使用 Firmata 協定連接 Processing 與 Arduino

實驗目的

練習使用 Firmata 協定把 Processing 與 Arduino 連接起來，使用可變電阻 (potentiometer) 來控制 Processing 畫面上的矩形的水平移動。

註: 這篇跟「透過序列通訊把 Processing 與 Arduino 連接起來」一文所用的例子是一樣的，文中部份內容會重覆，對沒有看到該文的朋友來說，這樣比較方便閱讀。

材料與接線

• 麵包板 x 1
• Arduino 板子 x 1
• 可變電阻 x 1
• 單心線 x N

接線很簡單，參考下圖，把可變電阻中間腳位接到類比輸入(Analog Input) pin 0，剩下的兩支腳位，一支接到 5V，另外一支接到 GND:

Arduino 程式

打開 Arduino IDE，點選 File > Examples > Firmata > StandardFirmata 並將程式上傳到 Arduino 板子上:

▲ Arduino IDE

要注意一件事，StandardFirmata 這支 Arduino 程式所用的序列通訊速率是 57600 bps，所以當你在寫 Processing 端的程式在開啟 Serial port 時，記得也要把通訊速率設成 57600 bps，這樣 Arduino 跟 Processing 兩邊才能溝通。

安裝給 Processing 用的 Arduino 函式庫

為了讓 Processing 有能力跟 Arduino 使用 Firmata 協定通訊，你必須安裝給 Processing 用的 Arduino 函式庫。

Arduino 函式庫的安裝辦法很簡單。首先，到 arduino.cc 官網這個頁面或直接點這裏 (2009/9/22 的版本) 下載 Arduino 函式庫。如下圖，函式庫壓縮檔裏只有一個 arduino 資料夾:

 

接著，你只要把 arduino 資料夾解壓縮到 Processing 速寫簿 (Sketchbook) 資料夾的 Libraries 資料夾底下即可。Processing 速寫簿 (Sketchbook) 資料夾的預設位置是在「我的文件 > Processing」這個地方:

Processing 程式

Processing 程式如下 (Rect_Firmata.pde)，程式的邏輯是讀取 Arduino 類比輸入 pin 1 的 Sensor 讀值，然後利用 Sensor 的讀值控制矩形的水平移動:

可變電阻的讀值會存放在 sensorValue 裏。rect(sensorValue, 80, 50, 50); 這一行會在 (x, y) 座標為 (sensorValue, 80) 的位置畫出一個 50 x 50 的矩形。因為是水平移動，所以我們把 sensorValue 當作是 x 軸的位置變數，而 y 軸固定在 80 的位置。

Arduino函式庫的用法也很簡單，步驟大概如下:

1. 用 import cc.arduino.*;  指令載入 Arduino 函式庫
2. 用 Arduino arduino; 指令宣告一個 arduino 物件參考
3. 用 arduino = new Arduino(this, "COM4", 57600); 指令建立 arduino 物件。如果你 Arduino 不是接在 COM4，請做適當調整。注意！記得通訊速率要跟 Arduino 端一樣使用 57600 bps。
4. 最後，用 sensorValue = arduino.analogRead(potPin); 指令來讀取可變電阻的讀值。

範例照片/影片

先把 Arduino 程式(StandardFirmata ) 上傳到 Arduino 板子上，接著執行 Processing 程式 (Rect_Firmata.pde)，然後你就會看到一個「背景為白色，視窗中有一個紅色的矩形」的視窗，如下:

▲ 旋轉可變電阻可以讓矩形水平移動

因為 Processing 程式裏有 println(sensorValue); 這一行指令，所以當你旋轉可變電阻時 Processing IDE 下方的狀態視窗也會即時顯示可變電阻的讀值:

動動腦

給 Processing 用的 Arduino-Firmata 函式庫中附有三個範例，請玩看看並寫下你的心得。

延伸閱讀

• Arduino and Processing
• Firmata
• 透過序列通訊把 Processing 與 Arduino 連接起來