以Mindsensors NumericPad作為Arduino的輸入裝置

這是我的第一個Arduinocase。

因為手中有一些NXT數位感應器，因此希望能夠結合Arduino豐富多樣的應用，在往後會有更多有趣的題材可以嘗試。

<Arduino_I 2C _NP_05.jpg>

而在這個以NumericPad作為Arduino輸入裝置的case中，會由Arduino board以I 2C通訊功能來寫入與讀取Mindsensors NumericPad的register，並將偵測到的按鍵狀態經由7-segment LED作為視覺化的輸出。

記錄的影片如下：

/video/

接下來是進行這個case所整理、記錄的資料：

Arduino UNO與NXT I 2C裝置的腳位對應

Arduino UNO board I 2C通訊所使用的腳位為A4(SDA)及A5(SCL)，
對應NXT則為Pin 6(藍色)(SDA) 及 Pin 5(黃色)(SCL)，以及以下兩個腳位的對應：
NXT Pin 4(綠色)(4.3V Power) à Arduino 5V，
NXT Pin2/3(黑/紅)(GND)    à Arduino GND，

如下圖：
<Arduino_I 2C _PinMap.JPG>

<Arduino_NXT_Pinout_Map.JPG>

Arduino NXT I 2C Device Library
Arduino I2C Communication Library為：<Wire.h>，撰寫操作NXT I 2C裝置的Arduino程式即可以運用這個Library的methods。

不過目前有一組NXT I2C Device Library DevTeam成員正以<Wire.h>發展NXT I2C Devices的專屬程式庫，相關資訊可參考本專案的網址，同時可以由這個下載點取得最新版本的Library檔案，裡面附有相當齊全的說明文件與範例程式，非常有參考價值。

在這個專案的Library，共包含兩個部分：

(1)  NXT I 2C Devices通用程式庫<NXTI2CDevice.h>：具備符合NXT register layout的基本I 2C methods，如同NXC、leJOS進行I 2C通訊的呼叫方式一樣，比起直接使用<Wire.h>，相對較為便利與熟悉。

(2)  部份NXT數位感應器專屬之Device Class：提供使用者程式可以直接呼叫裝置功能的methods，而不須處理Register的讀寫動作，就如同leJOS Device Class的使用方式。
目前已提供的共有11個Mindsensors數位裝置，如：NXTMMX、NXTHID、NXTServo、NXTCam以及PSPNX等。
至於只有mindsensors Device Class的原因，我想是因為Mr.
Deeptak Patil也是NXT I2C Device Library Dev Team專案成員之一的緣故，不過其他的數位裝置，還是可以利用(1)的方式來處理。

Arduino程式

NumericPad並沒有專屬之Device Class，所以需要以(1) 的I 2C access methods來讀寫registers。

使用前須先留意一個在NumericPad User’s Guide中所沒有提到的初始化動作，我也是參考了NXC範例程式庫(np-lib.nxc)之後才發現的，所以同樣在Arduino程式中的setup()也需要先執行NumericPad的初始化程序。
Arduino程式用法摘要如后：

(1)   呼叫 NXTI 2C Device
class的建構子(constructor)，同時傳入NumericPad的I 2C address(0xB4)，來宣告及建立NumericPad的instance：(numpad為instance variable)
NXTI 2C Device numpad(0xB4);

(2)   在setup()中呼叫writeRegisters() method執行初始化動作：
numpad.writeRegisters(0x41, 9, Group1);
numpad.writeRegisters(0x 4A , 8, Group2);
numpad.writeRegisters(0x7D, 3, Group7);

(3)   在loop()中呼叫readInteger() method讀取NumericPad的按鍵狀態值(2 Bytes，以Integer type回傳)，加上adjustbitSeq()的原因是為了要調整回傳值中bit 6/7與bit 10/11的順序，讓它能夠與layout一致，方便後續對應led pattern陣列的index：
numpad_keyValue = adjustBitSeq(numpad.readInteger(NUMPad_Register));

(4)   由bit 0開始逐一比對按鍵狀態，並輸出到7-segment LED作顯示。

範例程式：Here

Summary

以7-segment LED作為輸出將會囿於只能顯示一個按鍵值的限制，而無法展現NumericPad可以回應多重觸控的功能，我在另外一個Arduino程式使用Serial Monitor就可以顯示出所有的觸控按鍵值。
不過，因為Arduino擁有豐富的電子聲光週邊，所以用來發揮多樣化的視覺、聽覺效果應該會比NXT容易。

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• 留言者: CAVE教育團隊
• Email: zero.five@msa.hinet.net
• 網址:
• 日期: 2011-05-09 00:08:44

CH_Lego:

   This is a good topic for MAKE magazine, if you like.

                                                       CAVE

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• 留言者: 探奇自然科學教室
• Email: touch_classroom@yahoo.com.tw
• 網址:
• 日期: 2011-05-07 16:54:34

謝謝ch lego先生的好文，我會盡快發文介紹，分享給大家知道。

順便說一下，這個Team的成員除了Deepak外，Clinton是RobotC for Arduino的人。

所以就聚在一起了！

[版主回覆05/07/2011 17:19:49]
謝謝邱老師,
剛開始玩arduino, 現在有如好奇寶寶, 到處找資料

昨天發mail問Deepak 如何寫arduino library,
他問我是否要加入 Develop team, 若有意願的話可以發信給 Clinton,
果然這一組team都是 NXT圈內人