Arduino und Processing

Da Arduino auf Processing basiert eignen sich die beiden auch perfekt dazu Daten untereinander auszutauschen. Auf der Arduino-Seite nutzt man dazu die Funktion Serial.print() um Daten an Processing zu schicken und Serial.read() um Daten von Processing zu empfangen. Auf Processing-Seite nutzt man die Serial library welche schon in Processing integriert ist. Um Daten vom Arduino in Processing zu empfangen nutzt man ebenfalls die read() Funktion und um Daten an das Arduino zu schicken die write() Funktion.

Arduino zu Processing

Auf der Arduino Seite ist das Prinzip relativ simpel. Man aktiviert die serielle Kommunikation und setzt eine Baudrate im setup() fest (z.B. Serial.begin(9600)). Dann schickt man einfach die betreffenden Werte/Variablen über Serial.print(VARIABLE). Man muss lediglich darauf achten, einen Delimiter zwischen den Werten und nach allen Werten einen carriage-return (Serial.println() od. Serial.print(‘r’)) zu schicken – das macht die Unterscheidung in Processing nachher umso einfacher. Als Delimiter eignen sich Sonderzeichen wie “,;.:“.

Hier ein Beispiel, welches die Werte von zwei Sensoren über die serielle Schnittstelle sendet 

#define FIRST_PIN 0 // Define the Analog Pins add more if needed
#define SECOND_PIN 1
 
int firstValue, secondValue; // Define Variables to store the analog Values
 
void setup()
{
  Serial.begin(9600); //Open the Serial Port with baudrate set to 9600
}
 
void loop()
{
  firstValue = analogRead(FIRST_PIN); // Read the first PIN
  secondValue = analogRead(SECOND_PIN); // Read the second PIN
   
  Serial.print(firstValue); // Send the first Value
  Serial.print(','); // Send a delimiter
  Serial.print(secondValue); // Send second Value
  Serial.print(','); // Send a delimiter
  Serial.println(); // Send a carriage-return
}

Auf Processing-Seite müssen wir zunächst die Serial Library implementieren. Dies geschieht über:

import processing.serial.*; // Import Library
Serial myPort; // Den Port instanzieren

Im setup() lassen wir uns dann eine Liste mit allen verfügbaren seriellen Schnittstellen ausgeben und wählen den entsprechenden Eintrag in dieser Liste als Port für die Verbindung mit dem Arduino (es ist meist der erste Eintrag) und setzen die Baudrate auf den gleichen Wert wie im Arduino (in unserem Fall 9600).

println(Serial.list());
myPort = new Serial(this, Serial.list()[0], 9600);

So sieht die Ausgabe bei Processing typischerweise aus…

Das Arduino ist der Eintrag “dev/tty/.usbmodemfa131″

Um die Daten von Arduino auszulesen gibt es im Processing eine Funktion, welche aufgerufen wird, sobald Daten an der Serielle Schnittstelle anliegen:

void serialEvent(Serial myPort)
{
  // Hier werden die Daten der seriellen Schnittstelle gelesen
}

Innerhalb dieser Funktion filtern wir unsere Daten und suchen nach den Delimitern, welche wir in Arduino festgelegt haben. Damit können wir die einzelnen Variablen wieder “auseinanderpflücken” und im Processing verwenden.

Auf Processing Seite liesst folgender Code die Werte, welche wir von den zwei Sensoren über das Arduino senden …

import processing.serial.*;  // Import the Processing Serial Library for communicating with arduino
Serial myPort;               // The used Serial Port
 
int firstValue, secondValue; // fourthValue, fifthValue, ... // add more if needed
 
void setup()
{
  size(500, 500);
  println(Serial.list()); // Prints the list of serial available devices (Arduino should be on top of the list)
  myPort = new Serial(this, Serial.list()[0], 9600); // Open a new port and connect with Arduino at 9600 baud
}
 
void draw()
{
}
 
void serialEvent(Serial myPort) // Is called everytime there is new data to read
{
  if (myPort.available() > 0)
  {
    String completeString = myPort.readStringUntil(10); // Read the Serial port until there is a linefeed/carriage return
    if (completeString != null) // If there is valid data insode the String
    {
      trim(completeString); // Remove whitespace characters at the beginning and end of the string
      String seperateValues[] = split(completeString, ","); // Split the string everytime a delimiter is received
      firstValue = int(seperateValues[0]);
      secondValue = int(seperateValues[1]);
    }
  }
}

Processing zu Arduino

Auf der Seite von Processing können wir einfach die Funktion *.write() aus der Serial Library nutzen. Es ist lediglich darauf zu achten, dass Werte als Strings an das Arduino gesendet werden. Mit der Funktion str(value) lässt sich jeder Wert (value) in einen String umwandeln. Zusätzlich senden wir zwischen jedem einzelnen Wert ein ‘,’ als Delimiter und ein carriage-return (“t”) als Indikator für das Ende der Übertragung.

import processing.serial.*;  // Import the Processing Serial Library for communicating with arduino
Serial myPort;               // The used Serial Port
 
void setup()
{
  background(0);
  size(500, 500);
  println(Serial.list()); // Prints the list of serial available devices (Arduino should be on top of the list)
  myPort = new Serial(this, Serial.list()[0], 9600); // Open a new port and connect with Arduino at 9600 baud
}
 
void draw()
{
  int firstValue = 111;
  int secondValue = 222;
  int thirdValue = 333;
   
  myPort.write(str(firstValue));
  myPort.write(",");
  myPort.write(str(secondValue));
  myPort.write(",");
  myPort.write(str(thirdValue));
  myPort.write("\n"); 
  delay(1000);
}

Um auf der Seite des Arduino auf eingehende Nachrichten über die serielle Schnittstelle zu horchen müssen wir einige Funktionen benutzen. Diese sind:

charAt()
Diese Funktion retourniert das Zeichen in einem String an der angegebenen Position.

substring()
Diese Funktion erstellt einen Ausschnitt eines String von und bis zur angegebenen Position. 

toInt()
Diese Funktion wandelt einen Sting in einen Int 

#define LED_PIN 6
#define NUM_OF_VALUES 3

String incomingString ="";
int incomingValues[NUM_OF_VALUES];

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
}

void loop()
{
  if (Serial.available() > 0)
  {
    incomingString = Serial.readStringUntil('\n');
    split(incomingString, incomingValues, NUM_OF_VALUES);
  }
  
  analogWrite(LED_PIN, incomingValues[0]);
}

void split(String inputString, int returnData[], int numOfValues)
{
  int index = 0;
  int lastPos = 0;
  
  for(int i=0; i<inputString.length();i++)
  {
    if(inputString.charAt(i) == ',' && index < numOfValues)
    {
      String tempStr = inputString.substring(lastPos,i-1);
      returnData[index] = tempStr.toInt();
      index++;
      lastPos = i+1;
    }
  }
}