Программируем Arduino

Модели Leonardo, Due и Micro имеют возможность действовать как клавиатура или мышь, но только Due и менее известная модель Arduino Mega ADK позволяют подключать клавиатуру или мышь и использовать их в качестве устройств ввода. Эта особенность называется хостом USB (USB Host). Непосредственная поддержка этой особенности реализована только в модели Due, тем не менее существуют платы сторонних производителей, которые можно подключать к Arduino Uno или Leonardo, чтобы получить собственный хост USB.

Более того, если у вас имеется беспроводная клавиатура или мышь (за исключением моделей, подключаемых через Bluetooth), они также должны работать, если включить адаптер в разъем порта USB на плате расширения. Таким способом можно организовать беспроводное удаленное управление платой Arduino.

Хост USB позволяет подключать не только клавиатуру и мышь, но и множество других периферийных устройств USB: игровые джойстики, камеры, Bluetooth-устройства и даже телефоны на платформе Android.

Плата хоста USB и библиотека

Плата хоста USB и сопутствующие библиотеки созданы довольно давно и в настоящее время поддерживают широкий диапазон периферийных устройств. Первая плата хоста USB была разработана в Circuits@home (www.circuitsathome.com). Нынче доступны совместимые платы USB, производимые компаниями Sparkfun, SainSmart и, возможно, другими. На рис. 11.3 изображена плата Sparkfun USB Host, подключенная к Arduino Uno. Обратите внимание на то, что на момент написания данных строк эти платы были несовместимы с Arduino Leonardo, а также с другими моделями, более экзотичными, чем Uno. Поэтому перед приобретением убедитесь в совместимости плат.

Рис. 11.3. Плата Sparkfun USB Host

Данная конкретная плата имеет область, удобную для макетирования, где можно спаять дополнительные компоненты. Альтернативой платам расширения может служить плата Freetronics USBDroid (рис. 11.4). На ней имеются два порта USB: порт микроUSB для программирования и полноразмерный разъем USB для подключения клавиатуры и подобных устройств.

Рис. 11.4. Плата Freetronics USBDroid

При работе с USBDroid или неофициальными моделями плат хостов USB следует использовать оригинальную библиотеку USB_Host_Shield от Circuits@Home. При работе с официальной платой следует использовать библиотеку USB_Host_Shield_2, поддерживающую более широкий спектр устройств.

Программирование интерфейса USB с применением упомянутых библиотек — не самая простая задача. Библиотеки предоставляют крайне низкоуровневый доступ к шине USB. На веб-сайте автора (www.simonmonk.org) можно найти пример скетча sketch_11_03_host_keyboard, реализующего подключение клавиатуры с использованием платы хоста USB.

Этот скетч является адаптацией одного из примеров, сопровождающих библиотеку USB_Host_Shield. В нем, в отличие от оригинала, информация о нажатых клавишах выводится в монитор последовательного порта вместо жидкокристаллического дисплея.

Этот скетч (и пример, на котором он основан) может служить отличным шаблоном для создания собственных скетчей, так как оба они корректно обрабатывают нажатия всех клавиш. Если вас интересуют только цифровые клавиши и клавиши управления курсором, вы можете существенно упростить свой скетч.

Скетч слишком длинный, чтобы привести его здесь целиком, поэтому я покажу только наиболее важные фрагменты. Возможно, вам будет полезно загрузить этот скетч и заглядывать в него, читая описание в книге.

Скетч импортирует три библиотеки:

#include

#include

#include

Библиотека Spi.h необходима для взаимодействий с контроллером хоста USB. В роли контроллера используется микросхема Max3421e, поэтому следует импортировать одноименную библиотеку. И наконец, нужно подключить еще одну библиотеку (Usb.h), основанную на библиотеке Max3421e.h, которая скрывает некоторые сложности выполнения операций с контроллером.

За командами импортирования библиотек следуют определения констант, например:

#define BANG        (0x1E)

Это просто еще один способ определения констант в C. Данную константу можно было бы определить иначе:

cons tint BANG = 0x1E;

Далее создаются объекты типов MAX3421E и USB, и в функции setup вызывается функция powerOn объекта Max:

MAX3421E Max;

USB Usb;

В функции loop вызываются функции Task обоих объектов, Max и Usb. Они проверяют готовность интерфейса USB.

void loop() {

    Max.Task();

    Usb.Task();

    if( Usb.getUsbTaskState() == USB_STATE_CONFIGURING ) {  // ждать завершения настройки

        kbd_init();

        Usb.setUsbTaskState( USB_STATE_RUNNING );

    }

    if( Usb.getUsbTaskState() == USB_STATE_RUNNING ) {  // опросить клавиатуру

        kbd_poll();

    }

}