Intégration IoT : Contrôle Arduino à distance via applications Windows 10 UWP

Tout le code cs fera référence à MainPage.cs

7. Dans la classe MainPage, ajoutez les déclarations suivantes au début :

// Usb non supporté sur Win8.1. Pour les étapes de connexion USB, référez-vous à la solution win10.
BluetoothSerial bluetooth;
RemoteDevice arduino;

// Broches utilisées. Note : numéros de broches réels.
private const int LED_PIN = 5;

8. Dans le constructeur MainPage, après InitializeComponent() :

bluetooth = new BluetoothSerial("FireFly-748B");
arduino = new RemoteDevice(bluetooth);
bluetooth.ConnectionEstablished += OnConnectionEstablished;

Remplacez FireFly-748B par votre SPP.

9. Implémentez OnConnectionEstablished en ajoutant la méthode suivante à la classe :

private void OnConnectionEstablished() {
  // Activer les boutons sur le thread UI !
  var action = Dispatcher.RunAsync(Windows.UI.Core.CoreDispatcherPriority.Normal, new Windows.UI.Core.DispatchedHandler(() => {
    this.OnButton.IsEnabled = true;
    this.OffButton.IsEnabled = true;
    arduino.pinMode(LED_PIN, PinMode.OUTPUT);
  }));
}

10. Ajoutez enfin les gestionnaires d'événements pour les boutons :

private void OnButton_Click(object sender, RoutedEventArgs e) {
  // Allumer la LED connectée à la broche 5
  arduino.digitalWrite(5, PinState.HIGH);
}

private void OffButton_Click(object sender, RoutedEventArgs e) {
  // Éteindre la LED connectée à la broche 5
  arduino.digitalWrite(5, PinState.LOW);
}

11. Testez la compilation de l'app UWP en configurations x86, x64 et ARM.

[5] Déploiement et test des applications universelles

Dans cette section, nous câblerons la LED matérielle sur l'Arduino et lancerons l'app sur le bureau et un téléphone Windows 10*.

Test sur votre bureau

1. Définissez l'app Bureau comme projet de démarrage.
2. Ciblez x86 et Local Machine. Recompilez l'app UWP bureau.

3. Connectez la broche Arduino 5 à une LED matérielle. Fournissez GND, VCC et une résistance série adaptée.

Comme mentionné dans un blog précédent concernant le Windows 10 IoT Raspberry PI 2 GPIO, j'utilise une carte de développement pour mes tests d'E/S (LEDs, interrupteurs, etc.). Si vous n'en avez pas, vous pouvez utiliser la configuration matérielle « Blinky » mais vous devrez inverser la polarité du réglage de broche dans les gestionnaires de boutons.

4. Alimentez l'Arduino et appuyez le module Bluetooth avec votre bureau (Code=1234). Je suppose que vous savez faire cela.
5. Lancez l'app.
6. Il demandera probablement si l'app peut se connecter au module Bluetooth… OK.
7. Testez la fonctionnalité. Placez un point d'arrêt dans les gestionnaires de boutons et vérifiez que le débogage fonctionne.
8. Répétez 4.1 à 4.6 pour x64 si vous avez un bureau 64 bits.
9. Désactivez le Bluetooth sur votre bureau.

Maintenant testez votre téléphone Windows 10, en supposant qu'il est configuré pour le développement.

10. Allumez le téléphone, allez dans Paramètres/Bluetooth et activez-le. Appairez avec le module Bluetooth (Code = 1234).
11. Continuant avec l'app Windows Universal comme projet de démarrage…
12. Ciblez ARM, Device et recompilez.
13. Connectez le téléphone via USB Série au bureau et déployez l'app.

Maintenant testez le Raspberry PI 2

CECI EST UN TRAVAIL EN COURS. VOIR NOTE À LA FIN DE CETTE SECTION

13. Le débogueur distant est déjà installé et actif sur le RPI2 configuré pour Win 10 IoT.
14. Déterminez l'adresse IP du RPI2, ex: avec Windows IoT Core Watcher.

15. Dans Propriétés du projet-Débogage, définissez la cible sur Machine distante, Aucune authentification, et entrez l'adresse IP.

16. Recompilez l'app UWP.
17. Déployez et testez l'app sur le RPI2.

Je n'ai pas encore réussi à connecter la version RPI2 via Bluetooth :

• Le Bluetooth n'est pas encore supporté dans l'ensemble
• Laissez des commentaires si vous avez des idées ou du succès avec cela.
• Je mettrai à jour quand je ferai des progrès.

Le dongle Bluetooth est chargé sur le RPI2 :

[6] « Embellir » l'interface utilisateur

Ce qui suit va améliorer l'UI et ajouter des boutons Connexion et Déconnexion Bluetooth.

1. Modifiez le code XAML du Grid UI :

<Grid Background="{ThemeResource ApplicationPageBackgroundThemeBrush}">
  <Grid.RowDefinitions>
    <RowDefinition Height="Auto"/>
    <RowDefinition Height="Auto"/>
    <RowDefinition Height="Auto"/>
    <RowDefinition Height="Auto"/>
    <RowDefinition Height="32"/>
    <RowDefinition Height="Auto"/>
  </Grid.RowDefinitions>
  <Button Name="ConnectButton" Click="ConnectButton_Click" Grid.Row="0" IsEnabled="True" HorizontalAlignment="Stretch" BorderBrush="Lime" Foreground="Lime" FontSize="32">Connect</Button>
  <Button Name="OffButton" Click="OffButton_Click" Grid.Row="1" IsEnabled="False" HorizontalAlignment="Stretch" Foreground="White" Background="Green" FontSize="32">Off!</Button>
  <Button Name="OnButton" Click="OnButton_Click" Grid.Row="2" IsEnabled="False" HorizontalAlignment="Stretch" Foreground="White" Background="Red" FontSize="32">On!</Button>
  <Button Name="DisconnectButton" Click="DisconnectButton_Click" Grid.Row="3" IsEnabled="False" HorizontalAlignment="Stretch" Foreground="Red" BorderBrush="Red" FontSize="32">Disconnect</Button>
  <ProgressRing x:Name="progress1" Grid.Row="5" Height="50" Visibility="Visible"/>
</Grid>

L'UI a des boutons plus grands et plus colorés pour une meilleure utilisabilité. J'en suis arrivé là après l'avoir testée avec ma petite-fille de 4 ans !.

Le ProgressRing est visible et tourne pendant que l'app se connecte.

2. Insérez à la fin de OnConnectionEstablished() :

// BT connecté donc éteindre le progress ring
this.progress1.IsActive = false;
this.progress1.Visibility = Visibility.Collapsed;

3. Ajoutez les gestionnaires pour les boutons Connect et Disconnect :

private void ConnectButton_Click(object sender, RoutedEventArgs e) {
  // Ces paramètres n'importent pas pour Bluetooth-Arduino Firmata, sauf SerialConfig.SERIAL_8N1
  bluetooth.begin(115200, SerialConfig.SERIAL_8N1);
  this.ConnectButton.IsEnabled = false;
  // Connexion BT donc afficher progress ring
  this.progress1.IsActive = true;
  this.progress1.Visibility = Visibility.Visible;
}

private void DisconnectButton_Click(object sender, RoutedEventArgs e) {
  bluetooth.end();
  this.OnButton.IsEnabled = false;
  this.OffButton.IsEnabled = false;
  this.ConnectButton.IsEnabled = true;
  this.DisconnectButton.IsEnabled = false;
}

4. Mettez en commentaire ou supprimez la ligne suivante du constructeur MainPage car elle est maintenant dans le gestionnaire du bouton Connect :

bluetooth.begin(115200, SerialConfig.SERIAL_8N1);

5. Ajoutez la gestion d'état suivante au gestionnaire OnButton :

this.OffButton.IsEnabled = true;
this.OnButton.IsEnabled = false;

6. Et ceci au gestionnaire OffButton :

this.OffButton.IsEnabled = false;
this.OnButton.IsEnabled = true;

7. Déployez et testez l'app sur les 3 (4) cibles comme dans la section 5.

[7] Ajouter une entrée poussoir

Dans cette extension aux apps universelles Windows 8.1, une entrée GPIO poussoir, sur la broche Arduino 5, est gérée et son état affiché dans l'UI. L'entrée sera initialement détectée en lisant périodiquement la valeur. La fonctionnalité sera ensuite améliorée en implémentant un gestionnaire pour l'événement DigitalPinChanged.

1. Modifiez le contrôle Grid dans le code XAML UI :

<Grid Background="{ThemeResource ApplicationPageBackgroundThemeBrush}">
  <Grid.RowDefinitions>
    <RowDefinition Height="Auto"/>
    <RowDefinition Height="Auto"/>
    <RowDefinition Height="Auto"/>
    <RowDefinition Height="Auto"/>
    <RowDefinition Height="32"/>
    <RowDefinition Height="Auto"/>
    <RowDefinition Height="Auto"/>
  </Grid.RowDefinitions>
  <Button Name="ConnectButton" Click="ConnectButton_Click" Grid.Row="0" IsEnabled="True" HorizontalAlignment="Stretch" BorderBrush="Lime" Foreground="Lime" FontSize="32">Connect</Button>
  <Button Name="OffButton" Click="OffButton_Click" Grid.Row="1" IsEnabled="False" HorizontalAlignment="Stretch" Foreground="White" Background="Green" FontSize="32">Off!</Button>
  <Button Name="OnButton" Click="OnButton_Click" Grid.Row="2" IsEnabled="False" HorizontalAlignment="Stretch" Foreground="White" Background="Red" FontSize="32">On!</Button>
  <Button Name="DisconnectButton" Click="DisconnectButton_Click" Grid.Row="3" IsEnabled="False" HorizontalAlignment="Stretch" Foreground="Red" BorderBrush="Red" FontSize="32">Disconnect</Button>
  <ProgressRing x:Name="progress1" Grid.Row="5" Height="50" Visibility="Visible"/>
  <TextBox Name="TxtPin6" Visibility="Visible" Grid.Row="6" Text="Pushbutton: HIGH"></TextBox>
</Grid>

2. Dans la classe MainPage, spécifiez la broche d'entrée :

// Dans les déclarations en haut de la classe, ajoutez la broche d'entrée :
private const int PB_PIN = 6;

// Dans le gestionnaire OnConnectionEstablished, mettez-la en entrée :
arduino.pinMode(PB_PIN, PinMode.INPUT);

3. Ajoutez un timer pour sonder l'entrée :

// Dans les déclarations en haut de la classe :
// En mode sondage, le timer échantillonne les entrées
private DispatcherTimer pbPolltimer;

// Dans le constructeur, configurez le timer :
this.pbPolltimer = new DispatcherTimer();
this.pbPolltimer.Interval = TimeSpan.FromMilliseconds(250);
this.pbPolltimer.Tick += PBTimer_Tick;
this.pbPolltimer.Stop();

// Ajoutez son gestionnaire d'événement tick :
PinState pbPinValue = PinState.LOW;

private void PBTimer_Tick(object sender, object e) {
  PinState pbPinValueTemp = arduino.digitalRead(6);
  Pushbutton_Pressed(pbPinValueTemp);
}

// Implémentez PushButton_Pressed() :
private void Pushbutton_Pressed(PinState pbPinValueTemp) {
  if (pbPinValue != pbPinValueTemp) {
    // Écrire la valeur si changée
    TxtPin6.Text = "Pushbutton: " + pbPinValueTemp.ToString();
    pbPinValue = pbPinValueTemp;
  }
}

4. Il nous faut un interrupteur poussoir. Heureusement ma carte de développement en fournit, j'utilise donc celle-ci. Sinon, implémentez le circuit opposé.

Avec le Win 10 IoT Raspberry PI 2 (RPI2), il a été signalé qu'il y a des bugs sur la fréquence d'enregistrement des entrées numériques, qui seront corrigés dans la RTM pour Win 10 IoT.

La fonctionnalité sera ensuite améliorée en implémentant un gestionnaire pour l'événement DigitalPinChanged.

L'antirebond peut être amélioré matériellement :

• Mettre un petit condensateur aux bornes de l'interrupteur pour ajouter un antirebond matériel comme délai RC.
• Ajouter un trigger de Schmitt à ce circuit.

Avec le RPI2, il y a une option pour ajouter l'antirebond par configuration logicielle.

5. Compilez, déployez et testez l'app sur les cibles comme précédemment.

Ajoutons maintenant une LED simulée logiciellement dans l'UI pour afficher l'état de l'interrupteur.

6. Ajoutez au XAML Grid dans les deux apps universelles :

- Ajoutez une autre RowDefinition (en bas) :
<RowDefinition Height="Auto"/>

// Ajoutez le contrôle ellipse suivant à cette rangée :
<Ellipse x:Name="PBStatusLED" Fill="#FF96969B" Grid.Row="7" Stroke="Black" Width="64" IsRightTapEnabled="False" IsTapEnabled="True" IsDoubleTapEnabled="False" Height="64" VerticalAlignment="Top" HorizontalAlignment="Center" />

7. Ajoutez deux définitions de pinceaux de couleur dans les déclarations de la classe MainPage :

// Couleurs pour l'ellipse quand le poussoir matériel est pressé/relâché
private SolidColorBrush redBrush = new SolidColorBrush(Windows.UI.Colors.Red);
private SolidColorBrush grayBrush = new SolidColorBrush(Windows.UI.Colors.LightGray);

8. Implémentez la manipulation de la LED avec ces couleurs :

- Dans le constructeur de la classe, définissez sa couleur initiale :
// Démarrer avec couleur éteinte pour l'ellipse
this.PBStatusLED.Fill = grayBrush;

// Dans PushButtonPressed(), définissez sa couleur selon l'état du bouton :
switch (pbPinValue) {
  case PinState.HIGH:
    this.PBStatusLED.Fill = redBrush;
    break;
  case PinState.LOW:
    this.PBStatusLED.Fill = grayBrush;
    break;
}

9. Compilez, déployez et testez les apps sur les cibles… Voilà !

Maintenant améliorons ce code en utilisant l'événement numérique.

10. Mettez en commentaire tout le code lié au timer, mais laissez la fonction PushButtonPressed() ; d'où la raison de la séparer du gestionnaire tick du timer.
11. Ajoutez la spécification du délégué d'événement à OnConnectionEstablished() dans l'action :

arduino.AnalogPinUpdatedEvent += Arduino_AnalogPinUpdated;

Nous pourrions essayer d'implémenter le gestionnaire d'événement ainsi :

private async void Arduino_DigitalPinUpdated(byte pin, PinState pinValue) {
  if (pin == PB_PIN) {
    Pushbutton_Pressed(pinValue);
  }
}

Mais cela échoue car l'événement s'exécute dans un thread séparé du thread UI principal. C'est le même problème que dans .NET Windows Forms if (InvokeRequired).

12. Implémentez le gestionnaire d'événement ainsi :

private async void Arduino_DigitalPinUpdated(byte pin, PinState pinValue) {
  await Dispatcher.RunAsync(Windows.UI.Core.CoreDispatcherPriority.Normal, () => {
    if (pin == PB_PIN) {
      Pushbutton_Pressed(pinValue);
    }
  });
}

13. Compilez, déployez et testez les apps sur les cibles. Voilà !

[8] Ajouter une entrée analogique

Cette extension ajoute une barre de progression à l'UI pour afficher le niveau d'un potentiomètre dans le matériel. L'entrée analogique se fait via A0, broche 14.

Ma carte de développement fournit un potentiomètre pour cela, sinon implémentez ce circuit :

Les broches d'entrée analogique sont broche 14 (A0) à broche 19 (A5).

arduino.pinMode(ANALOG_PIN, PinMode.ANALOG);

Le commentaire ci-dessus est pertinent. La signature du gestionnaire d'événement fournit l'index de la broche analogique (0 à 5) pas le numéro de broche.

Les valeurs analogiques vont de 0 à 1024. (10 bits)

// Note : Il faut le numéro de broche réel, pas l'index analogique :

arduino.pinMode(ANALOG_PIN, PinMode.ANALOG);

1. Réactivez le timer de sondage et désactivez l'événement poussoir dans la classe MainPage.
2. Dans le contrôle Grid du code XAML UI, ajoutez une autre rangée et une ProgressBar :

<ProgressBar x:Name="analogBar" Value="0" Margin="10" Maximum="255" Height="32" IsIndeterminate="False" Grid.Row="8" Foreground="Green"/>

2. Ajoutez le code de la broche analogique :

- Déclarez la broche au début de la classe MainPage :
private const int ANALOG_PIN = 14;

// Mettez son mode à analogique dans OnConnectionEstablished() comme ci-dessus

- Ajoutez au gestionnaire d'événement tick du timer :
// Note : Le numéro de broche pour AnalogRead est l'index analogique
int PinValue = arduino.analogRead(ANALOG_PIN - 14);
this.analogBar.Value = PinValue;

3. Compilez, déployez et testez l'app sur les cibles. Faites varier le potentiomètre et observez les changements de la ProgressBar.

Maintenant la version pilotée par événements

4. Remettez en commentaire le code du timer de sondage.
5. Ajoutez la spécification du gestionnaire d'événement analogique à OnConnectionEstablished() :

// Note : Il faut le numéro de broche réel, pas l'index analogique :
arduino.pinMode(ANALOG_PIN, PinMode.ANALOG);

6. Ajoutez la méthode de gestionnaire d'événement Arduino_DigitalPinUpdated :

private async void Arduino_AnalogPinUpdated(byte pin, ushort PinValue) {
  // Note : Le numéro de broche est l'index analogique
  if (pin == ANALOG_PIN - 14) {
    await Dispatcher.RunAsync(Windows.UI.Core.CoreDispatcherPriority.Normal, () => {
      this.analogBar.Value = PinValue;
    });
  }
}

Notez que la mise à jour UI doit à nouveau être faite de façon asynchrone.

7. Compilez, déployez et testez l'app sur les cibles.

[9] Ajouter une sortie PWM

La mise en œuvre d'une sortie analogique en PWM pour piloter une LED (variée via un curseur) est laissée au lecteur.

• Broches PWM : 3, 5, 6, 9, 10, 11
• Pour définir une broche en PWM : arduino.pinMode(PWM_PIN, PinMode.PWM)
• Pour définir un niveau PWM : arduino.analogWrite(byte, ushort)
• Les valeurs analogWrite vont de 0 à 255 (paramètre ushort)

Je pourrais fournir une solution plus tard.

[1] J'ai en fait utilisé une version antérieure retirée du module Bluetooth, mais la fonctionnalité semble identique.

Code

• WindowsRemoteArduino_Win10.zip

WindowsRemoteArduino_Win10.zip C#

Version étendue de « Blinky »
Entrée, Sortie, Entrée Analogique
UI plus élaborée
Aperçu non disponible (téléchargement uniquement).

Schémas