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Programmierung derProgrammierung derLego MindstormsLego MindstormsRoboterRoboterDipl.-Inform. O. Taminé

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Gliederung

❑ Infrastruktur Aufbau, Vorbereitungen, WWW-Links

❑ NQC-ProgrammierungVorbereitungen, Kommandozeilen-Programmierung,IDE-Oberflächen

❑ NQC-SprachreferenzBeschreibung der NQC-Sprache

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Teil I: Infrastruktur

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RCX-BausteinRCX-Baustein

❑ Hitachi H8-Prozessor8 Bit, 16 Mhz

❑ 32 Kbyte RAM

❑ 16 Kbyte ROM

❑ je drei Ein-/Ausgänge

❑ Infrarot-Schnittstelle

❑ 5 Programmspeicher

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SpeicheraufbauSpeicheraufbau

BIOS

Firmware

1 2 3 4 532 Kbytestatisches RAM

16 Kbyte ROM

5x1,2 KByte RAMProgrammspeicherplätze

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RCX-DisplayRCX-Display

Boot-Modus

View

On/Off

Prgm

Run

1 2 3

A B C

100.00

Zeitanzeige

^^^

SensoranzeigeBatterieanzeigeKommunikationAktiver Ausgang

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InfrarotsenderInfrarotsender

Kommunikation PC -> Lego Mindstorms

Anschluß an COM-Port

(1) Übertragung derFirmware

(2) Übertragung eigenerProgramme

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StromversorgungStromversorgung

9 Volt (6x1,5 V Mignon Batterien)

1,5 V

Entladung

Alkaline

NiCd

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RCX-CodeRCX-Code

Lego-Programmiersprache

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WWW-LinksWWW-Links

Software, Dokumentationen, Büchertipps, WWW-Seiten, Teilnehmerlisten, ...

auf der Praktikumshomepage:

http://i61www.ira.uka.de/users/tamine/lego/

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Teil II: NQC-Programmierung

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Vorbereitung (Teil 1)Vorbereitung (Teil 1)

Auf Lego-CD:System\spirit.ocxFirm\firm0309.lgo

Download der RCX 2.0 Firmware:firm0328.lgo (Praktikumshomepage)

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Software installieren (Teil 2)Software installieren (Teil 2)

Installieren von Bricx Command Center:bricxcc.exe, Aktuelle Version: 3.3

Win 95/98/ME/2000/XPDownload von Homepage

Alternativ:Installieren von NQC:

nqc-win-2-3-r1.zip, Aktuelle Version: 2.3Download von Homepage

Version 2.4 im Beta-Stadium

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Firmware übertragen (Teil 3)Firmware übertragen (Teil 3)

1. Möglichkeit Bricx Command Center:Menü Tools/Download FirmwareDatei firm0328.lgo auswählen

2. Möglichkeit:nqc -firmware pfad\firm0328.lgo

oder: nqc -firmfast pfad\firm0328.lgo

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Programmierumgebung IProgrammierumgebung I

(1) NQC-Programmin Editor schreiben

(2) DOS-Shell:Kompilieren +Übertragen an RCX

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Programmierumgebung IIProgrammierumgebung II

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Starten vom Starten vom Bricx Command Bricx Command CenterCenter

Suche nacheingeschaltetem LegoMindstorms Roboter

Falls Roboter nicht gefunden wird,sind nicht alle Funktionen verfügbar.

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Tool: Tool: Direct ControlDirect Control

Direkte Steuerung derRCX-Komponenten:

❑ Sensoren:Typ + Modus der 3 Sensoren

❑ Motoren:Vorwärts, Rückwärts, Bremsen, Leerlauf

❑ Variablen:Wertzuweisung

❑ Tasks:Starten + Anhalten der10 Tasks

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Tool: Tool: DiagnosticsDiagnostics

Anzeige von:

❑ Status❑ Firmware-Version❑ Batteriestatus❑ Anschlußport❑ Aktueller Programmnr.❑ Auschaltzeit❑ Infrarotstärke❑ Einschaltzeit❑ Display-Anzeige

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Tool: Tool: Watching the Watching the RCXRCX

Beobachten folgender RCX-Werte:❑ Variablen❑ Sensoren

❑ Motoren❑ Timer

❑ Infrarot❑ Zähler

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Weitere ToolsWeitere Tools

Joystick

RCX-PianoSendMessage

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Teil III: NQC-Sprachreferenz

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NQC SprachkonstrukteNQC Sprachkonstrukte

❑ Lexikalische Strukturen

❑ Programmstrukturen

❑ Kontrollstrukturen

❑ RCX API

❑ Beispiele

NQC = Not quite C

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Lexikalische StrukturenLexikalische Strukturen

❑ Kommentare // Einzeiliger Kommentar/* Dieser Kommentar belegt mehrere Zeilen */

❑ Leerzeichen nicht notwendig, aber hilfreichx=2;x = 2;

❑ Numerische Konstantenx = 10; // setzt x auf den Dezimalwert 10x = 0x10; // setzt x auf den Dezimalwert 16

❑ Präprozessorbefehle wie in C

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Der Der PräprozessorPräprozessor

❑ Einbinden von Programmteilen #include “part2.nqc“

❑ Substitution von Werten#define SCHWARZ 800

❑ Speicherreservierung#pragma reserve 0 1 2notwendig bei Timern und Zählern

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Programmstrukturen IProgrammstrukturen I

Tasks❑ RCX ist multitaskingfähig❑ unterstützt max. 10 Tasks❑ Tasks werden durch start task_name gestartet

und durch stop task_name beendet❑ StopAllTasks(); beendet alle Tasks

Beispiel:

task main(){ // Ein leerer Task}

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Programmstrukturen IIProgrammstrukturen II

Unterprogramme❑ max. 8 Stück❑ keine Parameter❑ keine Rückgabewerte ❑ keine Rekursion erlaubt❑ keine anderen Unterprogrammaufrufe erlaubt❑ nur 1 kompiliert (Speicherplatz sparend!)

Beispiel:sub dummy(){ // Ein leeres Unterprogramm}

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Programmstrukturen IIIProgrammstrukturen III

Inline-Funktionen❑ kein Rückgabewert❑ Parameterübergabe per Wert und per Referenz❑ Funktionen werden beim Kompilieren an die

Aufrufstelle kopiert (Makro)

Beispiel:void fkt(int x, int& y) { x = 3; y = 2;} task main() { int y = 1; int x = 2; fkt(x, y);}

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VariablenVariablen

❑ nur 16-Bit Integer Variablen❑ Arrays erlaubt❑ Deklarationen wie in C❑ Ausdrücke wie in C erlaubt (++, *=, |, &&, >>, usw.)

Beispiele:

int a=1, x;x += a;a = 5 % 2; // modulox = 31 | 1; // Or

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Globale und lokale VariablenGlobale und lokale Variablen

❑ unterstützt max. 32 globale Variablen

❑ max. 16 lokale Variablen

Beispiel:

int x = 0; // bin globaltask main() {

int y; // bin lokaly = x; // ok

}

task move() {x = 5; // oky = x; // nicht ok, y hier unbekannt

}

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KontrollstrukturenKontrollstrukturen

❑ if (Bedingung) Block1 else Block2❑ while (Bedingung) Block❑ do Block while (Bedingung)❑ repeat (Ausdruck) Block❑ switch (Ausdruck) case❑ until (Bedingung);❑ Befehle break, continue, default usw. wie in C

Beispiele:if (x==1) y = 3; else y = 4;while (x<10) {

y *= 5; x++; }until (SENSOR_1 == 1);

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MotorsteuerungMotorsteuerung

Konstanten: OUT_A, OUT_B, OUT_C

Befehl BeschreibungOn (const) schaltet Motor einOff(const) schaltet Motor ausFloat(const) schaltet auf LeerlaufFwd(const) vorwärtsRev(const) rückwärtsToggle(const) wechselt RichtungOnFwd(const) ein + vorwärtsOnRev(const) ein + rückwärtsOnFor(const, time) vorwärts für time/100 secSetPower(const, x) Geschwindigkeit (0-7)

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SensorikSensorik

Berührungssensor Lichtsensor

Ausgänge: SENSOR_1, SENSOR_2, SENSOR_3Sensoren: SENSOR_TOUCH, SENSOR_LIGHTSetSensor(Ausgang, Sensor) setzt einen Ausgangauf einen bestimmten SensortypDer Sensor wird dabei in seinem Standardmodusbetrieben

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BerührungssensorBerührungssensor

Was macht dieses Programm ?

task main(){

SetSensor(SENSOR_1, SENSOR_TOUCH);OnFwd(OUT_A+OUT_C);until (SENSOR_1 == 1);Off(OUT_A+OUT_C);

}

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Sensor-ModiSensor-Modi

Const: SENSOR_TYPE_TOUCH, SENSOR_TYPE_LIGHT

Befehl BeschreibungSetSensorType(Ausgang, const) legt Sensortyp festSetSensorMode(Ausgang, mod) legt Sensormodus fest

Modus BeschreibungSENSOR_MODE_RAW 0 bis 1023SENSOR_MODE_BOOL 0 bis 1SENSOR_MODE_EDGE zählt ZustandswechselSENSOR_MODE_PULSE zählt ZustandsperiodenSENSOR_MODE_PERCENT 0 bis 100 Prozent

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Funktionsweise eines SensorsFunktionsweise eines Sensors

SENSOR_MODE_RAW

1023

0

SENSOR_MODE_PERCENT: Transformation desRaw-Wertes in den Wertebereich 0-100

t

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Boolescher ModusBoolescher Modus

SENSOR_MODE_BOOL

False

1023

0

True

t

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ZustandswechselZustandswechsel

SENSOR_MODE_EDGE

1023

0

1

2

3

4

t

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PeriodenwechselPeriodenwechsel

SENSOR_MODE_PULSE

1023

01

2

t

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RCX RCX EventsEvents

Befehl BeschreibungSetEvent(Nr, source, type) legt Sensorfest festmonitor(EVENT_MASK(Nr)) überwacht Event

Typ BeschreibungEVENT_TYPE_PRESSED GedrücktEVENT_TYPE_RELEASED Nicht gedrücktEVENT_TYPE_PULSE PeriodenwechselEVENT_TYPE_EDGE ZustandswechselEVENT_TYPE_LOW Wechsel in NiedrigbereichEVENT_TYPE_NORMAL Wechsel in NormalbereichEVENT_TYPE_HIGH Wechsel in HochbereichEVENT_TYPE_MESSAGE IR-Nachricht empfangenEVENT_TYPE_FASTCHANGE Schneller Wertwechsel

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Niedrig

Normal

Event Event ModusModus

Hoch1023

0

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Beispiel: LichtsensorBeispiel: Lichtsensor

task main() {

SetSensorType(SENSOR_2, SENSOR_LIGHT);

SetEvent(1, SENSOR_2, EVENT_TYPE_HIGH);

SetEvent(2, SENSOR_2, EVENT_TYPE_LOW);

SetLowerLimit(2, 550); SetUpperLimit(1, 790);

monitor(EVENT_MASK(1) | EVENT_MASK(2)) {

// tue was immer du willst...

} catch (EVENT_MASK(1)) {

// Schwarz gefunden

} catch (EVENT_MASK(2)) {

// Weiss gefunden

} }

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KommunikationKommunikation

❑ id = Message();id = 0: keinen Wert empfangen

❑ SendMessage(id);versendet id (0-255)

❑ ClearMessage();löschst den Empfangspuffer

❑ SetTXPower(TX_POWER_LO)legt Sendestärke fest

Befehle:

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Beispiel KommunikationBeispiel Kommunikation

#define __NOTETIME 10#define __WAITTIME 12

task communication() { ClearMessage(); SendMessage(5); // Warte auf Antwort until (Message() != 0); // ID empfangen if (Message() == 5) { // ID korrekt SendMessage(10); PlayTone(330,4*__NOTETIME); Wait(4*__WAITTIME); } else { // Falscher Partner OnRev(OUT_A+OUT_C); } } ClearMessage(); }task main() { start communication;}

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ProgrammumschaltungProgrammumschaltung

5 Programmspeicher

Befehl BeschreibungSelectProgram(Nr) wechselt Programm und

startet es (Nr: 0-4)x = Program(); liest aktuelle Programmnr.

aus

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Weitere BefehleWeitere Befehle

❑ Musik

❑ Zähler

❑ Timer

❑ Display

❑ Datalog

❑ Random

❑ usw, usw., usw.

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Letztes Beispiel: SemaphorenLetztes Beispiel: Semaphoren

int sem;task main() {

sem = 0; start move;SetSensor(SENSOR_1, SENSOR_TOUCH);while (true) {

if (SENSOR_1 == 1) {until (sem == 0); sem = 1;OnRev(OUT_A); Wait(85);sem = 0; } }

}task move() {

while (true) {until (sem == 0); sem = 1;OnFwd(OUT_A);sem = 0; Wait(200);

}}

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Viel Erfolg !!!!!!!