EV3 直接命令 - 第 2 课 让你的 EV3 做点什么

介绍

上一课我们编写了类 EV3,它可以用于与 LEGO EV3 设备通信。我们通过什么也不做的 opNop 操作测试它。这一课是关于带有参数的真实指令的。这将使你的 EV3 设备成为你程序的活动部分。目前,我们不从我们的 EV3 接收数据。这个主题需要等稍后的一些课程。我们选取了如下这些种类的操作:

  • 设置 EV3 的名称
  • 播放声音和音调
  • 控制它的LED
  • 显示图像
  • 定时器
  • 启动程序
  • 模拟按钮动作 请拿出 LEGO EV3 操作集的官方文档 EV3 Firmware Developer Kit,并阅读它。LEGO 的官方文档 EV3 Communication Developer Kit 还包含一些直接命令的例子。

如果你没有编写 EV3 类,但想要运行本课的程序,你可以自由地从 ev3-python3 下载模块 ev3。程序中仅有的需要你修改的地方是 MAC 地址。把 00:16:53:42:2B:99 替换为你的 EV3 设备的值。

设置 EV3 的名字

编程艺术的一个重要部分是选择好的名字。我们思考事物的方式强烈依赖于我们为它使用的名字。因此我们从设置名字开始。为了把你的 EV3 的名字修改为 myEV3,你需要发送如下的直接命令:

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\ len \ cnt \ty\ hd \op\cd\ Name \
-------------------------------------------------
0x|0E:00|2A:00|00|00:00|D4|08|84:6D:79:45:56:33:00|
-------------------------------------------------
\ 14 \ 42 \Re\ 0,0 \C \S \ "myEV3" \
\ \ \ \ \o \E \ \
\ \ \ \ \m \T \ \
\ \ \ \ \_ \_ \ \
\ \ \ \ \S \B \ \
\ \ \ \ \e \R \ \
\ \ \ \ \t \I \ \
\ \ \ \ \ \C \ \
\ \ \ \ \ \K \ \
\ \ \ \ \ \N \ \
\ \ \ \ \ \A \ \
\ \ \ \ \ \M \ \
\ \ \ \ \ \E \ \
-------------------------------------------------

响应是:

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----------------
\ len \ cnt \rs\
----------------
0x|03:00|2A:00|02|
----------------
\ 3 \ 42 \ok\
----------------

这说明,直接命令被成功执行了。你可以通过查看 brick 显示器来检查操作的结果,在它的第一行应该显示新名称。此外,如果某些蓝牙设备搜索设备并找到了你的 EV3,它将以新的名字显示。

几点备注:

  • 我们使用了一个新操作,它执行一些设置:opCom_Set = 0x|D4|
  • 由于操作 opCom_Set 用于执行不同的设置,因而它的后面总是跟一个指定操作内容的 CMD。CMD 告诉我们,具体是哪一个。你可以把它们想成是一个两字节操作。但在 EV3 的术语中,它是一个操作(即 指令)和它的 CMD。
  • opCom_Set 的 CMD SET_BRICKNAME = 0x|08| 需要一个参数:NAME。在 LEGO 的操作描述中,你可以读到:(DATA8) NAME – First character in character string。但事实上,我们发送 0x|84:6D:79:45:56:33:00| 作为参数 NAME 的值。这需要一些解释:
    • 0x|6D:79:45:56:33| 是字符串 myEV3 的 ASCII 码,其中 0x|6D| = “m”0x|79| = “y” 等等。
    • 0x|00| 终止字符串(这被称为零终止字符串)。
    • 0x|84| 是 LCS 字符串的前导标识字节(以二进制表示是:0b 1000 0100)。

结论是,你发送给你的 EV3 作为操作的常量参数的每个字符串,必须包含前导 0x|84| 和后缀 0x|00|。在我的情况中,连接的结果是LCS("myEV3") = 0x|84:6D:79:45:56:33:00|,作为参数 NAME 的值。

请给你的类 EV3 添加一个静态类方法(在 Python 中,是一个模块级的函数):

  • LCS(value: str) 以 LCS 格式返回一个表示字符串值的字节数组。

然后添加两个常量 opCom_Set = 0x|D4|SET_BRICKNAME = 0x|08|

可以编写一个小程序来修改名称。我通过如下的代码来完成:

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#!/usr/bin/env python3
import ev3
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.BLUETOOTH, host='00:16:53:42:2B:99')
my_ev3.verbosity = 1
ops = b''.join([
ev3.opCom_Set,
ev3.SET_BRICKNAME,
ev3.LCS("myEV3")
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)

它的输出是:

1
09:12:31.011558 Sent 0x|0E:00|2A:00|80|00:00|D4:08:84:6D:79:45:56:33:00|

请看一下你 EV3 的显示器,它的名字改变了。

常量整数参数

字符串是一种参数类型,但还有其它的。共同的是,参数的类型由前导字节,标识字节 标识。在这一课,我们集中于常量参数和局部变量。术语 常量参数 并不是很精确,但它意味着参数具有如下两个特性:

  • 它们是操作的参数。
  • 它们总是保存值而永远没有地址。

EV3 直接命令支持如下格式的常量参数:

  • 字符串(你已经学习了它们中的一个)
  • 整数值

字符串的长度可变,整数是有符号的,且可以包含 5 位,8 位,16 位和 32 位。也许你没有看到浮点数,但是没有操作需要以浮点数作为参数。事实上,只有 5 种常量参数。

你应该特别专注于第一个字节,即标识字节,它定义了变量的类型和长度。标识字节的位 0 (最高有效位) 代表长或短格式:

  • 0b 0... .... 短格式(只有一个字节,标识字节包含值)
  • 0b 1... .... 长格式(标识字节不包含任何值的位)

位 5 (在长格式的情况下)代表长度类型

  • 0b .... .0.. 意味着固定长度。
  • 0b .... .1.. 意味着以零结束的字符串。

位 6 和 7 (仅长格式)代表后续的整数的长度

  • 0b .... ..00 意味着可变长度,
  • 0b .... ..01 意味着后面有一个字节,
  • 0b .... ..10 是说,后面有两个字节,
  • 0b .... ..11 是说,后面有四个字节。

现在我们写 5 个常量作为二进制掩码,其中 S 代表符号(0 是正的,1 是负的),V 代表值的一位。

  • LC00b 00SV VVVV,5 位整数值,范围:-32 - 31,长度:1 字节,由 2 个前导位 00 标识。整数值其实是 6 位的。
  • LC10b 1000 0001 SVVV VVVV,8 位整数值,范围:-127 - 127,长度:2 字节,由前导字节 0x|81| 标识。值 0x|80|NaN
  • LC20b 1000 0010 VVVV VVVV SVVV VVVV,16 位整数值,范围:-32,767 – 32,767,长度:3 字节,由前导字节 0x|82| 标识。值 0x|80:00|NaN
  • LC40b 1000 0011 VVVV VVVV VVVV VVVV VVVV VVVV SVVV VVVV,32 位整数值,范围:-2,147,483,647 – 2,147,483,647,长度:5 字节,由前导字节 0x|83| 标识。值 0x|80:00:00:00|NaN
  • LCS0b 1000 0100 VVVV VVVV ... 0000 0000,以零结尾的字符串,长度:可变,由前导字节 0x|84| 标识。

LC2 和 LC4 的字节序列是小尾端的。这意味着,正如你从第 1 课学到的那样,标识字节是头部,后面的字节与你习惯的顺序相反。如果操作以整数常量作为参数,则可以在 LC0,LC1,LC2 或 LC4 之间进行选择。对于小值(范围在 -32 到 31 之间),用 LC0,对于非常大的值,用 LC4。直接命令从左到右读取。当解释一个参数的第一个字节时,哪个附加字节属于它以及在哪里找到该值是清楚的。总是使用最短的可能变体以消除通信流量,并因此加速直接命令的操作,但这种影响很小。更多关于参数的标识字节的细节可以在 LEGO 的 EV3 Firmware Developer Kit 的 3.4 节找到。

请给你的 EV3 类添加另外的静态类方法(或模块方法):

  • LCX(value: int) 以格式 LC0,LC1,LC2 或 LC4 返回一个依赖于值的范围的字节数组。

播放声音文件

我们想要我们的 EV3 brick 播放声音文件 /home/root/lms2012/sys/ui/DownloadSucces.rsf,这通过如下操作完成:

  • opSound = 0x|94|CMD PLAY = 0x|02|,且参数为:
    • VOLUME:百分比 [0 - 100]
    • NAME:声音文件的绝对路径,或相对于 /home/root/lms2012/sys/ (不包含扩展名 “.rsf”)

程序:

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#!/usr/bin/env python3
import ev3
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.USB, host='00:16:53:42:2B:99')
my_ev3.verbosity = 1
ops = b''.join([
ev3.opSound,
ev3.PLAY,
ev3.LCX(100), # VOLUME
ev3.LCS('./ui/DownloadSucces') # NAME
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)

输出:

1
09:42:03.575103 Sent 0x|1E:00|2A:00|80|00:00|94:02:81:64:84:2E:2F:75:69:2F:44:6F:77:6E:6C:6F:61:64:53:75:63:63:65:73:00|

EV3 brick 的文件系统不是本节课的主题。更多信息请参考 Folder Structure

重复播放声音文件

操作 opSound 具有一个 CMD REPEAT,它以无限循环播放声音文件,这可以由操作 opSound 的 CMD BREAK 中断。有两个额外的操作:

  • opSound = 0x|94| 的 CMD REPEAT = 0x|03|,且具有参数:
    • VOLUME:百分比 [0 - 100]
    • NAME:声音文件的绝对路径,或相对于 /home/root/lms2012/sys/ 的相对路径 (不包含扩展名 “.rsf”)
  • opSound = 0x|94| 的 CMD BREAK = 0x|00|,没有参数。

我们用如下的程序来测试它:

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#!/usr/bin/env python3
import ev3, time
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.USB, host='00:16:53:42:2B:99')
my_ev3.verbosity = 1
ops = b''.join([
ev3.opSound,
ev3.REPEAT,
ev3.LCX(100), # VOLUME
ev3.LCS('./ui/DownloadSucces') # NAME
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
time.sleep(5)
ops = b''.join([
ev3.opSound,
ev3.BREAK
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)

它播放声音文件 5 秒,然后停止播放。输出为:

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09:55:28.814320 Sent 0x|1E:00|2A:00|80|00:00|94:03:81:64:84:2E:2F:75:69:2F:44:6F:77:6E:6C:6F:61:64:53:75:63:63:65:73:00|
09:55:33.822352 Sent 0x|07:00|2B:00|80|00:00|94:00|

播放音调

我们想要我们的 EV3 brick 播放音调,这通过如下操作完成:

  • opSound = 0x|94|CMD TONE = 0x|01|,且参数为:
    • VOLUME:百分比 [0 - 100]
    • FREQUENCY:单位为 Hz,[250 - 10000]
    • DURATION:单位为毫秒(0 表示无限制)

播放一个 a’ 一秒的直接命令:

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\ len \ cnt \ty\ hd \op\cd\vo\ fr \ du \
-------------------------------------------------
0x|0E:00|2A:00|80|00:00|94|01|01|82:B8:01|82:E8:03|
-------------------------------------------------
\ 14 \ 42 \no\ 0,0 \S \T \1 \ 440 \ 1000 \
\ \ \ \ \o \O \ \ \ \
\ \ \ \ \u \N \ \ \ \
\ \ \ \ \n \E \ \ \ \
\ \ \ \ \d \ \ \ \ \
-------------------------------------------------

程序发送它:

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#!/usr/bin/env python3
import ev3
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.USB, host='00:16:53:42:2B:99')
ops = b''.join([
ev3.opSound,
ev3.TONE,
ev3.LCX(1), # VOLUME
ev3.LCX(440), # FREQUENCY
ev3.LCX(1000), # DURATION
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)

尽管我们很自豪,但我们希望我们的 EV3 以 c’ 播放三和弦:

  • c’ (262 Hz)
  • e’ (330 Hz)
  • g’ (392 Hz)
  • c’’ (523 Hz)

我们把我们的程序修改为:

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#!/usr/bin/env python3
import ev3
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.USB, host='00:16:53:42:2B:99')
ops = b''.join([
ev3.opSound,
ev3.TONE,
ev3.LCX(1),
ev3.LCX(262),
ev3.LCX(500),
ev3.opSound,
ev3.TONE,
ev3.LCX(1),
ev3.LCX(330),
ev3.LCX(500),
ev3.opSound,
ev3.TONE,
ev3.LCX(1),
ev3.LCX(392),
ev3.LCX(500),
ev3.opSound,
ev3.TONE,
ev3.LCX(2),
ev3.LCX(523),
ev3.LCX(1000)
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)

但我们只听到了一个音调,即最后的那个 (c’’)。为什么?

这是因为操作彼此中断。你必须将操作视为不耐烦且表现不佳的角色。中断是他们的标准。如果想要避免中断,则必须明确告诉它。在播放声音的场景中,可以通过如下操作完成:

  • opSound_Ready = 0x|96|

它将一直等到声音结束。我们再次修改程序:

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#!/usr/bin/env python3
import ev3
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.USB, host='00:16:53:42:2B:99')
ops = b''.join([
opSound,
cmdSound_PlayTone,
LCX(1),
LCX(262),
LCX(500),
opSound_Ready,
opSound,
cmdSound_PlayTone,
LCX(1),
LCX(330),
LCX(500),
opSound_Ready,
opSound,
cmdSound_PlayTone,
LCX(1),
LCX(392),
LCX(500),
opSound_Ready,
opSound,
cmdSound_PlayTone,
LCX(2),
LCX(523),
LCX(1000),
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)

现在我们听到了我们期望的!

修改 LEDs 的颜色

我们的 EV3 永远不会达到真正的自动点唱机的质量,但为什么不添加一些灯光效果?这需要一个新操作:

  • opUI_Write = 0x|82|CMD LED = 0x|1B|,且参数为:
    • PATTERNGREEN = 0x|01|RED = 0x|02|,等等。

LED Patterns 可以取的值如下:

  • 0x00 : Led off
  • 0x01 : Led green
  • 0x02 : Led red
  • 0x03 : Led orange
  • 0x04 : Led green flashing
  • 0x05 : Led red flashing
  • 0x06 : Led orange flashing
  • 0x07 : Led green pulse
  • 0x08 : Led red pulse
  • 0x09 : Led orange pulse

我们再次给我们的程序添加一些代码:

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#!/usr/bin/env python3
import ev3
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.USB, host='00:16:53:42:2B:99')
my_ev3.verbosity = 1
ops = b''.join([
ev3.opUI_Write,
ev3.LED,
ev3.LED_RED,
ev3.opSound,
ev3.TONE,
ev3.LCX(1),
ev3.LCX(262),
ev3.LCX(500),
ev3.opSound_Ready,
ev3.opUI_Write,
ev3.LED,
ev3.LED_GREEN,
ev3.opSound,
ev3.TONE,
ev3.LCX(1),
ev3.LCX(330),
ev3.LCX(500),
ev3.opSound_Ready,
ev3.opUI_Write,
ev3.LED,
ev3.LED_RED,
ev3.opSound,
ev3.TONE,
ev3.LCX(1),
ev3.LCX(392),
ev3.LCX(500),
ev3.opSound_Ready,
ev3.opUI_Write,
ev3.LED,
ev3.LED_RED_FLASH,
ev3.opSound,
ev3.TONE,
ev3.LCX(2),
ev3.LCX(523),
ev3.LCX(2000),
ev3.opSound_Ready,
ev3.opUI_Write,
ev3.LED,
ev3.LED_GREEN
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)

我们发送的是一个 60 字节长的直接命令:

1
11:39:49.039902 Sent 0x|3C:00|2A:00|80|00:00|82:1B:02:94:01:01:82:06:01:82:F4:01:96:82:1B:01:94:01:01:82:4A:01:82:F4:01:96:82:1B:02:...

这小于它最大长度的 6%。

显示图像

EV3 的显示屏是单色的,分辨率为 180 x 128 像素。这听起来有点过时,但允许显示图标和表情符号或绘制图片。操作 opUI_Draw 具有大量不同的操作显示器的 CMD。这里我们使用其中四个:

  • opUI_Draw = 0x|84| 的 CMD UPDATE = 0x|00|,没有参数。
  • opUI_Draw = 0x|84|CMD TOPLINE = 0x|12|,具有参数:
    • (Data8) ENABLE:启用或禁用顶部状态行, [0:禁用,1:启用]
  • opUI_Draw = 0x|84| 的 CMD FILLWINDOW = 0x|13|,具有参数:
    • (Data8) COLOR:指定黑色或白色,[0:白色,1:黑色]
    • (Data16) Y0:指定 Y 起始点,[0 - 127]
    • (Data16) Y1:指定 Y 大小
  • opUI_Draw = 0x|84| 的 CMD BMPFILE = 0x|1C|,具有参数:
    • (Data8) COLOR:指定黑色或白色,[0:白色,1:黑色]
    • (Data16) X0:指定 X 起始点,[0 - 127]
    • (Data16) Y0:指定 Y 起始点,[0 - 127]
    • NAME:图像文件的绝对路径,或相对于 /home/root/lms2012/sys/(具有扩展名 “.rgf”)。该命令的名称具有误导性。该文件的扩展名必须是 .rgf(代表 机器人图形格式(robot graphic format))而不是 bmp 图形的文件。

我们运行这个程序:

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#!/usr/bin/env python3
import ev3, time
my_ev3 = ev3.EV3(
protocol=ev3.USB,
host='00:16:53:42:2B:99'
)
my_ev3.verbosity = 1
ops = b''.join([
ev3.opUI_Draw,
ev3.TOPLINE,
ev3.LCX(0), # ENABLE
ev3.opUI_Draw,
ev3.BMPFILE,
ev3.LCX(1), # COLOR
ev3.LCX(0), # X0
ev3.LCX(0), # Y0
ev3.LCS("../apps/Motor Control/MotorCtlAD.rgf"), # NAME
ev3.opUI_Draw,
ev3.UPDATE
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
time.sleep(5)
ops = b''.join([
ev3.opUI_Draw,
ev3.TOPLINE,
ev3.LCX(1), # ENABLE
ev3.opUI_Draw,
ev3.FILLWINDOW,
ev3.LCX(0), # COLOR
ev3.LCX(0), # Y0
ev3.LCX(0), # Y1
ev3.opUI_Draw,
ev3.UPDATE
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)

输出为:

1
2
12:01:00.253855 Sent 0x|35:00|2A:00|80|00:00|84:12:00:84:1C:01:00:00:84:2E:2E:2F:61:70:70:...
12:01:05.265584 Sent 0x|0F:00|2B:00|80|00:00|84:12:01:84:13:00:00:00:84:00|

显示屏显示图像 MotorCtlAD.rgf 五秒钟,然后显示屏变为空,除了顶线。 一些注释:

  • 绘制需要画布。这是显示的实际图像。我们添加一些元素,然后调用 UPDATE 使画布可见。如果你更喜欢以空白画布开始,则必须明确清除画布的内容。
  • CMD TOPLINE 允许打开或关闭顶线。
  • CMD FILLWINDOW 允许填充或擦除窗口的一部分。如果参数 Y0Y1 都为零,则表示整个显示屏。
  • 将 CMD BMPFILE 的参数 COLOR 设置为值 0 会反转图像的颜色。
  • 操作 opUI_Draw 允许存储和恢复图像(CMD STORERESTORE)。 但是当实际的直接命令执行结束时,存储的图像将丢失。

欢迎你测试更多操作 opUI_Draw 的 CMD。

局部内存

在第 1 课我们读到,本地内存是保存中间信息的地址空间。现在我们学习如何使用它,我们再次讨论标识字节,它定义变量的类型和长度。我们将编写另一个函数 LVX,它返回本地内存的地址。如你所知,标识字节的第 0 位代表短格式或长格式:

  • 0b 0... .... 短格式(只有一个字节,标识字节包含值)
  • 0b 1... .... 长格式(标识字节不包含任何值的位)

如果位 1 和 2 是 0b .10. ....,,它们代表局部变量,它们是局部内存的地址。

位 6 和 7 代表后续的值的长度

  • 0b .... ..00 意味着可变长度,
  • 0b .... ..01 意味着后面有一个字节,
  • 0b .... ..10 是说,后面有两个字节,
  • 0b .... ..11 是说,后面有四个字节。

这允许将 4 个局部变量写为二进制掩码,我们不需要符号,因为地址总是正数。 V 代表地址(值)的一位。

  • LV00b 010V VVVV,5 位地址,范围:0 - 31,长度:1 字节,由 3 个前导位 010 标识。
  • LV10b 1100 0001 VVVV VVVV,8 位地址,范围:0 - 255,长度:2 字节,由前导字节 0x|C1| 标识。
  • LV20b 1100 0010 VVVV VVVV VVVV VVVV,16 位地址,范围:0 – 65, 535,长度:3 字节,由前导字节 0x|C2| 标识。
  • LV40b 1100 0011 VVVV VVVV VVVV VVVV VVVV VVVV VVVV VVVV,32 位地址,范围:0 – 4,294,967,296,长度:5 字节,由前导字节 0x|C3| 标识。

一些说明:

  • 在直接命令中,不需要 LV2 和 LV4!你记得局部内存最多有 63 个字节。
  • 必须正确放置局部内存的地址。 如果将 4 字节值写入局部内存,则其地址必须为0,4,8,……(4的倍数)。对于 2 字节值也是一样,它们的地址必须是 2 的倍数。
  • 你需要将局部内存拆分为所需长度的段,然后使用每个段的第一个字节的地址。
  • 头字节包含局部内存的总长度(有关详细内容,请参阅第 1 课)。 不要忘记正确发送头字节!

一个新的模块函数:LVX

请将函数 LVX(value) 添加到模块 ev3 中,它取决于实际值,返回 LV0,LV1,LV2 或 LV4 类型中最短的。 我已经完成了,现在我的 ev3 模块的文档如下:

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FUNCTIONS
LCS(value:str) -> bytes
pack a string into a LCS
LCX(value:int) -> bytes
create a LC0, LC1, LC2, LC4, dependent from the value
LVX(value:int) -> bytes
create a LV0, LV1, LV2, LV4, dependent from the value

计时器

控制时间是实时程序的一个重要方面。我们已经看到如何等待音调结束,我们在本地程序中等待,直到我们停止重复播放的声音文件。EV3 的操作集包含计时器操作,它们允许在直接命令的执行中等待。我们使用以下两个操作:

  • opTimer_Wait = 0x|85|,具有参数:

    • (Data32) TIME:等待的时间(单位为毫秒)
    • (Data32) TIMER:用于计时的变量
      这个操作向局部或全局内存中写入 4 个字节的时间戳
  • opTimer_Ready = 0x|86|,具有参数:

    • (Data32) TIMER:用于计时的变量
      这个操作读取时间戳并等待直到实际时间到达这个时间戳的值。

我们用一个绘制三角形的程序测试计时器操作。这需要操作 opUI_Draw 的另一个 CMD:

  • opUI_Draw = 0x|84| 的 CMD LINE = 0x|03|,具有参数:
    • (Data8) COLOR:指定黑色或白色,[0:白色,1:黑色]
    • (Data16) X0:指定 X 起始点,[0 - 177]
    • (Data16) Y0:指定 Y 起始点,[0 - 127]
    • (Data16) X1:指定 X 结束点
    • (Data16) Y1:指定 Y 结束点

程序:

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#!/usr/bin/env python3
import ev3
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.BLUETOOTH, host='00:16:53:42:2B:99')
ops = b''.join([
ev3.opUI_Draw,
ev3.TOPLINE,
ev3.LCX(0), # ENABLE
ev3.opUI_Draw,
ev3.FILLWINDOW,
ev3.LCX(0), # COLOR
ev3.LCX(0), # Y0
ev3.LCX(0), # Y1
ev3.opUI_Draw,
ev3.UPDATE,
ev3.opTimer_Wait,
ev3.LCX(1000),
ev3.LVX(0),
ev3.opTimer_Ready,
ev3.LVX(0),
ev3.opUI_Draw,
ev3.LINE,
ev3.LCX(1), # COLOR
ev3.LCX(2), # X0
ev3.LCX(125), # Y0
ev3.LCX(88), # X1
ev3.LCX(2), # Y1
ev3.opUI_Draw,
ev3.UPDATE,
ev3.opTimer_Wait,
ev3.LCX(500),
ev3.LVX(0),
ev3.opTimer_Ready,
ev3.LVX(0),
ev3.opUI_Draw,
ev3.LINE,
ev3.LCX(1), # COLOR
ev3.LCX(88), # X0
ev3.LCX(2), # Y0
ev3.LCX(175), # X1
ev3.LCX(125), # Y1
ev3.opUI_Draw,
ev3.UPDATE,
ev3.opTimer_Wait,
ev3.LCX(500),
ev3.LVX(0),
ev3.opTimer_Ready,
ev3.LVX(0),
ev3.opUI_Draw,
ev3.LINE,
ev3.LCX(1), # COLOR
ev3.LCX(175), # X0
ev3.LCX(125), # Y0
ev3.LCX(2), # X1
ev3.LCX(125), # Y1
ev3.opUI_Draw,
ev3.UPDATE
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops, local_mem=4)

这个程序清除显示屏,然后等待一秒,绘制一条线,等待半秒,绘制第二条线,等待并最终绘制第三条线。它需要 4 个字节的本地内存,可以多次写入和读出。

显然,计时可以在本地程序或直接命令中完成。 我们修改程序:

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#!/usr/bin/env python3
import ev3, time
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.BLUETOOTH, host='00:16:53:42:2B:99')
ops = b''.join([
ev3.opUI_Draw,
ev3.TOPLINE,
ev3.LCX(0), # ENABLE
ev3.opUI_Draw,
ev3.FILLWINDOW,
ev3.LCX(0), # COLOR
ev3.LCX(0), # Y0
ev3.LCX(0), # Y1
ev3.opUI_Draw,
ev3.UPDATE
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
time.sleep(1)
ops = b''.join([
ev3.opUI_Draw,
ev3.LINE,
ev3.LCX(1), # COLOR
ev3.LCX(2), # X0
ev3.LCX(125), # Y0
ev3.LCX(88), # X1
ev3.LCX(2), # Y1
ev3.opUI_Draw,
ev3.UPDATE
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
time.sleep(0.5)
ops = b''.join([
ev3.opUI_Draw,
ev3.LINE,
ev3.LCX(1), # COLOR
ev3.LCX(88), # X0
ev3.LCX(2), # Y0
ev3.LCX(175), # X1
ev3.LCX(125), # Y1
ev3.opUI_Draw,
ev3.UPDATE
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)
time.sleep(0.5)
ops = b''.join([
ev3.opUI_Draw,
ev3.LINE,
ev3.LCX(1), # COLOR
ev3.LCX(175), # X0
ev3.LCX(125), # Y0
ev3.LCX(2), # X1
ev3.LCX(125), # Y1
ev3.opUI_Draw,
ev3.UPDATE
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)

两种方案下,显示器具有相同的行为,但又有些不同。 第一个版本所需的通信量较少,但它会阻塞 EV3,直到直接命令执行结束。第二个版本需要四个直接命令,但允许在绘图休眠时发送其它直接命令。

启动程序

直接命令可以启动程序。通常你通过按下 EV3 设备的按钮完成。程序是一个扩展名为 “.rbf” 的文件,它存放在 EV3 的文件系统上。我们将启动程序 /home/root/lms2012/apps/Motor Control/Motor Control.rbf。这需要两个新操作:

  • opFile = 0x|C0| 的 CMD LOAD_IMAGE = 0x|08|,具有参数:

    • (Data16) PRGID:程序运行的 Slot。值 0x|01| 用于执行用户工程,apps 和工具。
    • (Data8) NAME:可执行文件的完整路径,或相对于 /home/root/lms2012/sys/(具有扩展名 “.rbf”)的路径
      返回:
    • (Data32) SIZE:镜像的字节大小
    • (Data32) *IP:镜像的地址
      这个操作是 加载器)。它把程序加载进内存中,并准备执行。
  • opProgram_Start = 0x|C0|,具有参数:

    • (Data16) PRGID:程序运行的 Slot。
    • (Data32) SIZE:镜像的字节大小
    • (Data32) *IP:镜像的地址
    • (Data8) DEBUG:调试模式,值 0 代表普通模式

程序:

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#!/usr/bin/env python3
import ev3
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.USB, host='00:16:53:42:2B:99')
my_ev3.verbosity = 1
ops = b''.join([
ev3.opFile,
ev3.LOAD_IMAGE,
ev3.LCX(1), # SLOT
ev3.LCS('../apps/Motor Control/Motor Control.rbf'), # NAME
ev3.LVX(0), # SIZE
ev3.LVX(4), # IP*
ev3.opProgram_Start,
ev3.LCX(1), # SLOT
ev3.LVX(0), # SIZE
ev3.LVX(4), # IP*
ev3.LCX(0) # DEBUG
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops, local_mem=8)

第一个操作的返回值是 SIZEIP*。我们把它们写入局部内存的地址 0 和 4。第二个操作从局部内存读取它的参数 SIZEIP*。它的参数 SLOTDEBUG 是给定的常量值。程序的输出是:

1
12:50:45.332826 Sent 0x|38:00|2A:00|80|00:20|C0:08:01:84:2E:2E:2F:61:70:70:73:2F:4D:6F:74:6F:...

它真的启动了程序 /home/root/lms2012/apps/Motor Control/Motor Control.rbf

模拟按钮按下

在这个例子中,我们通过模拟如下的按钮按下事件关闭 EV3 brick:

  • BACK_BUTTON = 0x|06|
  • RIGHT_BUTTON = 0x|04|
  • ENTER_BUTTON = 0x|02|

我们需要等待直到初始化操作完成。这可以通过操作 opUI_Button 的 CMD WAIT_FOR_PRESS 完成,这再次预防了中断。使用下面的新操作:

  • opUI_Button = 0x|83| 的 CMD PRESS = 0x|05|,具有参数:
    • BUTTON:Up Button = 0x|01|,Enter Button = 0x|02|,等等。
  • opUI_Button = 0x|83| 的 CMD WAIT_FOR_PRESS = 0x|03|

直接命令具有如下的结构:

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-------------------------------------------------------------
\ len \ cnt \ty\ hd \op\cd\bu\op\cd\op\cd\bu\op\cd\op\cd\bu\
-------------------------------------------------------------
0x|12:00|2A:00|80|00:00|83|05|06|83|03|83|05|04|83|03|83|05|02|
-------------------------------------------------------------
\ 18 \ 42 \no\ 0,0 \U \P \B \U \W \U \P \R \U \W \U \P \E \
\ \ \ \ \I \R \A \I \A \I \R \I \I \A \I \R \N \
\ \ \ \ \_ \E \C \_ \I \_ \E \G \_ \I \_ \E \T \
\ \ \ \ \B \S \K \B \T \B \S \H \B \T \B \S \E \
\ \ \ \ \U \S \_ \U \_ \U \S \T \U \_ \U \S \R \
\ \ \ \ \T \ \B \T \F \T \ \_ \T \F \T \ \_ \
\ \ \ \ \T \ \U \T \O \T \ \B \T \O \T \ \B \
\ \ \ \ \O \ \T \O \R \O \ \U \O \R \O \ \U \
\ \ \ \ \N \ \T \N \_ \N \ \T \N \_ \N \ \T \
\ \ \ \ \ \ \O \ \P \ \ \T \ \P \ \ \T \
\ \ \ \ \ \ \N \ \R \ \ \O \ \R \ \ \O \
\ \ \ \ \ \ \ \ \E \ \ \N \ \E \ \ \N \
\ \ \ \ \ \ \ \ \S \ \ \ \ \S \ \ \ \
\ \ \ \ \ \ \ \ \S \ \ \ \ \S \ \ \ \
-------------------------------------------------------------

我的对应的程序是:

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#!/usr/bin/env python3
import ev3
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.BLUETOOTH, host='00:16:53:42:2B:99')
ops = b''.join([
ev3.opUI_Button,
ev3.PRESS,
ev3.BACK_BUTTON,
ev3.opUI_Button,
ev3.WAIT_FOR_PRESS,
ev3.opUI_Button,
ev3.PRESS,
ev3.RIGHT_BUTTON,
ev3.opUI_Button,
ev3.WAIT_FOR_PRESS,
ev3.opUI_Button,
ev3.PRESS,
ev3.ENTER_BUTTON
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)

这真的关闭了EV3设备!

没有必要回复,但我是一个好奇的人。我的问题是:EV3会在它关闭之前回复还是不回复?

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#!/usr/bin/env python3
import ev3
my_ev3 = ev3.EV3(protocol=ev3.BLUETOOTH, host='00:16:53:42:2B:99')
my_ev3.verbosity = 1
my_ev3.sync_mode = ev3.SYNC
ops = b''.join([
ev3.opUI_Button,
ev3.PRESS,
ev3.BACK_BUTTON,
ev3.opUI_Button,
ev3.WAIT_FOR_PRESS,
ev3.opUI_Button,
ev3.PRESS,
ev3.RIGHT_BUTTON,
ev3.opUI_Button,
ev3.WAIT_FOR_PRESS,
ev3.opUI_Button,
ev3.PRESS,
ev3.ENTER_BUTTON
])
my_ev3.send_direct_cmd(ops)

在我按下另一个按钮之前没有任何反应,然后它回复并关闭。这并不令人惊讶,这是不一致的。 关机和回复不合适一起,EV3 设备无法完成命令然后发送回复!

我们学到了什么

  • 直接命令由操作序列组成。当我们给 brick 发送直接命令时,一个操作接一个操作的执行。但它们彼此互相打断,如果想要它们等待的话需要特殊的操作。
  • 大多数操作需要参数,它们可以以格式 LC0,LC1,LC2 和 LC4 发送,这些都包含有符号整数,但具有不同的范围。另一种格式是 LCS,用于字符串。它以0x|84| 开头,然后是零终止的 ASCII 码串。
  • 局部变量(LV0,LV1,LV2 和 LV4)允许寻址保存中间数据的局部存储器。
  • 一些操作具有许多 CMD,它们使用不同的参数集定义不同的任务。
  • 我们已经看过很多操作并知道他们的参数的含义,但这只是 EV3 操作集的一小部分。

结论

我们关于直接命令的知识增长了,我们的类 EV3 也是。添加我们需要的所有常量需要一些耐心。随着操作数量的增加,直接命令的参考文档 EV3 Firmware Developer Kit 需要更加仔细地阅读。

这是我的函数和数据的实际状态:

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Help on module ev3:
NAME
ev3 - LEGO EV3 direct commands
CLASSES
builtins.object
EV3
class EV3(builtins.object)
...
FUNCTIONS
LCS(value:str) -> bytes
pack a string into a LCS
LCX(value:int) -> bytes
create a LC0, LC1, LC2, LC4, dependent from the value
LVX(value:int) -> bytes
create a LV0, LV1, LV2, LV4, dependent from the value
DATA
ASYNC = 'ASYNC'
BACK_BUTTON = b'\x06'
BLUETOOTH = 'Bluetooth'
BMPFILE = b'\x1c'
BREAK = b'\x00'
ENTER_BUTTON = b'\x02'
FILLWINDOW = b'\x13'
LED = b'\x1b'
LED_OFF = b'\x00'
LED_GREEN = b'\x01'
LED_GREEN_FLASH = b'\x04'
LED_GREEN_PULSE = b'\x07'
LED_ORANGE = b'\x03'
LED_ORANGE_FLASH = b'\x06'
LED_ORANGE_PULSE = b'\t'
LED_RED = b'\x02'
LED_RED_FLASH = b'\x05'
LED_RED_PULSE = b'\x08'
LINE = b'\x03'
LOAD_IMAGE = b'\x08'
PLAY = b'\x02'
PRESS = b'\x53'
REPEAT = b'\x02'
RIGHT_BUTTON = b'\x04'
SET_BRICKNAME = b'\x08'
STD = 'STD'
SYNC = 'SYNC'
TONE = b'\x01'
TOPLINE = b'\x12'
USB = 'Usb'
UPDATE = b'\x00'
WAIT_FOR_PRESS = b'\x03'
WIFI = 'Wifi'
opCom_Set = b'\xd4'
opFile = b'\xc0'
opNop = b'\x01'
opProgram_Start = b'\x03'
opSound = b'\x94'
opSound_Ready = b'\x96'
opTimer_Wait = b'\x85'
opTimer_Ready = b'\x86'
opUI_Button = b'\x83'
opUI_Draw = b'\x84'
opUI_Write = b'\x82'

真正的机器人从其传感器读取数据并通过其电机进行运动。目前我们的 EV3 设备都没有。我也知道,存在更酷的声音或光效的电子设备。现在,你可以测试在 EV3 Firmware Developer Kit 中找到的其他一些操作了。

保持联系,下一课将是关于电机的。我希望,我们将更接近你真正感兴趣的话题。

原文

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