Wil je je computer uitbreiden met zelfgemaakte hardware zoals extra waarschuwingsledjes of sensoren, dan kan dat eenvoudig met een microcontroller. Die sluit je via usb aan, waarna je de software op je computer met de microcontroller laat communiceren om de leds in en uit te schakelen of de sensordata uit te lezen. In dit artikel tonen we je hoe dat gaat en bouwen we een webinterface voor de seriële communicatie.

Op microcontrollerbordjes zoals een Arduino, Raspberry Pi Pico of ESP32 kun je allerlei leds, knoppen en sensoren aansluiten. Veel van die bordjes hebben een ingebouwde wifi-chip, waardoor je ze op afstand kunt aansturen. Maar soms is wifi niet mogelijk, te lastig of gewoon helemaal niet nodig.

Gelukkig zijn de meeste microcontrollerbordjes uitgerust met een usb-aansluiting en die kunnen we ook gebruiken om vanaf je computer opdrachten naar de microcontroller te sturen of informatie zoals sensordata terug te krijgen.

01 USB CDC

Voor de communicatie tussen microcontroller en computer gebruiken we een seriële interface via USB CDC. Onder Windows is het apparaat dan zichtbaar als een COM-poort, onder Linux als een apparaat zoals /dev/ttyACM0 en onder macOS /dev/cu.usbmodem<ennogiets>. Software op je computer kan dan met de microcontroller communiceren via deze COM-poort of het juiste apparaatbestand.

In de microcontroller moeten we dus een seriële verbinding via USB CDC opzetten. In dit artikel doen we dat met CircuitPython, dat honderden microcontrollerbordjes ondersteunt. Kies wel een bordje met ondersteuning voor USB CDC.

Wij hebben dit met succes getest met de Raspberry Pi Pico (W), Arduino Nano RP2040 Connect, Seeed Studio XIAO SAMD21 en Seeed Studio XIAO nRF52840. In de rest van dit artikel gaan we uit van een Raspberry Pi Pico. Voor de andere bordjes moet je de CircuitPython-code mogelijk lichtjes aanpassen of de firmware op een andere manier installeren.

02 CircuitPython installeren

Download de CircuitPython-firmware voor de Raspberry Pi Pico. Op het moment van schrijven was dat versie 8.2.2. Er is een Nederlandse versie beschikbaar, maar de taal maakt niet zoveel uit. Je ziet dat op de downloadpagina in de lijst met ingebouwde modules usb_cdc staat. Dat bevestigt dat we op dit bordje USB CDC kunnen gebruiken.

Het gedownloade firmwarebestand heeft de extensie .uf2. Houd op de Raspberry Pi Pico de witte knop BOOTSEL ingedrukt, sluit het bordje via een micro-usb-kabel op je computer aan en laat de knop dan los. De interne opslag van het bordje verschijnt nu als een usb-schijf met de naam RPI-RP2 op je computer. Sleep dan het .uf2-bestand naar die schijf. Na het kopiëren verschijnt de schijf onder een andere naam: CIRCUITPY.

03 Mu

De eenvoudigste manier om je bordje in CircuitPython te programmeren is met de code-editor Mu, die zowel voor Windows als voor macOS en Linux bestaat. Start Mu op, klik links bovenaan op Mode en kies CircuitPython uit de lijst. Klik dan op OK. Normaal wordt nu je aangesloten bordje herkend met onderaan de boodschap Detected new CircuitPython device.

In het grote tekstveld kun je nu je code typen die je op je bordje wilt uitvoeren. Om te testen of de hardware werkt, typ je daarin de volgende code die de ingebouwde led doet knipperen:

Klik bovenaan op Save, selecteer code.py en bevestig dat je dit bestand wilt overschrijven. Daarna zie je de ingebouwde led van de Raspberry Pi Pico knipperen. Hiermee weet je dat het bordje werkt.

04 Afspraken maken

Voordat we nu de Pico gaan programmeren, moeten we een protocol vastleggen voor de communicatie tussen computer en microcontroller. Zo’n protocol is eigenlijk een lijst van afspraken. Welke communicatie verwacht de Pico en wat doet de microcontroller dan? Voor ons voorbeeld houden we het protocol eenvoudig. Elke opdracht die we aan de microcontroller geven, bestaat uit één teken dat bepaalt wat er met de ingebouwde led moet gebeuren:

0 - Schakel led uit

1 - Schakel led aan

2 - Schakel led om

3 - Knipper de led kort

Met de opdracht 2 schakelt de microcontroller de led dus aan als hij uit is en uit als hij aan is. Met opdracht 3 doet de microcontroller hetzelfde, maar schakelt hij de led na een korte pauze terug naar de originele toestand.

We verwachten ook dat de microcontroller na het uitvoeren van elke opdracht de toestand van de led daarna communiceert naar de computer:

0 - Led is uit

1 - Led is aan

Tot slot is het nog belangrijk om te weten dat we hier spreken over tekens (letters of in dit geval cijfers), maar dat seriële communicatie met bytes werkt. Zowel aan de kant van de computer als aan de kant van de microcontroller moeten de juiste tekens dus nog worden omgezet naar de overeenkomende bytes.

05 Wachten op opdrachten

Nu we weten aan welke afspraken de microcontroller zich moet houden, kunnen we de CircuitPython-code hiervoor programmeren. Maak in Mu eerst een nieuw bestand aan en plaats daarin de volgende code om dataoverdracht via USB CDC mogelijk te maken:

Sla dit bestand op onder de naam boot.py. Dit bestand wordt door CircuitPython vlak na het opstarten van de microcontroller uitgevoerd.

Vervang dan de huidige code in code.py door de volgende:

We controleren dus in een oneindige lus (while True) of er invoer op de seriële interface is van de computer. Zo ja, dan lezen we met serial.read(1) één byte in. We vergelijken dit dan met de waardes uit ons protocol. Omdat het om bytes gaat, moeten we de tekens naar bytes omzetten. Daarom vergelijken we bijvoorbeeld met b"0". We stellen dan telkens de juiste waarde van de led in. Met led.value = not led.value schakelen we de led om. En uiteindelijk schrijven we met serial.write de waarde van de led naar de seriële interface, waar de computer die kan uitlezen. Sla dit bestand op onder de naam code.py. De Pico wacht nu op opdrachten.

06 Opdrachten geven

Als je goed hebt opgelet, heb je gezien dat bij het aansluiten van je Pico er een COM-poort in Windows is verschenen en bij het programma uit paragraaf 5 zelfs twee. Dat kun je ook zien in het Apparaatbeheer van Windows. De COM-poort met het hoogste volgnummer is de seriële interface die we nodig hebben om opdrachten aan de Pico te geven.

Hoe geven we nu die opdrachten? Een eenvoudige manier is door in de browser Chrome of Edge de website www.serialterminal.com te bezoeken. Die maakt gebruik van de standaard Web Serial. Klik linksboven op Connect. Je browser toont dan een lijst met seriële interfaces. Selecteer de juiste uit de lijst (er staat de naam Pico bij) en klik dan op Verbinding maken.

Vink de opties send with /r, send with /n en echo uit. Voer dan in het tekstveld de opdrachten uit paragraaf 4 in. Typ bijvoorbeeld 1 in en klik rechts op Send. De led op je Pico gaat nu aan, omdat de code uit paragraaf 5 het teken 1 ziet en daarop reageert. Typ dan bijvoorbeeld 2 in. De led schakelt nu om en gaat dus uit. Je ziet in het grote tekstveld onderaan ook de uitvoer van de microcontroller: 1 als de led aan is en 0 als die uit is.

07 Webinterface

Nu we weten dat de seriële communicatie werkt, kunnen we een handigere interface maken om de led aan te sturen. Dat kan bijvoorbeeld met dezelfde Web Serial-technologie van de website www.serialterminal.com. We maken daarvoor eerst een eenvoudige html-pagina aan:

We maken dus een aantal knoppen: Connect om te verbinden; OFF, ON en TOGGLE om de led uit, aan en om te schakelen; en tot slot FLASH om de led te laten knipperen. Tot slot tonen we ook een icoontje van een gloeilamp (in de vorm van een emoji) voor de status van de lamp.

08 JavaScript-code

In de webpagina hebben we het bestand usb-led.js als script ingeladen. Hierin komt dan de code om via de Web Serial-API opdrachten naar de aangesloten microcontroller te sturen:

De functie readState leest een byte uit de seriële interface en toont de gloeilamp als dit het teken 1 voorstelt en verbergt de gloeilamp als dit het teken 0 voorstelt. De functie writeCommand schrijft een opdracht naar de seriële interface en leest dan de toestand van de led.

De code erna wordt uitgevoerd nadat de DOM (Document Object Model) volledig is geladen. Dan koppelt die ‘event listeners’ aan alle knoppen. Klik je op Connect, dan wordt de poort gekozen via de Web Serial-API. Een klik op de andere knoppen roept de functie writeCommand aan met de overeenkomende opdracht.

Als je nu de html-pagina in Chrome opent en je Pico is aangesloten, klik dan op Connect. Verbind met de juiste poort en probeer de verschillende knoppen uit om de led van de Pico aan te sturen.

09 Temperatuursensor

Op dezelfde manier kunnen we een temperatuursensor op de Raspberry Pi Pico aansluiten en die via usb zijn sensorwaardes aan de computer laten doorgeven. Voor de temperatuursensor kiezen we de populaire BME280 van Bosch in de uitvoering van Adafruit. Er bestaan ook goedkopere versies van Chinese fabrikanten. Controleer dan dat het om een I²C-versie gaat die op 3,3 V werkt.

Verwijder de usb-kabel van de Pico en prik het bordje op een breadboard. Sluit SDA (bij Adafruit SDI) aan op pin 1 (GP0) van de Pico; SCL (bij Adafruit SCK) op pin 2 (GP1); VCC (bij Adafruit Vin) op 3,3 V; en GND op GND. Twijfel je over de juiste pinnen bij de Raspberry Pi Pico? Bekijk ze dan op https://pico.pinout.xyz. Sluit daarna de Pico weer aan via usb.

Download nu de bundel met Adafruit-bibliotheken voor CircuitPython 8.x. Pak het zip-bestand uit, ga daarin naar de directory lib en kopieer de mappen adafruit_bme280 en adafruit_bus_device naar de directory lib van je CIRCUITPY-station. Hiermee installeer je de CircuitPython-driver voor de BME280.

10 Metingen doorsturen

Verander dan in Mu Editor de code in code.py in de onderstaande code, die continu de temperatuur en luchtvochtigheid van de sensor uitleest en die via de seriële interface doorstuurt:

Eerst zetten we de I²C-bus op, waarbij we GPIO-pin 1 (GP1) als SCL definiëren en GPIO-pin 0 (GP0) als SDA. Daarna initialiseren we de driver voor de Adafruit BME280 en vragen we de dataverbinding voor de seriële interface op. Tot slot starten we in een oneindige lus het uitlezen van de temperatuur, ronden we die af op één cijfer na de komma en schrijven die naar de seriële interface, met telkens een seconde pauze tussen twee opeenvolgende metingen. Als je dit opslaat in code.py en dan op www.serialterminal.com in Chrome met je Pico verbindt, zie je de temperatuurmetingen over je scherm rollen. Dankzij de aanduiding "\n" (een newline) komt elke meting op een nieuwe regel.

11 Webinterface

Hoe tonen we die sensorwaardes nu in een webinterface? Een eenvoudige html-pagina zou er zo uitzien:

Deze bevat alleen een knop om de seriële verbinding op te zetten en een span-element dat de temperatuur toont. Het bijbehorende JavaScript-bestand usb-bme280.js is ook eenvoudig:

We wachten hier dus tot de DOM is geladen en voegen dan een ‘event listener’ toe aan de verbindingsknop. Zodra je daarop klikt en de seriële verbinding is opgezet, blijft de code continu een tekststroom inlezen. Elke keer dat er een regel tekst binnenkomt, wordt die toegekend aan het span-element met de ID temperature. En zo wordt de temperatuur continu bijgewerkt op de webpagina.

Uiteraard kun je dit nog verder uitwerken. Je kunt bijvoorbeeld ook de luchtvochtigheid van de sensor uitlezen en in een ander blokje tekst tonen op de webpagina. En met een stylesheet is de lay-out natuurlijk veel mooier te maken. Dit laten we allemaal als oefeningen over aan jou.

Op zoek naar een nieuw scheerapparaat? Op Kieskeurig.nl vind een groot assortiment. Wij bekeken scheerapparaten met roterende koppen met een prijs van onder de 65 euro. De meeste modellen zijn zowel nat als droog te gebruiken en het merendeel van de door ons gevonden scheerapparaten hebben een reviewscore van 7,5 en hoger.

Philips Shaver 3000 Series S3143/00

De Philips Shaver 3000 Series S3143/00 wordt op Kieskeurig.nl aangeboden als elektrisch scheerapparaat voor nat en droog scheren, met roterende scheerkoppen. Het apparaat heeft een opgegeven batterijduur van 60 minuten, maar heeft even lang nodig om volledig op te laden. Het apparaat is afspoelbaar en bedoeld om ook onder de kraan te reinigen.

De messen van dit scheerapparaat zijn zelfslijpend. De Philips Shaver 3000 wordt goed beoordeeld op Kieskeurig.nl: bij dit product staat een gemiddelde score van 9,0, gebaseerd op 56 reviews van gebruikers.

Remington XR1600

Bij de Remington XR1600 zie je meteen dat het om een roterend elektrisch scheerapparaat gaat met een ingestelde minimale haarlengte van 0,02 cm (0,2 mm). De kop werkt met vijf ringen/mesjes en is bedoeld voor heel kort scheren, bijvoorbeeld hoofdhaar of een heel korte stoppel. De voeding loopt via een oplaadbare batterij; bij een volle lading geeft de fabrikant een gebruiksduur van 60 minuten op.

Laden gebeurt in ongeveer een uur via de meegeleverde lader. Dit scheerapparaat kun je nat en droog gebruiken. De XR1600 heeft een geïntegreerde trimmersetfunctie en een minimale verstelbare lengte die gelijk is aan de kortste stand. In de reviewsectie op Kieskeurig.nl wordt een gemiddelde gebruikersscore van 8,2 op basis van zes reviews genoemd.

Remington Style Series R3

Dit model uit de Style Series R3-lijn heeft een scheerunit dat vast is gemonteerd en ontworpen is voor droog scheren. De opgegeven accuduur bedraagt 40 minuten, met een opvallend lange laadtijd van ongeveer 4 uur via netstroom.

Deze Remington is afspoelbaar onder de kraan en is voorzien van een geïntegreerde precisietrimmer voor het bijwerken van randen. op Kieskeurig.nl krijgt de Remington Style Series R3 een gemiddelde gebruikersscore van 7,5 op basis van 14 reviews.

Philips Shaver Series 1000 S1142/00

De Philips Shaver Series 1000 S1142/00 is een model in de lagere nummerreeks van Philips en is eigenlijk een scheerkit. De batterijduur van deze shaver is rond de 40 minuten, maar heeft maar liefst 8 uur nodig om volledig opgeladen te worden.

De kop is opgebouwd uit drie ringen. Het scheerapparaat is onder de kraan af te spoelen en dus ook geschikt voor nat scheren; bij de accessoires vinden we een extra beschermkapje

Remington PR1350 PowerSeries Plus

Bij de Remington PR1350 gaat het om een PowerSeries-model met drie roterende scheerringen. In de productspecificaties op Kieskeurig.nl staat dat dit een draadloos te gebruiken elektrisch scheerapparaat is voor droog scheren, met een opgegeven accuduur van 40 minuten en een laadtijd van ongeveer 4 uur. Er zit een geïntegreerde precisietrimmer op.

De shaver is verder waterdicht, waardoor je de kop onder de kraan kunt reinigen. In de productinformatie is verder opgenomen dat het apparaat op een ingebouwde accu/netstroom werkt en dat er een gebruikshandleiding wordt meegeleverd. Op de reviewpagina van Kieskeurig.nl staat een gemiddelde beoordeling van 8,5, gebaseerd op 61 goedgekeurde reviews.

Guerrilla Games en Sony hebben vanmiddag de coöperatieve actiegame Horizon Hunters Gathering aangekondigd, een nieuwe game binnen de Horizon-reeks.

Het spel, dat op een nog onbekend moment op PlayStation 5 en pc uitkomt, was enkele jaren geleden al deels gelekt. Toen was al bekend dat de game een speelser uiterlijk zou krijgen dan de wat volwassener vormgegeven Horizon-hoofddelen.

Op PlayStation Blog wordt gemeld dat spelers met z'n drieën een team kunnen vormen en als Hunters de wereld kunnen beschermen van dodelijke machines. De setting blijft daarbij gelijk aan eerdere games uit de reeks van de Amsterdamse ontwikkelaar. Het is daarnaast ook mogelijk om de game alleen te spelen, of om een team met computergestuurde personages samen te stellen.

Verschillende modi en Hunters

Er zijn twee verschillende modi onthuld. In Machine Incursion is het de bedoeling dat spelers het opnemen tegen golven aan machines, gevolgd door een eindbaas, terwijl Cauldron Descent langere potjes omslaat met constant veranderende ruimtes die het uiterste van spelers vragen.

Spelers kunnen kiezen uit een uniek aantal Hunters, elk met hun eigen speelstijl, zoals mêlee of van een afstand aanvallen. Tussen missies waarbij er gejaagd wordt op machines door kan men socializen in de Hunters Gathering, waar men ook hun personages kan aanpassen, aankopen kan doen en gear kan upgraden.

Aankomende februari wordt een kleinschalige speeltest gehouden, waarvoor mensen zich kunnen aanmelden via het PlayStation Beta Program. In deze test zal het overigens alleen mogelijk zijn om in teamverband te spelen. Een releasedatum voor de uiteindelijke versie van het spel is nog niet bekend.

Over de Horizon-reeks

Horizon Zero Dawn verscheen in 2017 en is zoals gezegd ontwikkeld door het in Amsterdam gevestigde Guerrilla Games. Sindsdien is ook vervolg Horizon Forbidden West uitgekomen, alsmede vr-spel Horizon: Call of the Mountain en Lego Horizon Adventures. Voor het origineel is ook een remaster op de PS5 en pc verschenen.

Ondertussen werkt NCSoft in samenwerking met Sony ook aan Horizon Steel Frontiers, een mmorpg gebaseerd op de franchise die op een nog onbekend moment naar pc, iOS en Android komt.