Archive for: April 2012

Programacion C con CM-510: vectores (arrays), puertos y LEDs

This entry is part 5 of 5 in the series (ES) Programación de CM-510

Programanción C con Bioloid CM-510: “arrays”, puertos y LEDs

Cadenas y Vectores (“Strings y Arrays)

Una de las formas más habituales y fáciles de manejar un conjunto de datos en C, y en muchos otros lenguajes como C++, Java y C#,  es mediante cadenas y vectores.

Cadenas

Una cadena consiste en un conjunto de caracteres, como las que utilizamos en el programa “holaMundo.c” del anterior artículo:


int main(void)
{
int ax12Id=6;

init();

printf("rn Un sencillo ejemplo");

...
}

A la función printf le pasamos como parámetro la cadena rn Un sencillo ejemplo”

printf(“/r/n Un sencillo ejemplo”);

En este caso no hemos utilizado ninguna variable para almacenarla, sino que se la hemos pasado directamente, como un literal. Si quisiéramos utilizar dicha cadena en distintas partes la hubiéramos almacenado en una variable, aunque también existen otras razones para utilizar no utilizar literales en el código, como agruparlas en un único punto para facilitar su localización o su traducción).

char titulo[]=”Un sencillo ejemplo”;

printf(“rn %s”, titulo);

Unas breves explicaciones sobre printf: La función printf es mucho más potente de lo que parece a primera vista, admitiendo bastantes parámetros que nos permiten mostrar una gran cantidad de tipos de datos y formatos diferentes. En este caso %s indica que en dicha posición del mensaje se incluirá una cadena que le pasaremos como parámetro a continuación, “titulo” en este ejemplo.

Cada carácter de la cadena se almacena en un posición de memoria [U][n][ ][s][e][n]… siendo las cadenas un caso especial de vector o, en inglés, “array”.

Descárgate aquí una presentación en PDF con explicaciones muy detalladas sobre cadenas en C, de la Universidad del País Vasco.

Vectores

Un vector es probablemente la forma más sencilla de manejar o almacenar un conjunto de datos. En el ejemplo que viene a continuación utilizaremos el siguiente vector de enteros:

int pin[]={1,2,4,8,16,32,64};

Aunque quizás sea más claro si utilizamos la forma “completa”, en lugar de la abreviada, de cargar datos:

int pin[7] //  creamos un vector con 7 posiciones de memoria para almacenar un entero (int)

int[0]=1; // vamos asignando cada valor… ¡Ojo, que el primero es la posición 0 (cero)!

int[1]=2;

int[2]=4;

int[3]=8;

int[4]=16;

int[5]=32;

int[6]=64;

Descárgate aquí una presentación en PDF con explicaciones muy detalladas sobre vectores en C, también de la Universidad del País Vasco.

Los puertos de los microcontroladores

Probablemente el elemento más característico de los microcontroladores son los puertos de Entrada/Salida E/S (Input/Output, I/O en inglés), con los cuales podemos enviar y recibir información para controlar distintos elementos electrónicos como sensores, actuadores y LEDs.

El controlador de Robotis CM-510 nos ofrece 6 conexiones donde podremos utilizar los puertos de entrada salida que el microcontrolador ATMega 2561 (página en inglés del fabricante ATMEL) incorpora.

Controlador CM-510

Controlador CM-510

Cada puerto se controla mediante tres registros (un registro es básicamente una zona de memoria):

  • DDRx: donde se indica si se enviarán o recibirán datos
  • PINx: aquí se reciben los datos
  • PORTx: y desde aquí se envían los datos al exterior del microcontrolador

Para manejar los puertos se han de utilizar los operadores de C a nivel de bits para activar y desactivar cada uno de los bits que representan los puntos de conexión (PIN) que componen los puertos. Estas operaciones utilizan los mismos operadores booleanos que las puertas lógicas y tablas de verdad

tabla y puerta or

tabla y puerta or

tabla y puerta and

tabla y puerta and

Mediante los puertos podremos controlar los LEDs y podremos comprobar si está pulsado alguno de los botones. Por ejemplo:

// El puerto se inicializa con los valores a 1, 1111 1111 ó 0x7F en hexadecimal. OJO 1 (uno) es LED apagado, 0 (cero) es encendido.

// Al ejecutar:
PORTC &= ~0x01; // el complementario de 0000 0001 es 1111 1110

/* la operación AND entre
1111 1111       el puerto C
1111 1110       y el valor complementario de 0000 0001
–—- ——
1111 1110       el resultado es que sólo el LED 1 estará encencido

Son operaciones sencillas pero en las cuales es fácil equivocarse. Las funciones son uno de los elementos fundamentales de C para encapsular los detalles y, una vez comprobado que funcionan perfectamente, “olvidarnos” de ellos:

int pin[]={1,2,4,8,16,32,64};

void encenderYapagarLEDs()
{
	for (int i=0;i<=6;i++)
	{
		ledOn(pin[i]); //enciende LED
	 	_delay_ms(500); // una pausa de medio segundo
		ledOff(pin[i]); // apaga LED
	}
}

teniendo definido previamente, claro:

void ledOn(unsigned char ledId)
{
	PORTC &= ~ledId;
}

void ledOff(unsigned char ledId)
{
	PORTC |= ledId;
}

Habitualmente en lugar de funciones se utiliza #define, pero creo que ahora es mucho más claro utilizar funciones. Por cierto, ¿por qué utilizo al array “int pin[]={1,2,4,8,16,32,64};”?, ¿de qué otras formas se puede hacer?

Taller de programacion Bioloid: Primeros pasos en C

This entry is part 1 of 5 in the series (ES) Programación de CM-510

Taller de programación Bioloid: Primeros pasos en C

[This post is also in English]

Con este breve artículo comenzamos el taller de programación Bioloid con distintos lenguajes (C, C++ y C#) y en distintos entornos (ATMega, PC, SBC). Partiendo prácticamente de cero y hasta donde nos lleguen las fuerzas.

Los primeros pasos los daremos en C

C es un lenguaje sencillo, potente y extremadamente versátil con el que se desarrolla una gran cantidad de software para industrias tan diferentes como la del automóvil (enlace a traducción automática), el equipamiento médico o para la propia industria del software, desde Microsoft Office hasta sistemas operativos como Windows o Linux. (está en inglés pero se entiende fácilmente porque es una tabla de productos software bastante conocidos y lenguajes de programación utilizados).

Como va a ser un taller de programación muy práctico y dirigido a la programación de los servos Dynamixel de Robotis incluyo un enlace a un completo y popular libro Aprenda ANSI C como si estuviera en primero; si quieres una introducción más rápida descárgate esta presentación de 13 páginas, y aquí el documento con el estándar completo en inglés, pero ten en cuenta que es denso y no lo he encontrado en castellano.

{ Actualización:

He descubierto este estupendo y detallado curso de introducción a la programación con lenguaje C de la Universidad del País Vasco dirigido a personas que no tengan ningún conocimiento previo de programación.

Introducción a la programación con C, libro/curso de la UOC (Universidad abierta de Cataluña) práctico y muy fácil de seguir.

}

Uno de los programas más sencillos en C:

// Esta línea que empieza por dos barras inclinadas es un comentario

/*
Igual que éstas, que empiezan con una barra inclinada y un asterisco
y seguirá siendo un comentario que finaliza con otro asterisco y otra barra inclinada.

Los comentarios son muy útiles para realizar explicar qué vamos a hacer y,
especialmente, por qué lo hacemos así, ya que pasados unos meses no recordaremos los detalles.
*/

/*
Los includes nos sirven para anunciar al compilador que vamos a utilizar
funciones existentes en otros ficheros, como stdio.h, que en este ejempo
nos proporcionará la función printf para poder mostrar información en la pantalla.
(Esto no es exactamente así, pero ya lo veremos más adelante)
*/
#include

/*
Ésta es una de las formas de empezar un programa en C,
Creando la función principal (main) que todo programa en C necesita para empezar
*/
void main()

// El cuerpo o contenido de la función empieza con la siguiente llave
{

// ¿Adivinas qué hace la siguiente función?
printf ("Hola, Mundo");

// y, previsiblemente, la función acaba con esta otra llave
}

Prueba a hacer algunas modificaciones en esta web, “output” es lo que mostraría el programa en la pantalla, “submit” significa enviar y simula la ejecución del programa. Si te equivocas te indicará los errores, también te puede mostrar “warnings”, avisos.

Ahora realicemos el primer programa para el CM-510

Pero antes instalaremos el software necesario para programar el CM-510 (inglés). Si instalas WinAVR en “C:herramientasWinAVR-20100110” te podrás descargar un zip con todo preparado.

Cuando queramos volver a utilizar los programas RoboPlus Tasks, RoboPlus Motion y demás programas de Robotis deberemos cargar de nuevo el firmware de Robotis, restaurar firmware del CM-510 (inglés)

#include
#include "myCM510.h"

void ejecutarMovimiento1(int ax12Id)
{
dxl_write_word( ax12Id, P_GOAL_POSITION_L, 512);
}

void ejecutarMovimiento2(int ax12Id)
{
dxl_write_word( ax12Id, P_GOAL_POSITION_L, 600);
}

int main(void)
{
int ax12Id=6;

init();

printf("/r/n Un sencillo ejemplo");

printf("/r/n Realizar movimiento 1 con el AX-12 %i", ax12Id);
ejecutarMovimiento1(ax12Id);

printf("/r/n Pausa de medio segundo");
_delay_ms(500); // una pausa de medio segundo

printf("/r/n Pitido!");
buzzOn(100); // pitido

printf("/r/n Pausa de un segundo");
_delay_ms(1000); // una pausa de 1 segundo

printf("/r/n Realizar movimiento 2 con el AX-12 %i", ax12Id);
ejecutarMovimiento2(ax12Id);

printf("/r/n Fin");
}

Los carácteres “/r/n” se utilizan para saltar a la siguiente línea en Windows.

Si has instalado el software necesario (WinAVR debe estar instalado en “C:herramientasWinAVR-20100110”) y descomprimes el fichero TallerProgramacionBioloid_01.zip en el directorio raíz (C:) has de tener todo listo para poder modificar, compilar o simplemente cargar el ejecutable “hola_mundo.hex” en el CM-510. Has de ver algo similar a:

01_Hola_Mundo_Salida_RoboPlus_Terminal

01_Hola_Mundo_Salida_RoboPlus_Terminal

Algunas explicaciones
dxl_write_word( ax12Id, P_GOAL_POSITION_L, 600);

Es el comando incluído en las librerías de Robotis para CM-510 que nos permite enviar órdenes a un actuador Dynamixel de forma muy sencilla. Sólo le tenemos que indicar el ID del AX-12 a mover (en ax12Id), el código de la órden que el AX-12 ha de ejecutar, en este caso situarse en una posición determinada (P_GOAL_POSITION_L) y la posición en la que se ha de situar entre entre la 0 y la 1024 (600).

dx_series_goal

dx_series_goal

Puntos principales:

Descomponer el programa en distintas partes

  • Al haber creado previamente la función init() en myCM510.h/myCM510.c nos permite incluirla en este programa simplificandolo mucho.
  • Además de simplificar la programación permite reutilizar el mismo código en distintos programas. Lo cual nos evita tener que repetir el mismo código muchas veces y, sobre todo, tener que corregir los fallos o mejorarlo sólo en un único sitio, no en todos los programas que se ha repetido. Más adelante veremos cómo organizar los directorios e incluso cómo crear librerías.
  • También nos permite encapsular los detalles de forma que cuando el programa empiece a crecer podamos manejarlos con facilidad sin que nos veamos desbordados.

Mostrar qué está ejecutando el procesador

  • Mediante la función printf podemos enviar a la pantalla texto que nos permite saber qué es lo que está haciendo el programa (printf lo envía al puerto serie y “RoboPlus Terminal” lee de éste y lo muestra por pantalla. Aprenderemos a hacerlo cuando empecemos a programar Bioloid desde el PC)

¿Se te ocurre una forma sencilla de evitar tener dos funciones tan parecidas como “void ejecutarMovimiento1(int ax12Id)” y “void ejecutarMovimiento2(int ax12Id)”?

Learning scurves with AX-12

This entry is part 2 of 3 in the series Programming Robotis Bioloid hardware

I’m learning how to use scurves with AX-12, so I’ve created a test CM-510 C program where I try different approachs. Any help will be very well received, because my goal is to control several AX-12 and I’m far far away from it!

Here is the program with an spreadsheet with the calculations (LibreOffice and Excel). I have started from an old post from Bullit in the Tribotix forum (now in PDF format at Robosavvy)

Clockwise is the standard motion, counter clockwise is the scurve intended motion

%d bloggers like this: