Arduino 開發經驗談

002 如何用4個圖面拆解小設備系統需求 結論先講在前面，我們要用4個圖面來捕抓小裝置的需求與行為。簡單來說，可以想像我們要導演一齣戲，那我們要準備的事項大概有: 1. 要找那些演員/ 角色的關係 (靜態) 2. 演員的互動  (動態) 3. 每個角色在劇裡出現的場景/ 不同場景的變化關係 4. 單一場景該演員要做的事情 要描述一個人的行為，可能要由好多的面向來說明。同樣的要描述一個系統的行為也是。隨著系統複雜度的增加，要單純的使用一個流程圖來描述整個裝置的行為就會有點不夠。 以往繪製流程圖的時候常常會有很難描述的事情，或是如果要分工的時候很難去拆分大家的工作跟相對的配合流程，這也是系統變複雜的一種體現。 那是否有一套方法可以用來簡單的拆解系統的行為，然後最後變成可以用的程式架構，最後進一步把程式寫完，然後再可以利用這套圖來進行需求驗證呢? 下面這四種圖的使用剛好可以用來捕捉系統的行為，包含靜態行為與動態行為。整個的使用邏輯跟繪製的順序是這樣的。 系統方塊圖 (System Block) 時序圖 (Sequence Diagram) 狀態圖 (State Diagram) 流程圖 (Flow Diagram) 系統方塊圖 (System Block) 系統方塊圖是用來描述系統的系統內部成員的圖面，諸如有那些感測器? 那些制動器 ? 用那些介面串聯。然後是否會連接到後端(上層) 的設備，使用那種通訊方式... 等等 系統方塊圖就是這齣戲的演員表，他表現出了整齣戲所有人的關係，下面這張就是所謂的關係圖(引用日本網友的神鵰俠侶關係表)，也就是一個靜態的系統描述。 簡單的系統方塊圖範例 在接下來的 時序圖 中，就是根據不同的情境(場景)，這些演員的互動。戲劇會精采，就是劇情與演員互動的恰到好處。系統會運作的好，角色之間的互動就很重要啦。 時序圖 (Sequence Diagram) 狀態圖 (State Diagram) 比較簡單的說明一下狀態圖。以十字路口這個場景來比喻 主要主角有兩個 紅綠燈  跟 行人 當  紅綠燈    ...

003 捕抓系統的行為  可以描述系統的所有行為是要做這類小系統的重要步驟之一，下面的狀態圖是一個帶有門禁的小設備箱控制的狀態流程圖。 這個箱體門禁控制器主要的功能 檢查使用者密碼 偵測開關箱 將狀態的變化傳遞至伺服器(服務器，Server) 偵測惡意(非法)的開關門狀態 正常的流程應該是這樣的 使用者拿著ID key 解鎖開門後，箱門打開。然後在箱體內把該設定好的東西設定好之後，關門上鎖。在開關門的同時系統的門禁狀態包含使用者的ID會被送到後台。 這個應該是很一般使用情境，但是在捕捉系統的整個行為時需要同時去了解非法的使用狀態，諸如 沒有ID 就硬開門 (暴力解) 某個ID忘了關門上鎖  某個ID 故意將門掩上，但是故意不上鎖 (讓後續來的人可以直接開門) 開了很久沒有關 (也可能是箱門感測器壞了) 諸如此類的另外狀態，才是我們最花時間要去處理的部分，基本上撰寫程式的時候沒有想到，那實際上遇到的時候控制器肯定就沒法正確處理 (可能會跑出某種非意料中的反應)。 面下的APP 是 iSO 跟Android 上面都有的一個快速繪製系統圖、流程圖、狀態圖、時序圖的工具叫做 DrawExpress 推薦給大家。這個App 就是設計來繪製這類的圖形，可以很輕鬆的進行繪製與重新排列。 前一篇  後一篇

#使用Arduino生態建構小型設備程式框架 #引子 因為工作的關係，需要常常弄一些小型的裝置放到現場去給別人使用，久而久之就偷懶使用Arduino 生態系來進行這類小系統的程式撰寫。 因為這種小裝置通常都是用來串聯(膠合)一些本來就存在的設備，所以系統的重點在於”串” 起整個連結。 雖然我本身在研發RTOS的單位(資策會嵌入式系統實驗室2000~2004)混過幾年，但是這類的小東西用RTOS實在是太耗費心力，於是久而久之就利用Arduino 現有的一些library 來搭建一個屬於我自己的工作流程，在這裡分次的為大家介紹一下我的手法 所謂的框架就是某種可以重複利用的招，我的招有兩階段.... 畫下列四種圖來形容一個系統(如下圖) 用這一些特定招式來實作這個系統 https://github.com/allen54a0/moreStableArduinoCode/wiki 下列是我對這個框架的期待 • 可以快速建立原型 • 方便單元測試/ 系統測試 • 固定的發展架構(Frame Work) • 簡單的程式架構 (Setup() Loop() …… ) • “最好” 是Hard real time 對部分高手來說這可能是雕蟲小技，不過我用Arduino 生態系這麼久，也靠他清理了不少案子，覺得還是要要野人獻曝一下，回饋社群。 這是我拆解工作的流程，一律先畫圖，然後再把架構寫好， 最後放程式進去。 系統方塊圖是一個靜態的描述圖，說明整個系統的硬體連接 方式。 sequence diagram 說明系統跟其他系統的"動態" "順序" "關係" 流程圖雖然很基本，但是很重要 大便的大致流程是 進廁所，放下馬桶坐墊，脫褲子，大便，擦屁股，穿褲子， 然後沖水，掀馬桶蓋，離開廁所 雖然我們天天在做，但是上面的順序只要隨便轉換一組，保 證會讓你很難過。。 我就常看到有人不先規劃直接就開寫，常常弄到褲子上面都 是大便還清不完。。

在使用Arduino 生態系來解決我工作上的一些整合工前，我主要是使用PIC 18 系列來當作我設計解決手上問題的工具。 在2009年左右開始接觸Arduino (主要是 Arduino Duemilanove)後，逐漸發現這個小傢伙實在是好用的很，於是在很多的專案裡面都改用Arduino 來做為開發的主軸。 很多人會問Arduino 是否穩定? 是否可以當做產品來使用，我會回答: 可以，"BUT " ......... 就是這個BUT ... 就是我要跟大家聊的主題: " 如何在 Arduino (生態系) 上面開發穩定的的產品 " " 某某情境要用怎樣的寫法" " 如何拆解一個案子  " 只要實作的目標規模不是很大，我想都可以用我這 "使用Arduino生態建構小型設備程式框架" 來進行拆解 下面是我做過的一些案子，類型都差不多，就是讓原本就存在的A 設備 連上B 系統，而Arduino 生態系豐富的資源，就可以讓我們在Arduino 百貨裡面很快地找到方案，然後套用到該運用裡面，下面就讓我們開始吧! 001  使用Arduino生態建構小型設備程式框架