Хабрахабр

[Из песочницы] Педаль в пол: создаём очередной ножной манипулятор для ПК

Буквально месяц назад я натолкнулся на эту статью, где повествуется о педалировании Vim. Чуть позже, после своего длительного трёхминутного исследования, я выяснил, что что тема эта уже не новая и довольно популярная. Сам я Vim использую только в случае крайней необходимости (если уж и приходится работать в консоли, то предпочитаю Nano), но ведь можно сделать подобное и под другие приложения.
Изначально я хотел сделать небольшую статейку, однако у меня получился целый туториал по созданию данного девайса с пошаговым написанием кода и пояснением что да как. Дабы не раздувать статью, под спойлерами будет различная информация, которая показалась мне интересной и достойной внимания новичков в Arduino, продвинутые и особо торопливые же пользователи могут не тратить на то время. Полный исходный код также представлен в конце статьи.

А зачем оно мне?

Если у вас нет сомнений в необходимости и полезности этого устройства, то можете пропустить этот пункт. Для остальных сначала хотелось бы рассказать о предпосылках создания данного устройства.

Что же, заглянем немного в историю, а точнее, в начало XVIII века, когда был изобретён такой музыкальный инструмент, как фортепиано. Во все времена программисты и дизайнеры старались сделать удобный и дружественный интерфейс, чтобы пользователь мог без лишних заморочек работать с приложением используя мышь и клавиатуру, так зачем же нам ещё один манипулятор? Как известно, это слово буквально переводится как «громко-тихо», но мало кто задумывается, что такой инструмент умный итальянский мастер получил, фактически «запедалировав» существовавший тогда клавесин, что и позволило в какой-то степени управлять громкостью звука, при этом не отнимая руки от клавиш.

Педали есть у автомобиля, чтобы не бросать руль, если надо добавить газ. Примеров можно приводить много. А что могут дать педали при использовании компьютера? Барабанная установка тоже имеет педали, чтобы стучать в бас-бочку и тарелки. Педали могут помочь, если заняты руки: сам я играю на гитаре, при этом иногда под аккомпанемент, я было бы очень удобно проматывать подложку, не пытаясь постоянно дотянуться до клавиатуры. Ну, например, можно задать какую-нибудь горячую комбинацию клавиш, или вообще добавить клавишу, которой нет, вроде включения и выключения звука. Ну и, наконец, контроллеры могут давать и совершенно нечеловеческие возможности в играх: было бы круто одним кликом построить себе всю базу в стратегии или крушить врагов со скоростью десятка ударов в секунду в шутерах, не так ли?

В общем, надеюсь, я вас убедил, а значит, пора приступать непосредственно к самой разработке.

Необходимые ресурсы

  • Собственно, педали. Тут сразу же возникли некоторые сложности из-за того, что я никак не мог придумать название для такой педали. Я знал лишь то, что подобные вещи используются в швейных машинках. В общем, по запросу electric pedal мне всё же удалось найти то, что нужно, на Aliexpress, и я, недолго думая, заказал 3 штуки.
  • Контроллер. Педалборд должен эмулировать работу клавиатуры и, возможно, мыши для возможности подключения к ПК без лишних драйверов. Для этого отлично подойдёт плата Arduino Pro Micro, которая хоть и не имеет некоторых выводов, но зато сделана максимально компактно. Идём на тот же Aliexpress, и покупаем китайскую версию этого чуда.
  • Провода. Чтобы поместить 3 педали под стол, нужен как минимум четырёхжильный провод длиной не меньше метра. Тут, думаю, проблем возникнуть не должно.
  • RGB-светодиод и кнопка. Первый нужен для индикации режимов, а вторая — для их переключения.
  • Ну и, понятное дело, нам нужны Arduino IDE, паяльник и прямые руки.

Схема устройства

Ещё до того, как мне пришли посылки, я приступил к созданию схемы устройства. Хотя это сильно сказано, так как мне надо было всего лишь подключить педали, диод и кнопку. Получилось как-то так:

К тому же, они все находятся в одной группе и расположены в одном месте. Для педалей я решил выделить сразу 4 порта PB1-PB4, то есть две для левой, и две для правой ноги, хотя пока педали у меня только 3. Правда, тогда, при нажатии кнопки или педали, на входе будет низкий уровень, а при отпускании — высокий, то есть, нажатия будут инвертироваться, и об этом не стоит забывать. Под светодиод я отвёл выводы PD0, PD1 и PD4, под кнопку — PD7.
При этом нам не понадобятся никакие подтягивающие резисторы, если использовать те, что встроены в контроллер.

Написание кода

Этот этап был самым трудным: из-за моего пары ошибок в указателях я несколько раз стёр загрузчик и в итоге чуть не завалил плату на программном уровне. Ниже подробно расписаны все этапы создания прошивки, для тех же, кто просто хочет получить работающий код, он будет в конце статьи.

Подготовка

Для начала нам нужно понять, что вообще такое педаль с точки зрения программы. Я решил сделать возможность задания педали одного из двух режимов — реального времени и триггера. Каждая педаль при этом имеет две программы: первая выполняется при удержании педали в режиме реального времени или при нечётных нажатиях в режиме триггера, вторая — при отпускании педали в режиме реального времени или при чётных нажатиях в режиме триггера. Так же у педали есть порт, состояние, и две переменные — текущие позиции в программах 1 и 2. У меня получилась вот такая структура:

struct pedal { char port; // порт педали char state; // состояние педали, для триггеров char oldState; // старое состояние, для дебоунса char pos1; // позиция 1 char pos2; // позиция 2 unsigned char type; //0 — режим реального времени, 1 — режим триггера; unsigned char act1[16]; //программа 1 unsigned char act2[16]; //программа 2
};

Arduino имеет довольно мало памяти и к тому же 8-разрядная, так что лучше стараться использовать char нежели int там, где это возможно.

Так же нам понадобится стандартная библиотека Keyboard для работы в качестве клавиатуры.

Обработка нажатий

Сейчас нам нужно сделать интерпретатор, который будет читать данные из массива и отправлять их в виде нажатий клавиш на машину, а так же выделить несколько значений под различные внутренние команды. Открываем страницу с кодами клавиш, и смотрим что и как мы можем нажать. Я не стал глубоко копать и изучать всякие стандарты клавиатур, так как информации здесь мне показалось вполне достаточно для такого проекта. Первая половина отведена под стандартные ASCII-символы (хотя некоторые из них и непечатаемы или не используются), вторая же — под различные клавиши-модификаторы. Есть даже отдельные коды для левых и правых клавиш, что очень порадовало, а вот специальных кодов для цифр с нампада я не увидел, хотя, насколько я знаю, они немного по-особому воспринимаются в системе, нежели обычные цифры. Возможно, их коды находятся где-то в «дырах», между диапазонами, но сейчас не об этом. Итак, самый большой код имеет клавиша «вверх» — 218, а значит, диапазон 219-255 можно считать свободным, ну или по крайней мере там нет каких-то важных клавиш.

void pedalAction() { //255 будет означать, что педаль не объявлена if (pedal1->type == 255) return;
//указатель на массив с программой unsigned char *prg;
//указатель на позицию в программе char *pos; if (pedal1->type) {
//код для определения педали в режиме триггера int current; if ((current = digitalRead(ports[num])) != oldState[num]) if (!state[num]) { //act1 pos2[num] = 0; pos = &(pos1[num]); prg = pedal1->act1; } else { //act2 pos1[num] = 0; pos = &(pos2[num]); prg = pedal1->act2; } } else {
//код для определения педали в режиме реального времени if (!digitalRead(ports[num])) { //act1 pos2[num] = 0; pos = &(pos1[num]); prg = pedal1->act1; } else { //act2 pos1[num] = 0; pos = &(pos2[num]); prg = pedal1->act2; } } while (1) { if (prg[*pos] == 254) { //Удерживать клавишу, следующую за *pos Keyboard.press(prg[++*pos]); } else if (prg[*pos] == 253) { //Отпустить клавишу, следующую за *pos Keyboard.release(prg[++*pos]); } else if (prg[*pos] == 252) { //"Пропуск хода", ничего не делать ++*pos; return; } else if (prg[*pos] == 251) { //Переместиться в программе на позицию в ячейке *pos+1 *pos = prg[*pos + 1]; return; } else if (prg[*pos] == 255 || prg[*pos] == 0) { //Конец программы, просто заглушка return; } else { //Отправляем нажатие клавиши Keyboard.write(prg[*pos]); } //Циклически переходим на ячейку вперёд после тех команд, после которых это необходимо if (++*pos>=16) pos = 0; }
}

Думаю, даже у человека с не самым высоким уровнем знания Си не возникнет вопросов о том, что тут происходит. Сначала функция выбирает нужную педаль и определяет в зависимости от режима и состояния педали, какую программу стоит выполнять. При чтении каждого элемента массива, если он не является управляющим символом, вызывается функция Keyboard.write(), которая эмулирует нажатие и отпускание клавиши. Управляющие же символы обрабатывются отдельно и нужны для зажатия комбинаций клавиш и навигации по программе.

Некоторые особенности работы в режиме клавиатуры

Во-первых, как ни странно, без дополнительных драйверов компьютер может принимать с клавиатуры только те символы, которые есть на клавиатуре, а значит отправить какой-нибудь 0x03 (сигнал прерывания) или 0x1B (начало ESCAPE-последовательности) у нас не выйдет. У Keyboard.write() есть несколько простых, но не очевидных новичкам нюансов, исходящих из того, что мы отправляем данные не в сыром виде, а как нажатия клавиш. Проблемой это может стать, если у нас включен CapsLock, и мы будем «неожиданно» получать маленькие буквы вместо больших и наоборот. Во-вторых, мы можем оправлять заглавные буквы, как они есть в ASCII таблице, но машина при этом получит комбинацию клавиш Shift+<строчная буква>. Происходит это опять же происходит из-за такой надоедливой вещи, как коды клавиш. В-третьих, мы не можем использовать русский язык, как и в общем-то и любой другой. Поэтому, если мы хотим поздороваться с нашими русскоговорящими друзьями через Arduino, то в коде нам надо написать «Ghbdtn», а затем отправить это, предварительно выбрав русскую раскладку. Хотя Keyboard.write() в качестве аргумента и принимает, но по USB всё равно отправляется код, соответствующий клавише, на которой он находится в стандартной английской раскладке, и если мы попытаемся отправить кириллицу, то получим неизвестно что. (Как-то я слышал мнение, что для многих американских и английских разработчиков непостижим тот факт, что кому-то вообще может понадобиться не только использовать несколько раскладок, но ещё и переключать их.)
Такое «приветствие» сработает и в украинской раскладке, а вот в болгарской, несмотря на то, что там так же есть кириллица, ничего не выйдет, так как буквы там стоят на совершенно других местах.

Итак, у нас есть интерпретатор и примерное понимание того, как наш педалборд взаимодействует с компьютером. Теперь надо всё это довести до состояния полноценной прошивки и проверить работоспособность на одной педали. Если создать экземпляр педали и циклично вызывать pedalAction(), то по идее у нас будет выполняться заданная в структуре программа.

struct pedal *pedal1 = {15, 0, 0, 0, 0, 0, "Hello, world!\0", 0}; void prepare () { pinMode(15, 2); //2 - INPUT_PULLUP, то есть вход с подтяжкой к питанию Keyboard.begin();
} void loop() { pedalAction();
}

Кстати, никогда не забывайте про нуль-терминаторы в данных «программах», если их длина меньше размера массива и если они не цикличны, потому что Arduino будет не только пытаться интерпретировать не заданные данные, но и будет отправлять их в машину с огромной скоростью, а это всё равно, что дать клавиатуру обезьяне.

Одна педаль хорошо, а две — лучше

Теперь пришло время разобраться с обработкой сигналов с нескольких педалей, а также добавить переключение режимов. В начале статьи было выделено 4 порта под педали, каждой из которых надо позволить работать в семи режимах. Почему 7? Потому что без использования ШИМ наш светодиод может давать всего 7 цветов, и восьмой — выключенный. Такого количества вполне хватит обычному пользователю, ну а в крайнем случае его легко можно увеличить. Значит педали будем хранить двумерном в массиве 7 х 4. Чтобы не засорять память, общие для нескольких структур значения, такие, как номер порта можно вынести в отдельные массивы. В итоге мы получаем что-то такое:

struct pedal { unsigned char type; unsigned char act1[16]; unsigned char act2[16];
}; struct pedal pedals[7][4] = { { { 255, {"Hello, world!\0"}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}} }, { { 255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}} }, { { 255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}} }, { { 255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}} }, { { 255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}} }, { { 255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}} }, { { 255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}} }
}; char ports[4] = {15, 16, 14, 8};
char pos1[4] = {0, 0, 0, 0};
char pos2[4] = {0, 0, 0, 0};
char state[4] = {0, 0, 0, 0};
char oldState[4] = {0, 0, 0, 0}; char mode = 0; //текущий режим
char curPedal = 0; //текущая обрабатываемая педаль

Магия числа 255

Забегая вперёд, скажу, что это нужно для удобства сохранения педалей в EEPROM, так как с завода каждая её ячейка содержит не 0, а как раз таки 255, а значит это число будет намного удобнее использовать для обозначения не заданных переменных, чем 0, чтобы каждый раз не перезаписывать память.
Вы наверное заметили, что в статье уж больно часто фигурирует число 255, там, где логичнее было бы ставить 0.

Для нас важно знать только тип педали и две программы, поэтому только их мы оставим непосредственно в структуре, остальными же вещами пусть занимается автоматика. Методы prepare и loop теперь будет выглядеть следующим образом:

void prepare(){ pinMode(2, 1); pinMode(3, 1); pinMode(4, 1); pinMode(6, 2); for (int i : ports) pinMode(i, 2); Keyboard.begin();
} void loop() { for (int i = 0; i < 6; i++) { int current; if ((current = digitalRead(modeButton)) != last) { if (!current) { if (++mode >= 7) mode = 0; while (pedals[mode][0].type == 255 && pedals[mode][1].type == 255 && pedals[mode][2].type == 255 && pedals[mode][3].type == 255) if (++mode >= 7) { mode = 0; break; } } last = current; digitalWrite(2, (mode + 1) & 0b001); digitalWrite(3, (mode + 1) & 0b010); digitalWrite(4, (mode + 1) & 0b100); for (int i = 0; i < 4; i++) { pos1[i] = 0; pos2[i] = 0; state[i] = 0; oldState[i] = 0; } delay(50); } curPedal = i; pedalAction } }
}

Контроллер буде считать режим неиспользуемым, если в нём не объявлено ни одной педали (mode=255), а значит при попадании на него сразу перейдёт к следующему, но при этом первый режим всегда будет существовать. При переключении режима все значения в массивах зануляются, так как сохранять их для каждого режима нам не требуется (верно?), а затем цикл обходит все педали и вызывает pedalAction для них.

Также в начале метода pedalAction() нужно добавить следующую строчку, чтобы он понимал, с какой из структур надо иметь дело:

struct pedal *pedal1 = &pedals[mode][curPedal];

Уже существующую структуру pedal1 можно удалить за ненадобностью.

Самое очевидное решение — добавить возможность устанавливать задержки между действиями там, где это необходимо. Всё это так же вполне работает, однако я столкнулся с одной проблемой: некоторые программы не успевают принимать нажатия с такой скоростью, с которой их отправляет Arduino. Раз многопоточности у нас нет, то придётся её создать. Вот только когда мы садимся писать программы под микроконтроллеры, все фишки, вроде аппаратной многопоточности, остались где-то там, в высокоуровневых ЭВМ, у нас же при добавлении задержки останавливается вся программа, пока контроллер не отсчитает нужное количество циклов.

Тяжело сказать, да легко сделать

Я не стал изобретать велосипед, а взял готовую библиотеку ArduinoThread. Здесь можно немного почитать о том как она работает и скачать её. Загрузить библиотеку можно и из самой Arduino IDE. Кратко говоря, она позволяет периодически выполнять функцию с определённым интервалом, при этом не позволяя уйти в бесконечный цикл в случае, если выполнение займёт больше времени, чем интервал. То, что нужно. Создадим ещё один массив с потоками для каждой педали:

Thread pedalThreads[6] = {Thread(pedalAction, 10), Thread(pedalAction, 10), Thread(pedalAction, 10), Thread(pedalAction, 10), Thread(pedalAction, 10), Thread(pedalAction, 10)};

Теперь у нас есть 6 одинаковых виртуальных потоков, но при этом являющихся разными объектами.

Немного перепишем цикл обхода педалей для работы с новым функционалом:

... for (int i = 0; i < 4; i++) { if (pedalThreads[i].shouldRun()) { curPedal = i; pedalThreads[i].run(); } }
...

Теперь значение 252 в массиве программы, которое соответствует «ничегонеделанию», будет давать задержку в 10 миллисекунд (хотя на самом деле чуть больше, так как выполнение кода тоже занимает время). Добавив несколько строк в интерпретатор, получится сделать возможным установку задержки в несколько таких «квантов», потратив всего 2 байта массива:

...
if (wait[num]) { wait[num]--; return; } else if (prg[*pos] == 250) { wait[num] = prg[++*pos]; }
...

В отличии от остальных команд, данную инструкцию необходимо добавить именно в начало интерпретатора, то есть сразу после «while (1) {», так как задержка должна обрабатываться до того, как интерпретатор перейдёт к чтению программы. Массив wait нужно так же объявить, как это было сделано с ports, state и т.д. и так же обнулять его ячейки при переключении режима, чтобы задержка не перешла в другую программу.

55 секунд проблем с определением клавиш программами возникать не должно. Теперь, при возможности установки задержки до 2.

Программирование «на ходу»

В принципе, тут можно было бы закончить с кодом и приступить к сборке устройства, но в этом случае, если кто-то вдруг захочет перепрограммировать педали, то ему придётся открывать Arduino IDE, править код, и заново загружать прошивку. Естественно, такой вариант не самый лучший, поэтому я решил добавить возможность менять программу с последовательного порта Arduino, а сами программы хранить в EEPROM. Для работы с энергонезависимой памятью необходимо подключить стандартную библиотеку EEPROM.h. Код режима программирования выглядит следующим образом:

... if (!digitalRead(modeButton)) { //Режим программирования Serial.begin(9600); while (!Serial) { PORTD = 0b00000000 + (PORTD & 0b11101100); delay(250); PORTD = 0b00010000 + (PORTD & 0b11101100); delay(250); } Serial.println(F("***Programming mode***")); Serial.println(F("Write the command as <m> <p> <c>")); Serial.println(F("m - number of mode, one digit")); Serial.println(F("p - number of pedal, one digit")); Serial.println(F("c - command, it can be:")); Serial.println(F("\tr - read pedal info")); Serial.println(F("\tw - enter to writing mode and change pedal programm")); Serial.println(F("\te - erase pedal programm and delete it")); Serial.println(F("There are up to 7 modes and 6 pedals per mode can be configured")); Serial.println(F("Mode will be incative if there is no pedal configured in it")); while (1) { while (Serial.available()) { Serial.read(); delay(1); } PORTD = 0b00000001 + (PORTD & 0b11101100); Serial.println(""); Serial.println(F("Enter command")); while (!Serial.available()); PORTD = 0b00000010 + (PORTD & 0b11101100); delay(3); if (Serial.available() == 3) { int curMode = Serial.read() - 48; int curPedal = Serial.read() - 48; char cmd = Serial.read(); if (curMode > 6 || curMode < 0) { Serial.print(F("Mode must be in 0-6. You entered ")); Serial.println(curMode); continue; } if (curPedal > 3 || curPedal < 0) { Serial.print(F("Pedal must be in 0-3. You entered ")); Serial.println(curPedal); continue; } Serial.println(); if (cmd == 'r') { int beginAddress = sizeof(struct pedal) * (curMode * 6 + curPedal); Serial.print("type: "); int curAddress = beginAddress; Serial.println(EEPROM[curAddress++]); Serial.print("act1: "); for (int i = curAddress ; i < curAddress + (sizeof(struct pedal) - 1) / 2; i++) { Serial.print(EEPROM[i]); Serial.print("\t"); } Serial.println(); curAddress = beginAddress + 1 + (sizeof(struct pedal) - 1) / 2; Serial.print("act2: "); for (int i = curAddress ; i < curAddress + (sizeof(struct pedal) - 1) / 2; i++) { Serial.print(EEPROM[i]); Serial.print("\t"); } Serial.println(); } else if (cmd == 'w') { Serial.println(F("Enter type:")); PORTD = 0b00000001 + (PORTD & 0b11101100); while (!Serial.available()); int beginAddress = sizeof(struct pedal) * (curMode * 6 + curPedal); int curAddress = beginAddress; PORTD = 0b00000010 + (PORTD & 0b11101100); EEPROM[curAddress++] = (char)Serial.parseInt(); PORTD = 0b00000001 + (PORTD & 0b11101100); Serial.println(F("Enter act1 in DEC divided by space:")); while (Serial.available()) { Serial.read(); delay(1); } while (!Serial.available()); PORTD = 0b00000010 + (PORTD & 0b11101100); while (Serial.available()) { EEPROM[curAddress++] = (char)Serial.parseInt(); delay(1); } PORTD = 0b00000001 + (PORTD & 0b11101100); curAddress = beginAddress + 1 + (sizeof(struct pedal) - 1) / 2; Serial.println(F("Enter act2 in DEC divided by space:")); while (Serial.available()) { Serial.read(); delay(1); } while (!Serial.available()); PORTD = 0b00000010 + (PORTD & 0b11101100); while (Serial.available()) { EEPROM[curAddress++] = (char)Serial.parseInt(); delay(1); } PORTD = 0b00000001 + (PORTD & 0b11101100); Serial.println(F("Finished, don't forget to verify written data!")); } else if (cmd == 'e') { int beginAddress = sizeof(struct pedal) * (curMode * 6 + curPedal); Serial.println(F("Disabling pedal...")); PORTD = 0b00000010 + (PORTD & 0b11101100); EEPROM[beginAddress] = 255; PORTD = 0b00000001 + (PORTD & 0b11101100); Serial.println(F("Pedal disabled")); } } else { Serial.println(F("Incorrect command, please read help above")); } }; }
...

Что делает этот код поясняет содержащаяся в нём справка: через пробел вводится номер режима, номер педали, и команда, которых существует 3 — чтение, запись и выполнение удаление программы. Все данные о педалях хранятся друг за другом в виде последовательности из 33-х байт, то есть тип педали, и две программы, и того мы занимаем 7*4*33=924 из 1024 байт EEPROM. Вариант использования динамического размера педалей в памяти я отбросил, так как в этом случае при перепрограммировании одной педали придётся перезаписать почти все ячейки, а циклов перезаписи эта память имеет конечное количество, поэтому рекомендуют делать это как можно реже.

Особенности работы с EEPROM

Ещё хотелось бы обратить внимание на строки вида:

PORTD = 0b00000010 + (PORTD & 0b11101100); ... PORTD = 0b00000001 + (PORTD & 0b11101100);

Благодаря данной библиотеке, с точки зрения программиста, энергонезависимая память является обычным массивом char, но, как «ардуинщикам», нам нужно понимать, что запись в ПЗУ — очень тяжёлая операция, которая занимает у контроллера целых ~3 секунды, и желательно не прерывать этот процесс. Данная конструкция заставляет диод светить красным во время таких операций, а затем возвращает обратно «безопасный» зелёный цвет.

В режиме записи программы ввод производится непосредственно значениями байтов в десятичной системе счисления через пробел. Получается довольно сурово, но зато не приходится писать сложный парсер. Тем более, перепрограммирование происходит не так часто, и в этих случаях вполне можно заглянуть в ASCII таблицу.

С сохранением структур разобрались, теперь надо наши данные как-то оттуда вытащить и преобразовать к «педальному» виду:

... for (int i = 0; i < 7; i++) { for (int j = 0; j < 4; j++) { struct pedal *p = &pedals[i][j]; int beginAddress = sizeof(struct pedal) * (i * 6 + j); int curAddress = beginAddress; unsigned char type = EEPROM[curAddress++]; if (type == 0 || type == 1) { p->type = type; for (int k = 0 ; k < 16; k++) { p->act1[k] = EEPROM[curAddress++]; } for (int k = 0 ; k < 16; k++) { p->act2[k] = EEPROM[curAddress++]; } } } }
...

Здесь так же не происходит ничего сверхъестественного: контроллер считывает данные из памяти и заполняет ими уже существующие структуры.

Преимущество программирования через UART заключается в том, что нам опять же не требуется никаких специальных драйверов, поэтому задавать поведение манипулятора можно даже с телефона.

Демонстрация

Полный исходный код

Он вот тут

#include <Keyboard.h>
#include <Thread.h>
#include <EEPROM.h>
#define modeButton 6 struct pedal { unsigned char type; //0 — режим реального времени, 1 — режим триггера, 255 — педаль не назначена unsigned char act1[16]; unsigned char act2[16];
}; struct pedal pedals[7][4] = { { { 255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}} }, { { 255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}} }, { { 255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}} }, { { 255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}} }, { { 255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}} }, { { 255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}} }, { { 255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}}, {255, {255}, {255}} }
}; char ports[4] = {8, 16, 15, 14};
char pos1[4] = {0, 0, 0, 0};
char pos2[4] = {0, 0, 0, 0};
char state[4] = {0, 0, 0, 0};
char oldState[4] = {0, 0, 0, 0};
char wait[4] = {0, 0, 0, 0}; void pedalAction(); char mode = 0;
char curPedal; Thread pedalThreads[6] = {Thread(pedalAction, 10), Thread(pedalAction, 10), Thread(pedalAction, 10), Thread(pedalAction, 10), Thread(pedalAction, 10), Thread(pedalAction, 10)}; void setup() { pinMode(2, 1); pinMode(3, 1); pinMode(4, 1); pinMode(modeButton, 2); if (!digitalRead(modeButton)) { //Режим программирования Serial.begin(9600); while (!Serial) { PORTD = 0b00000000 + (PORTD & 0b11101100); delay(250); PORTD = 0b00010000 + (PORTD & 0b11101100); delay(250); } Serial.println(F("***Programming mode***")); Serial.println(F("Write the command as <m> <p> <c>")); Serial.println(F("m - number of mode, one digit")); Serial.println(F("p - number of pedal, one digit")); Serial.println(F("c - command, it can be:")); Serial.println(F("\tr - read pedal info")); Serial.println(F("\tw - enter to writing mode and change pedal programm")); Serial.println(F("\te - erase pedal programm and delete it")); Serial.println(F("There are up to 7 modes and 6 pedals per mode can be configured")); Serial.println(F("Mode will be incative if there is no pedal configured in it")); while (1) { while (Serial.available()) { Serial.read(); delay(1); } PORTD = 0b00000001 + (PORTD & 0b11101100); Serial.println(""); Serial.println(F("Enter command")); while (!Serial.available()); PORTD = 0b00000010 + (PORTD & 0b11101100); delay(3); if (Serial.available() == 3) { int curMode = Serial.read() - 48; int curPedal = Serial.read() - 48; char cmd = Serial.read(); if (curMode > 6 || curMode < 0) { Serial.print(F("Mode must be in 0-6. You entered ")); Serial.println(curMode); continue; } if (curPedal > 3 || curPedal < 0) { Serial.print(F("Pedal must be in 0-3. You entered ")); Serial.println(curPedal); continue; } Serial.println(); if (cmd == 'r') { int beginAddress = sizeof(struct pedal) * (curMode * 6 + curPedal); Serial.print("type: "); int curAddress = beginAddress; Serial.println(EEPROM[curAddress++]); Serial.print("act1: "); for (int i = curAddress ; i < curAddress + (sizeof(struct pedal) - 1) / 2; i++) { Serial.print(EEPROM[i]); Serial.print("\t"); } Serial.println(); curAddress = beginAddress + 1 + (sizeof(struct pedal) - 1) / 2; Serial.print("act2: "); for (int i = curAddress ; i < curAddress + (sizeof(struct pedal) - 1) / 2; i++) { Serial.print(EEPROM[i]); Serial.print("\t"); } Serial.println(); } else if (cmd == 'w') { Serial.println(F("Enter type:")); PORTD = 0b00000001 + (PORTD & 0b11101100); while (!Serial.available()); int beginAddress = sizeof(struct pedal) * (curMode * 6 + curPedal); int curAddress = beginAddress; PORTD = 0b00000010 + (PORTD & 0b11101100); EEPROM[curAddress++] = (char)Serial.parseInt(); PORTD = 0b00000001 + (PORTD & 0b11101100); Serial.println(F("Enter act1 in DEC divided by space:")); while (Serial.available()) { Serial.read(); delay(1); } while (!Serial.available()); PORTD = 0b00000010 + (PORTD & 0b11101100); while (Serial.available()) { EEPROM[curAddress++] = (char)Serial.parseInt(); delay(1); } PORTD = 0b00000001 + (PORTD & 0b11101100); curAddress = beginAddress + 1 + (sizeof(struct pedal) - 1) / 2; Serial.println(F("Enter act2 in DEC divided by space:")); while (Serial.available()) { Serial.read(); delay(1); } while (!Serial.available()); PORTD = 0b00000010 + (PORTD & 0b11101100); while (Serial.available()) { EEPROM[curAddress++] = (char)Serial.parseInt(); delay(1); } PORTD = 0b00000001 + (PORTD & 0b11101100); Serial.println(F("Finished, don't forget to verify written data!")); } else if (cmd == 'e') { int beginAddress = sizeof(struct pedal) * (curMode * 6 + curPedal); Serial.println(F("Disabling pedal...")); PORTD = 0b00000010 + (PORTD & 0b11101100); EEPROM[beginAddress] = 255; PORTD = 0b00000001 + (PORTD & 0b11101100); Serial.println(F("Pedal disabled")); } } else { Serial.println(F("Incorrect command, please read help above")); } }; } for (int i : ports) pinMode(i, 2); pinMode(17, 1); for (int i = 0; i < 7; i++) { for (int j = 0; j < 4; j++) { struct pedal *p = &pedals[i][j]; int beginAddress = sizeof(struct pedal) * (i * 6 + j); int curAddress = beginAddress; unsigned char type = EEPROM[curAddress++]; if (type == 0 || type == 1) { p->type = type; for (int k = 0 ; k < 16; k++) { p->act1[k] = EEPROM[curAddress++]; } for (int k = 0 ; k < 16; k++) { p->act2[k] = EEPROM[curAddress++]; } } } } Keyboard.begin();
} int last = 0; void loop() { int current; if ((current = digitalRead(modeButton)) != last) { if (!current) { if (++mode >= 7) mode = 0; while (pedals[mode][0].type == 255 && pedals[mode][1].type == 255 && pedals[mode][2].type == 255 && pedals[mode][3].type == 255) if (++mode >= 7) { mode = 0; break; } } last = current; digitalWrite(2, (mode + 1) & 0b001); digitalWrite(3, (mode + 1) & 0b010); digitalWrite(4, (mode + 1) & 0b100); for (int i = 0; i < 4; i++) { pos1[i] = 0; pos2[i] = 0; state[i] = 0; oldState[i] = 0; wait[i] = 0; } delay(50); } for (int i = 0; i < 4; i++) { if (pedalThreads[i].shouldRun()) { curPedal = i; pedalThreads[i].run(); } }
} void pedalAction() { struct pedal *pedal1 = &pedals[mode][curPedal]; if (pedal1->type == 255) return; unsigned char *prg; char *pos; if (pedal1->type) { int current; if ((current = digitalRead(ports[curPedal])) != oldState[curPedal]) { if (!current) state[curPedal] = !state[curPedal]; oldState[curPedal] = current; } if (!state[curPedal]) { //act1 pos2[curPedal] = 0; pos = &(pos1[curPedal]); prg = pedal1->act1; } else { //act2 pos1[curPedal] = 0; pos = &(pos2[curPedal]); prg = pedal1->act2; } } else { if (!digitalRead(ports[curPedal])) { //act1 pos2[curPedal] = 0; pos = &(pos1[curPedal]); prg = pedal1->act1; } else { //act2 pos1[curPedal] = 0; pos = &(pos2[curPedal]); prg = pedal1->act2; } } while (1) { if (wait[curPedal]) { wait[curPedal]--; return; } else if (prg[*pos] == 250) { wait[curPedal] = prg[++*pos]; } else if (prg[*pos] == 254) { //Удерживать клавишу, следующую за *pos Keyboard.press(prg[++*pos]); } else if (prg[*pos] == 253) { //Отпустить клавишу, следующую за *pos Keyboard.release(prg[++*pos]); } else if (prg[*pos] == 252) { delay(10); //"Пропуск хода", ничего не делать ++*pos; return; } else if (prg[*pos] == 251) { //Переместиться в программе на позицию в ячейке *pos+1 *pos = prg[*pos + 1]; return; } else if (prg[*pos] == 255 || prg[*pos] == 0) { //Конец программы, просто заглушка return; } else { //Отправляем нажатие клавиши Keyboard.write(prg[*pos]); } //Циклически переходим на ячейку вперёд после тех команд, после которых это необходимо if (++*pos >= 16) pos = 0; }
}

Послесловие

Хотя изначально я и делал педалборд для возможности проматывания записи во время игры на гитаре, однако лично мне показалось удобным испольщование педалей и в обычных задачах, главное немного привыкнуть к такому необычному манипулятору. А вот тут кроется ещё одна проблема: уже без любимых педалей работать становится наоборот сложнее, так как приходится вспоминать, что, куда и для чего нажимать. Если в офис педали ещё можно носить и подключать, то в институте бегать с ними по кабинетам уже сложнее. Так что использовать этот девайс для чего-то, кроме его изначального предназначения стоит на свой страх и риск.

Собраный педалборд:

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть