RGB LED using arduino by C++ class

RGB LED using arduino by C++ class

    จากโจทย์กำหนดให้ใช้ arduino ร่วมกับ rgb led โดยใช้ push button ในการรับอินพุตสำหรับเพิ่มความสว่างของแต่ละสีโดยเขียนเป็น class RGB_LED

ออกแบบวงจร

  การออกแบบวงจร จากโจทย์กำหนดให้ใช้วงจรปุ่มกดแบบ Pull-Up (Active low) เพื่อรับค่าการกดแล้วส่งค่าไปยังบอร์ด Arduino เพื่อเปลี่ยนแปลงค่า duty cycle เพื่อปรับความสว่างของ RGB led แต่ละสี

ออกแบบโค้ด

//RGB_LED Libraly #ifndef RGB_LED_h #define RGB_LED_h #include "Arduino.h" class RGB_LED {   public:     RGB_LED( byte red_pin, byte green_pin, byte blue_pin);     void add_dc( byte color );   private:     void update();     byte pins[3], rgb[3]; }; #endif

  สร้าง RGB_LED.h เป็น  Abtract class กำหนดตัวแปรอาเรย์ pin[3] สำหรับเก็บค่าขาต่อใช้ RGB led แต่ละสีและ rgb[3] สำหรับเก็บค่าความสว่าง (duty cycle) ของ RGB led แต่ละสีโดยใส่เมธอดดังต่อไปนี้
  RGB_LED( byte red_pin, byte green_pin, byte blue_pin);
    เป็นคอนสตรัคเตอร์สำหรับสร้างตัวแปรคลาสโดยรับค่าเป็นขาต่อใช้งานของ  RGB led แต่ละสี
  void add_dc( byte color );
    สำหรับเรียกใช้เพื่อเพิ่มค่าความสว่าง RGB led แต่ละสีโดยรับค่าเป็น 1 สำหรับสีแดง 2 สำหรับสีเขียว 3 สำหรีบสีฟ้า
  void update();
    สำหรับเปลี่ยนแปลงค่าความสว่างที่ได้จากเมธอด add_dc เพื่อนำค่าที่ถูกปรับไปใช้เปลี่ยนแปลงความสว่างถูกเรียกใช้ใน add_dc

#include "RGB_LED.h" RGB_LED::RGB_LED( byte red_pin, byte green_pin, byte blue_pin) {   pins[0] = red_pin;   pins[1] = green_pin;   pins[2] = blue_pin;   for ( int i=0; i < 3; i++ ) {     pinMode( pins[i], OUTPUT ); // use this pin as output   }   rgb[0] = 0;   rgb[1] = 0;   rgb[2] = 0; } void RGB_LED::add_dc( byte color ) {   if( rgb[color]<255 ){     rgb[color] = rgb[color]+8;   }   else{     rgb[color] = 0;   }   update(); } void RGB_LED::update() {   for ( int i=0; i < 3; i++ ) {     analogWrite( pins[i], rgb[i] );   } }

  ใส่รายละเอียดของแต่ละเมธอด

Arduino Code

#include "RGB_LED.h" RGB_LED rgb(9,10,11); void setup() {   pinMode(2,INPUT);   pinMode(3,INPUT);   pinMode(4,INPUT); } void loop() {   delay(100);   if(digitalRead(2)==0){rgb.add_dc(0);}   if(digitalRead(3)==0){rgb.add_dc(1);}   if(digitalRead(4)==0){rgb.add_dc(2);} } **แก้ไขโค้ด** #include "RGB_LED.h" int count_startR = 0; int count_startG = 0; int count_startB = 0; int count_stopR = 0; int count_stopG = 0; int count_stopB = 0; int stateR = 0; int stateG = 0; int stateB = 0; RGB_LED rgb(9,10,11); void setup() {   pinMode(2,INPUT);   pinMode(3,INPUT);   pinMode(4,INPUT);   Serial.begin(9600); } void loop() {   delay(100);   switch(stateR){ //defult stateR = 0     case 0 : if(digitalRead(2)==0){ //เมื่อกดปุ่มจะนับเวลาเริ่มต้นและเปลี่ยน state เป็น 1                 count_startR=millis();                  stateR = 1;              }               break;     case 1 : if(digitalRead(2)==0){ //เมื่อ state = 1 จะนับเวลาเพื่อเทียบกับเวลาเริ่มต้น                 count_stopR=millis();                  if((count_stopR-count_startR) > 100){  //เมื่อเวลาเทียบกับเวลาเริ่มต้นต่างกัน 100ms                     stateR = 2; //เปลี่ยน state = 2              }}                  break;     case 2 : rgb.add_dc(0); // เมื่อ state = 2 จะเพิ่มค่าความสว่างหรือ duty cycle              if(digitalRead(2)==1){ // เมื่อปล่อยปุ่มกดจะเปลี่ยน state เป็น 0 เพื่อเริ่มใหม่                 stateR =0;              }               break;   }        switch(stateG){ //defult stateG = 0     case 0 : if(digitalRead(3)==0){ //เมื่อกดปุ่มจะนับเวลาเริ่มต้นและเปลี่ยน state เป็น 1                 count_startG=millis();                  stateG = 1;              }               break;     case 1 : if(digitalRead(3)==0){ //เมื่อ state = 1 จะนับเวลาเพื่อเทียบกับเวลาเริ่มต้น                 count_stopG=millis();                  if((count_stopG-count_startG) > 100){ //เมื่อเวลาเทียบกับเวลาเริ่มต้นต่างกัน 100ms                     stateG = 2; //เปลี่ยน state = 2              }}               break;     case 2 : rgb.add_dc(1); // เมื่อ state = 2 จะเพิ่มค่าความสว่างหรือ duty cycle              if(digitalRead(3)==1){ // เมื่อปล่อยปุ่มกดจะเปลี่ยน state เป็น 0 เพื่อเริ่มใหม่                 stateG =0;              }               break;     }          switch(stateB){ //defult stateฺB = 0     case 0 : if(digitalRead(4)==0){ //เมื่อกดปุ่มจะนับเวลาเริ่มต้นและเปลี่ยน state เป็น 1                 count_startB=millis();                  stateB = 1;              }               break;     case 1 : if(digitalRead(4)==0){ //เมื่อ state = 1 จะนับเวลาเพื่อเทียบกับเวลาเริ่มต้น                 count_stopB=millis();                   if((count_stopB-count_startB) > 100){ //เมื่อเวลาเทียบกับเวลาเริ่มต้นต่างกัน 100ms                     stateB = 2; //เปลี่ยน state = 2              }}               break;     case 2 : rgb.add_dc(2); // เมื่อ state = 2 จะเพิ่มค่าความสว่างหรือ duty cycle              if(digitalRead(4)==1){ // เมื่อปล่อยปุ่มกดจะเปลี่ยน state เป็น 0 เพื่อเริ่มใหม่                 stateB =0;              }               break;     } }

  สร้างตัวแปร RGB_LED rgb(9,10,11) โดยใส่อินพุตเป็นขาต่อใช้งานของ LED แต่ละสี
  สร้างโค้ดเก็บข้อมูลจากปุ่มกดแต่ละปุ่มและเรียกใช้เมธอด rgb.add_dc(0) โดยใส่อินพุตเป็น 1, 2, 3 เพื่อเปลี่ยนแปลงความสว่างของสีที่เราต้องการ
  

ผลการทดลอง

source code :')

>> Arduino Source Code <<

>> Arduino Source Code Fix Timestamp button <<

>> RGB_LED_Lib <<

>> Schematic <<

Arduino Yun Vs Arduino Due Comparision

Arduino Yun Vs Arduino Due

       Arduino หรือ "อาดูยโน่" บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ยอดฮิตจากประเทศอิตาลี ที่ปัจจุบันใช้กันอย่างแพร่หลายมาก โดยเริ่มต้น Massimo Banzi และ David Cuartielles ผู้ก่อตั้ง Arduino เพียงแค่ต้องการสร้างไมโครคอนโทรลเลอร์ราคาถูกเพื่อให้นนักเรียนหรือนักศึกษาสามารถเป็นเจ้าของได้ง่ายเพื่อการเรียนรู้เกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็คทรอนิกส์       แต่ในปัจจุบัน Arduino ได้แตกสายพันธ์ุออกไปเยอะมากเพื่อเข้าถึงการใช้งานทุกรูปแบบ โดยในปัจจุบัน Arduino มีมากถึง 20 model (ยังไม่รวมเวอร์ชั่นโคลนอื่นๆ) และยังมี Shields และ Accessories อีกมากมายเพื่อตอบโจทย์ความต้องการของทุกโปรเจค โดยยังคงคอนเซ็ป Open Source และมีราคาที่ถูกกว่าไมโครคอนโทรลเลอร์อื่นๆ       บทความนี้จะอธิบายและเปรียบเทียบ Arduino 2 Model นั่นคือ Arduino Yun และ Arduino Due แต่อาจจะเป็นการเปรียบเทียบข้ามรุ่นกันไปหน่อยเพราะจริงๆแล้วสองบอร์ดนี้เหมาะกับการใช้งานที่ต่างกันมาก

specification

Detail	Arduino Due	Arduino Yun
Arduino microcontroller
Micro controller	AT91SAM3X8E	ATmega32u4
Operating Voltage	3.3V	5V
Input Voltage (recommended)	7-12V	5V
Input Voltage (limits)	6-16V	5V
Digital I/O Pins	54 (12 PWM)	20 (7 PWM)
Analog Input Pins	12	12
Analog Outputs Pins	2 (DAC)	-
Total DC Output Current on all I/O lines	130 mA	40 mA
DC Current for 3.3V Pin	800 mA	50 mA
DC Current for 5V Pin	800 mA	-
Flash Memory	512 KB all available for the user applications	32 KB (of which 4 KB used by bootloader)
SRAM	96 KB (two banks: 64KB and 32KB)	2.5 KB
EEPROM	-	1 KB
Linux microprocessor
Processor	-	Atheros AR9331
Architecture	-	MIPS @400MHz
Operating Voltage	-	3.3V
Ethernet	-	IEEE 802.3 10/100Mbit/s
WiFi	-	IEEE 802.11 b/g/n
USB Type-A	-	2.0 Host
Card Reader	-	Micro-SD only
RAM	-	64 MB DDR2
Flash Memory	-	16 MB
*Arduino Yun : PoE compatible 802.3af card support (see the note below)

       จากตารางจะเห็นได้ว่าใน Arduino Yun นั้นใส่ Linux Microprocessor มาด้วยนี่จึงเป็นข้อแตกต่างที่ได้กล่าวในข้างต้นว่าเหมาะกับการใช้งานที่ต่างกัน

       Arduino Yun

       Arduino Yun นั้นใช้โครงสร้างบอร์ดแบบเดียวกันกับ Arduino UNO แต่ใช้ชิบไมโคคอนโทรลเลอร์ ATmega32u4 แบบเดียวกับ Arduino Leonardo โดยขาต่อใช้งานเหมือนกันทำให้สามารถใช้ Shield ได้หลากหลาย

       ข้อแตกต่างคือมันมาพร้อมกับ Linux Microprocessor จากค่าย Qualcomm Atheros AR9331 ซึ่งปกติ CPU ตัวนี้นิยมใช้ใน Wireless router ซะเป็นส่วนใหญ่โดยใช้ระบบปฏบัติการที่รู้จักกันในชื่อ OpenWRT โดยเวอร์ชั่นที่ใช้บน Arduino Yun นั้นใช้ชื่อว่า Linino โดยฝังอยู่บน Flash Memory ขนาด 16MB และสามารถเพิ่มพื้นที่เก็บข้อมูลได้ด้วย Micro SD Card

       การเชื่อมต่อมีทั้ง LAN 10/100M โดยพอร์ตแลนนั้นรองรับการจ่ายไฟผ่านพอร์ตแลนด้วย (POE) และ Wifi 802.11 b/g/n และยังสามารถอัพโหลด Sketches ผ่านทาง Network ได้โดยไม่ต้องต่อสาย USB อีกต่อไป!! และยังมี USB 2.0 หนึ่งพอร์ทสำหรับเสียบอุปกรณ์เช่น Webcam, Joy Stick เป็นต้น

       ด้วยอุปกรณ์ที่เพิ่มขึ้นทั้ง Linux Microprocessor และการเชื่อมต่อทั้ง LAN, Wifi ทำให้มันทำงานได้หลากหลายกว่าบอร์ด Arduino ตัวอื่นๆเช่นมันสามารถนำมาทำ Web Server,กล้องวงจรปิดด้วยการ streaming video จาก webcam หรือแม้กระทั้งควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้าภายในบ้านจากมือถือหรือคอมพิวเตอร์นอกบ้านได้โดยเราเรียกว่า Internet Of Things

       Arduino Due

       Arduino Due จะแตกต่างจากบอร์ด Arduino ทั่วไปเพราะมันใช้ชิปไมโครคอนโทรลเลอร์ Atmel SAM3X8E ซึ่งอยู่ในตระกูล ARM Cortex-M3 CPU แทนที่จะเป็น AVR แบบ Arduino ทั่วๆและเป็น Arduino ตัวแรกที่ใช้ CPU แบบ 32bit ข้อดีของมันก็คือมีการประมวลผลที่ไวกว่าโดยมันมี Clock (สัญญาณนาฬิกา) 84Mhz ซึ่งแรงกว่า Arduino ที่มี Clock เพียง 16Mhz โดยมี digital I/O 54 ขาและ analog input 12 ขาซึ่งเหมาะสำหรับการเชื่อมต่อกันอุปกรณ์หลายๆอย่างและยังมี USB OTG สำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์ภายนอกด้วย

ปล. Arduino Due ใช้ไฟเลี้ยง 3.3V ไม่ควรนำ input ที่มีแรงดัน 5v มาต่อเพราะบอร์ดอาจจะพังได้(ซึ่งมันพังแน่ๆ)***

       Comparision

       ข้อแตกต่างของแต่ละบอร์ด

Detail	Arduino Due	Arduino Yun
Arduino MCU	23-bit arm cortex-M3 @84 MHz	8-bit AVR @16MHz
Linux MCU	-	Atheros AR9331 @400 MHz
Flash Memory	512 KB	32KB (4 KB used by bootloader)
SRAM	96 KB (two banks: 64KB and 32KB)	2.5 KB
Current Consumption	800 mA	50 mA
Digital I/O Pins	54 (12 PWM)	20 (7 PWM)
Analog Input Pins	12	12

       Arduino MCU ใช้กันคนละตระกูล Arduino Due ได้เปรียบในเรื่องนี้เนื่องจากสามารถประมวลผลได้ไวกว่า

       Linux MCU ข้อนี้ทำให้ Arduino Yun ได้เปรียบกว่าเนื่องจากมี Linux MCU สามารถทำงานได้หลากหลายมากกว่า

       Flash Memory ใช้สำหรับเก็บ Sketches หรือโปรแกรมของเรา Arduino Due อาจจะได้เปรียบถ้าเทียบกับการเขียน Sketches แต่ Arduino Yun สามารถสั่ง I/O ผ่านโปรแกรมบน Linux ได้และมีพื้นที่เก็บมากกว่าหลายเท่าหากเพิ่ม Micro SD Card เข้าไปในข้อนี้จึงอาจจะเปรียบเทียบกันยากขึ้นอยู่กับการนำไปใช้งาน

       SRAM ใช้สำหรับเก็บข้อมูลโดยอ่านและเขียนโดย Sketches หรือ โปรแกรม ที่เราเขียนเข้าไป
**Static RAM (SRAM) มีขนาดจำกัด อยู่ในระดับกิโลไบต์ (KB) ดังนั้น สำหรับการประยุกต์ใช้งานในบางกรณี อาจต้องต่อวงจรเพื่อใช้หน่วยความจำภายนอกเสริม สำหรับเก็บข้อมูลชั่วคราวในขณะทำงาน การที่ SRAM มีขนาดใหญ่ทำให้มีเนื้อที่เพียงพอในการประมวลผลโปรแกรมรวมทั้งข้อมูลทั้งหมด โดยช่วยทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายลงได้ เพราะไม่จำเป็นต้องติดตั้ง Flash ซึ่งมีราคาแพงเข้าไปข้างใน และไม่ต้องใช้ SRAM จากภายนอก (External SRAM) อีกทั้งยังช่วยทำให้แผ่นวงจรมีขนาดเล็กลงอีกด้วย

       Current Consumption อัตราการใช้พลังงานหากเปรียบเทียบเฉพาะ Arduino MCU Arduino Due จะกินพลังงานมากกว่าเนื่องจาก I/O pin ของมันเยอะกว่า แต่ถ้าหากเปรียบเทียบการใช้พลังงานของทั้งบอร์ด [ยังตอบไม่ได้เนื่องจากหาอัตราการใช้พลังงานของ Linux MCU Atheros AR9331 ยังไม่เจอ]

       Digital I/O Pins Arduino Due ได้เปรียบกว่าในเรื่องนี้เพราะมีขาต่อใช้งานมากกว่าถึงเท่านึงรอบรับอุปกรณ์ได้เยอะมากกว่า

       Summary

       อาจจะเปรียบเทียบกันได้ยากในเชิงการใช้งานโดยทั้งสองเหมาะกับการใช้งานที่ต่างกัน เช่นหากเราจะทำระบบวัดอุณหภูมิภายในบ้านแล้วส่งขึ้น Web Server เพื่อให้สามารถดูได้จากนอกบ้านเราก็ต้องเลือกใช้ Arduino Yun เนื่องจากตอบโจทย์ได้มากกว่า [Arduino Due อาจจะทำได้โดยใช้ Ethernet Shield,Wifi Shield แต่อาจจะยุ่งยากในการใช้งานมากกว่า] หรือหากเราต้องการนำไปใช้งานที่ต้องการความเร็วในกระประมวลผลสูงเช่น ใช้ร่วมกับเซ็นเซอร์ต่างๆ ที่มีความละเอียดหรือมีการต่อใช่งาน I/O เยอะกว่าบอร์ดธรรมดาเป็นต้น :')

Cr. arduino.cc/