Программирование LEGO NXT роботов на языке NXC - Коммуникации между роботами

Автор: Daniele Benedettelli

Перевод: © Ботов Антон aka =DeaD=, 2009

Эксклюзивно для www.roboforum.ru
копирование на другие ресурсы и публикация перевода
без разрешения его автора запрещены

Коммуникации между роботами

Если у вас есть больше чем один модуль NXT, тогда эта глава для вас (хотя вообще можно устанавливать связь не только между роботами, но и робота с ПК). Роботы могут связываться друг с другом через радиоканал Bluetooth: так что вы можете иметь нескольких роботов одновременно выполняющих общую задачу (или сражающихся друг с другом), кроме того вы можете построить большого сложного робота из двух NXT, так что можно будет использовать 6 сервомоторов и 8 сенсоров.

Для старого доброго RCX, это очень просто: он отправляет ИК-сообщение и все роботы вокруг принимают его.

Но в NXT реализован совершенно другой подход! Во-первых вам нужно соединить два или более NXT (или NXT и ПК) с помощью меню "Bluetooth" на модуле NXT; только тогда вы сможете отправлять сообщения к подключенным устройствам.

NXT который инициирует подключение называется Мастером, и может иметь до 3 подчиненных устройств, подключенных к линиям 1,2 и 3. Подчиненный модуль всегда видит мастера на линии 0. Вы можете отправлять сообщения в 10 доступных ячеек.

Отправка сообщений мастер-подчиненный

Ниже приведены 2 программы - одна для мастера, а вторая для подчиненного. Эти простые программы покажут вам, как быстрый непрерывный поток строковых сообщений может быть передан с помощью радиоканала между двумя модулями NXT.

Программа для мастера сначала убеждается, что подчиненный правильно подключен на 1 линию (константа BT_CONN) используя функцию BluetoothStatus(conn); после чего создает и отправляет сообщения состоящие из префикса "M" и возрастающих чисел с помощью функции SendRemoteString(conn,queue,string), одновременно получая сообщения от подчиненного функцией ReceiveRemoteString(queue,clear,string) и отображая эту информацию.

//MASTER
#define BT_CONN 1
#define INBOX 1
#define OUTBOX 5

sub BTCheck(int conn){
  if (!BluetoothStatus(conn)==NO_ERR){
    TextOut(5,LCD_LINE2,"Error");
    Wait(1000);
    Stop(true);
  }
}

task main(){
  string in, out, iStr;
  int i = 0;
  BTCheck(BT_CONN); //check slave connection
  while(true){
    iStr = NumToStr(i);
    out = StrCat("M",iStr);
    TextOut(10,LCD_LINE1,"Master Test");
    TextOut(0,LCD_LINE2,"IN:");
    TextOut(0,LCD_LINE4,"OUT:");
    ReceiveRemoteString(INBOX, true, in);
    SendRemoteString(BT_CONN,OUTBOX,out);
    TextOut(10,LCD_LINE3,in);
    TextOut(10,LCD_LINE5,out);
    Wait(100);
    i++;
  }
}

Программа подчиненного модуля очень похожа, но использует функцию SendResponseString(queue,string) вместо SendRemoteString, потому что подчиненный может отправлять сообщения только мастеру, находящемуся на линии 0.

//SLAVE
#define BT_CONN 1
#define INBOX 5
#define OUTBOX 1

sub BTCheck(int conn){
  if (!BluetoothStatus(conn)==NO_ERR){
    TextOut(5,LCD_LINE2,"Error");
    Wait(1000);
    Stop(true);
  }
}

task main(){
  string in, out, iStr;
  int i = 0;
  BTCheck(0); //check master connection
  while(true){
    iStr = NumToStr(i);
    out = StrCat("S",iStr);
    TextOut(10,LCD_LINE1,"Slave Test");
    TextOut(0,LCD_LINE2,"IN:");
    TextOut(0,LCD_LINE4,"OUT:");
    ReceiveRemoteString(INBOX, true, in);
    SendResponseString(OUTBOX,out);
    TextOut(10,LCD_LINE3,in);
    TextOut(10,LCD_LINE5,out);
    Wait(100);
    i++;
  }
}

Как можно заметить, при отключении программы на одно из сторон, вторая сторона продолжит отправлять сообщения с возрастающими номерами, не зная, что все сообщения теряются, потому что на той стороне никто их не принимает. Чтобы избежать этой проблемы мы планируем улучшить протокол с помощью подтверждения доставки.

Отправка чисел с подтверждением

Как мы видим в приведенной ниже паре программ: в этот раз мастер отправлять числа командой SendRemoteNumber(conn,queue,number) и останавливается, ожидая подтверждения получения от подчиненного (цикл until, внутри которого мы видим ReceiveRemoteString); только если на той стороне подчиненный работает и отправил нам подтверждение - мастер переходит к отправке следующего сообщения. Подчиненный просто получает числа фукнцией ReceiveRemoteNumber(queue,clear,number) и отправляет подтверждение командой SendResponseNumber. Обе программы должны иметь общий код для подтверждения. В нашем случае я принял 0xFF в качестве такого кода.

Мастер отправляет случайные числа и ждёт подтверждение подчиненного; каждый раз после этого переменная ack должна быть очищена, иначе мастер продолжит отправлять сообщения не ожидая больше никаких подтверждений, потому что мы забыли очистить эту переменну.

Подчиненный в бесконечном цикле проверяет ячейку и если она не пуста, показывает значение на экран и отправляет мастеру подтверждение о получении. В начале программы я отправил подтверждение без информации, которую подтверждаю, чтобы разблокировать мастера. Без этого, если бы мастер запустился раньше - первое его сообщение было бы отправлено в никуда и он бы начал ждать ответа, а подчиненный запустился бы и начал ждать первое сообщение, так что всё бы "зависло", даже если подчиненный нормально запущен. То как мы сделали сейчас - может привести к потере части сообщений, но хотя-бы нет риска зависания пары модулей.

//MASTER
#define BT_CONN 1
#define OUTBOX 5
#define INBOX 1
#define CLEARLINE(L) \
TextOut(0,L," ");

sub BTCheck(int conn){
  if (!BluetoothStatus(conn)==NO_ERR){
    TextOut(5,LCD_LINE2,"Error");
    Wait(1000);
    Stop(true);
  }
}

task main(){
  int ack;
  int i;
  BTCheck(BT_CONN);
  TextOut(10,LCD_LINE1,"Master sending");
  while(true){
    i = Random(512);
    CLEARLINE(LCD_LINE3);
    NumOut(5,LCD_LINE3,i);
    ack = 0;
    SendRemoteNumber(BT_CONN,OUTBOX,i);
    until(ack==0xFF) {
      until(ReceiveRemoteNumber(INBOX,true,ack) == NO_ERR);
    }
    Wait(250);
  }
}

//SLAVE
#define BT_CONN 1
#define OUT_MBOX 1
#define IN_MBOX 5

sub BTCheck(int conn){
  if (!BluetoothStatus(conn)==NO_ERR){
    TextOut(5,LCD_LINE2,"Error");
    Wait(1000);
    Stop(true);
  }
}

task main(){
  int in;
  BTCheck(0);
  TextOut(5,LCD_LINE1,"Slave receiving");
  SendResponseNumber(OUT_MBOX,0xFF); //unblock master
  while(true){
    if (ReceiveRemoteNumber(IN_MBOX,true,in) != STAT_MSG_EMPTY_MAILBOX) {
      TextOut(0,LCD_LINE3," ");
      NumOut(5,LCD_LINE3,in);
      SendResponseNumber(OUT_MBOX,0xFF);
    }
    Wait(10); //take breath (optional)
  }
}

Прямые команды

Вот еще одна отличная возможность доступная при использовании Bluetooth: мастер может напрямую контролировать подчиненных. В этом примере мастер отправляет подчиненным прямые команды для проигрывания звуков, включения двигателей и для подчиненного модуля NXT даже не нужно писать никакой программы. Это всё реализуется встроенным в NXT программным обеспечением!

//MASTER
#define BT_CONN 1
#define MOTOR(p,s) RemoteSetOutputState(BT_CONN, p, s, \
OUT_MODE_MOTORON+OUT_MODE_BRAKE+OUT_MODE_REGULATED, \
OUT_REGMODE_SPEED, 0, OUT_RUNSTATE_RUNNING, 0)

sub BTCheck(int conn){
  if (!BluetoothStatus(conn)==NO_ERR){
    TextOut(5,LCD_LINE2,"Error");
    Wait(1000);
    Stop(true);
  }
}

task main(){
  BTCheck(BT_CONN);
  RemotePlayTone(BT_CONN, 4000, 100);
  until(BluetoothStatus(BT_CONN)==NO_ERR);
  Wait(110);
  RemotePlaySoundFile(BT_CONN, "! Click.rso", false);
  until(BluetoothStatus(BT_CONN)==NO_ERR);
  //Wait(500);
  RemoteResetMotorPosition(BT_CONN,OUT_A,true);
  until(BluetoothStatus(BT_CONN)==NO_ERR);
  MOTOR(OUT_A,100);
  Wait(1000);
  MOTOR(OUT_A,0);
}

Подводим итоги

В этой главе вы изучили некоторые простые аспекты использования Bluetooth для связи между роботами. Мы соединили по радиоканалу 2 модуля NXT, отправляли и принимали строки и числа, ожидали подтверждение получения. Последнее очень важно в случае необходимости в надежном канале передачи информации.

В качестве дополнительной возможности вы также научились отдавать мастером прямые команды для подчиненного модуля NXT.