Raspberry Pi Pico – conosciamo la scheda ed installiamo MicroPython

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Raspberry Pi Pico è una nuovissima scheda di prototipazione elettronica estremamente potente ed economica che monta il microcontrollore RP2040 costituito da un Cortex-M0+. La scheda è prodotta da Raspberry Pi ed ha un costo estremamente contenuto, circa € 4,5.
La scheda ha una dimensione simile a quella di un Arduino Nano, però rispetto alle schede della famiglia Arduino che montano microcontrollori ATmega, possiede una potenza di calcolo e di memoria superiore. Inoltre è possibile programmarla in MicroPython, C e C++.

La scheda è stata messa in vendita qualche settimana fa e non appena commercializzata ho deciso di acquistarne 10 schede, ulteriori 10 schede mi arriveranno tra qualche giorno ciò mi permetterà di gestire un’intera classe di studenti e le prime sperimentazioni le effettuerò con i miei studenti di 5′ Elettronica e Automazione a cui assegnerò il compito di sviluppare le esercitazioni che poi utilizzerò nel prossimo anno scolastico con i miei studenti di 3′ del percorso elettronica e automazione.
Come prima attività in DaD ho chiesto ai miei allievi di realizzare in autonomia un documento di presentazione del prodotto e una tabella di confronto con le schede Arduino che montano microcontrollori ATmega tutto ciò mi farà risparmiare tempo e ci permetterà di concentraci sull’attività pratica in laboratorio.

Con questo post ne voglio presentare le caratteristiche tecniche e la modalità di installazione del firmware ed un esempio di programmazione in MicroPython. Sul sito di riferimento potete trovare tutta la documentazione necessaria per utilizzare la scheda.

Pico viene venduto senza piedini di collegamento, quindi dovrete acquistarli e procedere poi voi a sedarli sulla scheda, quindi armatevi di tanta pazienza ed utilizzando una breadboard per fissare i pin, procedete con la saldatura.

Per maggiori informazioni seguire il link per la pagina di riferimento della scheda.

Caratteristiche tecniche

L’RP2040 è il primo microcontrollore di Raspberry Pi. I due core del processore Cortex-M0+ del Pico funzionano a 48 MHz, anche se questo può essere modificato nel software fino a 133 MHz.

La RAM del microcontrollore è incorporata nello stesso chip dei core del processore, è costituita da sei banchi di memoria per un totale di 264kB (264.000 byte) di RAM statica (SRAM). La RAM viene utilizzata per memorizzare i vostri programmi e i dati di cui hanno bisogno i programmi.

L’RP2040 include 30 pin GPIO (general-purpose input / output) multifunzione, 26 dei quali sono collegati a connettori pin fisici sul vostro Pico e uno dei quali è collegato a un LED integrato sulla scheda. Tre di questi pin GPIO sono collegati a un convertitore analogico-digitale (ADC), mentre un altro canale ADC è collegato a un sensore di temperatura su chip.

L’RP2040 include due UART (ricevitore-trasmettitore asincrono universale), due SPI (Serial Periferal Interface) e due bus I2C (Inter-Integrated Circuit) per i collegamenti a dispositivi hardware esterni come sensori, display, convertitori digitale-analogico (DAC) e molto altro. Il microcontrollore include anche un ingresso/uscita programmabile (PIO), che consente al programmatore di definire nuove funzioni hardware e bus nel software.

Il Pico include un connettore micro USB, che permette un collegamento seriale UART-over-USB al microcontrollore RP2040 per la programmazione e l’interazione e che alimenta il chip. Tenendo premuto il pulsante BOOTSEL quando si collega il cavo, il microcontrollore passerà alla modalità “Dispositivo di archiviazione di massa USB”, consentendo di caricare il nuovo firmware.

L’RP2040 include anche un on-chip clock e timer, che permette di tenere traccia in modo preciso dell’ora e della data. Il clock può memorizzare l’anno, il mese, il giorno, il giorno della settimana, l’ora, i minuti e i secondi e tiene automaticamente traccia del tempo trascorso finché viene fornita l’alimentazione alla scheda. RP2040 include il single-wire debug (SWD) un debug hardware a tre fili nella parte inferiore del tuo Pico.

Pinout del Raspberry Pi Pico

Caratteristiche tecniche

CPU: 32-bit dual-core ARM Cortex-M0+ at 48MHz, configurabile fino a 133MHz
RAM: SRAM da 264kB disposi in 6 banchi indipendenti configurabili
Memoria: flash RAM esterna da 2MB
GPIO: 26 pins
ADC: 3 × 12-bit ADC pin
PWM: 16
Clock: Orologio e timer accurati su chip con anno, mese, giorno, giorno della settimana, ora, secondi e calcolo automatico dell’anno bisestile
Sensori: Sensore di temperatura On-chip connesso connesso ad un ADC 12-bit
LED: LED su scheda indirizzabile dall’utente
Connessioni bus: 2 × UART, 2 × SPI, 2 × I2C, Programmable Input/Output (PIO)
Hardware Debug: Single-Wire Debug (SWD)
Mount Options: pin passanti
Alimentazione: 5 V via micro USB, 3.3 V via 3V3 pin, o 2–5V via VSYS pin

Installare MicroPython

Dopo che avete effettuato le saldature dei pin abbiamo bisogno di installare MicroPython sulla scheda. Colleghiamo un cavo micro USB alla porta micro USB del vostro Pico.
Per installare MicroPython sul vostro Pico dovrete scaricarlo da Internet. Questa operazione è da fare una sola volta, dopo averlo installato rimarrà sul vostro Pico a meno che voi non decidiate di sostituirlo con qualcos’altro.

Mantenete premuto “BOOTSEL” nella parte superiore del tuo Pico, vicino al connettore USB, quindi, tenendolo ancora premuto, collega l’altra estremità del cavo micro USB a una delle porte USB del vostro computer Raspberry Pi o altro computer. Contate tre secondi, dopo di che rilasciate il pulsante “BOOTSEL”. Dovreste vedere il vostro Pico apparire come un’unità rimovibile, come se avessimo collegato un’unità flash USB o un disco rigido esterno. Sul vostro computer verrà aperta una finestra per aprire l’unità (la scheda) che avete connesso.

Nella finestra del vostro File Manager, vedrete due file sul Pico: INDEX.HTM e INFO_UF2.TXT. Il file INFO_UF2.TXT contiene informazioni sul Pico tra cui la versione del bootloader attualmente in esecuzione sul Pico.

Il file, INDEX.HTM, contiene tutte le informazioni utili per usare il Pico, fate doppio clic, sarete reindirizzati sulla pagina di benvenuto da cui reperire tutte le informazioni che servono per iniziare. Fate clic sulle schede scorrete la pagina per accedere alle guide, ai progetti e alla raccolta di libri: una libreria di documentazione tecnica dettagliata che copre tutto, dal funzionamento interno del microcontrollore RP2040 il cuore della vostra scheda, alla programmazione in Python e C / C ++.

Leggete tutte le informazioni sulla pagina, andate in “Getting started with MicroPython” e fate clic sul pulsante “Scarica file UF2” per scaricare il firmware MicroPython, che è un piccolo file che contiene MicroPython per il vostro Pico. Il download dal sito di riferimento richiede pochissimi secondi.

Una volta scaricato, andate nella vostra cartella Download cercate il file “micropython” seguito da una data e dall’estensione “uf2”. Fare clic e tenere premuto il pulsante del mouse sul file UF2, quindi trascinatelo sull’unità di archiviazione rimovibile di Pico (quindi all’interno del Pico). Posizionalo sulla finestra e rilascia il pulsante del mouse per rilasciare il file sul vostro Pico.

Dopo qualche secondo il vostro Pico scomparirà dal vostro File Manager e potreste anche vedere un messaggio del vostro sistema operativo che vi dice che un’unità è stata rimossa senza essere stata espulsa: non preoccupatevi, non è successo nulla di grave, ciò accade perchè quando avete trascinato il file del firmware MicroPython sul Pico, avete detto di eseguire il flashing del firmware nella memoria interna di Pico. Per fare il flashing il Pico esce dalla modalità speciale in cui lo avete inserito con il pulsante “BOOTSEL” (modalità periferica USB), vedrete lampeggiare il LED sulla scheda, ciò indica che Pico ora esegue MicroPython.

Bene! Ora siete pronti per iniziare a programmare in MicroPython su Raspberry Pi Pico! 🙂

Installiamo l’IDE Thonny per programmare in MicroPython.

Scarichiamo ora l’IDE di programmazione Thonny, vedremo in una lezione successiva come utilizzare Visual Studio Code.

Andate sul sito https://thonny.org e scaricate la versione per il vostro sistema operativo

Doppio click sull’applicazione, si aprirà la seguente finestra:

Configuriamo ora l’IDE per poter programmare il Pico, dal menù > Strumenti > Opzioni… selezionare “Interprete”

Scegliere MicroPython (Raspberry Pi Pico)

Determiniamo ora la porta seriale di connessione a cui abbiamo collegato il Pico, possiamo effettuare questa operazione oppure manualmente selezionate quella identificata da una lunga serie di 0 che termina con 1

Dal menù Strumenti > Gestione plug-in… inserire nel campo di ricerca “machine”

Si avvierà l’installazione, al termine chiudete la finestra.

Vediamo ora come effettuare il blink del LED sulla scheda.
Scrivimi all’interno dell’area di programmazione il seguente codice, fate attenzione all’indentazione, come sapete in Python è importante.

import machine
import utime

led_onboard = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT)

while True:
    led_onboard.value(1)
    utime.sleep(1)
    led_onboard.value(0)
    utime.sleep(1)

La prima linea di codice:

import machine

Questa prima linea di codice è importantissima in quanto vi consentirà di lavorare con MicroPython sul Pico, importerà la libreria “machine” che contiene tutte le istruzioni necessarie che permettono per fare comunicare MicroPython con Pico ed altri dispositivi compatibili con MicroPython.
Senza questa linea di codice non sarete in grado di controllare nessuno dei pin GPIO di Pico e non potrete controllare il LED sulla scheda.

La seconda linea di codice

import utime

Importa la libreria di MicroPython: “utime”. Questa libreria gestisce tutto ciò che ha a che fare con il tempo, dalla misurazione all’inserimento di ritardi.

led_onboard = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT)

Questa riga definisce un oggetto chiamato led_onboard, che è il nome che assegniamo noi per fare riferimento al LED sulla scheda, possiamo tecnicamente utilizzare qualsiasi nome, possibilmente meglio scegliere nomi che abbiamo attinenza con la funzionalità dell’oggetto in modo da rendere più semplice la lettura del programma.
Come si può notare la funzione machine.Pin() è costituita da due parametri: il pin a cui è connesso il LED, il 25, seguito dalla modalità con cui viene usato il pin, OUT. Per chi ha familiarità con la programmazione con Arduino noterà che l’azione è la medesima, cambia solo la sintassi.

Definiamo un loop infinito in cui andremo ad inserire le istruzioni che vogliamo vengano ripetute per sempre.

while True:

Analizziamo le istruzioni nel corpo del while

led_onboard.value(1)

Questa linea di codice imposta il pin ad HIGH però da sola non permetterà ancora l’accensione del LED, è necessario indicare per quanto tempo il LED starà ad HIGH con la riga di codice che segue manteniamo ad 1 (HIGH) il Led per 1 secondo

utime.sleep(1)

Allo stesso modo impostiamo a 0 (LOW) il il pin a cui è connesso il LED

led_onboard.value(0)

facciamo in modo che questo stato duri per 1 secondo:

utime.sleep(1)

Fare ora clic sull’icona play per eseguire lo script:

il LED sulla scheda inizierà a lampeggiare

Per fermare l’esecuzione dello script sulla scheda fare click su STOP

Nel caso in cui invece desiderate rendere l’esecuzione automatica non appena il Pico viene connesso ad una fonte di alimentazione, rinominate il file in main.py e salvatelo sulla scheda

Buon Coding a tutti 🙂

SumoBot in Foam: SumoFoam

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Dopo la la pubblicazione dei sorgenti grafici del SumoBot ho ricevuto mail da parte di colleghi in cui mi veniva chiesto di condividere i file pdf per la versione Foam Core del piccolo robot, come mostrato nel post: SumoFoam – per realizzare velocemente una struttura per robot didattico.

Il materiale, come dettagliato nel link, si presta molto bene per realizzare agevolmente innumerevoli strutture utili per le nostre sperimentazioni di laboratorio (qualche esempio nel link allegato), il costo del materiale non è elevatissimo ed è semplice tagliarlo con un semplice cutter. Architetti e studenti di architettura conoscono bene il Foam Core in quanto lo utilizzano per realizzare plastici di ogni tipo, ho utilizzato io stesso questo materiale in passato per costruire plastici di alloggi per la realizzazione di esercitazioni di domotica con Arduino.

Condivido pertanto i file pdf che potete stampare su un foglio A4 adesivo ed incollare poi su un foglio di Foam Core.

Condivido una versione con colore del tratto rosso per il taglio laser ed una versione con tratto nero per la stampa su foglio adesivo A4

Nell’immagine che segue potete vedere le due versioni di SumoFoam tagliato a laser a sinistra e con con cutter a destra.

Spero che questo lavoro possa servire anche ad altri e se ritenete, per scopi didattici, modificate i sorgenti secondo le vostre necessità.

Buon Making a tutti.

PCTO A.S. 2020 – 2021 – SumoBot – lezione 1

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Lavoro di PCTO a.s. 2020-2021. Anno scolastico difficile, la pandemia non aiuta assolutamente nello sviluppo di attività laboratoriali a scuola e in azienda e a tal proposito ho pensato di rivedere completamente il laboratorio iniziando dalle attività di laboratorio degli studenti del 3′ anno.
Come molti colleghi e studenti sapranno il PCTO (ex alternanza scuola lavoro) svolto al terzo anno consiste nello svolgimento di un’attività che viene integralmente realizzata a scuola in cui viene svolta una simulazione d’impresa, dalla progettazione alla creazione di un prodotto, ma il periodo è complicato e lo svolgimento delle attività avverrà in parte online ed in parte in presenza, online si effettueranno tutte le operazioni progettuali e di documentazione mentre in presenza si assemblerà l’oggetto che dovrà poi essere reso prodotto. Come per gli anni passati per le classi terze propongo un’attività basata su un kit da me progettato che i ragazzi poi dovranno modificare e migliorare sia dal punto di vista meccanico che dal punto di vista elettronico e informatico. Parto da un prodotto progettato in partenza semplicemente perché i tempi, i costi ed il periodo non permettono una progettazione da zero, ma come accade ogni anno molti ragazzi a fine attività rivedono integralmente il progetto riformulando una nuova proposta.

La robotica attrae sempre e prototipare piccoli robot affascina sempre i giovani studenti, pertanto ho modificato la prima versione del SumoRobot disegnato nello scorso anno scolastico, formulando una versione che potesse essere realizzata con semplicità e a costi molto bassi.
Tutti i miei studenti, di qualsiasi classe, ormai posseggono un kit Arduino con una buona dotazione di componentistica elettronica, pertanto le esercitazioni in DaD non avvengono solamente usando simulatori, ma svolgendo praticamente loro a casa ed io a casa o a scuola le esercitazioni e allo stesso modo si opererà per l’attività di PCTO, fornendo un kit agli allievi.

Il kit consiste in un supporto di compensato da 4 mm tagliato a laser a scuola le cui parti verranno fissate utilizzando colla vinilica. Il controllo avviene mediante un Arduino Nano connesso ad una Sensor Shield V03 che permetterà agevolmente di connettere sensori e attuatori mediante semplici jumper evitando saldature.

I motori sono costituiti da due servomotori a rotazione continua, ciò consentirà di alimentare direttamente i motori dalla scheda Arduino evitando l’aggiunto di una ponte H per controllare i motori, azione che i ragazzi svolgeranno in altre esercitazioni. Due i sensori utilizzati sul robot: sensore ad ultrasuoni e sensori IR. L’alimentazione avverrà tramite una batteria da 9V. Il controllo dei movimenti del robot potrà avvenire anche remotamente via Bluetooth con Smartphone. Due gli elementi stampati in 3D, una ball caster in cui viene inserita una biglia di vetro e un supporto per il sensore ad ultrasuoni.

Durante la prima lezione gli allievi dovranno, seguendo il video allegato, assemblare tutte le parti, ricordando prima di ogni cosa di fissare la sensoristica e l’elettronica e successivamente procedere con l’incollaggio delle varie parti di compensato della struttura.

Per poter assemblare il robot bisognerà seguire il video allegato e le fotografie che seguono in cui sono evidenziate alcune parti.

E’ importante inoltre porre attenzione alla parte superiore di compensato che ha un orientamento specifico, seguire attentamente le indicazioni del video e delle fotografie.

A questa prima lezione allego la presentazione del progetto e i sorgenti grafici (pdf) in modo che anche altri colleghi o studenti possano duplicare e migliorare l’attività.

Nelle successive lezioni verranno mostrati i collegamenti elettrici delle varie parti e proposti alcuni sketch di esempio da cui partire per aggiungere le funzionalità richieste.

Presentazione del progetto.

Titolo del progetto: SumoRobot

Simulare la progettazione e la realizzazione da parte di un’azienda di un kit robotico per l’apprendimento del Coding e della Robotica per studenti della scuola media e primi due anni delle superiori.
Il Robot deve avere caratteristiche tali da poter essere impiegato in diverse tipologie di sperimentazioni didattiche:

evita ostacoli
segui linea
comando a distanza via Smartphone
modalità gara Sumo

Il kit dovrà essere corredato da:

Titolo Azienda
Titolo del prodotto (non deve essere quello dell’attività di PCTO) corredato da logo
Brochoure pubblicitaria
Manuale di istruzioni per il montaggio composto da: lista materiali e componenti, fasi di montaggio, il tutto arricchito con immagini e disegni tecnici
Manuale introduttivo alla programmazione con Arduino indirizzata alla programmazione del robot
Lista di sketch di esempi commentati e funzionanti da allegare al kit
Slide di presentazione del progetto
Sito internet di riferimento in cui raccogliere tutta la documentazione per il cliente

Note

Tutta la documentazione dovrà essere prodotta in lingua italiana ed inglese.
Il sito internet dovrà essere realizzato con Google Site e sarà visibile solo mediante account personale dello studente al gruppo di lavoro e ai docenti del Consiglio di Classe
Il diario di bordo dovrà essere prodotto con Google Documenti e dovrà collezionare l’attività svolta durante ogni giornata di lavoro
Nel diario di bordo bisognerà includere una sezione di “considerazioni personali” espresse da ogni singolo studente sull’attività svolta ed eventuali suggerimenti per il miglioramento del progetto.
La presentazione del prodotto dovrà essere realizzata con Google Presentazioni
Ogni fase costruttiva dovrà essere documentata in modo fotografico e con brevi video

Lista componenti

Sensore ultrasuoni HC-SR04
Sensor Shield per Arduino Uno Nano V3
Servomotori a rotazione continua 360° – FS90R con ruote
Arduino Nano (originale o compatibile) nella versione compatibile che utilizza un convertitore da USB a Seriale tipo CH340G è indispensabile installare un driver specifico
Cavo di Alimentazione 9V con cavo jack maschio 2.1 X 5.5 mm
Batteria 9V
Jumper Femmina-Femmina

Orientamento delle varie parti della struttura del robot

Vista frontale del robot

Vista dal basso del robot, si notano i due sensori IR fissati con vite M3 da 12 mm

Blocco supporto sensore ultrasuoni mediante due viti M3 da 12 mm

I servomotori sono fissati alla struttura mediante due fascette stringicavo. Seguire l’orientamento dei servomotori così come indicato nelle immagini che seguono, i cavi di uscita dei servomotori devono essere rivolti verso l’esterno

Nell’immagine si nota in quali fessure far passare la fascetta stringicavo

La chiusura della fascetta deve avvenire nella parte inferiore del robot mantenendo il nodo di chiusura così come indicato nell’immagine

Le ruote vanno fissate al mozzo del motore mediante apposita vite

La scheda Sensor Shield V03 va fissata ai giunti esagonali mediante vite M3 da 10 mm

Nella prossima lezione vedremo come collegare le varie parti elettroniche ed inizieremo con la programmazione del robot.

Buon Making a tutti 🙂

Errori comuni nell’uso di Arduino – ordine esecuzione operazioni matematiche e overflow nei calcoli

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In realtà l’errore che viene commesso non è di carattere informatico, ma puramente matematico, dimenticando l’ordine con cui vengono eseguite le operazioni matematiche.
L’ordine delle operazioni segue le regole di base: moltiplicazioni e divisioni hanno precedenza massima seguono addizioni e sottrazioni. Se si vuole cambiare l’ordine di precedenza bisogna utilizzare le parentesi. Vediamo alcuni esempi.

int valore = 1 + 2 * 3 + 4;

il risultato sarà 11.

// Prof. Michele Maffucci
// Data: 08.02.2020
// Esempio 01: Ordine di esecuzione operazioni matematiche in C

// per stampare una sola volta il messaggio sulla Serial Monitor  
bool abilitaMessaggio = 0;

void setup() {
  // inizializzazione della comunicazione seriale
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // consente di visualizzare sulla Serial Monitor
  // una sola stampa delle stringa
  if (abilitaMessaggio == 0) {
    // ritardo che evita la doppia stampa del messaggio 
    delay(200);
    Serial.println("Calcolo:");
    Serial.println("valore = 1 + 2 * 3 + 4");
    int valore = 1 + 2 * 3 + 4;
    Serial.print("valore = ");
    Serial.println(valore);
    abilitaMessaggio = 1;
  }
}

Per rendere più evidente la sequenza di esecuzione del calcolo possiamo usare le parentesi, pertanto otterremo:

int valore = 1 + (2 * 3) + 4;

Che fornisce sempre il valore 11.

// Prof. Michele Maffucci
// Data: 08.02.2020
// Esempio 02: Ordine di esecuzione operazioni matematiche in C

// per stampare una sola volta il messaggio sulla Serial Monitor  
bool abilitaMessaggio = 0;

void setup() {
  // inizializzazione della comunicazione seriale
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // consente di visualizzare sulla Serial Monitor
  // una sola stampa delle stringa
  if (abilitaMessaggio == 0) {
    // ritardo che evita la doppia stampa del messaggio 
    delay(200);
    Serial.println("Calcolo:");
    Serial.println("valore = 1 + (2 * 3) + 4");
    int valore = 1 + (2 * 3) + 4;
    Serial.print("valore = ");
    Serial.println(valore);
    abilitaMessaggio = 1;
  }
}

Per modificare la precedenza utilizziamo le parentesi:

int valore = ((1 + 2) * 3) + 4;

il risultato sarà 13. Viene eseguito prima il calcolo della parentesi più interna (1+2), poi si passa alla parentesi immediatamente successiva, quindi (3 * 3) e poi il risultato viene sommato a 4.

// Prof. Michele Maffucci
// Data: 08.02.2020
// Esempio 03: Ordine di esecuzione operazioni matematiche in C

// per stampare una sola volta il messaggio sulla Serial Monitor  
bool abilitaMessaggio = 0;

void setup() {
  // inizializzazione della comunicazione seriale
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // consente di visualizzare sulla Serial Monitor
  // una sola stampa delle stringa
  if (abilitaMessaggio == 0) {
    // ritardo che evita la doppia stampa del messaggio 
    delay(200);
    Serial.println("Calcolo:");
    Serial.println("valore = ((1 + 2) * 3) + 4");
    int valore = ((1 + 2) * 3) + 4;
    Serial.print("valore = ");
    Serial.println(valore);
    abilitaMessaggio = 1;
  }
}

Ovviamente, come già spiegato precedentemente, bisognerà sempre fare attenzione che il risultato faccia parte del tipo di dati giusto, ad esempio quando effettuate una divisione tra interi il cui risultato è un numero decimale, o ancora se superate il valore massimo del tipo di dato che state utilizzando. In entrambi i casi il compilatore non vi segnalerà nessun errore.

Vediamo un esempio:

// 60 secondi in un minuto, 60 minuti in un'ora, 24 ore in un giorno
long secondi_in_un_giorno = 60 * 60 * 24;

In teoria, poiché il risultato è 86.400, questo valore potrà essere contenuto in un tipo long.
Ma in realtà il valore realmente memorizzato in “secondi_in_un_giorno” è 20.864.
86.400 supera più di due volte la dimensione di un intero, il calcolo fatto dal compilatore sarà il seguente:
86.400 – 32.768 * 2 = 20.864

// Prof. Michele Maffucci
// Data: 08.02.2020
// Esempio 04: Ordine di esecuzione operazioni matematiche in C
//             errore di calcolo dovute al tipo del dato (dimensione massima).

// per stampare una sola volta il messaggio sulla Serial Monitor  
bool abilitaMessaggio = 0;

void setup() {
  // inizializzazione della comunicazione seriale
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // consente di visualizzare sulla Serial Monitor
  // una sola stampa delle stringa
  if (abilitaMessaggio == 0) {
    // ritardo che evita la doppia stampa del messaggio 
    delay(200);
    Serial.println("Calcolo (errato) numero di secondi in un giorno:");
    Serial.println("secondi_in_un_giorno = 60 * 60 * 24");
    long secondi_in_un_giorno = 60 * 60 * 24;
    Serial.print("Secondi in un giorno = ");
    Serial.println(secondi_in_un_giorno);
    Serial.println("Errore! Il valore doveva essere: 86.400");
    Serial.println("L'errore si verifica perchè il compilatore considera i numeri di tipo int.");
    abilitaMessaggio = 1;
  }
}

Ciò accade perché il compilatore C dell’IDE di Arduino vede un’espressione aritmetica composta da soli numeri interi e quindi considera il risultato come tipo int. Per evitare questo problema bisogna dire al compilatore che deve trattare l’intera espressione come un long aggiungendo L al primo valore che viene valutato nell’espressione:

long secondi_in_un_giorno = 60L * 60 * 24;

// Prof. Michele Maffucci
// Data: 08.02.2020
// Esempio 05: Ordine di esecuzione operazioni matematiche in C
//             Uso corretto del tipo long.

// per stampare una sola volta il messaggio sulla Serial Monitor  
bool abilitaMessaggio = 0;

void setup() {
  // inizializzazione della comunicazione seriale
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // consente di visualizzare sulla Serial Monitor
  // una sola stampa delle stringa
  if (abilitaMessaggio == 0) {
    // ritardo che evita la doppia stampa del messaggio 
    delay(200);
    Serial.println("Calcolo corretto del numero di secondi in un giorno:");
    Serial.println("secondi_in_un_giorno = 60L * 60 * 24");
    long secondi_in_un_giorno = 60L * 60 * 24;
    Serial.print("Secondi in un giorno = ");
    Serial.println(secondi_in_un_giorno);
    Serial.println("Giusto! Abbiamo detto con la L che l'intera espressione è da trattate come un long.");
    Serial.println("");
    abilitaMessaggio = 1;
  }
}

Attenzione sempre alle parentesi!
Se le utilizzate ad esempio come nell’esempio che segue farà andare in overflow il risultato:

long secondi_in_un_giorno_piu_uno = 1L + 60 * (60 * 24);

// Prof. Michele Maffucci
// Data: 08.02.2020
// Esempio 06: Ordine di esecuzione operazioni matematiche in C
//             L'uso non corretto delle parentesi fa andare in overflow il risultato.

// per stampare una sola volta il messaggio sulla Serial Monitor  
bool abilitaMessaggio = 0;

void setup() {
  // inizializzazione della comunicazione seriale
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // consente di visualizzare sulla Serial Monitor
  // una sola stampa delle stringa
  if (abilitaMessaggio == 0) {
    // ritardo che evita la doppia stampa del messaggio 
    delay(200);
    Serial.println("Calcolo errato somma 1 al numero di secondi in un giorno");
    Serial.println("secondi_in_un_giorno_piu_uno = 1L + 60 * (60 * 24)");
    long secondi_in_un_giorno_piu_uno = 1L + 60 * (60 * 24);
    Serial.print("Secondi in un giorno + 1 = ");
    Serial.println(secondi_in_un_giorno_piu_uno);
    Serial.println("Sbagliato! Attenzione sempre alle parentesi!");
    Serial.println("Se le utilizzate ad esempio come indicato farà andare in overflow il risultato");
    abilitaMessaggio = 1;
  }
}

mentre la seguente espressione non farà andare in overflow il calcolo:

long secondi_in_un_giorno_piu_uno = 1 + 60 * (60L * 24);

// Prof. Michele Maffucci
// Data: 08.02.2020
// Esempio 07: Ordine di esecuzione operazioni matematiche in C
//             L'ordine del calcolo viene stabilito dalle parentesi, in questo modo
//             il calcolo non farà andare in overflow il risultato.

// per stampare una sola volta il messaggio sulla Serial Monitor  
bool abilitaMessaggio = 0;

void setup() {
  // inizializzazione della comunicazione seriale
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // consente di visualizzare sulla Serial Monitor
  // una sola stampa delle stringa
  if (abilitaMessaggio == 0) {
    // ritardo che evita la doppia stampa del messaggio 
    delay(200);
    Serial.println("Calcolo errato somma 1 al numero di secondi in un giorno");
    Serial.println("secondi_in_un_giorno_piu_uno = 1 + 60 * (60L * 24)");
    long secondi_in_un_giorno_piu_uno = 1 + 60 * (60L * 24);
    Serial.print("Secondi in un giorno + 1 = ");
    Serial.println(secondi_in_un_giorno_piu_uno);
    Serial.println("Corretto! Il calcolo inizierà dalle parentesi tonde.");
    Serial.println("E' stata aggiunta la L al primo operando tra le parentesi tonde.");
    abilitaMessaggio = 1;
  }
}

Buon Coding a tutti 🙂

Arduino – Utilizzo dell’LCD1602 Keypad Shield della Keyestudio

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Questo post è dedicato ai miei allievi Paolo e Sami 🙂 della 3B Automazione, che amano i videogiochi platform a cui ho assegnato un’attività di PCTO in cui è richiesto appunto la progettazione di un gioco elettronico di tipo platform con Arduino.
A tal proposito, per ridurre i tempi di prototipazione verrà usato un LCD Keypad Shield della Keystudio, il tutto verrà poi inserito in un contenitore stampato in 3D, sempre progettato dai due studenti e che dovrà ricordare un Game Boy.

Per le specifiche tecniche della scheda seguire il link allegato, seguono alcune indicazioni della scheda ricavati dalla pagina del prodotto ed alcuni link a risorse per la produzione di semplici videogiochi con Arduino.

La shield della Keyestudio integra su di esso un display LCD 1602 e sei pulsanti ed si inserisce su qualdsiasi scheda Arduino UNO R3 compatibile. Il display può comunicare con la scheda Arduino in due modi: ad 8 bit o a 4 bit, la connessione predefinita del display è a 4 bit. Come riportato nell’immagine che segue, al di sotto del display sono presenti 5 pulsanti di controllo (Seleziona, Su, Giù, Sinistra, Destra) e un pulsante di reset, che è collegato direttamente al reset della scheda Arduino.

I 5 pulsanti sono collegati all’ingresso analogico A0, quindi potrete monitorare lo stato dei pulsanti utilizzando un solo ingresso analogico di Arduino. Attenzione però che potrete monitorare solamente la pressione di un pulsante alla volta, quaindi la pressione contemporanea di due o più pulsanti non potrà essere identificata. La shield è inoltre dotata di un trimmer che permette la regolazione della retroilluminazione dell’LCD.

Nel caso si abbia la necessità di utilizzare i restanti pin di Arduino, non utilizzati per il controllo del display, è possibile saldare sulla scheda pin passanti femmina.

Nello sketch che segue, modificato leggermente rispetto a quello usato da Keystudio, la pressione di ogni singolo pulsante, ad esclusione del reset, corrisponderà ad uno specifico valore restituito dall’analogRead sul pin A0, la pressione di ogni pulsante restituirà un valore numerico all’interno di un intervallo specificato, così come indicato nell’immagine precedente, ciò permetterà quindi di intercettare quale pulsante è stato premuto.
I valori dell’analogRead corrispondenti al pulsante premuto verranno visualizzati anche sulla SerialMonitor.

Nei commenti nel codice la spiegazione di ogni sezione.

/*
 * Prof. Michele Maffucci
 * Utilizzo dell'LCD Keypad Shield della Keystudio
 * Data: 08.02.2021
 */
 
// inclusione della libreria LiquidCrystal.h
#include <LiquidCrystal.h>

// inizializza la libreria con i numeri dei pin dell'interfaccia
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);

void setup() {
  // impostazione del numero di colonne e righe del display
  lcd.begin(16, 2);
  Serial.begin(9600);
  // Stampa 5 puntini per dare la sensazione di avvio programma
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    lcd.print(".");
    delay(250);
  }
  // Posiziona il cursore in colonna 0 e riga 0
  lcd.setCursor(0, 0);
  // Stampa il messaggio
  lcd.print("Salve Mondo!");
}

void loop() {
  // Posiziona il cursore in colonna 0 e riga 0
  lcd.setCursor(0, 1);
  // Stampa il numero di secondi dall'avvio
  lcd.print(millis() / 1000);

  // Memorizza in val il valore presente su A0
  int val = analogRead(A0);

  // Stampa il valore di val sulla Serial Monitor
  Serial.println(val);

  // In funzione del pulsante premuto val assumerà valori diversi
  if (val >= 0 && val <= 50)
  {
    lcd.setCursor(5, 1);
    lcd.print("Destra  ");
  }
  else if (val >= 50 && val <= 150)
  {
    lcd.setCursor(5, 1);
    lcd.print("Su'     ");
  }
  else if (val >= 150 && val <= 300)
  {
    lcd.setCursor(5, 1);
    lcd.print("Giu'    ");
  }
  else if (val >= 300 && val <= 500)
  {
    lcd.setCursor(5, 1);
    lcd.print("Sinistra");
  }
  else if (val >= 500 && val <= 750)
  {
    lcd.setCursor(5, 1);
    lcd.print("Set     ");
  }
}

Di seguito alcuni link a giochi in cui viene sfruttato un l’LCD 1602 e in cui potreste utilizzata la shield della Keyestudio.

Nel caso in cui fosse necessario realizzare caratteri o icone personalizzate consultare: Disegnare caratteri personalizzati con Arduino per un LCD 16×2

Buon divertimento 🙂

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