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Arduino的代码生成（有限状态机上的交通灯）

在这个例子中，我们将在Engee中开发一个模型，用于使用库有限自动机控制Arduino兼容板的三段交通灯。

导言

本例的目的是根据时间图开发三段红绿灯的控制模型。 控制算法将使用块实现 Chart，以及输入的去除和输出信号的产生-以块为单位 C-Function.

为了全面展示图书馆的能力工程师有限自动机，包括在随后的代码生成期间，将在交通灯控制算法中以两种模式运行-工作模式（部分交替打开）和工作模式（黄灯部分打开和关闭）。 这些模式将根据来自目标设备的离散输入信号进行切换。

硬件部分

本演示使用Amperka的Iskra Neo控制器。 控制电路由无线电元件组装而成-Led，按钮触点，电阻和无焊面包板上的连接线，如下面的布局图所示。

plate_2.JPG

打开/关闭待机模式的输入信号由按钮触点提供给Arduino板的数字引脚4。 用于接通交通灯区段的输出信号由数字触点10-12提供给适当颜色的Led。 限流（330欧姆）和张紧器（10kOhm）电阻也用于电路的正确操作。 该电路从Arduino板本身接收电源。

时间图

所实现的算法将根据以下时间图再现红绿灯的操作。

在运行模式周期开始时，红绿灯的红色部分亮起10秒。 在其操作的最后3秒中，黄色部分平行亮起。 在此时间之后，绿色部分亮起10秒。 之后，绿色部分闪烁5秒，而其开和关周期持续1秒。 闪烁结束后，黄色部分亮起3秒。 之后，操作模式的循环重新开始。

为了清楚起见，所描述的图示于下图中。

WorkTimeDiagram_2.png

待机周期由两个红绿灯状态描述:
-黄色部分开启1秒,
-所有部分关闭1秒。

模型描述

这个演示的模型由五个块组成，如下面的模型截图所示。

image.png

控制算法，如前所述，由块再现 Chart. 这个街区有一个入口 mode 为工作模式切换信号和两个输出 cnt 和 light 以分别输出红绿灯计数器的信号和被照明路段的代码。 控制器的外围设备使用块进行初始化和控制 C Function: Digital Input -将控制器的数字输入的状态传送到模型, Digital Output -将部分的状态输出到控制器的数字输出, To Serial -用于通过控制器的串行端口输出数据。 这些块如何工作的详细描述在其代码的注释中给出。

成功生成块代码 Digital Input 必须向其传输输入信号。 该示例为此使用了一个块。 Constant.

状态图

在方块状态图中 Chart 有六种状态：五种为运行模式（Red, RedAndYellow, Green, Blink, Yellow）和一个办公室（BlinkOn).

image_2.png

在每个状态中，计数器递减。 cnt 并设置交通灯路段的状态 light. 安装了计数器，并在状态之间的转换中检查改变交通灯部分状态的条件。 Chart.

块信号表如下所示。 Chart.

image.png

变量 light 传输目标器件输出引脚的二进制状态。 该变量中的位号0对应红绿灯的绿色路段，位号1为黄色，位号2为红色。 例如：当 light = 4 = 0b0110 其中编号为1和2的位取值"1"，红色和黄色部分将在红绿灯处打开。

状态之间的红绿灯操作模式变化 Red 和 BlinkOn 取决于输入变量的值 mode.

变量 service 它是本地块 Chart 它用于切换状态。 BlinkOn

模拟结果

让我们加载描述的模型:

In [ ]: 
if "arduino_traffic_lights" in [m.name for m in engee.get_all_models()]
    m = engee.open( "arduino_traffic_lights" );
else
    m = engee.load( "$(@__DIR__)/arduino_traffic_lights.engee" );
end

data = engee.run(m);

从获得的模型数据中，我们将绘制计数器变量。 cnt 和红绿灯路段的状态码 light:

In [ ]: 
using Plots
plotlyjs();
plot(data["Chart.cnt"].time, data["Chart.cnt"].value,
    label="Counter", size=(900,300), lw=2, st=:step)
plot!(data["Chart.light"].time, data["Chart.light"].value,
    label="Light", size=(900,300), lw=2, st=:step)
xlims!(0.0,40.0)
Out[0]:

显示的图形显示变量的变化。 模型中的计算周期设置为1秒。 改变交通灯路段的状态变量 light 值和持续时间对应于时间图。

将代码上传到Arduino

要将开发的模型传输到目标设备，我们将生成一个C代码。:

In [ ]: 
engee.generate_code( "$(@__DIR__)/arduino_traffic_lights.engee",
                     "$(@__DIR__)/arduino_traffic_lights_code" )

[ Info: Generated code and artifacts: /user/start/examples/codegen/arduino_traffic_lights/arduino_traffic_lights_code

在指定的目录中 arduino_traffic_lights_code 生成了插件文件。 同样在演示示例的目录中 arduino_traffic_lights 已经发布了带有此目录名称的预先编写的Arduino草图。 arduino_traffic_lights.ino. 它连接代码生成时得到的头文件，初始化全局变量，定义模型计算周期，调用模型计算函数。 草图的详细描述在其代码的注释中给出。

要在Arduino上执行代码，您需要下载目录 arduino_traffic_lights 并上传草图 arduino_traffic_lights.ino 从Arduino IDE到目标设备。

Arduino上的代码执行

在成功编译并将草图上传到目标设备后，调试板的数字输出端将产生信号，以打开交通灯部分（面包板上的Led）。 为了确保模型正常工作，请在Arduino IDE中打开串行端口监视器。

image.png

可以看出，块中指定的数据输出到串行端口。 To Serial 所需格式的消息，频率为1秒。

当您按下按钮接触红色LED打开时，红绿灯切换到待机模式，并将以下消息输出到串行端口:

image.png

所需的消息以1秒的频率输出到串口。 因此，红绿灯在待机模式下的操作也是正确的，这证实了模型和代码的可操作性。

结论

在本演示中，为Arduino兼容平台开发了一个三段交通灯模型。 使用有限自动机的库重新创建控制算法。 该模型以两种模式再现了交通灯的操作，同时不仅确保了部分的切换，还确保了它们的闪烁。 该算法已经在目标设备上进行了测试，得到的代码不仅控制LED部分，而且还将有关当前模式，点亮部分和部分剩余运行时间的消息传输到串行端口。

示例中使用的块