【mBot试用体验】mBot小车软件部分解析

电路

`上个星期没有更新mBot小车的试用报告，把2015年的事情留到了2016年，真的很抱歉，相信其他试用者已经完成的差不多了，希望我的帖子还有些可取的地方供大家了解学习。上一期的帖子主要分析了mBot小车的硬件部分，包括结构和电路板，本期将对mBot的软件部分进行下分析，这也是很有趣的部分，底层驱动再次被包装，可以用图形文字的方式编程，虽然算不上是对程序员编程的革新，但能让更多的业余爱好者编写自己的代码，在兴趣培养和学习教育方面是种不错的尝试。

前几期试用报告链接：
开箱报告：https://bbs.elecfans.com/forum.php?mod=viewthread&tid=531676&extra=
硬件解析：https://bbs.elecfans.com/forum.php?mod=viewthread&tid=535049&extra=

首先，作为一名懵懂的试用者，按照mBot小车配套的教材开始学习。在《学前准备》这一章，重点讲述了mBlock软件的安装、使用和常见的小问题。mBlock是基于Scratch 2.0开发的软件，我们使用它来控制mBot身上的mCore主控板，从而实现相应的功能，所以我们先去官网下载mBlock软件http://www.mblock.cc/download。我当时下载的时候版本还是V3.1，今天去看已经是V3.2f，应该修补了一些Bug。由于使用V3.1版本的时候遇到一些问题，所以那会又下载了V2.2.1版本的，发现这些版本带的mBot源代码都不一样，为了一探究竟并保持最新，我毅然决然又安装最新版V3.2f，于是我所使用到的应用软件如图1所示。

图1 所用到的应用软件

图1就是我试用mBot机器人过程中，到目前所用到的和mBot程序有关的应用软件。前三个均为mBot图形编程开发环境，其他的软件很多人都比较熟悉了：1、notepad++这是我用过的非常好的一款文本编辑软件，不多介绍了；2、UCompare文件比对软件，功能强大，我只用到很小的一部分，对不同版本的程序代码进行比对，能很容易看出不同版本有什么改动；3、Source Insight，这也是一款文本编辑软件，但比notepad强大很多，可以自动连接代码上下文，是看内核代码的神器；4、Configure Virtual是虚拟串口软件，在调试过程中非常好用；5、sscom32，串口调试助手，我很喜欢用的一款工具。这些软件都是程序员常用到的，后面用到的时候我还会再详细说明。

跟着教材继续往下做，先打开mBlock，大家可以使用最新版的，我把三个版本同时打开了。教材的内容虽然很多，但语言太简单，开始的跳跃性有点大，我摸索了好一会才搞懂上面说的步骤，对于第一次使用的用户还是有点难了，在前几章应该细致的手把手式的教，包括很多按钮的位置，建立角色过程，后面才可以正常的进行。打开软件以后，界面蛮不错的，简单整齐布局合理，如图2所示。

图2 mBlock主界

由于我的电脑没有蓝牙，所以我只能使用串口连接，将USB插在电脑上并打开mBot小车开关，按照教材上的方法连接串口，连接好后如图3所示，我的电脑上有很多串口，大家要根据实际情况选择正确的COM口。

图3 连接串口

从教材的前几章就能看出来，教材内容与新的mBlock软件并不完全配套，书本更新比软件慢，但是大致不影响学习和使用。一边看教材一边搭积木，有几点需要说明一下，教材上只管让怎么做，没有告诉我们那些积木和按键的具体位置，其中最重要的一部分如图4，教材上所有的章节内容都是用表格介绍的，里面所有的积木均在脚本框内，然后一个一个去找就可以了，刚开始有点不习惯，后面熟悉了用起来会很快。还有些找不到的积木是“数据和指令”下自己建造的，这个大家得注意下。而这里大部分都用于Flash动画，只有“数据和指令”、“控制”、“数字和逻辑运算”、“机器人模块”这四项才是mBot机器人真正要使用的积木。

图4 软件核心

前段时间使用mBlockV3.1，做到第三章《算数大挑战》的“实例拓展”部分出现了问题，即使我没连接mBot小车，也没有按下红外遥控器，点击绿色小旗后，蝙蝠就会运动，这个问题在群里问过，但是其他人并没出现，后来在我安装了V2.2.1后也没这个问题了，所以就这样过去吧。接着把教材上其他的章节跟着做完，大部分可以按预期的实现，偶尔还是有些小地方有问题，但并不影响学习使用，用户可以自己修改，也是一种锻炼和提高。后面遇到一个最主要的问题，就是RGB灯的问题，再深入的东西还没有看，就从这个问题入手来说吧。

RGB相关的积木就是图5所示的这块了，三个版本的此积木外观看都一样，但是为什么效果却不同（V3.1和V3.2f都一样），那么哪个才是正确的呢。从教材和积木的选项上很显然，可以分别点亮红色、绿色、蓝色的LED灯，并且可以控制左边还是右边的灯，还有控制灯的亮度。

图5 RGB灯积木

从mBlockV2.2.1开始连接mBot小车串口线，设置LED板载+全部+红色20+绿色0+蓝色0，点击积木，mCore上左右两边的灯均亮，如图6所示。然后断开串口，用mBlockV3.1或mBlockV3.2f（最新版）连接串口，进行同样的设置，点击积木后mCore上只有左边的灯亮而且还是绿色的，如图7所示。接着试了很多次，V2.2.1的各个灯均正常，使用V3.1和V3.2f均不正常，那么导致这个问题的原因是什么，我们来找找问题的关键。

图6 V2.2.1版RGB

图7 V3.1或V3.2f版RGB

由于mBlockV2.2.1是正常的，说明硬件是没有问题的，那么问题肯定出在了程序上，这也是程序更新后程序员很容易出现的一些小问题。我们先来看看点击积木后，mBlock做了什么导致的不同，这就需要到另一个模式“Arduino模式“下来看了。点击mBlock工具栏的“编辑”，最后一项就是“Arduino模式“，点击后界面会变成如图8所示。

图8 Arduino模式

在连接串口的前提下，现在大家点击左边“机器人模块”下的某些积木，会发现调试区出现了一些字符（注：调试区右上角可以转换二进制或字符模式），我们还是以RGB来说，分别点击刚才三个版本的RGB积木，调试区出现的字符分别是：

mBlockV2.2.1： 1-3 21:34:5.790 > ff 55 08 00 02 08 07 00 14 00 00

mBlockV3.1： 1-3 21:35:13.743 > ff 55 09 00 02 08 07 02 00 14 00 00

1-3 21:35:13.759 < ff 55 0d 0a

mBlockV3.2f： 1-3 21:35:46.665 > ff 55 09 00 02 08 07 02 00 14 00 00

1-3 21:35:46.665 < ff 55 0d 0a
从上面的字符可以看出来，前面都是日期和时间，>是上位机（也就是mBlock）发送的指令，<是下位机（也就是mCore）返回的指令，这些指令都是16进制形式显示。从这点我们明白了，原来mBlock的调试过程是一种模拟的形式进行的，以上位机下发指令，下位机做相应动作的过程完成，并非真实的硬件程序调试。继续看这些指令，mBlockV3.1和V3.2f发送、返回均一样，RGB灯也一样（左边绿色灯亮20），可是实际点击的积木是红色20、绿色0、蓝色0，我们知道十进制20的十六进制就是14，于是我们很容易分析出来，这三个指令的倒数第三个字节就是控制红色灯，数字大小是灯的亮度。有意思的是，V2.2.1发送的指令是没有返回的，但是结果却是正常的，另外两个有返回值表示下位机收到正确的指令，但是结果异常。从这3条指令可以看出来，V2.2.1是不一样的，第三个字节和字节个数与另外两个版本不同。经过对其他积木指令的对比发现，V2.2.1发出的指令和V3.1、V3.2f都不一样，并且没有返回值，但是小车做出了正确的动作。

既然整个调试过程是指令发出来的，那么我们就可以手动来模拟这个过程，可以用mBlock调试区下面的发送框发送二进制。首先依次照着mBlock发送的指令再发一次，结果是一样的，只是这次发送ff 55 08 00 02 08 07 00 14 00 00也有返回值了，这个并不影响什么。这样的话，我们就试着改动里面的指令看看结果怎样，我们把V3.x的指令ff 55 09 00 02 08 07 02 00 14 00 00的第9个字节改为14，第10个字节改为00，点击发送，这一次左边的灯正常了，我们再把第8个字节改为00，结果和V2.2.1一样了，是我们期望的正确的结果，两边的RGB均亮红灯20。再经过几次测试，我们就清楚的知道了，指令的第8个字节是选择左右灯，第9个字节是红色，第10个字节是绿色，第11个字节是蓝色。这个测试的结果和V2.2.1完全一致了，这也是导致V3.1和V3.2f调试过程中，RGB灯不正常的根本原因。那么为什么指令会有这些变化，而且结果却不正确，答案肯定就在mBot小车出厂代码中了。

我们现在就要找到mBot小车官方的出厂代码，在此次负责人“子不语”的一篇文章里，我看到了mBot出厂程序（mblock版本带注释），于是下载下来，这个文件是.***2的，需要用mBlock打开，界面如图9所示。

图9 某程序

这段程序很漂亮，而且有注释，是非常好的例子，而且有试用者对这些代码做了很详细的解释，大家可以去看看，可惜的是，这并不是我要找的真正的官方出厂代码，很简单的一点，手机APP连上小车蓝牙后，根本不能控制小车运动，因为这段代码中也没有这部分的内容，更不用说调试功能了，那么真正的官方代码在哪里。我们点击mBlock工具栏中的“连接”，里面有一项“查看源代码”如图10所示，点击后会看到一个“mbot_firmware.ino”的文件，这个就是mBot小车官方出厂源代码了，然后可以用我上面提到的软件“notepad++”打开这个文件，里面是C程序。

图10 mBot出厂源代码

用上面的方法分别找到mBlockV2.1、V3.1和V3.2f的源代码，第一感觉就是这三个代码都不会一样，而且事实确实如此。这次就要用到“UCompare”文件比对软件了，分别将三份源代码拖入UCompare，点击比对后，两个程序的差异就被标记出来，如图11所示。代码还是比较长的，大家可以自己去看看，我就不具体分析了，后面的版本主要就是增加了一些新的功能模块，比如：指南针，温湿度，气体传感器，触摸传感器之类的。我们还是继续关注RGB，就是这么执着。

图11 程序比对结果

通过UCompare很容易就找到了两个代码RGB不同的地方，如图12所示。

图12 RGB差异

从上面的差异可以看到，新的代码多了slot，其他的字节都依次向后推了一个数，看起来这样就没有问题了，那么为什么新的程序用旧的指令正常而新的指令反而不对，继续往下看，led.setColorAt(idx-1,r,g,b);和led.setColor(r,g,b);这两句调用就是实现RGB灯的语句，这两句并没有在此程序中定义，那么肯定调用了外部的文件，我们要找到它的上下文所调用和定义的地方，需要用到“Source Insight”，具体加入文件的过程大家可以百度，如果还是不会可以问我。用Source Insight打开分别打开这两个程序，把鼠标放在led.setColorAt(idx-1,r,g,b);语句上，Source Insight将自动找到这段语句定义的位置，所处的文件是MeRGBLed.cpp，这是C++的程序，我不是很懂，问题也许就出在两个MeRGBLed.cpp下的bool MeRGBLed::setColor(uint8_t red,uint8_t green,uint8_t blue)和void MeRGBLed::setColor(uint8_t red, uint8_t green, uint8_t blue)。

RGB调试的问题就到此为止了，mBot的程序员看见应该会修改的吧，不过这并不会影响到我们的正常使用，调试只是很小的一部，最主要的还是我们要把自己的代码写入到mCore中，经过测试，虽然同样的积木在代码区中的代码不同，但是结果都一样而且完全正常，所以我们下一次将进入主题，把自己的程序写入mBot小车，完成最后的项目任务。

总结，今天主要针对不同版本RGB积木调试出现的问题进行了解析，过程中提到了很多对编程有用的应用软件，还有寻找并处理问题的方法，希望对新手能有一些帮助，这也是一次对我自己的提升。总体来说，官方程序已经完成了大部分功能，虽然有点小瑕疵但并不影响我们学习和使用，mBot小车确实是个很好的学习开发工具，随着不断的更新改进，必将越来越完美。

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