零成本学Arduino单片机之Processing互动媒体

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转自与非博客：宜昌城老张的博客

    Processing是一种开源的编程语言和环境，它服务于有创意的设计师和艺术家，这些人希望利用某种程序，来创意静态图像和动态影像，并使创作的作品能与人产生良好的互动。这个软件最初的开发目的是作为一种学习编程软件，能够可视化的方法，教学习者计算机编程基础，现在它已经演化为完成专业工作的工具。

    有成千上万的学生，艺术家，设计师，研究人员，和爱好者，用Processing来学习、创意和制作产品。

     如果想让在电脑中设计的艺术作品与外部物理世界进行互动，让作品能与人和物产生“对话”，就需要传感器把外部环境的信息，采集到电脑中处理，做到这一点，目前通常的方法是通过Arduino控制器把传感器数据，通过串口通信，读到上位机软件Processing里，然后通过处理，让Processing数位作品的某些特征与传感器数据产生关联，于是物理世界的环境数据发生变化时，也会使虚拟数字世界的作品随之互动，不断幻化出动态语义的奇妙画面。

    上一篇文章《零成本学Arduino单片机之串行通讯》，讲述了采用Proteus仿真方法，来实现Arduino控制器与上位机软件之间的通信，这种方法同样适合Arduino与Processing的互动。如果学会了这样的方法，在零硬件成本情况下，也可以玩一玩互动媒体艺术了。

     Proteus界面中的下位机Arduino单片机与上位机软件Processing进行串行通讯，并没有硬件连接，需要通过某种软件虚拟出两个相互连接的串口，一个串口分配给Arduino单片机，另一个串口分配给上位机软件，在虚拟环境下，让两者能够完成串行通讯。这种软件就是VSPD虚拟串口驱动软件。

   VSPD虚拟串口驱动软件请下载：http://115.com/file/eizd0usu。

    我通过VSPD软件，配对了两个虚拟串口COM7和COM8，COM7分配给了Proteus仿真图中的Arduino硬件电路中的串口连接器COMPIM，COM8分配给了Processing，通过Processing程序的“ duankou = new Serial(this,"COM8",9600);”指令，把COM8指定给了Processing。

Proteus仿真图:

Proteus仿真图，供下载： Proteus.zip (30.99 KB, 下载次数: 11)

2012-12-6 15:29 上传

点击文件名下载附件 。

     通过两个虚拟串口，进行串行通信的方法见文章：《零成本学Arduino单片机之串行通讯》，
网址：https://www.cirmall.com/bbs/thread-4695-1-1.html。

     本篇文章仿真项目的任务是：在仿真图中，用鼠标调节电位计滑动抽头与地之间的电压，Arduino控制器采集这个电压值，正比转换后，通过串口通信，发送到上位机软件Processing处理。Processing中有两个在X，Y轴方向上都相差半个点距的矩形彩盘阵列。当电位计滑动抽头移动时，Arduino控制器采集的电压值会随之增加，同时，Processing的两个矩形阵列中各个彩盘的直径也相应增大。由于彩盘直径增大，使它们相互产生融和，不断幻化出奇妙的图案。如下面图片和视频所示。

仿真实验视频：

http://www.tudou.com/v/dUFtwvQrnTE/&resourceId=91074573_04_02_99/v.swf

双击网址，全屏看仿真实验现象，

http://www.tudou.com/v/dUFtwvQrnTE/&rpid=91074573&resourceId=91074573_04_05_99/v.swf。

    仿真图中的Arduino单片机与上位机软件Processing相互通信，除了看懂专题文章《零成本学Arduino单片机之串行通讯》，还要关注Arduino程序和Processing程序中有关串口通信的指令，这些指令我用红色字体在程序中标注出来，仔细研究下。

Arduino程序：

/*任务：调节电位计滑动抽头与地之间的电压，并把

电压值采集到Arduino控制器，经正比转换后，以单字节数据

的形式，通过串口通信，发送到上位机软件处理。*/

int potpin = 0; //把电位计连在Arduino模拟端口0

//初始化

void setup()

{

  Serial.begin(9600);//启动串行通讯，波特率为9600b/s

}

void loop()

{

  //读取电位计电压量的采样值，采样值范围为0~1023

  int sensorValue = analogRead(potpin);  

  //把范围为0~1023的采样值正比转换为范围0~255单字节数据

  int data= sensorValue/4;

  //把包含电压值信息的单字节数据通过串口发送到上位机   

  Serial.print(data,BYTE);

  delay(20);  //延时20ms

}

Processing程序：

/*任务：在画布中，创建两个在X、Y轴相差半个点距的两个矩形彩盘矩阵，
接受下位机Arduino控制器发送的单字节数据，并把该数据与彩盘直径关联起来。*/

import processing.serial.*;//导入serial通信库
Serial duankou;//创建对象duankou
float data;//变量存储Arduino传来数据
float d;//彩盘直径
void setup()
{
  //设定通讯端口为COM3，波特率为9600
  duankou = new Serial(this,"COM8",9600);
  size(600,600);//画布尺寸
  background(0);//背景为黑色
  stroke(128);//彩盘线条为灰色
  smooth();
  }
//主程序
void draw()
{
     background(0);
  //当串口缓冲区接受的字节为6个时
   if(duankou.available()>0)
  {
    //把Arduino传来的字节存入变量data
    data=duankou.read();
    //当读到“即将读取超声波距离字节”的标志
    //对超声波距离值正比变换
    d=map(data,0,255,5,140);
    println(int(d));
   }   
    //生成彩盘阵列
    for(float x1=0;x1<=600;x1 =100)
      {        
        for(float y1=0;y1<=600;y1 =100)
        {
          fill(242,204,47,160);
          ellipse(x1,y1,d,d);
        }
      }
   //生成另一个彩盘阵列
   for(float x1=50;x1<=550;x1 =100)
      {
        
        for(float y1=50;y1<=600;y1 =100)
        {
          fill(116, 193, 206, 160);         
          ellipse(x1,y1,d,d);
        }
      }     
}

结束语


       像Arduino一样，作为数位艺术软件Processing，也慢慢被国人认识和接受，不断有人加入到互动媒体的创意队伍中来，目前，当当网上已经有了两本Processing的入门书，都还不错。一本是译著，书名《爱上Processing》，另一本是广州美院的谭亮老师写的，书名为《Processing互动编程技术》。两年后，如果您再查阅当当网书籍目录，应该会有更多的Arduino和Processing书籍出现。
      单从计算机语言学习的角度出发，Processing就是一个很好的平台。原先学生们编了半天程序，程序结果只是屏幕上的一些字符。而如果用Processing来学计算机语言，编程的结果能表现为更加直观、友好的数位图片，或者是动态影像，这样会激发学生们敲程序的冲动，让编程变成有趣的创作经历。  
    如果您开始对Processing感兴趣了，可以看看我以前写的Processing与Arduino互动文章专辑，网址为：http://www.eefocus.com/zhang700309/blog/cate_10278_0.html 。

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