Arduino Nano e Johnny five

:computer: Premessa

Tra gli obiettivi di questo 2021 c’è quello di perfezionare l’uso di NodeJS e di riflesso Javascript e allora quale migliore modo per fondere quanto imparato l’anno scorso con Arduino insieme a Node?

Arduino è una piattaforma di prototipizzazione elettronica che permette di pilotare componenti elettronici con linguaggio Wiring derivato dal C/C++. Ciò lo rende facile da approcciare anche per chi come me ha per lo più masticato Java e affini. NodeJS invece è un runtime Javascript che permette di scrivere codice javascript da far eseguire ad un motore JS V8, famoso per essere il core del browser di Google, Chrome.

Johnny Five JS

Uno dei progetti più interessanti che ho trovato per mettere insieme i due mondi è Johnny Five. Basato su Node è una piattaforma per IoT e robotics. E’ stato rilasciato da Bocoup nel 2012 e nonostante gli anni è ancora una buona libreria. L’utilizzo è abbastanza semplice come descriverò in seguito.

Prerequisiti

Ho voluto provare questa libreria con un arduino nano, questo perchè per la costruizione di uno dei miei progetti più lunghi: spritzino avevo comprato un bundle di 3 arduino nano. Oltre ad arduino servirà un PC con:

1. Node.js e npm installato
2. Arduino IDE per installare nell’arduino il firmaware firmata
3. Un code editor. Io utilizzo VSCode.

Installazione

Dopo aver installato Node ho aperto Arduino IDE. Nel mio caso ho selezionato come dispositivo da Strumenti -> Scheda Arduino Nano e come Processore ATmega328P (Old Bootloader).

Collegato L’arduino con la porta USB del PC ho caricato il firmware firmata come da schermata qui sotto:

A questo punto non manca che aprire VSCode da console su un progetto nuovo:

mkdir johnny
cd johnny
npm install --save johnny-five
code .

Per provare subito a utilizzare johnny-five si crea un file javascript da far eseguire a node. L’oggetto principale è Board. Riporto qui uno snippet che fa lampeggiare il LED integrato in Arduino:

const { Board, Led } = require("johnny-five")
const board = new Board()

board.on("ready", () => {
  const led = new Led(13)
  led.blink()
})

Progetto: stazione metereologica

Per rendere la cosa più interessante ho provato a mettere in piedi un programma Node che ad ogni ora vada ad interrogare una API pubblica e che ne visualizzi il risultato su uno schermo LCD 16x2. Ho rispolverato un progetto che trovate qui, mentre per l’API ho scelto openweathermap che mette a disposizione previa iscrizione delle API metereologiche gratuitamente.

Riporto tutto di seguito e in fondo i link principali.

Cablaggio

PIN Display	Descrizione	PIN Arduino
VSS	GND, massa del display	collegato al polo -
VDD	5V, alimentazione del display	collegato al polo +
V0	controllo del contrasto	collegato al potenziometro
RS	0 per invio comando, 1 per invio dati	PIN 12
RW	0 per scrittura dati / comandi, 1 per lettura dati / stato display	collegato al polo -
E	inizia il ciclo di lettura / scrittura	PIN 11
D0	Bus dati per comunicazioni 8bit
D1	Bus dati per comunicazioni 8bit
D2	Bus dati per comunicazioni 8bit
D3	Bus dati per comunicazioni 8bit
D4	Bus dati per comunicazioni 8 o 4bit	PIN 5
D5	Bus dati per comunicazioni 8 o 4bit	PIN 4
D6	Bus dati per comunicazioni 8 o 4bit	PIN 3
D7	Bus dati per comunicazioni 8 o 4bit	PIN 2
A	5V, alimentazione della retroilluminazione	collegato al polo + con resistenza da 220 Ohm
K	GND, massa della retroilluminazione	collegato al polo -

Risultato

Codice sorgente

require("dotenv").config()
const { LCD, Board } = require("johnny-five")
const got = require("got")

const RS = process.env.RS | 12
const EN = process.env.EN | 11
const DB4 = process.env.DB4 | 5
const DB5 = process.env.DB5 | 4
const DB6 = process.env.DB7 | 3
const DB7 = process.env.DB8 | 2
const PORT = process.env.PORT | 3000
const API_KEY = process.env.API_KEY
const CITY = process.env.CITY
const COUNTRY = process.env.COUNTRY
const API_URL = "http://api.openweathermap.org/data/2.5/weather"
const REFRESH = 1000 * 60 * 60 // 1000 millisec * 60 sec * 60 min

const board = new Board()
let lcd

async function getWeather() {
  const { body } = await got(API_URL, {
    searchParams: {
      q: `${CITY},${COUNTRY}`,
      units: "metric",
      lang: "it",
      APPID: API_KEY,
    },
  })
  board.log("API", body)
  writeWeather(JSON.parse(body))
  return body
}

function writeWeather(weather) {
  const temp = weather.main.temp
  const humidity = weather.main.humidity
  const windSpeed = weather.wind.speed
  const windDegree = weather.wind.deg
  lcd.cursor(0, 0).print(`T:${temp}C h:${humidity}% `).print(":smile:")
  lcd
    .cursor(1, 0)
    .print(`w:${windSpeed}m/s `)
    .print(`${windDegree}`)
    .print(":arrowne:")
}

function onReady() {
  lcd = new LCD({
    pins: [RS, EN, DB4, DB5, DB6, DB7],
    rows: 2,
    cols: 16,
  })

  lcd.useChar("arrowne")
  lcd.useChar("smile")

  lcd.clear()
  getWeather()

  board.loop(REFRESH, () => {
    getWeather()
  })
}

board.on("ready", onReady)

Conclusioni

L’integrazione tra Arduino e Node è interessante e può aprire la strada a diversi sviluppi. Per esempio si potrebbe usare express.js per mettere in piedi un server che esponga delle API e che possa quindi far pilotare da remoto un dispositivo costruito da noi.

L’idea è quella di portare a lavoro il tutto e vedere se riuscirò ad integrare questo progetto nel workflow quotidiano. Per esempio potrei potrei interrogare JIRA e avere sempre sotto occhio quante issue devo sistemare… :sweat_smile:.

Link

• Johnny Five API
• openweathermap free API
• Example from my repo

“La pazienza, la perseveranza e il sudato lavoro creano un’imbattibile combinazione per il successo.”. (Napoleon Hill)