2017年8月1日 星期二

如何透過Python去建立一個GUI視窗,使用Ardunio的I2C功能

事先工作
1.在PC上灌Python
2.準備一台Arduino
3.將Arduino接到PC USB port,但它們是透過UART COM port在通訊。

開始Arduino程式
1.在Adruino裡,寫程式,用來接受、辨識PC所傳來的字元。
   在loop迴圈裡等待,Serial port的字元,假設是6個字以內。  

void loop() {
   delay(200);
   while(Serial.available())
    {
      if (a<6)
      {
      inchar=Serial.read();      
      Strtest[a]=inchar;      
      a++;
      Strtest[a]='\0';
      serialdone=1;
      }          
    }

2.接著將字元解讀出來, 假設收到的第0個字元是W,就代表I2C Write,
   如果是R,就代表I2C Read。而第1,2個字元就代表register addres。第
   3,4個字元代表data。如果第0個字元不是W也不是R,就代表不是I2C
   操作,就會出現Wrong的訊息。但大家也可以定義其他的命令。
   請參考3的函式說明,我們需要將接收到的1,2,3,4字元,由ASCII碼轉
   成十六進制。用writeReg將address與data寫入I2C裝置。用readReg將
   address寫入I2C裝置後,I2C裝置就會回覆value,再將這個value用
   Serial.println(value,HEX);回傳給PC。PC的Python就可以顯示這個資
   料了。

if (serialdone==1)
    {
      Serial.print(Strtest[0]);
      Serial.print(Strtest[1]);
      Serial.print(Strtest[2]);
      Serial.print(Strtest[3]);
      Serial.print(Strtest[4]);
      int x,y,z;
      y=int(Strtest[2]);
      z=ASCtoHEX(y);  
      y=int(Strtest[1]);
      z=ASCtoHEX(y)*16+z;  
      if (Strtest[0]== 'W')
      {
      y=int(Strtest[4]);
      x=ASCtoHEX(y);  
      y=int(Strtest[3]);
      x=ASCtoHEX(y)*16+x;
       Serial.print("Write");
       writeReg(z,x);  
      }
      else if (Strtest[0]== 'R')
      {  
       Serial.print("Read");
       Serial.print(z,HEX);
       Serial.print(readReg(z),HEX);    
      }
      else
      Serial.print("Wrong");
      serialdone=0;
      setcom=1;
      a=0;  
   }
}

3.在loop迴圈以外,還定義了3個函式,用來做資料轉換。
 
   ASCtoHEX:由於從PC接收到的字元,都是ASCII碼,所以用這個
                          函式來將它轉成16進制碼。
   writeReg:要對I2C裝置寫入資料,需要address(reg)與data(valuein)
                      的數值。而i2cAddress是I2C裝置的Slave address,我是
                      設成固定的,不是從PC上輸入。
    readReg:要對I2C裝置讀出資料,只需要填address(reg)的值,然
                      後I2C裝置就會回傳data(value),這就是那個reg裡的值。                                                                                                

int ASCtoDec(int asc)
{
 if (asc>47 && asc <58)
 asc=asc-48;
 else if (asc>64 && asc<71)
 asc=asc-55;
 else if (asc>96 && asc<103)
 asc=asc-87;
 return asc;
}

void writeReg(int reg, word valuein){    
    Wire.beginTransmission(i2cAddress);  
    Wire.write(reg);
     highbyte = valuein >>8;
     lowbyte = valuein&0x00FF;
     Wire.write(lowbyte);   //send low byte first      
     Wire.write(highbyte);
    Wire.endTransmission();
}

int readReg(int reg){
    Wire.beginTransmission(i2cAddress);  
    Wire.write(reg);
    Wire.endTransmission(false);
    Wire.beginTransmission(i2cAddress);
    Wire.requestFrom(i2cAddress, 2);
    while(Wire.available()) // ensure all the data comes in
    {
    lowbyte=Wire.read();
    highbyte=Wire.read();
    }
    value = highbyte * 256;
    value = value + lowbyte;
    Serial.println(value,HEX);
    return value;
}



開始Python程式

1.建立COM port,這個"COM10"要是接上Arduino上的那個port。
   請打開電腦的裝置管理員,確認Arduino是接到那個port,再去
   改程式裡的"COM__"。
## Serial port setting.
ser =serial.Serial("COM10",  timeout=2)
def SerialWrite(command):
 ser.write(command)
 rv=ser.readline()
 #print (rv) # Read the newest output from the Arduino
 print (rv.decode("utf-8"))
 sleep(1) # Delay for one tenth of a second
 ser.flushInput()


2.這是在GUI裡的I2C Write操作介面,用來送出字元給Arduino。
   這段程式會送出W字元,還有送出address與data字元。
##===When button be pressed then Write I2C to device ============
def I2Cwrite():
  print("Write I2C slaver address %s" % (e1.get()))
  print("Write I2C register address %s" % (e2.get()))    
  print("Write I2C data %s" % (e3.get()))  
  reg_write="W"+e2.get()+e3.get()
  cmd=reg_write.encode("utf-8")
  ##print(cmd)
  SerialWrite(cmd)


2.這是在GUI裡的I2C Read操作介面,用來送出字元給Arduino。
   這段程式會送出R字元還有address字元。
##===When button be pressed then Read I2C from device============
def I2Cread():
   print("Read I2C slaver address %s" % (e1.get()))
   print("Read I2C register address %s" % (e2.get()))    
   print("Read I2C data %s" % (e3.get()))  
   ##print (rv.decode("utf-8"))  
   reg_read="R"+e2.get()
   cmd=reg_read.encode("utf-8")
   SerialWrite(cmd)
   ##ser.close()


2.這是用來建立Serial COM port連線,並顯示連線狀態。在連線過程
   中,Aduino要回傳"Ready", PC的Python要接收到這個字元,表示
   連線已經成功。

##==Serial connect and Get arduino  Ready================
def Serial_Connect():
 global Ready_flag
 for i in range (1,10):
  print("Checking...")
  #Show to LabelA----------------
  Str_index=""
  str_check="th Checking...\n"
  Str_index=str(i)
  Label_msg="The " +Str_index +str_check
  LabelA.config(fg='green',)
  LabelA.config(text=Label_msg)
  LabelA.update_idletasks()
##  buttonStart.config(state="disabled")
  master.update()
  rv=ser.readline()
  #Debug print (rv) # Read the newest output from the Arduino
  print (rv.decode("utf-8"))
  ser.flushInput()
  sleep(0.5) # Delay
  Str_Message=rv.decode("utf-8")
  #Debug print(Str[0:5])
  if Str_Message[0:5]=="Ready":
   Ready_flag=1
   print("Get Arduino Ready !")
   #Show to LabelA----------------
   LabelA.config(text="Get Arduino connecting Ready !")
   LabelA.update_idletasks()
   master.update()
   break
  elif  i==9:
   Ready_flag=0
   LabelA.config(fg='red',)
   LabelA.config(text="Can't connnect to Arduino successfully!")
##   buttonStart.config(state="active")
   LabelA.update_idletasks()
   master.update()
   sleep(1) # Delay


3.這段程式用來建立GUI介面,定義了各個Label與空白輸入格的位置。
## Windows setting
master = Tk()
master.title("Auduino control interface")
master.minsize(600,400)

#label.grid(row=0, column=0, columnspan=2, rowspan=2, padx=5, pady=5)
LabelA=Label(master,bg='white',fg='blue',text="Press 'Connect' Button to connect Arduino",width=60,height=4,)
LabelA.grid(row=0 ,columnspan=3)
Label(master, text="Slave address").grid(row=12)
Label(master, text="Data address").grid(row=16)
Label(master, text="Data").grid(row=18)
e1 = Entry(master)
e2 = Entry(master)
e3 = Entry(master)
e1.insert(5,"18")
e1.grid(row=12, column=1,columnspan=1)
e2.grid(row=16, column=1,columnspan=1)
e3.grid(row=18, column=1,columnspan=1)
Button(master,text="Connect",command=Serial_Connect).grid(row=3 ,column=0, sticky=W, pady=1)
Button(master, text='write', command=I2Cwrite).grid(row=22, column=2, sticky=W, pady=1)
Button(master, text='Read', command=I2Cread).grid(row=22, column=1 ,sticky=W, pady=1)