Programmierung des Lego NXT in C. Hochschule Mannheim Fakultät für Informatik

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1 Programmierung des Lego NXT in C Hochschule Mannheim Fakultät für Informatik

2 Der NXT Stein Technische Daten 32-bit ARM7 Microcontroller 256 Kbytes FLASH, 64 Kbytes RAM 8-bit AVR microcontroller 4 Kbytes FLASH, 512 Byte RAM Bluetooth Kommunication (drahtlos) USB Anschluß (12 Mbit/s) 4 Eingänge 3 Ausgäne Es können bis zu 3 Steine miteinander verbunden werden (Kommunikation ist nur mit einem Stein möglich) 100 x 64 pixel LCD Display (graphisch) Lautsprecher

3 Motoren und Sensoren für den NXT Der NXT Motor - Servo-Motor - verfügt über integrierten Rotationssensor - Rotationssensor - misst Geschwindigkeit und Abstand - leitet Ergebnisse an intelligenten NXT Stein weiter - Motoren können auf ein Grad genau gesteuert werden - Mehrere Motoren können kombiniert werden und mit derselben Geschwindigkeit arbeiten

4 C Programmierung des NXT mit NXC

5 Not exactly C (NXC) Einführung - Programmiersprache zur Programmierung des NXT - enthält die lexikalischen Regeln für den Compiler, die Programmstruktur, Befehle und Ausdrücke und die Operationen des Preprozessors - ist abhängig von Groß- und Kleinschreibung

6 Kommentare NXC - Sprachelemente - Es gibt es 2 Arten der Darstellung von Kommentare - Die erste Darstellungsweise basiert auf die Darstellung von Kommentaren in C - Kommentar beginnt mit /* - Kommentar endet mit */ - Kommentare können sich über mehrere Zeilen erstrecken - Beispiel 1: /* Das ist ein Kommentar */ - Beispiel 2:: /* Das ist ein Kommentar, der sich über 2 Zeilen erstreckt */ - Die zweite Darstellungsweise basiert auf die Darstellung in C++ - Jede Kommentarzeile beginnt mit // - Beispiel 1: // Das ist ein Kommentar - Beispiel 2:: // Das ist ein Kommentar, der sich // über 2 Zeilen erstreckt 6

7 Whitespace NXC - Sprachelemente - Whitespace sind Leerzeichen, Tabulatoren und Zeilenumbrüche - Verwendung zur Teilung von Token und um ein Programm lesbar zu machen - Leerzeichen in Ausdrücken für die Addition und Substruktion haben keinen Einfluss auf das Programm - Beispiel: x=2; x = 2; Beide Ausdrücke weisen der Variablen x die Zahl 2 zu. - Es gibt Operanten, die aus 2 oder mehr Zeichen sind, in diesen darf kein zusätzliches Leerzeichen eingefügt werden - Beispiel: x = 1 >> 4; //setzt x auf 1 rechts ausgerichtet mit 4 bits x = 1 > > 4; // Fehler

8 Numerische Konstante NXC - Sprachelemente - Können entweder in dezimaler oder in hexadezimaler Form geschrieben werden - Dezimale Konstanten bestehen aus einer oder mehreren dezimalen Stellen - Hexadezimale Zahlen beginnen mit 0x oder 0X, gefolgt durch eine oder mehrere hexadezimale Stellen - Beispiel: x = 10; // ordnet x die Zahl 10 zu (dezimal) x = 0x10; // setzt x auf 16 (10 hexadezimal) Zeichenketten Konstante - Zeichenketten werden in doppelte Anführungsstriche gesetzt - Beispiel für Ausgabe auf dem LCD des NXT: TextOut(0, LCD_LINE1, testing );

9 NXC - Sprachelemente Bezeichnungen und Schlüsselwörter - Bezeichner werden für Variablen, Aufgaben, Funktionen und Unterprogrammnamen benutzt - das erste Zeichen in einem Bezeichner muss ein Buchstabe (groß oder klein) oder ein Unterstrich (_) sein. - Eine Reihe von Bezeichnern wird von NXC selbst reserviert - Bezeichner von NXC

10 Variablen NXC - Sprachelemente - Folgende Variablentypen können z. B. verwendet werden: int char bool string long short -Variablen werden deklariert durch - Schlüsselwort für den Typ, - Liste von Variablen getrennt durch Komma - ggf. einem Startwert - beendet mit einem Semikolon - Beispiel: int x; // deklariert x als integer Zahl bool x,y; // deklariert x und y als boolesche Zahl long a=1,b; // deklariert a mit Startwert 1, und b

11 Motoren

12 Motorensteuerung 4 grundlegende Arten der Motorensteuerung 1. Ein- und Ausschalten der Motoren jegliche Festlegungen (unregulierter Modus); 2. Festlegung der Motorengeschwindigkeit (Geschwindigsregulierter Modus) 3. Paarung von Motoren, sie laufen dann mit der selben Geschwindigkeit (Synchronisierte Motorregelung) 4. Steuerung von einem oder einem Set von Motoren über ein Ziel oder Entfernung, dass/die erreicht werden muss (Tachometer begrenzter Modus)

13 Unregulierte Motorensteuerung Motorensteuerung Kommandos: OnFwd und OnRev Off Funktionsweise der Befehle - Einschalten der Motoren - Bremsen sind aktiviert - Regulierungsmodus ist nicht in Betrieb (idle) - Führt ein Reset auf den Block und das Tachometer aus (möchte man kein Reset ausführen, so verwendet man OnFwdEx und OnRevEx Syntax: OnFwd(OUT_ABC, Geschwindigkeits%); OnRev(OUT_ABC, Geschwindigkeits%); Off(OUT_ABC);

14 Unregulierte Motorensteuerung Beispiel: task main() { OnFwd(OUT_ABC,75); Wait(5000); OnRev(OUT_AC, 75); Wait(5000); Off(OUT_ABC); Wait(5000); } Motorensteuerung

15 Motorensteuerung Geschwindigkeitsregulierte Motorensteuerung Kommandos: OnFwdReg und OnRevReg Off Funktionsweise der Befehle - Arbeitsweise wird besonders im niedrigen Geschwindigkeitsbereich sichtbar - Firmware hat hier mehr Möglichkeiten Justierungen auszuführen - Regulierungsmodus ist in Betrieb (speed) - Führt ein Reset auf den Block und das Tachometer aus (möchte man kein Reset ausführen, so verwendet man OnFwdRegEx und OnRevRegEx Syntax: OnFwdReg(OUT_ABC, Geschwindigkeits%, Geschwindigkeitsmodus); OnRevReg(OUT_ABC, Geschwindigkeits%, Geschwindigkeitsmodus); Off(OUT_ABC);

16 Geschwindigkeitsregulierte Motorensteuerung - Beispiel - task MotorStatus() { while (true) { NumOut(0, LCD_LINE1, MotorActualSpeed(OUT_A)); NumOut(0, LCD_LINE2, MotorActualSpeed(OUT_C)); } } task main() { start MotorStatus; OnFwdReg(OUT_ABC, 40, OUT_REGMODE_IDLE); Wait(5000); OnRevReg(OUT_AC, 40, OUT_REGMODE_SPEED); Wait(5000); Off(OUT_ABC); StopAllTasks(); }

17 Synchronisierte Motorensteuerung Motorensteuerung Kommandos: OnFwdSync und OnRevSync Off Funktionsweise der Befehle - Bezieht sich auf ein Motorenpaar (jeweils auf 2 Motoren) - Kann nicht für einen oder alle drei Motoren genutzt werden - Lässt die 2 ausgewählten Motoren mit der selben Rate (synchron) laufen - Führt ein Reset auf den Block und das Tachometer aus (möchte man kein Reset ausführen, so verwendet man OnFwdSyncEx und OnRevSyncEx Syntax: OnFwdSync(OUT_AC, Geschwindigkeits%, Drehung in %); OnRevSync(OUT_AC, Geschwindigkeits%, Drehung in %); Off(OUT_ABC); Geschwindigkeits% Drehung in %

18 Synchronisierte Motorensteuerung - Beispiel - Beispiel: Geradeaus Fahren task main() { OnFwdSync(OUT_AC, 75, 0); Wait(5000); OnRevSync(OUT_AC, 75, 0); Wait(5000); Off(OUT_ABC); }

19 Tachometer begrenzte Motorensteuerung Kommandos: RotateMotor Motorensteuerung Funktionsweise der Befehle - Der eingebaute Rotationssensor gibt dem NXT Auskunft über Schnelligkeit und und wie weit weg sich der Roboter bewegt hat - Man kann dem Roboter sagen, nach welcher Anzahl von Drehungen er stoppen soll - Weit mehr Einstellungen sind z. B. in der RotateMotorEx möglich Syntax: RotateMotor(OUT_AC, Geschwindigkeits%, WertRotationssensor); RotateMotor(OUT_AC, Geschwindigkeits%, WertRotationssensor, Drehung%, MotorSynchron, MotorenBremse);

20 Tachometer begrenzte Motorensteuerung - Beispiel - task main() { RotateMotor(OUT_AC, 75, 1000); }

21 Sensoren

22 Initialisierung des Berührungssensors SetSensor(S1, SENSOR_TOUCH); oder SetSensorTouch(S1); Berührungssensor Abfrage des Berührungssensors - gefragt wird, ob der Berührungssensor gedrückt ist oder nicht - ist der Berührungssensor nicht gedrückt, so hat der den Wert 0 (false) - ist der gedrückt, so hat er einen von Null verschiedenen Wert

23 task main() { SetSensor(S1,SENSOR_TOUCH); OnFwd(OUT_AC, 75); while (true) //Endlosschleife { if (SENSOR_1 == 1) { OnRev(OUT_AC, 75); Wait(300); OnFwd(OUT_A, 75); Wait(300); OnFwd(OUT_AC, 75); } } } Berührungssensor - Beispiel -

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