convierte en el nuevo obejto principal de trabajo

    arduino-gui-helpcontiene le fichero de ayuda del objeto arduino-gui

    arduino-metaContiene los datos identificativos del autor de la librera Pduino

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    1. Librera PduinoEsta librera se cre para comunicar Arduinocon Pure Datay sobre ella se hanrealizado diversas modificaciones y aplicaciones de las que vamos a explicar dos deellas. Antes de nada veamos de una manera bsica la funcionalidad de esta libreraPduino.

    El objeto que incluye la librera arduinose invoca sencillamente con su nombre:

    He traducido el fichero arduino-helpque viene en la librera con el fin de explicar sufuncionamiento. En la carpeta de trabajo de Arduino-Guise incluyen los dos ficheros:arduino.pdy arduino-help.pdque son los que vienen con la aplicacin Pure Data.

    1.1. Patch arduino-help

    En este patch se recoge una importante ayuda sobre la utilizacin de la librera Pduino

    con las utilidades ms importantes que nos permiten el dialogo y la gestin de las

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    comunicaciones con el objeto arduinoque es en definitiva el ncleo de lacomunicacin. Recordemos que el firmware que posibilita esa conexin es Firmdata.

    En el protocolo de la conexin con el puerto se utilizan una serie de comandos que seenvan en forma de mensajes haciendo uso de los correspondientes bloques de

    funcin Mensajede Pure Data.

    Estos comandos son:

    device Que interroga sobre los puertos presentes en el sistema.open $1 Abre el numero d puerto indicado en la variable $1close Cierra el puerto que tengamos abiertoversin Interroga sobre la versin del protocolo de comunicacinfirmware Interroga sobre la versin de firmware instalada en el tarjeta Arduino

    1.2. Subpatchs de arduino-help1.2.1.Patch pd PIN_MODES

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    Este subpatch nos muestra la manera de configurar el modo de trabajo de los pines deArduino. La sintaxis del comando enviado al objeto arduino es muy encilla:

    pinMode X Y X representa el numero de PIN e Y el modo de trabajo

    0 Entrada Digital1 Salida Digital2 Entrada analgica3 Salida PWM4 Salida Servo

    Es posible tambin utilizar las palabras: input, output, analog, pwm y servo

    No olvidemos que el mensaje se enva al objeto Arduinomediante el objeto

    send $0 arduino

    1.2.2.Patch pd PIN_PROPIERTIES_INFO

    En este patch se muestra informacin sobre los pines disponibles y las posibilidades detrabajo de cada uno de ellos.

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    1.2.4.Patch pd OUPUT_PWM

    En este subpatch aparecen dos objetos encapsulados que se encargan de la gestin de lasseales de salida PWM que como sabemos se pueden implementar en los pinesdigitales PIN 3,5,6,9,10,11

    El objeto pd pinMode____ ya lo hemos comentado, se utiliza para configurar los pinesen modo PWM.

    El objeto pd analog___ sirve para enviar al objeto arduino el mensaje que pone el valoranalgico en el pin correspondiente (previamente configurado PWM):

    analog X Y X representa el nmero de PIN e Y el valor (entre 0 y 1 que se convierte

    luego en 0 a 255)

    No olvidemos que el mensaje se enva al objeto Arduino mediante el objeto

    send $0 arduino

    1.2.5.Patchpd OUPUT_SERVO

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    Para controlar un servo a travs de una de las salidas digitales de Arduino se puedeconfigurar cualquier Pin (del 2 al 13) como salida servo.

    Para gobernar la saida digital servo se utiliza el objeto, ya explicado anteriormente pdanalog____al que le suministramos los parmetros X (nmero de PIN) e Y valor de

    salida (de 0 a 1)

    No olvidemos que el mensaje se enva al objeto Arduino mediante el objeto

    send $0 arduino

    1.2.6.Patchpd INPUT_DIGITALAqu vemos el procedimiento para leer el estado de las entradas digitales.

    Recibimos del objeto Arduino , mediante el bloque receive en forma de paquete(telegrama) el estado de todos los pines digitales.

    Para recoger el valor de un PIN de entrada (INPUT) de Arduino recibiremos ese valor

    mediante el objeto route digital unido al objeto route 2,3,4

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    En realidad lo que se hace aqu es recoger un telegrama del obejto arduino mediante

    el objeto receive $0-arduino-out que se lleva a los objetosroute para extraer cada uno de los valores de los PIN (2 al 19) aunque realmente en a

    practica solo sern utilizados los PIN 2 a 13

    1.2.7.Patchpd INPUT_ANALOGEste es el procedimiento para manejar las entradas analgicas de Arduino

    1.2.8.Pathpd REFERENCEEn este patch se recoge una lista de los comandos que acepta el objeto arduinopara lasoperaciones de entrada y sala de datos as como las solicitudes de informacin deldriver y firmware o el propi manejo de puerto USB.

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    Aqu quedan descritos los comandos que permite el objeto Arduino de Pure Data conlos que podemos conversar con nuestra tarjeta Arduino.

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    2. Librera Arduino-Gui

    2.1. Patch arduino-guiPasamos a describir el objeto arduino-gui que esta basado en el objeto arduino dePure Data.

    He realizado algunas modificaciones y/o ampliaciones sobre el trabajo desarrollado porsus autores con el fin de facilitar, por un lado la identificacin grfica de la tarjetaArduino y por otro he etiquetado las E/S analgicas/digitales con cdigos que permitanel acceso fcil a estos valores. Estas etiquetas de las variables son:

    2.1.1. Nombramiento de variables:Escritura en PIN de un valor digital (salida Digital)

    Escribir_Dx En donde xrepresenta el nmero de PIN (2 al 13)

    Ejemplo: Para escribir un valor en el PIN 12 deberamos utilizar la variableEscribir_D12

    A los efectos de Pure Data se tratara de utilizar un objeto (Button) que en su parmetroEnviar Smbolo tuviese indicado el valor de esa variable:

    Lectura del valor de un PIN de valor digital (entrada digital)

    Leer_Dx En donde xrepresenta el nmero de PIN (2 al 13)

    Ejemplo: Para leer un valor recogido del PIN 12 deberamos utilizar la variableLeer_D12

    A los efectos de Pure Data se tratara de utilizar un objeto (Button) que en su parmetroRecibir Smbolo tuviese indicado el valor de esa variable. En este caso e objeto

    Button actuara sencillamente como un receptor de valor.

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    Controlar un PIN como salida PWM (salida analgica)

    PWMx En donde xrepresenta el nmero de PIN (3,5,6,9,10,11)

    Ejemplo: Para gobernar el PIN 12 deberamos utilizar la variable PWM12

    A los efectos de Pure Data se tratara de utilizar un objeto (hslider) que en su parmetroEnviar Smbolo tuviese indicado el valor de esa variable. Su rango debe ser de 0 a 1

    :

    Este patch es el que insertaremos en nuestros ejercicios con Pure Data y Arduino, enrealidad es el match principal de esta librera Arduino-Gui.

    Consta de una imagen de Arduino que nos permite ubicar cada uno de los pines de latarjeta. Se han colocado sobre esta imagen una serie de controles (tipo mendesplegable) que nos permitirn seleccionar el modo de funcionamiento de cada PIN ytambin unos cuadros de seleccin que permiten habilitar entradas analgicas de latarjeta.

    Cuando nosotros colocamos el objeto arduino-guisobre un nuevo match quedara de lasiguiente manera:

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    ArduinoGui puede funcionar en modo directo: conectado con arduino a travs delpuerto USB o en modo emulacin..

    Para comenzar a realizar una aplicacin lo que debemos hacer es cargar el objeto quecontiene la librera arduino-gui, es lo hacemos simplemente con Poner> Objetodel

    men de Pure Data, y escribiendo dentro de la caja que aparece justamente el nombrearduino-gui. A continuacin aparecer el objeto tal como se ve en la figura siguiente.

    o

    Lo que hacemos a continuacin es colocar los distintos objetos con los que vamos atrabajar, realizando el enlazado ente ellos y poniendo los parmetros que correspondan acada uno (etiquetas, valores, tamaos colores, etc..)

    El objeto que colocamos en nuestra rea de trabajo posee tambin un terminal tipo inlet(entrada) y tres terminales oulets(salida).

    En la figura siguiente vemos un detalle de estos terminales

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    A travs del inlets $0 ARDUINO.IN podemos enviar mensajes albloque que no son otra cosa que comandos para configuracin de las E/S, gobierno desalidas digitales y analgicas, peticin de informacin sobre firmware, puertos, etc..

    Los oulets del bloque nos envan datos provenientes de Arduino

    Se recogen datos de los pines digitales y analgicos

    Se recoge informacin sobre firmware, puertos, etc..

    Se recoge informacin sobre los comandos que se envan

    Este esquema nos muestra la arquitectura de nuestro sistema. En la tarjeta Arduinodebemos tener guardado el firmware Firmata que se encargara de la comunicacin a

    travs del puerto USB con el objeto Arduino-Gui de Pure Data.

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    Para seleccionar la forma de trabajo de los pines bastar con pulsar sobre el pequeocuadrado de pin y del men que aparezca se podr seleccionar la opcincorrespondiente al tipo de dato que vamos a designar en el:

    En al figura siguiente se encuentran los lugares en donde modificar o visualizar lainformacin propia de la comunicacin con Arduino a travs del USB

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    2.2. Patch arduino-gui-help

    En este patch se recoge informacin de ayuda que explica el funcionamiento del objeto

    arduino-gui.

    El objeto arduino-guiesta basado en el objeto arduinocreado por (C) Copyright 2006-2012 Free Software Foundation. A su vez esta versin que presento fue realizada porCopyright, 2012, Roman Haefeli y Olsen Wolf

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    3.Empezamos.Para trabajar necesitaremos tener instalado el software:

    IDE Arduino 1.0.5.http://arduino.cc/en/Main/SoftwarePure Data Pd-Extendedhttp://puredata.info/downloads

    Una carpeta de trabajo que contendr una estructura de ficheros del tipo:

    Los ficheros que se encuentran en el raz de la carpeta, para su ejecucin necesitan tenerla carpeta includesen a que figuran subpatch, imgenes y otros ficheros necesarios. Lostrabajos que realicemos los tenemos que poner en el raz de esta carpeta de trabajo conel fin d que cuando sea invocada la librera arduino-gui.pdesta se encuentre en sulugar. Podramos colocarla en otra carpeta distinta pero al invocarla desde Pure Datatendramos que indicar el path en e que se encuentra.

    Este manual va acompaado de un fichero comprimido que al descomprimirse lo haceen una carpeta que se llama arduino-guien el que figura esta estructura comentadaadems de los ficheros que pongo como ejemplo en este manual y una carpeta llamadaliben la que se encuentran una serie de libreras que pueden ser usadas en las prcticasque realice usted.

    No debemos olvidarnos antes de nada de cargar en la tarjeta el firmware Firmatahaciendo uso del IDE Arduino. Si lo desea este firmware figura en los ejemplos quetrae el IDE ArduinoEjemplos-> Firmata-> StandardFirmata

    http://arduino.cc/en/Main/Softwarehttp://arduino.cc/en/Main/Softwarehttp://arduino.cc/en/Main/Softwarehttp://puredata.info/downloadshttp://puredata.info/downloadshttp://puredata.info/downloadshttp://puredata.info/downloadshttp://arduino.cc/en/Main/Software
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    3.1. Escribir en una salida digital

    En este primer ejemplo se trata de gobernar una salida digital que estableceremos en elPIN12. Para ello haremos uso de dos nicos objetos Pure Data: Objeto Toggley objetoMensaje

    Togglevine a ser un interruptor que al pulsar sobre el enva un 1lgico -> activa lasalida PIN12

    En el objeto Mensaje escribimos digital 12 $1lo cual significa que cuando por suentrada llegue el valor 1 enviar al bloque arduino-guila orden de activar la salida

    PIN12$1es el nombre de una variable que es la que toma e valor que entra provenientedel Toggle

    Uan vez realizad el montaje y unidos los bloques pasamos al modo de ejecucinCTRL+E o deseleccionando en el men Editar-> Modo Edicin.

    A continuacin nos colocamos sobre el espacio y manteniendo pulsadala tecla izquierda del ratn seleccionamos el COM por el que nos comunicaremos conArduino.

    Seleccionamos el puerto.

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    Despus debemos seleccionar el modo de trabajo del PIN12 que es con el que vamos aactuar. En este caso no hara falta porque por defecto los pines digitales estnconfigurados como salida (OUTPUT) pero se seleccionara pulsado con el ratn sobre el

    pequeo cuadrad de la derecha junto al numero de pin y all se despliega un men detipos de configuracin y seleccionamos OUTPUT

    Seleccin de modo de trabajo de los pines digitales

    Actuamos sobre el interruptor Toggle y observamos que la salida PIN12se pone

    verde si miramos en la entrada del objeto arduino-guivemos el cdigo que le

    estamos enviando que ser el mismo que veamosen el ouletde salida del en donde mediante el objeto de mensaje vemos todo lo querecibe Arduino. El mensaje se enva mediante el bloque Mensajede Pure data.

    Esquema de montaje:

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    3.2. Lectura de una entrada digital desde Arduino a Pure data

    Con este montaje probaremos como leer una variable de entrada de tipo digital obtenidadel PIN11 configurado como entrada (INPUT).

    El valor lo obtenemos a travs del ouletdel objeto arduino-gui mediante el bloqueroute digitalque lee el estado de los pines digitales para que luego el bloque route 11extraiga el estado de la variable del PIN11que se muestra con un objeto Toggleal quele ponemos el color verde y aumentamos de tamao.

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    Esquema de montaje.

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    3.3. Blink

    En este montaje hacemos uso del bloque metroque genera impulsos con al duracinque le ponemos como parmetro (es posible darle un valor modificable tambin).Enviando el mensaje stopdetenemos el envo de seal. El mensaje enviado es digital12 $1en done la variable $es la que recogemos del bloque metroy la pasamos tambin

    por un bloque Togglepara tener informacin de su estado simplemente.

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    Esquema de montaje:

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    3.4. Blink Doble

    Este es una variacin del montaje anterior en e que actuamos sobre dos salidas digitalesPIN12 y PIN9. Vemos como en los indicadores de estado de la variable PIN se ponende color verde ciando se activa la salida.

    Se lleva la seal del bloque metro a dos objetos Mensajeque envan cada uno a un pinlos valores de activacin y desactivacin de las salidas.

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    Esquema de montaje

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    Esquema de montaje

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    3.6. Lectura de seales analgicas.

    Con este ejemplo leeremos los valores de entrada de dos canales analgicos de Arduino(A1 y A2) entregados por el objeto arduino_guien los valores de variable a1y a2 . Serecogen estos valores y se llevan por un lado a1a un display tomado de la librera y porotro a2a un trazador grafico en el que se visualizara la seal leda.

    En el caso de la seal a1 lo que hacemos es multiplicarla por 1000 ya que el objeto nosla entrega con un rango de 0 a 1.

    Esquema de montaje.

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    3.7. Lectura de seales analgicas 2

    En este ejemplo se leen igualmente dos variables analgicas a1 y a2, la primera lasacamos directamente desde el ouletdel objeto arduino_guiy en el caso del canal a2 lo

    hacemos a travs del nombre de la variable invocado desde el objeto Numero en el quese ha puesto el parmetro: Recibir Smbolo: a1.

    Se ha introducido el objeto de librera vumetro10 que muestra a travs de una escala de10 barras leds un valor que puede ser escalado en 1,10,100 y 1000

    Esquema de montaje.

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    3.8. Activacin de salidas en modo SERVO

    Este montaje se realiza para estudiar el comportamiento de las salidas SERVO. Para ellobasta con definir en este caso los pines PIN12y PIN11como salidas SERVO y en elcaso del gobierno del PIN 11inyectamos el mensaje correspondiente en el inletdelobjeto arduino_guimediante un objeto Mensaje en el que escribimos analog 11 $1

    para el PIN 12lo hacemos de manera indirecta poniendo el nombre de la variable en laconfiguracin del sliderEnviar Simbolo: SERVO11.

    Tambin hemos colocado un bloque Nmeropara leer el valor que mandamos con elslider igualmente, en este caso, configuramos en el bloque Nmero con Recibir

    Smbolo: SERVO11.

    Se han colocado dos objetos pwmde la librera que se encuentra en la carpeta liby quemuestran de manera grfica el tipo de seal que estamos mandando por cada una de lassalidas PWM.

    Los objetos Hsliderque se utilizan para generar el valor de a enviar a las salidas debenconfigurarse para que estos valores sean entre 0 y 1.

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    3.9. Salidas PWM

    Este montaje se realiza para estudiar el comportamiento de las salidas PWM (salidasanalgicas). Para ello basta con definir en este caso los pines PIN10y PIN11comosalidas PWM y en el caso del gobierno del PIN 10inyectamos el mensaje

    correspondiente en el inletdel objeto arduino_guimediante un objeto Mensajeen elque escribimos analog 10 $1y para el PIN 11lo hacemos de manera indirecta

    poniendo el nombre de la variable en la configuracin del sliderEnviar Simbolo:PWM11Tambin hemos colocado un bloque Nmeropara leer el valor que mandamoscon el slider igualmente, en este caso, configuramos en el bloque Nmero con RecibirSmbolo: PWM11.

    Se han colocado dos objetos pwmde la librera que se encuentra en la carpeta liby quemuestran de manera grfica el tipo de seal que estamos mandando por cada una de lassalidas PWM.

    Los objetos Hsliderque se utilizan para generar el valor de a enviar a las salidas debenconfigurarse para que estos valores sean entre 0 y 1.

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    Esquema de montaje

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    ANEXO Arduino + Pure Data (Desarrollos Librera Pduino) Jos Manuel Ruiz Gutirrez

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    3.10. Semforo

    Este es un ejemplo que permite la simulacin de un semforo. Se han seleccionado lospines PIN12 PIN 11y PIN 10como salidas para las lmparas rojo, mbar y verde. Se

    utiliza el bloque semforode la librera en la que ya implemente el control de laslmparas. La manera de actuar sera muy sencilla. Primero programamos el tiempo deencendido de cada lmpara en las cajas de dato que existen sobre los indicadores delmpara y seguidamente activamos el ToggleRUN .

    Las salidas del bloque semforo son tres y se llevan directamente a tres objetos Toggleen los que ponemos en cada uno en su ventana de configuracin los valores EnviarSmbolo:Escribir_D12,Escribir_D11yEscribir_D10

    Es muy sencillo aprovechar la potencialidad de Pure Data para desarrollar y/o crear

    nuevas libreras de objetos con las que poder realizar una amplia gama de simulacionescon Arduino as como prototipos de sistemas de control sobre los que poder estudiar laherramienta.

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