Arduino ALVIK
- Introducción
- Qué es Arduino Alvik
- Instalar Micropython
- Modo Bootloader
- Hola mundo
- Empezando MicroPython de Alvik
- Introducción al Python
- Arduino Alvik API
- Para saber más Python
- MicroPython sin IoT
- Parpadeo LED ESP32
- Parpadeo leds Alvik
- Danza
- Control con la mano
- Sigue líneas
- Evita obstáculos
- Programas de test
- Robótica para infantil
- Manejando servos
- MicroPython con IoT
- ¿Qué es Internet de las cosas IoT?
- Conectar a Wifi
- Crear bot en Telegram
- Encontrar tu ID en Telegram
- Mensajes a Telegram
- Pin pong Telegram
- Recepción mensajes Telegram
- Arduino IDE
- Software: Arduino IDE
- Programas Arduino IDE sin IoT
- Escaneo Wifi
- Arduino Cloud
- Coche teledirigido
- ESP32 + Sensores externos + IoT
- Créditos
Introducción
Qué es Arduino Alvik
Es un robot con las siguientes características :
- Placa microcontroladora Las placas Arduino tradicionales tenían microcontroladores como el ATMEL MEGA 328P etc..ver micros que no estaban conectados a Internet. EL ARDUINO ALVIK LLEVA EL ESP32 un micro más potente, y con conexión Wifi y Bluetooth mira esta página del curso ESP32 de Aularagon
- Precio unos 130€
- Especificaciones técnicas
- La batería es una 18650, es la mejor, con la protección de no ser accesible, pues tiene sus peligros
- Sensores
- 7 Botones de contacto AT42QT2120
- 3 Sensores sigue líneas
- Acelerómetro
- Giroscopio de 6 ejes LSM6DSOX
- Sensor de color RGB APDS 9660
- Sensor de distancia TOF 8x8 arrray hasta 350cm VL53L7CX
- Actuadores
- 2 Leds RGB
- 2 motores
- Conexiones de ampliación
- 2 conectores para servos
- 2 Conexión I2C
- 2 conexiones Grove
Licencia CC-BY-NC-SA origen https://courses.arduino.cc/explore-robotics-micropython/lessons/getting-started/
Programas predefinidos
Licencia CC-BY-NC-SA origen https://courses.arduino.cc/explore-robotics-micropython/lessons/getting-started/
- Programa rojo: Tocando los botones, se mueve 10 cm delante atrás, giro...
- Programa verde: Sigue la mano
- Programa azul: Seguidor de líneas
Cosas curiosas: A diferencia del típico sensor a distancia SR-04 que funciona por ultrasonidos, el VL53L7CX es mucho más complejo, va por luz (no realiza imágenes, sino por difracción de la luz por lo tanto respeta la privacidad) y nos proporciona muchas más distancia que las cinco que nos da la API
Instalar Micropython
Conceptos previos:
- Los lenguajes de alto nivel, es decir el código, que es entendible por los humanos (C++, Java, Python...) son textos que se tienen que traducir al lenguaje entendible por el procesador MCU (Micro Controler Unit). Este lenguaje de bajo nivel que está escrito en binario es difícil de entender para los humanos
- El Compilador es un programa que Interpreta este texto de lenguaje de alto nivel, y lo convierte en lenguaje de bajo nivel
- El Arduino Alvik se puede programar con Arduino IDE como con Micropytno, los dos son de alto nivel
Tanto Micropython como Arduino IDE son lenguajes de tipo CODIGO por lo tanto sólo se aconseja EN SECUNDARIA
Cuando permita lenguaje tipo BLOQUES como Scratch, ya será adecuado para PRIMARIA
¿Dónde se compila Micropython?
Como puedes ver en este vídeo en 21:20 Python se compila dentro del microcontrolador es decir, dentro del ESP32. A diferencia con otros lenguajes, como el C++, el ordenador tiene el compilador, y se lo da ya en binario.
Fuente vídeo Exploring the Arduino Nano ESP32 | MicroPython & IoT
¿Y a mi qué más me da?
No, para nada, si programas ESP32 con Arduino IDE o Arduino Cloud (que está basado en C++) te has cargado el compilador Python del ESP32 luego si quieres programar en Python, tienes que instalar el compilador dentro del ESP32 (y da problemas, ver Modo Bootloader)
¿Cómo meto el compilador MicroPython dentro del ESP32?
Para meter el programa compilador de MicroPython dentro del ESP32 (cuando un programa se instala en un hardware entonces se llama firmware) tenemos que
- Poner la placa en modo bootloader (ver página siguiente)
- Instalar micropython en el ESP32 con el programa Arduino Micropython Installer de esta página https://labs.arduino.cc/en/labs/micropython-installer
MicroPython Installer
Descargamos el programa y ejecutamos teniendo conectado el ESP32 del Alvik, (no hace falta encender el robot, pues sólo trabajamos con el ESP32) lo detecta y simplemente le damos a Instalar Micropython dentro del chip
¿Y al revés pasar de Micropython a ArduinoIDE hay problemas?
Pues al revés, si ejecutamos Arduino IDE, da error, pues el compilador microPython instalado dentro del ESP32 impide que se ejecuten los programas de Arduino IDE (sale el error No DFU capable USB device available Failed uploading: uploading error: exist status 74) se soluciona tan sencillo como volver a poner el ESP32 en modo Bootloader
¿Y si me paso de Arduino IDE a Micropython?
Pues vuelve a
- Poner la placa en modo bootloader
- Instalar micropython en el ESP32 con el programa Arduino Micropython Installer
¿Y con esto ya puedo crear mis programas con Micropython?
No, con esto tienes el compilador interpretador dentro del chip, pero necesitas un editor en tu PC y que se comunique con el Micropython del chip
Arduino Lab for Micropython
El lenguaje de programación más idóneo para el Arduino Alvik es el MICROPYTHON, de momento Arduino Alvik no esta disponible en programación con bloques. Al ser hardware libre, si se convierte popular, no es de extrañar que lo incorporen los diferentes programadores de entornos de lenguaje en bloques para ser más accesible a niveles educativos de primaria.
Tal y como dice la página https://docs.arduino.cc/micropython/ hay dos editores para cargar MicroPython en el Arduino Alvik
- Arduino Lab for Micropython https://labs.arduino.cc/en/labs/micropython
- OpenMW https://openmv.io/pages/download
Nosotros en este curso elegimos Arduino Lab for Micropython por su sencillez y adaptación al Arduino Alvik
Tal y como dice aquí ES UN PROGRAMA PORTABLE, es decir, no hay que instalarlo, simplemente descomprimir y ejecutar
Ahora, apagamos Arduino Alvik
Licencia CC-BY-NC-SA origen https://courses.arduino.cc/explore-robotics-micropython/lessons/getting-started/
Luego lo conectamos por cable
Licencia CC-BY-NC-SA origen https://courses.arduino.cc/explore-robotics-micropython/lessons/getting-started/
Lo encendemos
Licencia CC-BY-NC-SA origen https://courses.arduino.cc/explore-robotics-micropython/lessons/getting-started/
Ejecutamos el programa que hemos descomprimido:
Al ejecutar el programa, le podemos dar al botón de conectar con la placa y veremos que se comunica correctamente con el compilador instalado dentro del chip
Modo Bootloader
¿Qué es eso del Boodloader? Es un pequeño programa que esta en el microcontrolador (Arduino, ESP32, etc...) que permite que arranque la placa y espere las instrucciones del programa del usuario, digamos que es como un "pequeño sistema operativo de arranque" por ejemplo en el Arduino, se ejecuta en un poco de tiempo cuando arranca la placa o se resetea, y espera el programa IDE por el puerto USB, si llega (él comprueba que es un IDE y no otra cosa) lo almacena en un sitio de la memoria Flash y lo ejecuta, sino, pues ejecuta el que ya esta cargado. El bootloader hace que parpadee el led 13 de un Arduino UNO y se reserva un trozo de memoria para el Bootloader (en el Arduino UNO ocupa sólo 0.5K de los 32K que tiene disponibles el micro para ello). En nuestro caso el ESP32 Nano Arduino igual pero cuando cargamos el micropython nos cargamos ese bootloader por otro que tiene el compilador microPython. Lo de "quemar" o "flashear" el bootlader nos lo podemos encontrar en los cursos de Aularagón en el Zigbee de domótica con Raspberry, o a la hora de quemar el Nano Arduino como Arduino UNO en el curso de mClon
Problema
Cuando instalamos Micropython desde un ESP32 ya formateado con Arduino IDE o al revés hay problemas
Mensajes que aparecen :
- En Arduino IDE :
- No DFU capable USB device available Failed uploading: uploading error: exit status 74
- A serial exception error occurred: Cannot configure port, something went wrong. Original message: PermissionError (13, 'A device attached to the system is not functioning.', None, 31)
- No DFU capable USB device available Failed uploading: uploading error: exit status 74
- En MicroPython Installer : Se queda enganchado sin instalar
- En Arduino Cloud : No detecta
Solución: Resetear el Arduino Bootloader en el Nano ESP32
Al poner el ESP32 en modo Bootloader, se tiene que poner el led en color PURPURA
¿Poner la placa en modo Bootloader?
Aquí te exponemos varios métodos, por nuestra experiencia el método 3 es el que funciona
METODO 1 DOS CLIKS EN RESET
Haz dos cliks rápidos en el botón del ESP32 :
Extraído del vídeo Cómo solucionar el error dfu-util: No DFU capable USB device available Failed uploading: uploading error: exist status 74
METODO 2 CORTOCIRCUITAR GND Y B1
Otra alternativa para ponerlo en modo bootloader es unir los pines GND con B1 (y se enciende el led RGB en verde, el porqué se pone en verde en Parpadeo led)
Fuente vídeo Exploring the Arduino Nano ESP32 | MicroPython & IoT en el 25:12
Yo lo hago con un destornillador y toco las dos puntas, con cuidado de no tocar nada más.
Curiosidad: ¿Por qué al poner la placa en modo Bootloader o cada vez que enciendo Arduino Alvik se enciende y se apaga el led RGB de al lado con los colores Rojo y Verde? Solución en Parpadeo led
METODO 3 RESETEO BOOTLOADER
Tal y como dice en esta página :
- Hacer método 2 cortocircuitar B1 y GND
- Mientras esta cortocircuitado PULSA EL BOTÓN RESET
- Se queda el led en color púrpura,
- si vas a instalar MicroPython, instalalo y sáltate los siguientes pasos
- Si vas a instalar Arduino IDE o trabajar con Arduino Cloud contínua :
- Abrir el programa ARDUINO IDE (cerrar otros, como el Arduino create agent que se queda en segundo plano abajo a la derecha , el MicroPython Installer....)
- Asegurarse que esta instalado la placa Arduino ESP32 correctamente al menos la versión 2.013 (ir a Tools-Boards-BoardManager) si hay una versión anterior, desinstalar el que hay (remove) e instalarlo de nuevo.
- Ir a Tools-Port y seleccionar el puerto
- Ir a Tools > Board - Arduino ESP32 Boards > Arduino Nano ESP32 (o esp32 > Arduino Nano ESP32 )
- Poner Tools-> Programmer- seleccionar ESPTOOL
- Sketch > Upload Using Programmer
- Cuando salga este mensaje pasar al paso 11
Leaving... Hard resetting via RTS pin...
- Apretar el botón RESET y ya puedes o ejecutar un programa en Arduino IDE o instalar MicroPython
Capturas de pantalla :
Paso 4: Cerrar Arduino create agent
Paso 5
Hola mundo
En el programa Arduino Lab for MicroPython ponemos este programa:
from time import sleep
print("Hola mundo, soy un robot que me gusta chatear, ¿cual es tu nombre? ")
student_name = input("Tu nombre : ")
print("Mucho gusto , " + student_name + "! ¿ Cómo quieres llamarme?")
robot_name = input("Mi nombre ? : ")
print(f"{robot_name} es un fantástico nombre. Ya me siento un poco más humano.")
sleep(2) # Use sleep() to make interaction feel more natural
print(f"Okay, {student_name}, voy a ponerte a prueba:")
sleep(2)
print("¿ Has oido hablar que puedo nadar ?")
sleep(4)
print("Je je, es broma..... :D")
sleep(5)
Adaptado de https://courses.arduino.cc/explore-robotics-micropython/lessons/getting-started/
Pulsamos a conectar, nos pregunta por el puerto
Runeamos y vamos contestando a sus preguntas
Empezando MicroPython de Alvik
Inspirado en el esquema del tutorial MicroPython Basics autora Francesca Sanfilippo & Karl Söderby
Hemos visto la función print visualiza un mensaje en la cónsola :
print('Hola mundo !')
Podemos introducir una variable, frase que contenga el texto, la función time.sleep(segundos) que hace una pausa, (para utilizar esta función se necesita importar la librería time con import time ) y dentro de un bucle while que se ejecuta mientras sea verdadero lo que le sigue, en este caso while True se ejecutará siempre:
import time
frase = "Hola mundo !!"
while True:
print(frase)
time.sleep(1)
Aquí se utiliza
- una función con def una variable contador que en la función se declara global de esta manera se puede utilizar dentro de cualquier función del programa (en este caso el programa principal la funcion_contar().
- Vemos la típica operación de cuenta contador = contador + 1
- print visualiza dos cosas, la frase y el contador
import time
frase = "Hola mundo "
contador = 0
def funcion_contar():
global contador
contador = contador + 1
while True:
funcion_contar()
print(frase, contador)
time.sleep(1)
El resultado:
Aquí utilizamos el condicional if con su auxiliar else y la función exit para acabar el programa:
import time
frase = "Hola mundo "
contador = 0
maximo = 20
def funcion_contar():
global contador
contador = contador + 1
while True:
funcion_contar()
if contador>20 :
exit
else :
print(frase, contador)
time.sleep(1)
Lo que provoca que a los 20 finalice
Podemos usar en vez de variables numéricas, variables tipo array para los bucles :
Catedu = ['Javier', 'Santiago', 'Silvia', 'Berta', 'Cristina', 'Nacho', 'Arturo', 'Chefo', 'Vladi', 'Ruben', 'Pablo', 'JuanFran']
def printCatedus():
for persona in Catedu:
print(persona)
printCatedus()
Con esto ya podemos avanzar, pero si quieres
Introducción al Python
Página extraída de Federico Coca Guia de Trabajo de Microbit CC-BY-SA
Palabras reservadas
Son palabras reservadas que tienen un significado especial para el compilador y que no podemos usar para poner nombres a variables o funciones. Todas las palabras, excepto True, False y None se escriben en minúsculas. A continuación se da un listado de todas las palabras reservadas o keywords:
False, None, True, and, as, assert, async, await, break, class, continue, def, del, elif, else, except, finally, for, from, global, if, import, in, is, lambda, nonlocal, not, or, pass, raise, return, try, while, with, yield
El listado al principio nos puede resultar abrumador, pero imaginemos un lenguaje con tan solo esas palabras y entenderemos que no resultará tan complejo familiarizarse, al menos con las mas usuales.
Identificadores
Los identificadores son los nombres que se dan a variables, clases, métodos, etc. No podemos usar palabras reservadas para estos nombres.
Algunas reglas que nos pueden resultar útiles para nombrar identificadores son:
- Los identificadores son sensibles a mayúsculas y minúsculas
- Los identificadores no pueden ser palabras reservadas
- Los espacios en blanco no están permitidos
- Un identificador puede ser una secuencia de letras y números. Siempre debe empezar por una letra o por el símbolo de subrayado "_".
- El primer carácter de un identificador no puede ser un número.
- No podemos utilizar caracteres especiales como la ñ, ¡, ¿ o letras con acentos.
- No podemos utilizar los símbolos como !, @, #, $, etc.
Nos va a resultar muy útil recordar lo siguiente:
- Python es un lenguaje que distingue entre mayúsculas y minúsculas. Esto significa que Variable y variable no son lo mismo
- Damos siempre a los identificadores un nombre que tenga sentido. Aunque que c = 10 es un perfectamente válido, escribir contador = 10 tendría más sentido, y sería más fácil averiguar lo que representa cuando miremo el código pasado un tiempo.
- Las palabras múltiples se pueden separar usando un guión bajo, como por ejemplo esto_es_un_nombre_de_variable_muy_largo.
Variables, constantes y literales
Variables
En programación, una variable es un nombre que se utiliza para referirse a una posición de memoria donde se almacena un valor. De forma más abstracta, puede considerarse como una caja que almacena un valor. El nombre de la caja es el nombre de la variable y el contenido su valor. Todas las variables constan de tres partes: un nombre, un tipo de dato y un valor. En la figura siguiente vemos tres variables de distintos tipos:
Licencia CC-BY-SA fuente
La variable name
contiene la cadena Bob
, la variable winner
es cierta y la variable score
contiene el valor 35
.
Python no dispone de ningún comando para declarar variables. Una variable se crea cuando se le asigna valor por primera vez. La técnica de declarar variables es poner un nombre seguido del signo de asignación (=) y el valor asignado a la variable. En la declaración es importante tener claro que se distinguen mayúsculas de minúsculas y que no están permitidos los caracteres especiales.
En Python no se declara de forma explicita el tipo de la variable pues se trata de un lenguaje inferido. Las variables incluso pueden cambiar de tipo desde el que se establece al asignarle valor la primera vez. Es decir, si declaro valor = 5
inicialmente la variable será de tipo entero (int), pero si en el programa se realizan operaciones que al final hacen que valor = 1.33
ahora valor es de tipo float. Automáticamente sabe que valor
es un número entero y declara la variable valor
como un int
.
Aunque no es necesario si es posible especificar el tipo de dato de una variable, haciendo:
x = str(22) # x será la cadena '22'
y = int(22) # y será el entero 22
z = float(22) # z será el número de coma flotante 22.0
Algunas reglas para nombrar variables que podemos tener en cuenta son:
- Los nombres pueden tener una combinación de letras minúsculas o mayúsculas o números o el símbolo de subrayado "_".
- Crear nombres que tengan sentido, aunque sean largos.
- Si usamos varias palabras para definir el nombre, estas las separamos por "_"
- Python es sensible a mayúsculas y minúsculas.
- Hay que evitar palabras reservadas en nombres de variables.
Constantes
Una constante no es mas que un tipo especial de variable cuyo valor no puede modificarse.
En Python, las constantes suelen declararse y asignarse en un módulo (un nuevo archivo que contiene variables, funciones, etc y que se importa al archivo principal).
Veamos cómo declaramos constantes en un archivo separado y lo usamos en el archivo principal,
Creamos un archivo que nombramos constantes.py y que contendrá:
PI = 3.141592
FUERZA_GRAVEDAD = 9.82
Creamos el archivo principal main.py, que contendrá:
import constantes
print(constantes.PI)
print(constantes.FUERZA_GRAVEDAD)
En el ejemplo creamos el archivo de módulo constantes.py y asignamos el valor constante a PI y FUERZA_GRAVEDAD.
Después, creamos el archivo main.py e importamos el módulo constantes. Finalmente, imprimimos el valor de cada constante.
La convención es nombrarlas en mayúsculas para distinguirlas de las variables.
Literales
Numéricos
Los literales son representaciones de valores fijos en un programa. Pueden ser números, caracteres, cadenas, etc. Por ejemplo, "¡Hola, mundo!", 12, 23.0, "C", etc.
Los literales numéricos son inmutables (no pueden cambiar) y pueden pertenecer a uno de los tres tipos de datos numéricos posibles: Entero, Coma flotante y Complejo. Los tipos son:
- Decimal. Números regulares. Por ejemplo: 5, 22, -40
- Binario. Deben comenzar por 0b. Por ejemplo: 0b110, 0b11
- Octal. Deben empezar con 0o. Por ejemplo: 0o13, 0o7
- Hexadedicmal. Deben empezar con 0x. Por ejemplo 0x13, 0xFF
- Coma flotante. Contienen el punto decimal. Por ejemplo 10.2, 3.14
-
Complejo. Tienen la forma
a + bj
. Por ejemplo: 3 - 2j, -4 + j -
Booleanos
Solamente hay dos literales booleanos True
y False
Cadenas de caracteres
Los literales de caracteres son caracteres unicode encerrados entre comillas, por ejemplo S
. Los literales cadenas de caracteres son cadenas de csaracteres encerradas entre comillas, por ejemplo Python es divertido
.
Especiales
En Python existe un literal especial, None
. Podemos usarlo, por ejemplo, para especificar una variable nula, por ejemplo:
var = None
print(var)
# El resultado será: None
Tipos de datos en Python
En Python, al igual que en programación en general, los tipos de datos especifican el tipo de datos que puede almacenarse en una variable.
Numéricos
Contienen valores numéricos y sabemos que:
- Los números enteros son de tipo int
- Los fraccionarios son de tipo float
- La división (/) siempre devuelve un número en coma flotante
- Para obtener la parte entera de una división se usa el operador //
- Para calcular el resto de una división se usa el operador %
- Para calcular potencias podemos usar el operador **
- Los paréntesis se pueden usar para agrupar expresiones
- El signo igual (=) se utiliza para asignar un valor (números, booleanos, cadenas, …) a una variable
- El tipo de la variable será el del dato asignado, no se declara el tipo de la variable al crearla
- Por convención el nombre comienza en minúscula y si son varias palabras se unen por guión bajo
Los tipos básicos de datos son:
int
: números enteros con signo sin límite de tamaño, ejemplo: entero = 5float
: números reales, decimales o de coma flotante con precisión de hasta 15 decimales, ejemplo: real = 5.6complex
: números complejos, por ejemplo 5.5 - 5j- Para averiguar el tipo de dato usamos la función
type()
.
Podemos realizar conversión de tipos así:
- A entero int(variable)
- A real float(variable)
Cadenas
Contienen secuencias de caracteres. Una cadena es una secuencia de caracteres representada entre comillas simples o dobles.
Las cadenas pueden estar encerradas entre comillas simples ('...') o dobles ("...") con el mismo resultado. Podemos usar para incluir comillas en una cadena.
La función print() devuelve la cadena que encierra entre los paréntesis, omitiendo las comillas que la encierran.
En la imagen siguiente se ven varios ejemplos con cadenas utilizando como editor el IDLE que por defecto se instala con Python y que se abre desde una terminal simplemente invocando a Python.
Federico Coca Guia de Trabajo de Microbit CC-BY-SA
Una cadena raw (cruda) se interpreta tal como se escribe, es decir, se omiten los caracteres especiales expresados con . Las cadenas raw se escriben entrecomilladas y van precedidas del carácter 'r'. En la imagen vemos un ejemplo.
Federico Coca Guia de Trabajo de Microbit CC-BY-SA
Es posible aplicar la operación de multiplicar a textos haciendo que estos se repitan. En la imagen siguientes vemos ejemplos de concatenación y multiplicación, así como un error cometido.
Federico Coca Guia de Trabajo de Microbit CC-BY-SA
Secuencias
Contienen colecciones de datos, como las listas, las tuplas, las colecciones de datos (set) o los diccionarios.
Una lista es una colección ordenada de elementos similares o de distinto tipo separados por comas y encerrados entre corchetes [ ].
Tupla es una secuencia ordenada de elementos, igual que una lista. La única diferencia es que las tuplas son inmutables. Una vez creadas, las tuplas no pueden modificarse. En Python, se utilizan los paréntesis () para almacenar los elementos de una tupla.
Las colecciones de datos son un conjunto desordenada de elementos únicos. Una colección de datos se define por valores separados por comas dentro de llaves { }.
Un diccionario es una colección ordenada de elementos. Almacena los elementos como pares clave/valor. Siendo las claves identificadores únicos que se asocian a cada valor.
Estudiaremos estos últimos tipos mas extensamente cuando los necesitemos.
Los datos de tipo booleano solamente pueden contener True
o False
.
Dado que en programación Python todo es un objeto, los tipos de datos son en realidad clases y las variables son instancias(objeto) de estas clases.
Comentarios en Python
-
Una sola linea : Escribiendo el símbolo almohadilla (#) delante del comentario.
-
Multilinea: Escribiendo triple comillas dobles (“””) al principio y al final del comentario.
En los comentarios, pueden incluirse palabras que nos ayuden a identificar además, el subtipo de comentario:
# TODO esto es algo por hacer
# FIXME (arreglarme) esto es algo que debe corregirse
# XXX esto también, es algo que debe corregirse
Identation o sangría en Python¶
La sangría se refiere a los espacios al comienzo de una línea de código.
Mientras que en otros lenguajes de programación la sangría en el código es solo para facilitar la lectura, la sangría en Python es muy importante ya que se usa para indicar un bloque de código.
if 5 > 2:
print("Cinco es mayor que 2")
Lo siguiente sería un error de sintaxis.
if 5 > 2:
print("Cinco es mayor que 2")
El número de espacios de la identation puede ser cualquiera siempre que al menos sea un espacio. Siempre hay que usar el mismo número de espacios en el mismo bloque de código.
Operadores en Python
Los operadores son símbolos especiales que realizan operaciones con variables y valores.
A continuación tenemos una lista de los diferentes tipos de operadores de Python:
- Operadores aritméticos
- Operadores de asignación
- Operadores de Comparación
- Operadores Lógicos
- Operadores Bitwise
- Operadores especiales
Operadores aritméticos
Los operadores aritméticos se utilizan para realizar operaciones matemáticas como sumas, restas, multiplicaciones, etc.
Operador | Descripción | Ejemplo |
---|---|---|
+ | Suma o concatenación en textos | 5+3=8 , "Hola" + "Mundo" = "Hola Mundo |
- | Diferencia | 6-3=3 |
* | Multiplicación | 3*3=9 |
/ | División | 6/2=3 |
// | Parte entera de un cociente | 10//3=3 |
% | Resto de un cociente | 10%3=1 |
** | Potenciación | 5**2=25 |
Operadores de asignación¶
Los operadores de asignación se utilizan para asignar valores a variables.
Operador | Descripción | Ejemplo |
---|---|---|
= | Asignación | x=4 , a = a + 1 |
+= | Suma y asignación | x+=1 equivale a x = x + 1 |
-= | Diferencia y asignación | x-=1 equivale a x = x - 1 |
*= | Multiplicación y asignación | x*=3 equivale a x = x * 3 |
/= | División y asignación | x/=3 equivale a x = x / 3 |
%= | Asignación de restos | x%=3 equivale a x = x % 3 |
**= | Asignación de exponentes | x**=3 equivale a x = x ** 3 |
Operadores de Comparación
Los operadores de comparación comparan dos valores/variables y devuelven un resultado booleano: Verdadero o Falso True
o False
.
Operador | Descripción | Ejemplo |
---|---|---|
== | Igual a | 2==3 retorna False |
!= | Distinto de | 2!=3 retorna True |
< | Menor que | 2<3 retorna True |
> | Mayor que | 2>3 retorna False |
<= | Menor o igual que | 2<=3 retorna True |
>= | Mayor o igual que | 2>=3 retorna False |
Operadores Lógicos
Los operadores lógicos se utilizan para comprobar si una expresión es Verdadera o Falsa. Se utilizan en la toma de decisiones.
Operador | Descripción | Ejemplo |
---|---|---|
and | AND lógica | a and b #True si a y b son ciertos |
or | OR lógica | a or b #True si a o b son ciertos |
not | NOT lógica | not a #True si el operador a es falso |
En la figura siguiente vemos un ejemplo con lo que devuelve en cada caso.
Federico Coca Guia de Trabajo de Microbit CC-BY-SA
Operadores Bitwise¶
Los operadores bit a bit o bitwise actúan sobre los operandos como si fueran cadenas de dígitos binarios. Operan bit a bit, de ahí su nombre.
Operador | Descripción | Ejemplo |
---|---|---|
& | AND bit a bit | 5&6 # 101 & 110 = 110 = 4 |
| | OR bit a bit | 5 \| 6 # 101 \| 110 = 111 = 7 |
~ | NOT bit a bit | ~3 # ~011 = 100 = -4 |
^ | XOR bit a bit | 5^3 # 101^011 = 110 = 6 |
<< | Desplazamiento izquierda | 4<<1 # 100 << 1 = 1000 = 8 |
>> | Desplazamiento derecha | 4 >> 1 # 100 >> 1 = 010 = 2 |
Operadores especiales
El lenguaje Python ofrece algunos tipos especiales de operadores como el operador de identidad (identity
) y el operador de pertenencia (membership
).
- Operadores
identity
En Python, is
e is not
se utilizan para comprobar si dos valores se encuentran en la misma parte de la memoria. Dos variables que son iguales no implica que sean idénticas. Algunos ejemplos aclaran mejor lo dicho.
x1 = 5
y1 = 5
x2 = 'Hello'
y2 = 'Hello'
print(x1 is not y1) # False
print(x2 is y2) # True
Vemos que x1 e y1 son enteros con los mismos valores, por lo que son iguales e idénticos. Lo mismo ocurre con x2 e y2 (cadenas).
- Operadores
membership
En Python, in
y not in
son los operadores de pertenencia. Se utilizan para comprobar si un valor o variable se encuentra en una secuencia (cadena, lista, tupla, conjunto y diccionario).
En un diccionario sólo podemos comprobar la presencia de la clave, no del valor.
Arduino Alvik API
Para acceder a las funciones de Arduino Alvik API tenemos que ejecutar las instrucciones:
alvik = ArduinoAlvik()
alvik.begin()
Entonces ya podemos usar las siguientes: (extraido de https://docs.arduino.cc/tutorials/alvik/api-overview/ )
Luego veremos en el apartado de programación del Arduino Alvik con código Arduino IDE que utilizaremos una biblioteca #include "Arduino_Alvik.h" que importa prácticamente las mismas funciones, ver https://libros.catedu.es/books/arduino-alvik/page/programas-arduino-ide-sin-iot
FUNCION con sus Inputs | Outputs |
stop() | para todas las funciones Alvik |
is_on() | true si esta encendido false si esta apagado |
is_target_reached() | true si ha enviado M o R en el mensaje |
get_ack() | last_ack: el valor del último mensaje |
stop() | para todas las funciones Alvik |
get_orientation() | r: valor de balanceo p: valor de cabeceo y: valor de guiñada |
get_accelerations()
ver uso en |
ax ay az |
get_gyros()
|
gx by gz |
get_imu() | las 6 anteriores |
get_line_sensors() |
left right |
brake() | Frena el robot |
get_battery_charge() | battery_soc: el % de la batería |
get_touch_any() | touch_any es true si se ha apretado cualquier botón |
get_touch_ok() get_touch_cancel() get_touch_center() get_touch_up() get_touch_left() get_touch_down() get_touch_right() |
touch_ok es true si se ha apretado ok etc...
ver ejemplos en https://libros.catedu.es/books/arduino-alvik/page/robotica-para-infantil y en https://libros.catedu.es/books/arduino-alvik/page/mensajes-a-telegram |
get_color_raw() get_color_label() |
color |
get_version() print_status() |
versión del firmware
|
set_behaviour(behaviour: int) | |
rotate(angle: float, unit: str = 'deg', blocking: bool = True) | |
move(distance: float, unit: str = 'cm', blocking: bool = True) | |
get_wheels_speed(unit: str = 'rpm') | left_wheel_speed: the speed value right_wheel_speed: the speed value |
set_wheels_speed(left_speed: float, right_speed: float, unit: str = 'rpm') | |
set_wheels_position(left_angle: float, right_angle: float, unit: str = 'deg') | |
get_wheels_position(unit: str = 'deg') | angular_velocity |
drive(linear_velocity: float, angular_velocity: float, linear_unit: str = 'cm/s',angular_unit: str = 'deg/s') | |
get_drive_speed(linear_unit: str = 'cm/s', angular_unit: str = 'deg/s') | linear_velocity: speed of the robot. angular_velocity: speed of the wheels. |
reset_pose(x: float, y: float, theta: float, distance_unit: str = 'cm', angle_unit: str = 'deg') | |
get_pose(distance_unit: str = 'cm', angle_unit: str = 'deg') | x y theta |
set_servo_positions(a_position: int, b_position: int) | |
set_builtin_led(value: bool) | |
set_illuminator(value: bool) | |
color_calibration(background: str = 'white') | |
rgb2hsv(r: float, g: float, b: float) |
h: hue value s: saturation value v: brightness value |
get_color(color_format: str = 'rgb') |
r or h g or s b or v |
hsv2label(h, s, v) |
color label: like "BLACK" or "GREEN", if possible, otherwise return "UNDEFINED" |
get_distance(unit: str = 'cm') |
lee la distancia del sensor TOF: ver ejemplo en https://libros.catedu.es/books/arduino-alvik/page/evita-obstaculos left_tof: 45° to the left object distance center_left_tof: 22° to the left object distance center_tof: center object distance center_right_tof: 22° to the right object distance right_tof: 45° to the right object distance |
get_distance_top(unit: str = 'cm') |
top_tof: 45° to the top object distance |
get_distance_bottom(unit: str = 'cm') |
bottom_tof: 45° to the bottom object distance |
on_touch_ok_pressed(callback: callable, args: tuple = ()) on_touch_cancel_pressed(callback: callable, args: tuple = ()) on_touch_center_pressed(callback: callable, args: tuple = ()) on_touch_up_pressed(callback: callable, args: tuple = ()) on_touch_left_pressed(callback: callable, args: tuple = ()) on_touch_down_pressed(callback: callable, args: tuple = ()) on_touch_right_pressed(callback: callable, args: tuple = ()) |
He intentado hacer programas con estas instrucciones, pero una vez pulsado la tecla, sigue llamando a callback continuamente
No veo su utilidad teniendo get_touch |
Unidades
- m: centimeters
mm: millimeters
m: meters
inch: inch, 2.54 cm
in: inch, 2.54 cm - deg: degrees, example: 1.0 as reference for the other unit. 1 degree is 1/360 of a circle.
rad: radiant, example: 1 radiant is 180/pi deg.
rev: revolution, example: 1 rev is 360 deg.
revolution: same as rev
perc: percentage, example 1 perc is 3.6 deg.
%: same as perc - 'cm/s': centimeters per second
'mm/s': millimeters per second
'm/s': meters per second
'inch/s': inch per second
'in/s': inch per second - 'rpm': revolutions per minute, example: 1.0 as reference for the other unit.
'deg/s': degrees per second, example: 1.0 deg/s is 60.0 deg/min that is 1/6 rpm.
'rad/s': radiant per second, example: 1.0 rad/s is 60.0 rad/min that is 9.55 rpm.
'rev/s': revolution per second, example: 1.0 rev/s is 60.0 rev/min that is 60.0 rpm.
¿Qué es eso de bloking?
Por ejemplo en rotate(angle: float, unit: str = 'deg', blocking: bool = True)
Si es true, todos los eventos no influyen, es decir el microprocesador esta centrado en esa instrucción
Si es falso, el microprocesador es libre de hacer otra cosa a la vez
Utiliza true si quieres precisión o no quieres que nada interaccione con la acción que estas ejecutando
Para saber más Python
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Manual de referencia Python | Ver |
Programación en Python | Ver |
Trabajando con ficheros en Python | Ver |
Programación orientada a objeto en Python | Ver |
un manual para aquellos usuarios con previos conocimientos de Python, como la programación modular y orientada a objetos. También algunos conocimientos de las librerías tkinter (Para crear interfaces gráficos y SQlite3 (para gestionar bases de datos). |
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Agradecimientos a Pere Manel http://peremanelv.com
MicroPython sin IoT
Parpadeo LED ESP32
Objetivo
Vamos a hacer que parpadee el RGB integrado que tiene el ESP32 concretamente el color verde.
Mapa de los pines en el Arduino Nano ESP32
Extraído de Youtube Exploring the Arduino Nano ESP32
Como podemos observar, nuestro objetivo pues es el GPIO0
¿Dónde está físicamente los GPIO ?
Pues como podemos ver en este esquema el GPIO0 está en el pin BOOT1
Fuente https://docs.arduino.cc/tutorials/alvik/user-manual/
-
SI USAMOS MICROPYTHON TENEMOS QUE USAR LAS VERDES
-
SI USAMOS CÓDIGO ARDUINO IDE TENEMOS QUE USAR LAS ROJAS
Por eso, tal y como vimos en Poner la placa en modo Bootloader, el método alternativo enciende el led D1 de forma "hardware" al poner BOOT1 a GND para ponerlo en modo Bootloader, provoca el encendido del RGB en color verde.
Programa
#extraido de https://youtu.be/R51tf66es9w?t=1540
from machine import Pin
import time
myLED = Pin(0,Pin.OUT)
while True:
myLED.value(0)
time.sleep(0.5)
myLED.value(1)
time.sleep(0.5)
Aclaraciones
- Al hacer from machine import Pin estamos importanto las definiciones input output de los pines del ESP32 nano arduino
- Ya hemos visto que lo que nos interesa el el 0 y lo ponemos como OUT
¿Y si queremos que parpadee el RGB en color ROJO qué cambiamos?
Easy peasy, cambiamos myLED = Pin (0, Pin.OUT) por myLED = Pin (46, Pin.OUT)
Que como puedes ver coincide también con un pin de poner en modo Bootloader: el BOOT0
Curiosidad: Por eso si se resetea Arduino Alvik (al encender, o al hacer dos clicks en el botón) se encienden y se apagan varias veces el led RGB en colores rojo y verde, pues se están activando los BOOTs
¿Y si queremos que parpadee el led color VERDE que hay al lado del USB (LED BUILTIN) ? ¿Qué cambiamos?
Easy peasy, cambiamos myLED = Pin (0, Pin.OUT) por myLED = Pin (48, Pin.OUT)
Resultado:
Parpadeo leds Alvik
El programa
from arduino_alvik import ArduinoAlvik
from time import sleep
import sys
alvik = ArduinoAlvik()
alvik.begin()
sleep(5)
while True:
alvik.left_led.set_color(1, 0, 0)
alvik.right_led.set_color(1, 0, 0)
sleep(1)
alvik.left_led.set_color(0, 0, 0)
alvik.right_led.set_color(0, 0, 0)
sleep(1)
Origen: https://courses.arduino.cc/explore-robotics-micropython/lessons/getting-started/
Resultado
Danza
Programa
from arduino_alvik import ArduinoAlvik
from time import sleep
import sys
alvik = ArduinoAlvik()
alvik.begin()
sleep(5)
while True:
#Drive forward
alvik.set_wheels_speed(10,10)
sleep(2)
#Turn left
alvik.set_wheels_speed(0,20)
sleep(2)
#Turn right
alvik.set_wheels_speed(20,0)
sleep(2)
#Drive backwards
alvik.set_wheels_speed(-10,-10)
sleep(2)
De https://courses.arduino.cc/explore-robotics-micropython/lessons/getting-started/
Vídeo
Más caña
La instrucción alvik.set_wheels_speed(0,20) significa que da 0 rpm a la rueda izquierda y 20rpm a la derecha, donde rpm significa revoluciones por minuto ¿y si multiplicamos todos los rpm por 10?
Control con la mano
Aquí trataremos de hacer que ALVIK responda a la posición de nuestra mano a través de el sensor ultrasonidos que tiene en frente suyo. Tendrá que intentar permanecer en una distancia intermedia con lo que tiene enfrente suyo.
Fuente https://docs.arduino.cc/tutorials/alvik/getting-started/ AuthorJose Garcia
from arduino_alvik import ArduinoAlvik
from time import sleep
import sys
alvik = ArduinoAlvik()
alvik.begin()
sleep(5)
#ESTABLECER VELOCIDAD
speed = 30
#IMPRIMIR VALORES Y ESTABLECER VARIABLES
while True:
try:
center = alvik.get_distance_top()
print(center)
sleep(0.01)
#Si la mano esta cerca, Alvik se va hacia atras
if center <= 12:
alvik.set_wheels_speed(-speed, -speed)
#Si la mano esta lejos, Alvik se acerca
elif center <= 30 and center >= 18:
alvik.set_wheels_speed(speed, speed)
#Si la mano esta en una distancia de 12-18, Alvik se queda quieto
else:
alvik.set_wheels_speed(0, 0)
#INTERRUPCIÓN DEL USUARIO
except KeyboardInterrupt as e:
print('over')
alvik.stop()
sys.exit()
Sigue líneas
Vamos a crear un programa SIGUE LÍNEAS. El objetivo es que el robot ALVIK sea capaz de seguir cualquier trazado de líneas utilizando sus sensores IR
Fuente https://docs.arduino.cc/tutorials/alvik/getting-started/ AuthorJose Garcia
Para poder conseguirlo simplemente tendremos que establecer distintas condiciones de que hacer dependiendo de que sensor del robot detecta el trazado negro.
En este programa también hemos hecho que el robot nos trasmita los valores de los distintos sensores y que el usuario pueda interrumpir el proceso (todo suponiendo que el robot está conectado al equipo).
from arduino_alvik import ArduinoAlvik
from time import sleep
import sys
alvik = ArduinoAlvik()
alvik.begin()
sleep(5)
#VELOCIDAD DEL ROBOT
base_speed = 30
#IMPRIMIR VALORES DE LOS SENSORES
while True:
try:
ir_left, ir_center, ir_right = alvik.get_line_sensors()
print(ir_left, ir_center, ir_right)
sleep(0.01)
#Condiciones de giro, avance y parar
if ir_center > 300:
alvik.set_wheels_speed(base_speed, base_speed)
elif ir_left > 300:
alvik.set_wheels_speed(0, base_speed)
elif ir_right > 300:
alvik.set_wheels_speed(base_speed, 0)
else:
alvik.set_wheels_speed(0, 0)
#INTERRUPCION DEL USUARIO
except KeyboardInterrupt as e:
print('over')
alvik.stop()
sys.exit()
No va muy preciso, el código es mejorable:
- Si la raya es fina, no avanza
- Si la raya no es negra no avanza
- La velocidad 30 es baja
- El margen límite 300 es demasiado generoso que hace que pueda quedarse quieto por detectar todo blanco (ver el final del vídeo)
Evita obstáculos
Programa
El núcleo del programa es la función api
get_distance(unit: str = 'cm')
Es sorprendente el sensor TOF como puede leer no sólo diréctamente sino a los lados :
- left_tof: 45° to the left object distance
- center_left_tof: 22° to the left object distance
- center_tof: center object distance
- center_right_tof: 22° to the right object distance
- right_tof: 45° to the right object distance
El programa es extraido de https://docs.arduino.cc/tutorials/alvik/getting-started/ AuthorJose Garcia
from arduino_alvik import ArduinoAlvik
from time import sleep_ms
import sys
alvik = ArduinoAlvik()
alvik.begin()
sleep_ms(5000) # waiting for the robot to setup
distance = 20
degrees = 45.00
speed = 50.00
while (True):
distance_l, distance_cl, distance_c, distance_r, distance_cr = alvik.get_distance()
sleep_ms(50)
print(distance_c)
if distance_c < distance:
alvik.rotate(degrees, 'deg')
elif distance_cl < distance:
alvik.rotate(degrees, 'deg')
elif distance_cr < distance:
alvik.rotate(degrees, 'deg')
elif distance_l < distance:
alvik.rotate(degrees, 'deg')
elif distance_r < distance:
alvik.rotate(degrees, 'deg')
else:
alvik.drive(speed, 0.0, linear_unit='cm/s')
Resultado
El código es mejorable, pues que rote 45 grados tantas veces puede hacer que se quede "enganchado" en una esquina, ver el final del vídeo:
Programas de test
En el repositorio https://github.com/arduino/arduino-alvik-mpy/tree/main/examples podemos encontrar ejemplos para ver el uso de los diferentes sensores y actuadores, por ejemplo
Sensor name | Part name | Test program name |
---|---|---|
RGB Color detection | APDS 9660 | read_color_sensor.py |
ToF 8x8 Array - up to 350 cm | LSM6DSOX | read_tof.py |
IMU - 6 degree | VL53L7CX | read_imu.py |
3x Line follower | custom made | line_follower.py |
7x Touch sensor | AT42QT2120 | read_touch.py |
Actuator name | Part name | Test program name |
Geared motors w/ encoder | GM12-N20VA-08255-150-EN | wheels_positions.py |
RGB LEDs | RGB LEDs | leds_settings.py |
Detector de color
Modificación del read_color_sensor.py
from arduino_alvik import ArduinoAlvik
from time import sleep_ms
import sys
alvik = ArduinoAlvik()
alvik.begin()
while True:
try:
r, g, b = alvik.get_color()
h, s, v = alvik.get_color('hsv')
print(f'RED: {r}, Green: {g}, Blue: {b}, HUE: {h}, SAT: {s}, VAL: {v}')
print(f'COLOR LABEL:')
print ({alvik.get_color_label()})
sleep_ms(1000)
except KeyboardInterrupt as e:
print('over')
alvik.stop()
sys.exit()
Detector TOF
Si ejecutamos read_tof.py
from arduino_alvik import ArduinoAlvik
from time import sleep_ms
import sys
alvik = ArduinoAlvik()
alvik.begin()
while True:
try:
L, CL, C, CR, R = alvik.get_distance()
T = alvik.get_distance_top()
B = alvik.get_distance_bottom()
print(f'T: {T} | B: {B} | L: {L} | CL: {CL} | C: {C} | CR: {CR} | R: {R}')
sleep_ms(100)
except KeyboardInterrupt as e:
print('over')
alvik.stop()
sys.exit()
Detecta hasta los obstáculos por arriba
Giro
Si ejecutamos read_imu.py
from arduino_alvik import ArduinoAlvik
from time import sleep_ms
import sys
alvik = ArduinoAlvik()
alvik.begin()
while True:
try:
ax, ay, az = alvik.get_accelerations()
gx, gy, gz = alvik.get_gyros()
print(f'ax: {ax}, ay: {ay}, az: {az}, gx: {gx}, gy: {gy}, gz: {gz}')
sleep_ms(100)
except KeyboardInterrupt as e:
print('over')
alvik.stop()
sys.exit()
Vemos como el eje x cambia de -1 0 a 1 según la posición
Robótica para infantil
Se puede hacer un robot tipo Beebot, Colby, Escornabot.
Si no conocéis estos robots mirar el curso de Aularagon
Podemos cargar el siguiente programa, modificado de https://github.com/arduino/arduino-alvik-mpy/blob/main/examples/touch_move.py
from arduino_alvik import ArduinoAlvik
from time import sleep_ms
import sys
alvik = ArduinoAlvik()
alvik.begin()
alvik.left_led.set_color(1, 0, 0)
alvik.right_led.set_color(1, 0, 0)
distancia = 15
movements = []
def blink():
alvik.left_led.set_color(1, 0, 1)
alvik.right_led.set_color(1, 0, 1)
sleep_ms(200)
alvik.left_led.set_color(1, 0, 0)
alvik.right_led.set_color(1, 0, 0)
def add_movement():
global movements
if alvik.get_touch_up():
movements.append('forward')
blink()
while alvik.get_touch_up():
sleep_ms(100)
if alvik.get_touch_down():
movements.append('backward')
blink()
while alvik.get_touch_down():
sleep_ms(100)
if alvik.get_touch_left():
movements.append('left')
blink()
while alvik.get_touch_left():
sleep_ms(100)
if alvik.get_touch_right():
movements.append('right')
blink()
while alvik.get_touch_right():
sleep_ms(100)
if alvik.get_touch_cancel():
movements = []
for i in range(0, 3):
val = i % 2
alvik.left_led.set_color(val, 0, 0)
alvik.right_led.set_color(val, 0, 0)
sleep_ms(200)
while alvik.get_touch_cancel():
sleep_ms(100)
def run_movement(movement):
if movement == 'forward':
alvik.move(distancia, blocking=False)
if movement == 'backward':
alvik.move(-distancia, blocking=False)
if movement == 'left':
alvik.rotate(90, blocking=False)
if movement == 'right':
alvik.rotate(-90, blocking=False)
while not alvik.get_touch_cancel() and not alvik.is_target_reached():
alvik.left_led.set_color(1, 0, 0)
alvik.right_led.set_color(1, 0, 0)
sleep_ms(100)
alvik.left_led.set_color(0, 0, 0)
alvik.right_led.set_color(0, 0, 0)
sleep_ms(100)
while alvik.get_touch_ok():
sleep_ms(50)
while not (alvik.get_touch_ok() and len(movements) != 0):
add_movement()
sleep_ms(50)
try:
while True:
alvik.left_led.set_color(0, 0, 0)
alvik.right_led.set_color(0, 0, 0)
for move in movements:
run_movement(move)
if alvik.get_touch_cancel():
break
movements = []
while not (alvik.get_touch_ok() and len(movements) != 0):
alvik.left_led.set_color(1, 0, 0)
alvik.right_led.set_color(1, 0, 0)
alvik.brake()
add_movement()
sleep_ms(100)
except KeyboardInterrupt as e:
print('over')
alvik.stop()
sys.exit()
El resultado es que perfectamente se puede usar como robótica en infantil
Los robots Beebot, Colby, Escornabot. utilizan la distancia de 15cm de desplazamiento, justo lo mismo que los palos depresores de lengua, luego fácilmente uno puede hacer un circuito :
Manejando servos
Conexión
Se pueden conectar hasta dos servos, el A es el de arriba y el B es el de abajo
La api set_servo_positions
Nos permite controlar estos dos servos indicando el primer argumento el ángulo (0-180) del A y en el segundo el del B set_servo_positions(a_position: int, b_position: int)
Programa
Extraído de https://docs.arduino.cc/tutorials/alvik/user-manual/#add-servo-motors
from arduino_alvik import ArduinoAlvik
import time
alvik = ArduinoAlvik()
alvik.begin()
while True:
alvik.set_servo_positions(0,0)
time.sleep(2)
alvik.set_servo_positions(90,180)
time.sleep(2)
alvik.set_servo_positions(180,90)
time.sleep(2)
alvik.set_servo_positions(90,0)
time.sleep(2)
Resultado
MicroPython con IoT
¿Qué es Internet de las cosas IoT?
El Internet de las cosas (Internet of Thing IoT) describe objetos físicos —o grupos de estos— con sensores, capacidad de procesamiento, software y otras tecnologías que se conectan e intercambian datos con otros dispositivos y sistemas a través de internet u otras redes de comunicación. El Internet de las cosas se ha considerado un término erróneo porque los dispositivos no necesitan estar conectados a la Internet pública. Sólo necesitan estar conectadas a una red y ser direccionables individualmente
Fuente Wikipedia IoT Internet de las cosas CC-BY-SA
De Drawed by Wilgengebroed on FlickrTranslated by Prades97 CC BY-SA 3.0
Estamos hablando de dispositivos que se conectan a internet de forma desatendida, por vía hardware (o mejor dicho firmware) a diferencia de un ordenador, tablet o móvil, donde tienes que configurar por software el dispositivo y hay un diálogo entre usuario y dispositivo sobre el uso de Internet (el software solicita tal página web, tales datos etc por voluntad del usuario o por diálogo con el usuario) Aquí los dispositivos están ya configurados de los datos que se comunican. Es decir "conectar y olvidar".
Piensa en la diferencia entre un enchufe inteligente y un ordenador, el primero es lo que se considera dentro de IoT
Las formas "desatendidas" son un avance en la sociedad pero también puede generar problemas muy serios a nivel mundial, ver el caso Mirai
Las cosas claras. ¿asíncrono o síncrono?
Hay muchas herramientas IoT
- Blynk: lo que nos gusta de esta herramienta es que es casi "instantánea" o "síncrona". Esto es imprescindible con ciertos robots como el Rover Marciano con Arduino. Necesitamos que "gire" para evitar un obstáculo, no podemos esperar !!!. Veremos con BLYNK un protocolo que entre el dispositivo electrónico (nuestro robot) y nosotros (en ordenador, en una APP en el móvil) la comunicación es instantánea, gracias a un servidor que hará de intermedio, que puede ser local (BLYNK LEGACY) o en Internet (BLYNK IoT).
- Blynk legacy es la que se va a trabajar en
- Blynk IoT es la que se va a trabajar con
- MQTT El emisor envía datos, se almacenan en un servidor, y cuando puede, lo vuelca al cliente. Cliente y emisor pueden ser el dispositivo electrónico y nosotros o viceversa. Veremos que esto es lo que hace el protocolo MQTT y está tremendamente extendido por lo barato y fácil que es. Hace que los servidores no estén tan ocupados, por lo tanto hay varios proveedores que ofrecen este servicio gratuitamente. Hay robots como los que tienen la placa TDR STEAM IMAGINA que envía datos de temperatura, humedad, .. y pueden recibir datos pero no precisan de esta exigencia instantánea como un rover.
- Arduino cloud IoT
- Cyberpi y mBot2
Conectar a Wifi
Para ello necesitamos importar la librería network, crear un objeto network que se conecta a la wifi :
import network
import urequests
WIFI_NETWORK='NOMBREREDWIFI' ## tu red wifi
WIFI_PASSWORD='CONTRASENA' ## la contraseña de la red wifi
wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
wlan.active(True)
wlan.connect(WIFI_NETWORK, WIFI_PASSWORD)
print("\nconectando.....")
if wlan.isconnected():
print("Alvik se conectó a",WIFI_NETWORK)
else :
print ("Alvik NO se conectó a",WIFI_NETWORK)
Tiene que salir este mensaje:
>>>
raw REPL; CTRL-B to exit
>OK
conectando.....
Alvik se conectó a NOMBREREDWIFI
>
Crear bot en Telegram
Entramos en nuestro Telegram y chateamos con el creador de los bots: @BotFather y nos saldrá esta pantalla:
Si tecleamos /start nos sale las diferentes opciones
Para crear un nuevo bot, tecleamos /newbot y nos preguntará el nombre del bot
Por cierto, el nombre tiene que acabar con las letras bot,
NOS PROPORCIONARÁ EL TOKEN DEL ROBOT, QUE TOMAREMOS NOTA
Si tecleamos /mybots nos sale los diferentes bots creados y al pulsar en uno de ellos nos salen sus opciones
Encontrar tu ID en Telegram
Buscar tu ID : chat privado
En este caso para que mi Bot me envié mensajes a mi usuario de Telegram directamente busco mi ID.
Vamos a chatear con @myidbot
y le preguntamos por nuestro identificador con /getid
TOMAMOS NOTA DE NUESTRO IDENTIFICADOR ID
Buscar ID de un grupo
En este caso tendríamos que añadir a @myidbot al grupo y ejecutar el comando en el chat del grupo /getgroupid saldrá un identificador negativo
Una vez conseguido el ID podemos eliminar @myidbot del grupo
Mensajes a Telegram
Una vez que tengamos el TOKEN y el ID lo ponemos en las líneas
telegramBot="MI_TOKEN" ## el Token que sale de @BotFather
telegramChatId="MI_ID" ## El ID del usuario de Telegram destinatario lo da @myidbot
y entones si ejecutamos la URL
https://api.telegram.org/botMI_TOKEN/sendMessage?chat_id=MI_ID&text=MENSAJE_QUE_QUIERA_ENVIAR
Entonces aparece en mi Telegram desde mi bot el mensaje
Con la librería urequest nos permite con la instrucción urequiest.get(url) nos permite ejecutar la llamada url
El siguiente programa envía por Telegram el botón que estemos pulsando en el Arduino Alvik :
from arduino_alvik import ArduinoAlvik
from time import sleep
import random
import sys
import network
import urequests
import time
alvik = ArduinoAlvik()
alvik.begin()
def enviarmensaje(mensaje):
url="https://api.telegram.org/bot"+telegramBot+"/sendMessage?chat_id="+telegramChatId+"&text="+mensaje
respuesta = urequests.get(url)
#print (type(respuesta))
WIFI_NETWORK='' ## tu red wifi
WIFI_PASSWORD='' ## la contraseña de la red wifi
telegramBot="" ## el Token que sale de @BotFather
telegramChatId="" ## El ID del usuario de Telegram destinatario lo da @myidbot
wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
wlan.active(True)
wlan.connect(WIFI_NETWORK, WIFI_PASSWORD)
if wlan.isconnected():
print("Alvik se conectó a",WIFI_NETWORK)
else :
print ("Alvik NO se conectó a",WIFI_NETWORK)
while True:
if alvik.get_touch_any():
alvik.left_led.set_color(1, 0, 0)
alvik.right_led.set_color(1, 0, 0)
else:
alvik.left_led.set_color(0, 1, 0)
alvik.right_led.set_color(0, 1, 0)
if alvik.get_touch_up() :
enviarmensaje("arriba")
if alvik.get_touch_down():
enviarmensaje("abajo")
if alvik.get_touch_left() :
enviarmensaje("izquierda")
if alvik.get_touch_right() :
enviarmensaje("derecha")
time.sleep(1)
Resultado
Para saber más...
- Si en vez de hacerlo con Micropython lo quieres hacer con ArduinoIDE te recomiendo esta página
- Un ejemplo de como el Alvik va a la plaza del parking y cuando lo consigue envía un mensaje a Telegram
Pin pong Telegram
Como paso previo a enviar y recibir mensajes, vamos a realizar los pasos de este vídeo
https://www.youtube.com/watch?v=eZkb9omr-sA
Paso 1: Librería uTelegram.py
Del repositorio de Jordi Prats
https://github.com/jordiprats/micropython-utelegram/blob/master/utelegram.py
import time
import gc
import ujson
import urequests
class ubot:
def __init__(self, token, offset=0):
self.url = 'https://api.telegram.org/bot' + token
self.commands = {}
self.default_handler = None
self.message_offset = offset
self.sleep_btw_updates = 3
messages = self.read_messages()
if messages:
if self.message_offset==0:
self.message_offset = messages[-1]['update_id']
else:
for message in messages:
if message['update_id'] >= self.message_offset:
self.message_offset = message['update_id']
break
def send(self, chat_id, text):
data = {'chat_id': chat_id, 'text': text}
try:
headers = {'Content-type': 'application/json', 'Accept': 'text/plain'}
response = urequests.post(self.url + '/sendMessage', json=data, headers=headers)
response.close()
return True
except:
return False
def read_messages(self):
result = []
self.query_updates = {
'offset': self.message_offset + 1,
'limit': 1,
'timeout': 30,
'allowed_updates': ['message']}
try:
update_messages = urequests.post(self.url + '/getUpdates', json=self.query_updates).json()
if 'result' in update_messages:
for item in update_messages['result']:
result.append(item)
return result
except (ValueError):
return None
except (OSError):
print("OSError: request timed out")
return None
def listen(self):
while True:
self.read_once()
time.sleep(self.sleep_btw_updates)
gc.collect()
def read_once(self):
messages = self.read_messages()
if messages:
if self.message_offset==0:
self.message_offset = messages[-1]['update_id']
self.message_handler(messages[-1])
else:
for message in messages:
if message['update_id'] >= self.message_offset:
self.message_offset = message['update_id']
self.message_handler(message)
break
def register(self, command, handler):
self.commands[command] = handler
def set_default_handler(self, handler):
self.default_handler = handler
def set_sleep_btw_updates(self, sleep_time):
self.sleep_btw_updates = sleep_time
def message_handler(self, message):
if 'text' in message['message']:
parts = message['message']['text'].split(' ')
if parts[0] in self.commands:
self.commands[parts[0]](message)
else:
if self.default_handler:
self.default_handler(message)
Y la cargamos dentro de nuestro ESP32, ejecutamos Arduino Lab for MicroPython, conectamos, vamos al gestor de archivos y lo llevamos dentro del ESP32 Alvik
Paso 2 Archivo config.py
El archivo config.py no es más que el archivo que contiene la wifi y el token, se puede descargar de https://github.com/jordiprats/micropython-utelegram/blob/master/demo/config.py-demo o también se puede copiar y pegar de aquí mismo
wifi_config = {
'ssid':'DEMO',
'password':'PASSW0RD'
}
utelegram_config = {
'token': 'TOKEN'
}
Ponemos los valores de nuestra wifi SSID, PASSWORD y TOKEN y borramos del nombre el -demo y lo dejamos como config.py
y como antes, lo pasamos al ESP32 Alvik
Se podría poner esa información en el código del programa principal main.py tal y como el programa de la página https://libros.catedu.es/books/arduino-alvik/page/mensajes-a-telegram
Paso 3 Programa principal main.py
El programa lo podemos descargar de https://github.com/jordiprats/micropython-utelegram/blob/master/demo/main.py
o de aquí mismo
tal cual, no hay que poner nuestro ssid, ni password ni token pues lo "lee" de config.py
from config import utelegram_config
from config import wifi_config
import utelegram
import network
import utime
debug = True
sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)
sta_if.active(True)
sta_if.scan()
sta_if.connect(wifi_config['ssid'], wifi_config['password'])
if debug: print('WAITING FOR NETWORK - sleep 20')
utime.sleep(20)
def get_message(message):
bot.send(message['message']['chat']['id'], message['message']['text'].upper())
def reply_ping(message):
print(message)
bot.send(message['message']['chat']['id'], 'pong')
if sta_if.isconnected():
bot = utelegram.ubot(utelegram_config['token'])
bot.register('/ping', reply_ping)
bot.set_default_handler(get_message)
print('BOT LISTENING')
bot.listen()
else:
print('NOT CONNECTED - aborting')
🤔No sé por qué hay que esperar 20 segundos en utime.sleep(20) 🤷♂️sospecho que necesita tiempo para estar preparado para "escuchar"
Y lo llevamos al ESP32
Ejecución
Pulsamos el main.py del ESP32 (no hace falta encender Alvik pues todas las instrucciones son sólo del ESP32), ESPERAR 20 SEGUNDOS hasta que aparezca BOT LISTENING
Nos vamos a Telegram al usuario del bot que hemos creado, le tecleamos /ping y contesta el ESP32 pong
Recepción mensajes Telegram
Podemos ahora enviar un mensaje a ArduinoAlvik y que ejecute un programa por ejemplo el evita obstáculos:
- Envía un mensaje por Telegram que está preparado
- Si le enviamos /go el contesta voy
- Ejecuta la rutina de evita obstáculos
from arduino_alvik import ArduinoAlvik #### IMPORTAMOS LAS FUNCIONES DE ALVIK
from config import utelegram_config
from config import wifi_config
##### AÑADIMOS LIBRERÍAS PARA LOS OBSTÁCULOS
from time import sleep_ms
import sys
import utelegram
import network
import utime
################ añadimos urequest para enviar mensajes con url
import urequests
alvik = ArduinoAlvik() #### CREAMOS UN OBJETO ALVIK
alvik.begin() #### LO INICIALIZAMOS
################# VARIABLES PARA EVITAR OBSTÁCULOS
distance = 10
degrees = 45.00
speed = 50.00
############################################################
debug = True
sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)
sta_if.active(True)
sta_if.scan()
sta_if.connect(wifi_config['ssid'], wifi_config['password'])
if debug: print('WAITING FOR NETWORK - sleep 20')
utime.sleep(20)
########################################################################################
def get_message(message):
bot.send(message['message']['chat']['id'], message['message']['text'].upper())
############################################################################################
def enviarmensaje(mensaje): ###FUNCION ENVIAR MENSAJE CON URL ojo cambiar PONAQUITUID
url="https://api.telegram.org/bot"+utelegram_config['token']+"/sendMessage?chat_id=PONAQUITUID&text="+mensaje
respuesta = urequests.get(url)
###########################################################################################
def reply_ping(message):
print(message)
bot.send(message['message']['chat']['id'], 'voy') ### CAMBIAMOS EL MENSAJE
evitamosobstaculos() ### y EVITAMOS OBSTÁCULOS
############################################################################################
def evitamosobstaculos(): ### FUNCIÓN EVITAR OBSTÁCULOS
while (True):
distance_l, distance_cl, distance_c, distance_r, distance_cr = alvik.get_distance()
sleep_ms(50)
print(distance_c)
if distance_c < distance:
alvik.rotate(degrees, 'deg')
elif distance_cl < distance:
alvik.rotate(degrees, 'deg')
elif distance_cr < distance:
alvik.rotate(degrees, 'deg')
elif distance_l < distance:
alvik.rotate(degrees, 'deg')
elif distance_r < distance:
alvik.rotate(degrees, 'deg')
else:
alvik.drive(speed, 0.0, linear_unit='cm/s')
############################################################################################
if sta_if.isconnected():
bot = utelegram.ubot(utelegram_config['token'])
bot.register('/go', reply_ping) ### LA CONSIGNA SERÁ GO
bot.set_default_handler(get_message)
print('BOT LISTENING')
enviarmensaje("preparado")
bot.listen()
else:
print('NOT CONNECTED - aborting')
Arduino IDE
Software: Arduino IDE
Aunque Arduino ALVIK está diseñado para utilizar con Micropython, se puede utilizar el Aruidno IDE
OJO, TEN EN CUENTA QUE TE CARGAS EL COMPILADOR, SI QUIERES VOLVER A PROGRAMAR CON MICROPYTHON TIENES QUE VOLVERLO A CARGAR Mira https://libros.catedu.es/books/arduino-alvik/page/instalar-micropython
COMENZAMOS CON ARDUINO IDE
Necesitarás el entorno de desarrollo Arduino IDE (IDE, Integrated development environment) (aquí https://www.arduino.cc/en/Main/Software para descargártelo)
En Linux puede salir este mensaje "can't open device "/dev/ttyUSB0": Permission denied" donde 0 puede ser otro número, la solución aquí
Está constituido por un editor de texto para escribir el código, un área de mensajes, una barra de herramientas con botones para las funciones comunes, y una serie de menús.
Arduino utiliza para escribir el código fuente o programa de aplicación lo que denomina "sketch" (programa). Estos programas son escritos en el editor de texto. Existe la posibilidad de cortar/pegar y buscar/remplazar texto.
Board manager: Arduino ESP32 Boards by Arduino
Lo primero que tenemos que hacer es instalar la placa Arduino ESP32 tal y como dice esta captura
O este vídeo a partir de 9:30 (pongo el vídeo pues es interesante si quieres aprender más sobre Arduino ESP32)
Programas Arduino IDE sin IoT
En la pagina https://www.arduinolibraries.info/libraries/arduino_alvik o desde https://github.com/arduino-libraries/Arduino_Alvik podemos descargarnos multitud de ejemplos de código escrito en Arduino IDE para manejar este robot
Librería Arduino_Alvik.h
Las funciones que tiene la librería son prácticamente las vistas en las APIs, ver https://libros.catedu.es/books/arduino-alvik/page/arduino-alvik-api
Para ejecutarlo en el Arduino IDE tenemos que tener esta librería que es fácilmente instalable:
Ejemplo Drive
Este sencillo programa hace mover el robot a una velocidad de 10 y va cambiando el giro de 45º a -45º cada segundo
#include "Arduino_Alvik.h"
Arduino_Alvik alvik;
void setup() {
alvik.begin();
}
void loop() {
alvik.drive(10, 45);
delay(10000);
alvik.drive(10, -45);
delay(10000);
}
y da este error NO DEU dfu-util: No DFU capable USB device available Failed uploading: uploading error: exist status 74 ¿Por qué?
Lee https://libros.catedu.es/books/arduino-alvik/page/modo-bootloader
Resultado
Experimenta si tienes dos Arduino Alviks Con https://github.com/arduino-libraries/Arduino_Alvik/blob/main/examples/remote_control/remote_control.ino
Escaneo Wifi
Desde https://github.com/espressif/arduino-esp32/blob/master/libraries/WiFi/examples/WiFiScan/WiFiScan.ino podemos encontrar este programa para escanear las redes wifi desde nuestro ESP32 Arduino
https://app.arduino.cc/sketches/54b6f875-2961-4ec5-8a48-608d9dde5feb?view-mode=preview
Instalando la librería Wifi.h
Te dará un error de compilación pues no tiene esta librería. Puedes descargar la versión última desde https://www.arduino.cc/reference/en/libraries/wifi/
Una vez descargada (un fichero ZIP no lo descomprimas) en el editor Arduino IDE se instala desde este menú
Seleccionamos el fichero Zip que has descargado y ya tenemos la librería instalada
Compilamos
Antes de compilar CONECTAMOS NUESTRO ESP32
Licencia CC-BY-NC-SA origen https://courses.arduino.cc/explore-robotics-micropython/lessons/getting-started/
No hace falta encender el robot Arduino Alvik
Y seleccionamos la placa que ha reconocido
Y ya se puede compilar !!! no tiene que dar ningún fallo
Subirlo al ESP32
Pues si lo intentas subir
y da este error NO DEU dfu-util: No DFU capable USB device available Failed uploading: uploading error: exist status 74 ¿Por qué?
Lee https://libros.catedu.es/books/arduino-alvik/page/modo-bootloader
Resultado
Le damos a subir, y en la ventana de Output da como correcto
Y si nos vamos a la ventana del monitor serie
No nos sale nada !!! le das al botón de reset y ya sale :
¿Puedo ahora ejecutar un programa en MicroPyhon?
No, tal y como dice aquí https://libros.catedu.es/books/arduino-alvik/page/instalar-micropython tienes que instalar el interpretador/compilador de Micropython dentro del ESP32, sino Arduino Lab for Micropython no se podrá conectar porque no lo encontrará.
Arduino Cloud
Esta plataforma https://docs.arduino.cc/arduino-cloud/ nos permite conectar nuestras placas (Arduino v4, ESP32, et...) con un panel de control Dashboard y así controlarlos a distancia por Internet.
El mecanismo es sencillo, el ESP32 conectado por internet, pasa variables a un código (Sketch), a este conjunto se le llama Thing, y este se lo comunica a IoT CLOUD y la plataforma lo comunica a los paneles de control. Dashboard que se puede ver desde el PC o desde el móvil El proceso también funciona al revés.
Extraído de Youtube Exploring the Arduino Nano ESP32
- Creamos una cuenta en Arduino Cloud
- Instalamos Arduino Create Agent
- Build the Thing es decir preparamos nuestra placa ESP32 con el Sketch
- Creamos the device
- Creamos the thing
- Añadimos las variables
- Creamos el scketch y lo grabamos en el ESP32
- Construimos un Dashboard o panel de control
PASO 1 LOGUEARSE EN ARDUINO CLOUD
En Plan permite una cuenta gratuita sólo se pueden 2 things ver https://cloud.arduino.cc/plans
PASO 2 ADRUINO CREATE AGENT
Arduino Create Agent te lo puedes descargar desde https://cloud.arduino.cc/download-agent, se descarga, se ejecuta, hay que seguir los pasos, se queda en segundo plano en el PC y no tienes que preocuparte
PASO 3 Build the Thing: CREATE DEVICE
Primero añadimos un Device o placa en https://app.arduino.cc/devices
Elegimos placa Arduino
Si falla, ponemos la placa en modo Bootloader (ver qué es eso en https://libros.catedu.es/books/arduino-alvik/page/instalar-micropython ) y entonces detectará el puerto
Conectamos nuestro Arduino Alvik y saldrá un diálogo con un TOKEN on Secret key que lo guardaremos ante todo no hacerlo público
PASO 3 Build the Thing: CREATE THING
Una vez creada la placa, nos vamos a Thing, crear
Asociamos el Thing al Device, y le configuramos una red wifi (te predirá el Secret Key)
PASO 3 Build the Thing: CREATE THING-VARIABLES
Luego añadimos variables, por ejemplo RGBverde que va a encender y apagar la luz verde, va a ser tipo Bool y Read&Write
PASO 3 Build the Thing: CREATE THING-SKETCH
Dentro de Thinks nos vamos a SKETCH
y vemos que ha creado un código thingProperties.h que tiene que tener el SSID de la wifi, su contraseña y la palabra clave de nuestro ESP32, podemos ponerlo manualmente o nos fijamos y en Secret Tab estan ya puestos :
El otro script es el nombre que hemos creado en Thing y vemos que :
- LINEA 9 Esta declarada la variable que hemos añadido
- LINEA 16 Incluye la librería thingProperties.h
- LINEA 41 Añadimos en setup() la declaración que D13 SERÁ SALIDA pinMode(D13,OUTPUT);
- LINEA 60 AL 66 Añadimos en onRGBverdeChange una condicional, de tal manera que si la variable es cierta, que encienda el led y si es falsa que lo apague
¿Por qué es D13? ¿NO TENDRÍA QUE SER 48?
Eso ya lo hemos visto en https://libros.catedu.es/books/arduino-alvik/page/parpadeo-led-esp32
Fuente https://docs.arduino.cc/tutorials/alvik/user-manual/
-
SI USAMOS MICROPYTHON TENEMOS QUE USAR LAS VERDES
-
SI USAMOS CÓDIGO ARDUINO IDE TENEMOS QUE USAR LAS ROJAS
/*
Sketch generated by the Arduino IoT Cloud Thing "Untitled"
https://create.arduino.cc/cloud/things/34a0aae1-c7b9-42ab-92d4-0e37bd51031f
Arduino IoT Cloud Variables description
The following variables are automatically generated and updated when changes are made to the Thing
bool rGBverde;
Variables which are marked as READ/WRITE in the Cloud Thing will also have functions
which are called when their values are changed from the Dashboard.
These functions are generated with the Thing and added at the end of this sketch.
*/
#include "thingProperties.h"
void setup() {
// Initialize serial and wait for port to open:
Serial.begin(9600);
// This delay gives the chance to wait for a Serial Monitor without blocking if none is found
delay(1500);
// Defined in thingProperties.h
initProperties();
// Connect to Arduino IoT Cloud
ArduinoCloud.begin(ArduinoIoTPreferredConnection);
/*
The following function allows you to obtain more information
related to the state of network and IoT Cloud connection and errors
the higher number the more granular information you’ll get.
The default is 0 (only errors).
Maximum is 4
*/
setDebugMessageLevel(2);
ArduinoCloud.printDebugInfo();
/// MI CODIGO
pinMode(D13,OUTPUT);
}
void loop() {
ArduinoCloud.update();
// Your code here
}
/*
Since RGBverde is READ_WRITE variable, onRGBverdeChange() is
executed every time a new value is received from IoT Cloud.
*/
void onRGBverdeChange() {
// Add your code here to act upon RGBverde change
if (rGBverde){
digitalWrite(D13,HIGH);
}else{
digitalWrite(D13,LOW);
}
}
/*
Since RGBrojo is READ_WRITE variable, onRGBrojoChange() is
executed every time a new value is received from IoT Cloud.
*/
void onRGBrojoChange() {
// Add your code here to act upon RGBrojo change
}
Lo subimos
Ojo, tienes que tener el Arduino Arduino Create Agent paso 2
PASO 4 Dashboard
Creamos un panel de control
Y le añadimos un Switch asociado a la variable RGBverde
Podemos ver el dashboard en un teléfono móvil instalando la APP Arduino IoT Cloud Remote
Al loguearse con tu cuenta, ya nos aparece el Dashboard
Resultado
Coche teledirigido
Aprovechamos el programa que enciende y apaga un led por Arduino Cloud
Variables
Le añadimos tres variables más :
- velocidad tipo entero Read&Write
- giro tipo entero Read&Write
- distancia tipo float Read
Sketch
En thingProperties.h añade automáticamente estas variables y funciones, no tienes que añadirlas :
void onGiroChange();
void onVelocidadChange();
void onRGBverdeChange();
float distancia;
int giro;
int velocidad;
bool rGBverde;
Pero en la función principal, nosotros vamos a poner el siguiente código :
- Línea 2 #include "Arduino_Alvik.h" para que incluya la libería de manejo del robot
- Línea 4 Creamos un objeto alvik Arduino_Alvik alvik;
- Línea 6 Creamos una variable tipo array de 5 elementos para almacenar las distancias que lee el sensor de distancia float distances[5];
- Línea 15 arrancamos el objeto alvik alvik.begin();
- Línea 41 que el alvik se mueva según la velocidad y el giro alvik.drive(velocidad,giro);
- Es la instrucción principal y qué sencilla 😍
- Línea 42 leemos el array de distancias alvik.get_distance(distances[0], distances[1], distances[2], distances[3], distances[4]);
- Línea 43 de todas las distancias, sólo nos importa la 2 distancia=distances[2];
Nota: la instrucción 41 se han colocado dentro de loop() pero también se podría haber colocado dentro de onGiroChange();
onVelocidadChange();
#include "thingProperties.h"
#include "Arduino_Alvik.h"
Arduino_Alvik alvik;
float distances[5];
void setup() {
// Initialize serial and wait for port to open:
Serial.begin(9600);
// This delay gives the chance to wait for a Serial Monitor without blocking if none is found
delay(1500);
alvik.begin();
// Defined in thingProperties.h
initProperties();
// Connect to Arduino IoT Cloud
ArduinoCloud.begin(ArduinoIoTPreferredConnection);
/*
The following function allows you to obtain more information
related to the state of network and IoT Cloud connection and errors
the higher number the more granular information you’ll get.
The default is 0 (only errors).
Maximum is 4
*/
setDebugMessageLevel(2);
ArduinoCloud.printDebugInfo();
/// MI CODIGO
pinMode(D13,OUTPUT);
}
void loop() {
ArduinoCloud.update();
// Your code here
alvik.drive(velocidad,giro);
alvik.get_distance(distances[0], distances[1], distances[2], distances[3], distances[4]);
distancia=distances[2];
}
/*
Since RGBverde is READ_WRITE variable, onRGBverdeChange() is
executed every time a new value is received from IoT Cloud.
*/
void onRGBverdeChange() {
// Add your code here to act upon RGBverde change
if (rGBverde){
digitalWrite(D13,HIGH);
}else{
digitalWrite(D13,LOW);
}
}
/*
Since RGBrojo is READ_WRITE variable, onRGBrojoChange() is
executed every time a new value is received from IoT Cloud.
*/
void onRGBrojoChange() {
// Add your code here to act upon RGBrojo change
}
/*
Since Velocidad is READ_WRITE variable, onVelocidadChange() is
executed every time a new value is received from IoT Cloud.
*/
void onVelocidadChange() {
// Add your code here to act upon Velocidad change
}
/*
Since Giro is READ_WRITE variable, onGiroChange() is
executed every time a new value is received from IoT Cloud.
*/
void onGiroChange() {
// Add your code here to act upon Giro change
}
Dashboard
Creamos un panel de control con:
- Un slider para velocidad de 0 a 50
- Un slider para el giro de -180 a +180
- Un gauge para distancia
Resultado
ESP32 + Sensores externos + IoT
OBJETIVO
Ahora vamos a utilizar el ESP32 SIN EL ARDUINO ALVIK podemos sacar la placa microcontroladora y ponerlo en una placa protoboard y experimentar con sensores y actuadores estándares en el mercado :
+
Para ver varias posibilidades, vamos a ver estos sensores y actuadores (recomendamos ver estas páginas actuadores y sensores)
- Un led de salida simple, para practicar salida digital en mi caso voy a elegir este gracioso semáforo
- Un sensor LDR pero para practicar los dos tipos de señal,
- con salida analógica
- con salida digital.
- Un sensor CO2 CCS811 con protocolo I2C
ESQUEMA DE CONEXIONES
- SEMAFORO
- LED ROJO al D1 del ESP32
- GND a GND
- MODULO SENSOR LDR
- SEÑAL DIGITAL al D0 del ESP32
- SEÑAL ANALÓGICA al A0 del ESP32
- VCC a 3V3
- GND A GND
- MODULO SENSOR CO2
- SCL al pin A5 del ESP32
- SDA al pin A4 del ESP32
- PIN WAKE a GND
- VCC a 3V3
- GND A GND
DEVICES
Nos vamos a Arduino Cloud, y en DEVICES añadimos el ESP32 y obtenemos el TOKEN o palabra secreta (si has hecho la práctica anterior, no es necesario pues ya tenemos el TOKEN o palabra secreta) como es similar al caso anterior, no lo desarrollamos. (Nos pedirá también el SSID y la contraseña de la red wifi)
VARIABLES
Añadimos las siguientes variables :
- CO2 tipo int y Read
- luz tipo int y Read
- luzdigital tipo bool y Read
- rojo tipo bool y Read&Write
EL SCKETCH -LIBRERIA CCS811
Primero añadiríamos la librería de keystudio https://fs.keyestudio.com/KS0457 pero no lo permite Arduino Cloud, viendo las instrucciones, vemos que son las mismas que en los ejemplos de esta librería la de DF que es la que instalamos :
esto provoca la incorporación de la línea 1 #include <DFRobot_CCS811.h>
EL SCKETCH -EL CÓDIGO
- Tenemos las variables definidas en las líneas 10-13 :
- int cO2;
- int luz;
- bool luzdigital;
- bool rojo;
- Definimos una variable de tipo el sensor CCS811 en la línea 23 DFRobot_CCS811 CCS811;
- En Setup en las líneas 48-21 arrancamos ese sensor:
- while(CCS811.begin() != 0){
Serial.println("failed to init chip, please check if the chip connection is fine");
delay(1000);
}
- while(CCS811.begin() != 0){
- Definimos los pines digitales 0 y 1 como entrada y salida respectivamente:
- pinMode(1,OUTPUT);
pinMode(0,INPUT);
- pinMode(1,OUTPUT);
- En las líneas 60-70 que lea el CCS811 y la parte de CO2 que lo meta en la variable CO2 (línea 63)
- if(CCS811.checkDataReady() == true){
Serial.print("CO2: ");
Serial.print(CCS811.getCO2PPM());
cO2=CCS811.getCO2PPM();
Serial.print("ppm, TVOC: ");
Serial.print(CCS811.getTVOCPPB());
Serial.println("ppb");
} else {
Serial.println("Data is not ready!");
}
- if(CCS811.checkDataReady() == true){
- En las línea 71 que luz sea la lectura del pin A0 luz = analogRead(A0);
- En las líneas 72-76 que según rojo se encienda o no el led
- if (rojo){
digitalWrite(1,HIGH);
}else{
digitalWrite(1,LOW);
}
- if (rojo){
- En la línea 77 que luzdigital sea la lectura de la salida digital del sensor LDR
- luzdigital=digitalRead(0);
#include <DFRobot_CCS811.h>
/*
Sketch generated by the Arduino IoT Cloud Thing "Untitled"
https://create.arduino.cc/cloud/things/17c10209-3874-430a-877c-c082ff7dd38d
Arduino IoT Cloud Variables description
The following variables are automatically generated and updated when changes are made to the Thing
int cO2;
int luz;
bool luzdigital;
bool rojo;
Variables which are marked as READ/WRITE in the Cloud Thing will also have functions
which are called when their values are changed from the Dashboard.
These functions are generated with the Thing and added at the end of this sketch.
*/
#include "thingProperties.h"
//DFRobot_CCS811 CCS811(&Wire, /*IIC_ADDRESS=*/0x5A);
DFRobot_CCS811 CCS811;
void setup() {
// Initialize serial and wait for port to open:
Serial.begin(9600);
// This delay gives the chance to wait for a Serial Monitor without blocking if none is found
delay(1500);
// Defined in thingProperties.h
initProperties();
// Connect to Arduino IoT Cloud
ArduinoCloud.begin(ArduinoIoTPreferredConnection);
/*
The following function allows you to obtain more information
related to the state of network and IoT Cloud connection and errors
the higher number the more granular information you’ll get.
The default is 0 (only errors).
Maximum is 4
*/
setDebugMessageLevel(2);
ArduinoCloud.printDebugInfo();
while(CCS811.begin() != 0){
Serial.println("failed to init chip, please check if the chip connection is fine");
delay(1000);
}
pinMode(1,OUTPUT);
pinMode(0,INPUT);
}
void loop() {
ArduinoCloud.update();
// Your code here
if(CCS811.checkDataReady() == true){
Serial.print("CO2: ");
Serial.print(CCS811.getCO2PPM());
cO2=CCS811.getCO2PPM();
Serial.print("ppm, TVOC: ");
Serial.print(CCS811.getTVOCPPB());
Serial.println("ppb");
} else {
Serial.println("Data is not ready!");
}
luz = analogRead(A0);
if (rojo){
digitalWrite(1,HIGH);
}else{
digitalWrite(1,LOW);
}
luzdigital=digitalRead(0);
}
/*
Since Rojo is READ_WRITE variable, onRojoChange() is
executed every time a new value is received from IoT Cloud.
*/
void onRojoChange() {
// Add your code here to act upon Rojo change
}
DASHBOARD
- Un gauge ligado a CO2 desde 0 a 2000
- Un gauge ligado a Luz de 0 a 2.200
- Un Switch ligado a rojo
- Un led de oscuridad ligado a luzdigital
Alternativa : en vez de luz tendría que llamarse "oscuridad" que sea luz pero que vaya al revés
RESULTADO
ALTERNATIVA: Que el semáforo visualice los niveles peligrosos de CO2, por ejemplo el umbral del amarillo 600-1.000
¿Te atreves a poner un servomotor?
Créditos
Autor:
- CATEDU Julio 2024 por Javier Quintana Peiró
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