LeJOS Tutorial. EV3 und Java

Transkript

1 LeJOS Tutorial EV3 und Java

2 Hinweis Hinweis Das in diesem Dokument beschriebene Tutorial erläutert die Grundlagen bezüglich Java auf den Lego EV3- Robotern in Form von lejos und befasst sich mit den zur Installation und Einrichtung der Programmierumgebung für lejos notwendigen Schritten sowohl auf dem eigenen Computer als auch auf dem EV3 Das Tutorial wurde für Nutzer mit einem Windows-7-Computer konzipiert und beschreibt die darauf notwendige Vorgehensweise Unabhängig davon kann lejos ebenso auf einem Computer mit Linux oder MacOS eingerichtet werden Die dazu notwendigen Schritte werden hier jedoch nicht beschrieben Das gesamte Tutorial zur Installation von lejos auf dem EV3 basiert auf dem von lejos konzipierten Wiki, welches unter eingesehen werden kann Alle in diesem Tutorial beschriebenen Links zu Webseiten, Namen von Ordnern/Dateien und Versionen können sich zukünftig ändern, da sich das Projekt zt noch in der Entwicklung befindet Falls es durch Änderungen zu Fehlern/Schwierigkeiten beim Ausführen des in diesem Tutorials beschriebenen Schritten kommen sollte, bitten wir Sie, sich über unser Webportal über den neuesten Stand zu informieren Sollte dennoch keine Lösung möglich sein, können Sie sich ebenfalls über die Roberta-Webseite mit uns in Kontakt setzen 2/36

3 Installation 1 Installation 11 Vorbereitung der Installation auf Windows 7 Folgende Komponenten werden für dieses Tutorial benötigt Die Installation der Software-Komponenten auf einem Windows 7 PC wird in den nachfolgenden Kapiteln erklärt Software: JDK (Java Development Kit) Oracle Java SE Embedded JVM (Java Virtual Machine) micro SD Karte 1GB oder größer lejos Eclipse IDE for Java Developers Komponenten: micro SD Karte 1GB oder größer microsd auf SD Adapter (meist bei micro-sd-karten dabei) SD-Karten-Lesegerät (entweder in PC integriert oder als USB-Stick / externes Lesegerät) WLAN Stick (optional) 12 JDK Benötigt wird JDK (Java Development Kit) ab Version 7 (es wird jedoch stets die neueste Version empfohlem) Zu beachten ist, dass die JRE (Java Runtime Enviroment) nicht ausreicht, um Java-Programme zu kompilieren Zu finden ist das JDK unter 1 Im oberen Menü den Cursor auf Downloads platzieren Ein Untermenü öffnet sich 2 Unter»Popular Downloads «Java for Developers auswählen 3 Java Developers auswählen 4 Java Download -Button Java Platform (JDK) 7uXX anklicken (XX steht als Platzhalter für die jeweils aktuelle Versionsnummer) 3/36

4 Installation Abbildung 1: Download des JDK von der Oracle-Webseite 5 Es folgt eine kurze Beschreibung des JDK Darunter befindet sich die Auflistung der für das»java SE Development Kit 7uXX «verfügbaren Downloads für verschiedene Plattformen Den Lizenzvereinbarungen oberhalb der Liste zustimmen 6 In der Liste Windows x86 suchen und den zugehörigen Link jdk-7uxx-windows-i586exe zum Download auswählen 7 Die Installation der heruntergeladenen Datei starten und den Hinweisen der Softwareinstallation folgen Es wird empfohlen, die dortigen Standardeinstellungen, wie beispielsweise den Installationspfad, nicht zu ändern 13 Java SE Embedded JVM Weiterhin wird Java SE Embedded für den EV3 benötigt Zu finden ist»java SE Embedded for LEGO Mindstorms EV3 «unter : Für den folgend beschriebenen Download wird ein Oracle-Account benötigt Diesen am besten vor den unten aufgeführten Schritten (kostenlos) auf der Oracle-Homepage oben links über Sign In/Register erstellen und sich einloggen Sonst wird kurz vor dem Download in Punkt 7 nach einem Account gefragt und alle Schritte davor müssen erneut ausgeführt werden 1 Im oberen Menü den Cursor auf Downloads platzieren Ein Untermenü öffnet sich 2 Unter»Popular Downloads «Java for Developers auswählen 4/36

5 Installation 3 Java Embedded im Menü auf der linken Seite auswählen 4 Im oberen Menü unter Downloads Jave SE Embedded auswählen Abbildung 2: Navigation zum Download auf der Oracle-Webseite 5 Auf der aktuellen Seite runterscrollen bis zum Punkt Special Community Pages und den Link Running Java SE Embedded on LEGO Mindstorms EV3 anklicken (siehe Abbildung 3) Abbildung 3: Navigation zum Download auf der Oracle-Webseite 6 Den Lizenzvereinbarungen oberhalb des Download-Links zustimmen Falls noch kein Oracle-Account vorhanden ist, muss dieser zuerst (kostenlos) erstellt werden, um Software herunterladen zu können (siehe Hinweis oben) 7 Den Link ejre-7uxx-fcs-b13-linux-arm-sflt-headless-18_dec_2013targz zum Download auswählen und abspeichern (siehe Abbildung 4) 5/36

6 Installation Abbildung 4: Download von»java for LEGOMindstormsEV3 «auf der Oracle-Webseite 14 Bootfähige SD-Karte Um lejos-programme auf dem EV3 starten zu können, wird eine bootfähige SD-Karte benötigt, welche die benötigte Java Embedded JVM, lejos Klassen sowie WiFi-Konnektivität auf dem EV3 bereitstellt Das Image der SD-Karte, also ein Speicherabbild der eigentlichen Datei, basiert auf der ursprünglichen LEGO Firmware und wird wie folgt heruntergeladen und erstellt: 1 Unter die aktuellste Version aus der Liste anklicken (derzeit 050-alhpa) 2 Die dort angezeigte Datei sdzip anklicken und herunterladen 6/36

7 Installation 3 Die heruntergeladene Datei entpacken Dazu die Datei mit einem Rechtsklick anklicken und in dem Menü die Option Hier entpacken auswählen Mit dem Win32DiskImager (kostenlos herunterladbar unter oder einem anderen Programm mit gleichen Optionen) kann das Image wie folgt auf die SD-Karte geschrieben werden: 1 Die SD-Karte in den SD-Karten-Leser des Computers stecken und den Laufwerksbuchstaben der SD-Karte notieren 2 Den Win32DiskImager starten und zur entpackten sdimg-datei navigieren 3 Den Laufwerksbuchstaben der SD-Karte auswählen (sicherstellen, dass dieser korrekt ist!) 4 Mit Write den Schreibvorgang starten Um zu überprüfen, dass das Image erfolgreich auf die SD-Karte geschrieben wurde und somit die bootfähige SD-Karte erstellt wurde, können folgende Schritte ausgeführt werden: 1 Die gerade beschriebene SD-Karte sicher entfernen 2 Nachdem die SD-Karte aus dem PC entnommen wurde, diese wieder einlegen 3 Nun sollte das Laufwerk LMS2012 zu sehen sein Sollte das Laufwerk LMS2012 nicht sichtbar sein, kann die oben beschriebene Prozedur zur Erstellung der SD-Karte erneut wiederholt werden Unter Windows ist nur die LMS2012-Partition mit einer Größe von 50 MB zu erkennen, wovon ca 34 MB belegt sind Zuletzt wird noch das vorher herunter geladene»java SE Embedded for LEGOMindstormsEV3 «auf die SD-Karte kopiert Dazu einfach im Windows Explorer zu den eigenen Downloads navigieren (bzw dorthin, wo die Java-SE-Embedded-Datei abgespeichert wurde), die Datei kopieren, zur SD-Karte navigieren und die kopierte Datei einfügen Wenn der letzte Punkt erfolgreich abgeschlossen ist, kann die SD-Karte zur Nutzung von lejos auf dem EV3 verwendet werden Um die SD-Karte später wieder problemlos aus dem EV3 entfernen zu können, ist es sinnvoll, einen kleinen Streifen Tesafilm als»rückholschnur «von der SD-Karte nach außen auf das EV3-Gehäuse zu kleben 7/36

8 Java und lejos 2 Installation von eclipse und lejos 21 Entwicklungsumgebung eclipse lejos nutzt die Entwicklungsumgebung eclipse, worin die Java-Programme für den EV3 erstellt werden können Es wird empfohlen, mit der jeweils aktuellsten eclipse-version zu arbeiten eclipse kann wie folgt unter heruntergeladen und installiert werden: 1 In der Liste neben dem Punkt Eclipse IDE for Java Developers den Link Windows 32 Bit auswählen (siehe Abbildung 5) Abbildung 5: Download von eclipse 2 Die Datei eclipse-java-kepler-sr1-win32zip über den vorgeschlagenen Link (»mirror«) herunterladen 3 Die heruntergeladene Datei eclipse-java-kepler-sr1-win32zip an den gewünschten Ort entpacken 4 Im entpackten Ordner die Datei eclipseexe anklicken und so eclipse starten Beim ersten Start von eclipse wird der sogenannte workspace angelegt, in welchem fortan die entwickelten Programme gespeichert werden Die default-einstellungen werden empfohlen, es kann aber auch ein eigener Speicherort für den workspace ausgewählt werden Weiterhin wird beim ersten Start von eclipse nach Wahl des workspace ein»einführungs -Bildschirm angezeigt Dieser kann durch Klick auf den Pfeil Workbench verlassen werden und die Arbeitsfläche wird angezeigt 22 lejos Klassen Als nächster Schritt wird der lejos Source Code in den eigenen workspace von eclipse importiert Die benötigten lejos-dateien sind online in einem Git-Verzeichnis gespeichert und können wie folgt in eclipse importiert werden: 1 Im Menü von eclipse unter File auf Import klicken 2 Dort unter Git Projects from Git auswählen und auf Next klicken (siehe Abbildung 6) 8/36

9 Java und lejos Abbildung 6: Navigation zu den Git-Projekten 3 Dort Clone URI auswählen und auf Next klicken 4 Im Feld URI folgende URL eingeben git://gitcodesfnet/p/lejos/ev3 und auf Next klicken (die Felder Host und Repository path füllen sich nach Eingabe der URI automatisch aus, siehe Abbildung 7) Abbildung 7: Eingabe der URI 9/36

10 Java und lejos 5 Falls nicht schon per default ausgewählt, bei der»branch selection «alle vorhandenen Elemente in der Liste mit einem Haken anwählen und auf Next klicken (dies kann je nach Internetverbindung einige Minuten in Anspruch nehmen) Abbildung 8: Branch selection 6 Wenn gewünscht, den lokalen Pfad zum Speichern der Dateien selbst auswählen (siehe Abbildung 9 Auf Next klicken (dies kann je nach Internetverbindung einige Minuten in Anspruch nehmen) Abbildung 9: Speicherpfad für die Dateien auswählen 7 Wenn die zur Verfügung stehenden Objekte erfasst wurden, wird das working directory angezeigt, in welchen die Projekte importiert werden (An den oberen Einstellungen nichts ändern, einfach die default-einstellung»import existing projects «übernehmen) 10/36

11 Java und lejos Abbildung 10: Übersicht: Projekte importieren 8 Auf Next klicken 9 Die zur Verfügung stehenden Projekte werden in einer Liste aufgeführt Es können alle Projekte importiert werden, mindestens wird aber das Projekt ev3classes und DBusJava benötigt (siehe Abbdildung 11) Abbildung 11: Projekte auswählen und importieren 10 Den Import mit Finish bestätigen und starten 11/36

12 Java und lejos Abbildung 12: Der Package Explorer mit den importierten Projekten Nachdem die Projekte importiert wurden, erscheinen diese im Project Explorer (siehe Abbildung 12) von eclipse auf der linken Seite Bei manchen Projekten werden gelbe»warning -Symbole in Form eines Dreiecks mit Ausrufezeichen angezeigt Diese deuten darauf hin, dass in dem Projekt ein oder mehrere Warnungen vorliegen, die aber nichts an der Ausführung dieser Programme ändern Wurde auch das Projekt EV3AndroidMenu importiert, wird dieses als einziges mit einem roten»error -Symbol in Form eines Ausrufezeichens markiert Dies ist jedoch nicht weiter von Belang, da in dem Programm selbst keine Fehler vorliegen, in eclipse aber das entsprechende Android SDK (Software Development Kit) fehlt Dadurch kann das Programm nicht richtig kompiliert werden und ein Fehler wird angezeigt Treten in den anderen Projekten Error-Symbole auf, sollten die Schritte zum Troubleshooting in Kapitel 55 angewendet und die eclipse-hilfe zu Rate gezogen werden 12/36

13 EV3 mit lejos 3 lejos auf dem EV3 Nachdem die bootfähige SD-Karte unter Punkt 14 erfolgreich erstellt worden ist, kann die SD-Karte in den vorgesehenen SD-Slot des EV3 eingelegt werden (siehe Abbildung 13) Beim ersten Start des EV3 mit lejos dauert die Bootphase etwas länger als unter der LEGO Firmware gewohnt, da die neuen Dateien zunächst kopiert und verarbeitet werden müssen (etwa 2 bis 3 Minuten) Abbildung 13: SD-Slot des EV3 Brick 31 lejos Menü und Tastenbelegung Nach dem Start zeigt der EV3 den Run-Default-Bildschirm an (siehe Abbildung 15) Die dargestellten Symbole stellen das sogenannte Top-Level-Menü dar Zwischen den verschiedenen Menüpunkten kann mit den Rechtsund Links-Tasten des EV3 navigiert werden Das jeweils mittige Symbol stellt den aktuell angewählten Menüpunkt dar Um diesen Menüpunkt auszuwählen bzw auszuführen, wird die Enter-Taste des EV3 gedrückt Um in das Top-Level-Menü zurück zu gelangen wird die Escape-Taste genutzt Die Tastenbelegung des EV3 kann im Abbildung 14 eingesehen werden Abbildung 14: Tastenbelegung des EV3 Neben der Darstellung der einzelnen Menüpunkte wird auf dem Bildschirm zudem der Name des EV3 angezeigt, der selbst gewählt werden kann (in Abbildung 15 heißt der EV3 standardmäßig noch»ev3 ) Darunter wird die IP-Adresse des eigenen EV3-Geräts angezeigt, welche für USB-Netzwerk- und Bluetooth-Verbindungen genutzt wird, und darunter, falls vorhanden, die IP-Adresse für eine WiFi-Verbindung Links neben dem Namen des EV3 wird der Ladezustand des Akkus angezeigt Abbildung 15: Run-Default-Bildschirm 32 Run Default Wird nun beispielsweise der Menüpunkt Run Default ausgewählt, wird das als default gekennzeichnete Programm gestartet Wenn kein solches Programm auf dem EV3 existiert, wird für einige Sekunden die Nachricht 13/36

14 EV3 mit lejos»no default set «angezeigt Danach gelangt man wieder in den Menü-Bildschirm 33 Dateien-Bildschirm Ein weiterer Menüpunkt ist der Punkt»Files «rechts neben dem»run Default -Symbol Abbildung 16: Dateien-Bildschirm Wird»Files «angewählt und mit Enter bestätigt, werden die im Verzeichnis /home/lejos/programs auf dem EV3 verfügbaren Programme sowie andere dort hinterlegte Dateien aufgelistet Abbildung 17: Auswahlbildschirm der Dateien Durch die Liste kann mit den Rechts- und Links-Knöpfen navigiert werden Wird wiederum mit Enter eine der Dateien ausgewählt, bietet der folgende Bildschirm (siehe Abbildung 18) einige Optionen für diese Datei Abbildung 18: Optionen für einzelne Datei Die möglichen Optionen im Dateien-Bildschirm werden nachfolgend aufgelistet und erklärt: Execute program LCD Debug Debug Program Set as Default 14/36

15 EV3 mit lejos Delete File 34 Execute Program Mit»Execute Program «wird das ausgewählte Programm ausgeführt Die Menüführung des EV3 wird während der Programmausführung beendet und erst nach der Beendigung des Programms kann das Menü wieder genutzt werden Ein Abbrechen der Programmausführung ist selbstverständlich trotzdem möglich indem die Tasten Enter und Runter gleichzeitig gedrückt werden 35 LCD Debug Mit»LCD Debug «wird ebenfalls analog zum Menüpunkt»Execute Program «das Programm ausgeführt Zusätzlich zu der normalen Ausführung werden die Log-Nachrichten Systemout und Systemerr auf dem LCD-Bildschirm angezeigt Sobald alle verfügbaren Zeilen des LCDs vollgeschrieben sind, beginnt der Bildschirm die Nachrichtem im Scroll-Modus anzuzeigen, sodass immer die neueste Nachricht in der letzten Zeile angezeigt wird 36 Debug Program Der Punkt»Debug Program «startet das Programm im Debug-Modus Der EV3-Brick kann über die eclipse- Funktion»Remote Debugging «mit eclipse verbunden werden, um das Programm in der eclipse Entwicklungsumgebung zu debuggen 37 Set as Default Über die Funktion»Set as Default «kann das ausgewählte Programm als Default-Programm festgelegt werden Wie im Abschnitt 32 beschrieben kann fortan dieses Programm aus dem Top-Level-Menü über den Menüpunkt»Run Default «gestartet werden Wird darüber hinaus noch über den weiteren Menüpunkt»Auto Run «der EV3 in den Auto-Run-Modus versetzt, startet das als»default «gesetzte Programm direkt, wenn der EV3 gestartet wird, ohne, dass das Menü angezeigt wird 38 Delete File Der letzte Menüpunkt»Delete File «dient dem Löschen der aktuellen Datei aus dem Verzeichnis /home/lejos/programs auf dem EV3 sowie der dort befindlichen»file List, in der alle Dateien gelistet sind Ist die ausgewählte Datei kein Java Programm mit der Dateiendung jar, stehen weniger Optionen zur Auswahl Sound-Dateien mit der Endung wav beispielsweise können mit der Option»Play «abgespielt werden anstatt gestartet zu werden Generell steht aber mindestens die Option»Delete File «zur Verfügung Die bis hierhin beschriebenen Menüfunktionen dienen der einfacheren Handhabung der folgenden Kapitel, in denen ein erstes lejos-programm erstellt, kompiliert und auf dem EV3 gestartet wird Die weiteren Funktionen 15/36

16 EV3 mit lejos und Optionen des lejos-menüs auf dem EV3 werden im Anhang unter 64: Weiterführende Menüfunktionen beschrieben 16/36

17 Konnektivität 4 EV3 mit dem PC verbinden Da die in eclipse erstellten Java-Programme mit einer von zwei Wegen auf den EV3 übertragen werden, damit diese dort ausgeführt werden können, muss vor der ersten Übertragung die Verbindung des EV3 mit dem PC hergestellt werden Dies kann entweder per USB oder WLAN geschehen Je nachdem, für welche Methode der Verbindung sich entschieden wurde, wird entweder ein USB Kabel mit einseitigem Mini-USB-Anschluss benötigt, oder ein WLAN Adapter Die Übertragung auf den EV3 wird in dem späteren Kapitel??:»Programm auf dem EV3 ausführen «genau erklärt Nachfolgend werden die Schritte zu Verbindung des EV3 mit dem PC beschrieben: 41 Verbindung per USB Zunächst sollte sicher gestellt werden, dass der EV3 eingeschaltet und mit dem PC per USB verbunden ist Sobald der Brick verbunden ist, erkennt der Windows-PC den EV3 als RNDIS-Gerät (Remote Network Driver Interface Specification), also als Gerät in einem virtuellen Ethernet Trotz automatischer Erkennung, findet die nötige Treiber-Installation nicht automatisch statt (siehe Abbildung 19), sondern muss manuell gestartet werden Abbildung 19: Fehler bei der Treiber-Installation Dazu sind folgende Schritte notwendig: Über das Windows-Start-Menü mit Rechtsklick auf Computer und Verwalten gelangt man zur Windows Computerverwaltung Unter den dort links aufgelisteten Punkten den Punkt Geräte-Manager auswählen Nun wird in der Mitte des Fensters eine Liste mit allen Geräten, die mit dem PC verbunden sind, angezeigt In dieser Liste findet sich auch der EV3 als»rndis/ethernet Gadget «mit einem gelben Symbol, was darauf hindeutet, dass der Treiber nicht korrekt installiert wurde 17/36

18 Konnektivität Abbildung 20: RNDIS-Gerät in der Computerverwaltung Mit Rechtsklick aus RNDIS/Ethernet Gadget kann der Punkt Treibersoftware aktualisieren ausgewählt werden Im nachfolgenden Fenster fragt Windows, wo nach Treibern gesucht werden soll: hier den zweiten Punkt»Auf dem Computer nach Treibersoftware suchen «auswählen Im folgenden Fenster ebenfalls den zweiten Punkt»Aus einer Liste von Gerätetreibern auf dem Computer auswählen Daraufhin wird gefragt, für welchen Gerätetyp Treiber gesucht werden sollen Da RNDIS Ein Netzwerk emuliert, den Punkt Netzwerkadapter auswählen (siehe Abbildung 21) und mit Weiter bestätigen 18/36

19 Konnektivität Abbildung 21: Gerätetyp aus der Liste auswählen Folgend wird eine Liste aus Netzwerkadaptern angezeigt Unter»Hersteller «wird Microsoft Corporation und unter»netzwerkadapter «wird NDIS-kompatibles Remotegerät ausgewählt (Abbildung 22) und mit Weiter bestätigt Abbildung 22: Hersteller und Netzwerkadapter auswählen Die nachfolgende Warnung bestätigen und abwarten, bis die Meldung ausgegeben wird, dass der Treiber nun erfolgreich installiert wurde Zur Überprüfung, ob die Installation erfolgreich war, kann erneut der Gerätemanager ( Windows Startmenü Rechtsklick auf Computer Verwalten ) aufgerufen werden Dort sollte nun unter Netzwerkadapter der EV3 als»rndis/ethernet Gadget «angezeigt werden (ohne das gelbe Warnzeichen, siehe Abbildung 23) 19/36

20 Konnektivität Abbildung 23: Überprüfung über den Gerätemanager Alternativ kann dies auch über die Netzwerkeinstellungen überprüft werden Geht man über Windows Startmenü Computer Netzwerk auf den in der oberen Leiste angezeigten Menüpunkt Netzwerk- und Freigabecenter, gelangt man über den in der linken Leiste angezeigten Menüpunkt Adaptereinstellungen ändern zu einer Auflistung der Netzwerkadapter Dort sollte auch als»nicht identifiziertes Netzwerk «der EV3 als»rndis/ethernet Gadget «angezeigt werden (siehe Abbildung 24) Abbildung 24: Überprüfung über die Netzwerkadapter Wird ein anderer als der zuvor genutzte EV3 (für den der Treiber schon installiert wurde) an den PC angeschlossen, wird dieser nicht vom PC erkannt und der Treiber muss für diesen neuen Brick erneut nach dem oben beschriebenen Schema installiert werden Achtung: Wenn der EV3 mit dem PC per USB-Kabel verbunden ist, und das Kabel einfach entfernt wird, kann es (in der derzeitigen lejos-version) zu Abstürzen des Bricks kommen Dies kann dann nur noch dadurch wieder behoben werden, indem der Akku aus dem Brick entfernt wird und anschließend der EV3 mit wieder eingelegtem Akku neu gestartet wird 20/36

21 Konnektivität 42 Verbindung per WLAN Das Betriebssystem lejos unterstützt zur jetzigen Zeit nur WLAN-Adapter mit den Chipsätzen ATH9K und Realtek 8192cu Mit folgenden Geräten wurde lejos bisher erfolgreich getestet: NetGear WNA1100, EDIMAX EW-7811Un und MONOPRICE MS-WN6871N1 Darüber hinaus könnte es sein, dass andere Adapter ebenfalls funktionieren, wenn diese die gleichen Chipsätze besitzen Sollte es dennoch Ungewissheiten geben, ob ein Gerät kompatibel ist, kann auch direkt im lejos-forum der Entwickler oder im Robertaforum nachgefragt werden Zu Beginn den USB-Adapter und die SD-Karte mit dem EV3 verbinden und anschließend starten Sobald das lejos Menü sichtbar ist, benötigt das Gerät noch eine manuelle Konfiguration, um ins WLAN aufgenommen zu werden Dazu sind folgende Schritte notwendig: Mit den Tasten zum Menüpunkt Wifi navigieren und auswählen (Abbildung??) Dies befiehlt dem Brick nach allen verfügbaren Netzen in der Umgebung zu suchen und in einer Auflistung darzustellen (SSID) (Abbildung??) Abbildung 25: WLAN Menüpunkt Nun das WLAN selektieren, mit dem der programmierbare Lego Stein verbunden werden soll Abbildung 26: Verfügbare Netze WPA2 ist aktuell der sicherste Standard um ein WLAN zu verschlüsseln Auf Grund einiger vorkonfigurierten Einstellungen, ist ein WPA2 verschlüsseltes Netz für lejos erforderlich Außerdem benötigt dieses einen DHCP-Server, welcher dem Brick später automatisch eine IP-Adresse zuweist Eine derartige Konfiguration ist in den meisten Netzen bereits vorgenommen Im nächsten Schritt wird das Passwort abgefragt Auf dem Bildschirm werden alle Zeichen angezeigt, welche für das Passwort genutzt werden können 21/36

22 Konnektivität Abbildung 27: Brick Display-Tastatur Mit den Tasten werden die Zeichen des Passworts der Reihe nach ausgewählt In der letzten Zeile befinden sich des Weiteren vier Menü Buchstaben (siehe Abbildung??) Die Schaltfläche U aktiviert Großbuchstaben (Upper case), die Schaltfläche l aktiviert klein geschriebene Buchstaben (lower case) Zsätzlich wird mit x der jeweils letzte Buchstabe der Eingabe gelöscht Abschließend, wenn das Passwort vollständig und richtig eingegeben wurde, durch die Fläche D bestätigen INFO: Leerstellen, Umlaute etc werden unter der Linux-Distribution eventuell nicht richtig gespeichert Es wird daher dringend empfohlen, das Passwort zu ändern, falls Zeichen verwendet werden, die nicht im lejos Menü vorkommen Sollten die eingegebenen Informationen richtig sein, wird der Brick an dieser Stelle mit dem WLAN verbunden Einige Details dazu werden auf dem Display angezeigt und danach ist wieder das Hauptmenü sichtbar In der dritten Zeile dieses Menüs stellt lejos die IP-Adresse des Bricks im WLAN dar Mit dem Brick kann jetzt über Netzwerk gearbeitet werden 22/36

23 Vorbereitungen 5 Vorbereitungen vor dem ersten Programmstart Es ist notwendig, den Pfad zur JDK in die Windows Umgebungsvariablen einzutragen Normalerweise geschieht dies automatisch bei der Installation des JDKs, da ein Fehlen der Umgebungsvariablen allerdings zu Fehlern beim Kompilieren führen kann, sollte dies besser manuelle überprüft werden Dazu geht man über das Windows-Startmenü auf Computer und in dem sich darauf öffnenden Explorer-Fenster auf Systemeigenschaften in der oberen Leiste Dort findet sich links der Menüpunkt Erweiterte Systemeinstellungen Mit Klick darauf öffnet sich das Fenster»Systemeigenschaften Unter dem Reiter Erweitert auf Umgebungsvariablen klicken, worauf die Liste mit den eingetragenen Benutzervariablen angezeigt wird Falls dort keine Variable»JAVA_HOME «zu finden ist (siehe Abbildung 28), muss diese manuell eingetragen werden Abbildung 28: JAVA_HOME unter den Benutzervariablen Dazu über Neu die Variable mit dem Namen JAVA_HOME und dem absoluten Pfad zu der JDK-Installation auf dem eigenen Rechner angeben (siehe Abbildung 29) Abbildung 29: JAVA_HOME selbst eintragen Der im Bild eingetragene Pfad kann sich von dem tatsächlichen Pfad auf dem eigenen Rechner unterscheiden Standardmäßig wird eclipse unter C:\Program Files (x86)\java\ installiert, jedoch kann natürlich die Version des darunter liegenden Ordners (im Bild jdk170_51) und der gesamte Pfad bei eigenen Einstellungen abweichen Um dies zu überprüfen, navigiert man am besten über den Windows-Explorer zum Java-Ordner und kopiert in der oberen Leiste den gesamten Pfad, um diesen anschließend in den Benutzervariablen einzufügen Nachdem die Variablen erfolgreich eingetragen wurden, müssen nun die Klassen >DBusJava und 23/36

24 Vorbereitungen ev3classes in eclipse kompiliert werden Zunächst müssen dazu noch ein paar Einstellungen vorgenommen werden: 51 UTF-8 Es ist wichtig, in eclipse unter dem Menüpunkt Window Preferences General Workspaces das»text file encoding «auf UTF-8 umzustellen (siehe Abbildung 30), um die Ant-Files ausführen zu können Abbildung 30: Text file encoding auf UTF-8 umstellen 52 Java Secure Channel Die Ant-Dateien (näher erläutert unter 54: Apache Ant) nutzen die Java-Implementierung JSch (Java Secure Channel) des Netzwerkprotokolls SSH, um Dateien über die SSH-Verbindung kopieren zu können Hierzu unter die entsprechende jar-datei herunterladen und in eclipse wie folgt einbinden: Über den Link der JCraft-Webseite bis zum Punkt»Download «herunterscrollen und die jsch- 0150jar-Datei herunterladen Abbildung 31: Herunterladen der jschjar-datei 24/36

25 Vorbereitungen Anschließend sollte diese Datei am besten in den Installationsordner von eclipse verschoben werden, um diesen schnell wieder zu finden Gut eignet sich der Ordner eclipse plugins Damit eclipse nun auch den Pfad zu der neuen jar-datei kennt, muss diese in den Einstellungen zu den Ant-Builds vorhanden sein Dazu geht man erneut über den Menüpunkt Window zu Preferences Ant Runtime, wo die»classpath «Liste steht In den»ant Home Entries (Default) «wird nun die jar-datei als externe jar-datei eingebunden (siehe Abbildung 32 Mit Add External JARs öffnet sich ein Dateiauswahldialog, über den zu der vorhin im»plugins -Ordner abgespeicherten jsch-0150jar- Datei navigiert und ausgewählt werden muss Über Öffnen Apply OK werden die Einstellungen gespeichert Abbildung 32: Einbinden der jschjar-datei in eclipse 53 buildxml ausführen Bevor die buildxml-datei des eigenen Programms ausgeführt werden kann, müssen beim allerersten Anlauf die Ant-Dateien (ebenfalls buildxml im jeweiligen Package genannt) der Klassen >DBusJava und ev3classes ausgeführt werden (in dieser Reihenfolge) Die Klasse >DBusJava dient der Interprozesskommunikation auf dem EV3 und im ev3classes-package sind alle notwendigen Klassen bezüglich Sensoren, Motoren, Display, Akku usw mit den entsprechenden Methoden vorhanden, auf die dann im eigenen Programm referenziert werden kann Die beiden zugehörigen buildxml-dateien finden sich im Package Explorer von eclipse, wie in Abbildung 33 dargestellt (falls diese nicht mit den anderen Klassen importiert wurden, einfach die Schritte unter 22: lejos Klassen wiederholen) Jede der beiden Klassen enthält die buildxml-datei, welche die Übertragung zum EV3 steuert 25/36

26 Vorbereitungen Abbildung 33: Die Klassen DBusJava und ev3classes im eclipse-package-explorer In eclipse werden einzelne Dateien, wie zb die buildxml-datei, durch Doppelklick auf diese im Package Explorer geöffnet und rechts neben dem Package Explorer angezeigt Beide buildxml-dateien müssen nacheinander einmal ausgeführt werden, bevor mit dem ersten Programm begonnen werden kann Dazu im Package-Explorer mit Rechtsklicks auf buildxml Run As 1 Ant Build die Ausführung starten 54 Exkurs: Apache Ant Die hier genutzten Ant-Dateien dienen der automatisierten Abarbeitung der in der buildxml vorhandenen»targets «(deutsch»ziele ) Diese Targets umfassen beispielsweise das Kompilieren von Java-Quellcode (javac), das Kopieren von Dateien (copy), das Löschen (delete) oder Erstellen (mkdir) von Verzeichnissen So werden bei der obigen Ausführung der beiden buildxml-dateien die beiden Java-Klassen >DBusJava und ev3classes kompiliert und auf den EV3 kopiert 55 Troubleshooting Falls beim Ausführen Fehler auftreten, liegt dies meist an falschen oder fehlenden Einstellungen Daher am besten folgende Sachen überprüfen, die in den vorigen Kapiteln beschrieben wurden: Ist JAVA_HOME als Benutzervariable mit dem richtigen Pfad eingetragen? (siehe 5) Wurde UTF-8 als»text file encoding «ausgewählt? (siehe 51) Ist die jsch-0150jar-datei in den»ant Home Entries (Default) «enthalten? (siehe 52) Sind Umlaute in den Programm-Dateien enthalten (zb als Kommentar)? Da vorher auf UTF-8 Kodierung umgestellt wurde, dürfen keine Umlaute mehr vorhanden sein! (besser ersetzen: ä «ae,»ö «oe,»ü»ue,»ß ss ) 26/36

27 Vorbereitungen Ist in der buildxml die richtige IP-Adresse des EV3-Bricks eingetragen? (siehe Abbildung 33) Manchmal gibt es Probleme beim Verbinden mit dem EV3 (Punkt Connecting to 10011:22 in der eclipse-console) Dann einfach den Brick und gegebenenfalls auch eclipse neu starten und das Ganze erneut ausprobieren, oft ist dann das Problem behoben 27/36

28 Erste Schritte 6 Erste Schritte in lejos 61 Hallo Welt Das standesgemäß erste Programm»Hallo Welt, das seinen eigentlichen Ursprung in der Sprache C hat, sollte in keiner Programmiereinführung fehlen, so auch hier nicht Abbildung 34 zeigt die Ausgabe unseres ersten»hallo Welt -Programms auf dem EV3 Display Das Beispielprogramm 1 zeigt, wie der String»Hallo Welt «auf dem Display ausgegeben wird Abbildung 34: LCD des EV3 mit dem»hallo Welt -Programm An dieser Stelle sei auf das in der Roberta-Reihe erschienene, ebenfalls von der Roberta Initiative des Fraunhofer IAIS veröffentliche, Buch»Roberta - Programmieren mit Java «verwiesen Dieses beschäftigt sich konkret mit der Java-Programmierung auf den Lego EV3-Robotern und bietet einen detaillierten Einblick in die Thematik Auch das im Internet kostenlos einsehbare Buch Galileo Openbook»Java ist auch eine Insel «ª kann als allgemeine Java-Grundlektüre empfohlen werden Auch wenn sich»java ist auch eine Insel «nicht konkret mit lejos und dem EV3 beschäftigt, werden hier wichtige Grundlagen für die Programmierung mit Java anschaulich und leicht verständlich beschrieben ª»Java ist auch eine Insel Christian Ullenboom, Galileo Computing, ISBN , einsehbar unter: 62 Neues Projekt anlegen Nachdem die Entwicklungsumgebung eclipse wie in Kapitel 2: Installation von eclipse und lejos eingerichtet wurde, kann mit dem Schreiben des ersten Programms begonnen werden Zunächst wird dazu in eclipse ein neues Projekt angelegt: über File New Java Project wird das neue Projekt angelegt (siehe Abbildung??) Abbildung 35: Anlegen eines neuen Java-Projektes in eclipse Nun muss der Name für das Projekt ausgesucht und weitere benötigte Klassen in das Projekt eingebunden werden Der Projektname ist beliebig, darf aber nicht schon im Package Explorer vorhanden sein Es bietet sich an, den selben Namen, EV3FirstProgram (siehe Abbildung 36), wie hier verwendet zu nehmen, um die folgenden Schritte genau wie beschrieben ausführen zu können 28/36

29 Erste Schritte Abbildung 36: Anlegen des Java-Projektes EV3FirstProgram in eclipse Mit Klick auf die Schaltfläche Next gelangt man zu den nächsten Einstellungen für das neue Projekt Im Tab Projects müssen über die Schaltfläche Add die importierten EV3-Klassen ev3classes dem Projekt hinzugefügt werden (siehe Abbildung 37) 29/36

30 Erste Schritte Abbildung 37: Hinzufügen der EV3-Klassen zum neuen Java-Projekt Nach dem Bestätigen mit OK sollten die Klassen ev3classes in der Liste»Required projects on the build path «zu finden sein Über Finish wird das neue Projekt angelegt und befindet sich nun mit den anderen schon vorhandenen Projekten links in eclipse im»package Explorer 63 Eine neue Klasse anlegen Nun wird im neuen Projekt eine Klasse angelegt Dies geschieht mit Doppelklick auf das erstellte Projekt»EV3FirstProgram «und dann Rechtsklick auf src New Class, wie in Abbildung 38 dargestellt Abbildung 38: Anlegen einer neuen Klasse im EV3FirstProgram-Projekt Im darauf folgenden Fenster können Einstellungen zur neuen Klasse vorgenommen werden Wichtig ist hier zunächst nur, dass diese Klasse einen Namen erhält, beispielsweise also»hallowelt Mit Finish wird die neue Klasse angelegt und der folgende Code generiert: 30/36

31 Erste Schritte public class HalloWelt { } 64 Hallo Welt-Programm Um den gewünschten String»Hallo Welt «auf dem LCD des EV3 ausgeben zu können, müssen zu Anfang des Programms die zuständigen lejos-klassen importiert werden In jedem Programm wird außerdem ein main-programm benötigt, da dieses als Hauptprogramm erkannt und gestartet wird Die Nachricht»Hallo Welt «wird über die LCD-Methode drawstring auf dem LCD ausgegeben Quellcode 1: HalloWelt-Programm 1 //Importieren der lejos-klassen 2 import lejoshardwarebutton; 3 import lejoshardwarelcdlcd; 4 5 public class HalloWelt { 6 7 public static void main (String args[]){ 8 //Löschen vorheriger Anzeigen auf dem LCD 9 LCDclear(); 10 //Ausgeben des Strings auf de, LCD in Spalte 0 und Zeile 5 11 LCDdrawString( Hallo Welt, 0, 5); 12 //Warten, bis irgendeine Taste gedrückt wird 13 ButtonwaitForAnyPress(); 14 //Löschen und Aktualisieren der Anzeige, 15 //nachdem eine Taste gedrückt wurde 16 LCDclear(); 17 LCDrefresh(); 18 } } Im eclipse-menü kann über File Save das aktuell geschriebene Programm gespeichert werden 31/36

32 Anhang Anhang In diesem Anhang finden sich nützliche, weitere Tipps und Erläuterungen zu den Themen: WLAN Konfiguration unter Linux lejos Menü auf dem EV3 tbd 32/36

33 Anhang Abbildung 39: Anzeige der Partitionen der bootfähigen SD-Karte WLAN Konfiguration unter Linux Für Nutzer, die sich mit Linux auskennen, können beide Partitionen der (nach den Schritten in Kapitel 14: Bootfähige SD-Karte «konfigurierten) SD-Karte, LMS2012 und LMS2012_EXT, angezeigt werden (siehe Abbildung 39) Die folgende Beschreibung der Anpassung der WLAN-Einstellungen unter Linux ist nicht zwingend notwendig Die Einstellungen können ebenso über das EV3-Menü direkt auf dem Brick vorgenommen werden (sind dort aber etwas mühsamer einzustellen) Darüber hinaus können über Linux noch die Standardeinstellungen des WLANs geändert werden In der LMS2012_EXT-Partition findet sich eine Datei namens wpa_supplicantconf, in der die Einstellungen mit einem einfachen Editor angepasst werden können #eapol_version=1 #ap_scan=1 ctrl_interface=/var/run/wpa_supplicant #fast_reauth=1 network={ ssid= NameVonWLAN key_mgmt=wpa-psk psk= Passwort Klartext oder WPA Passphrase pairwise=ccmp TKIP group=ccmp TKIP proto=rsn } 33/36

34 Anhang Weiterführende lejos-menüfunktionen Beispiele-Bildschirm Ähnlich dem Files-Bildschirm ist es im Samples-Bildschirm möglich, Programme auf dem EV3 zu starten Einziger Unterschied dabei ist, dass die Programme im Files-Ordner selbst erstellte Nutzer-Programme sind, wohingegen die im Samples-Ordner befindlichen Programme Beispiele aus der lejos-community sind Solche Beispiel-Programme können (wenn nicht schon geschehen) auf dem selben Weg wie die EV3-Klassen mit eclipse importiert werden (siehe Abschnitt 22: lejos-klassen) Abbildung 40: Beispiel-Programme Bildschirm Bluetooth-Bildschirm Über den Menü-Punkt Bluetooth ist es möglich, andere Bluetooth-Geräte zu suchen und diese mit dem EV3 zu verbinden Der Standard-Pin»1234 «des EV3, zu dessen Eingabe man bei der Verbindung mit einem anderen Bluetooth-Gerät aufgefordert wird, kann auch über das Bluetooth-Menü geändert werden Auch ist es möglich, die Bluetooth-Verbindung an- oder auszuschalten und sich eine Liste mit schon bekannten Bluetooth- Geräten anzeigen zu lassen In der derzeitigen lejos-version»050-alpha «ist die Bluetooth-Verbindung noch nicht ganz ausgereift und daher nicht immer zuverlässig Abbildung 41: Bluetooth-Bildschirm WiFi-Bildschirm Ist eine WiFi-Verbindung gewünscht, kann diese über den Menü-Punkt WiFi (siehe Abbildung 42) eingerichtet werden Nachdem der WiFi-Dongle über den USB-Host-Anschluss mit dem EV3 verbunden ist, folgt die Einrichtung der Verbindung des EV3s mit einem WiFi-Access-Point 34/36

35 Anhang Abbildung 42: WiFi-Bildschirm Wenn»WiFi «im Hauptmenü mit Enter ausgewählt wurde, zeigt der folgende Bildschirm alle in der Reichweite verfügbaren WiFi-Access-Points an (siehe Abbildung 43) Mit der Rechts-Taste kann durch die Liste navigiert werden, bis der eigene Access-Point ausgewählt ist Abbildung 43: Liste der WiFi-Access-Points Nachdem der eigene Access-Point erneut mit Enter bestätigt wurde, wird im folgenden Bildschirm das Passwort für diesen eingegeben Zu diesem Zweck können, in Anlehnung an eine Tastatur, auf dem in Abbildung 44 dargestellten Bildschirm die für das Passwort benötigten Zeichen mit den Rechts-, Links-, Hoch- und Runter- Tasten ausgewählt werden Abbildung 44: Eingabe des Passworts Die letzte angezeigte Zeile»U l x D «dient zur Auswahl von Großbuchstaben ( U «für»upper case ) bzw Kleinbuchstaben ( l «für»lower case ), dem Löschen einzelner Zeichen ( x ) sowie dem Bestätigen der Passwort- Eingabe ( D «für»done ) Die für das Passwort selbst ausgewählten Zeichen werden in der untersten (im Bild leeren) Zeile angezeigt Nach der Bestätigung mit»d «sollte die Verbindung gestartet werden und der Status des Verbindungsversuchs in einigen Nachrichten auf dem Bildschirm ausgegeben werden Nach erfolgreicher Verbindung wird automatisch wieder der Start-Bildschirm angezeigt, auf welchem nun zwei IP-Adressen angezeigt werden Wie vorher schon in Abschnitt 31: lejos-menü beschrieben, ist die zweite dort angezeigte IP-Adresse die nun konfigurierte WiFi-Adresse Sounds-Bildschirm Im Menü-Punkt Sounds (siehe Abbildung 45) können Einstellungen zur generellen Lautstärke des EV3-Geräts vorgenommen werden, sowie die individuelle Lautstärke, Tonlänge und -frequenz für die einzelnen Tasten des Gerätes geändert werden 35/36