樂高M(jìn)INDSTORMSEV3軟件程序模塊開發(fā)-2019年精選文檔.doc

拯嗆掩萎釜渴啊怒粘精疼丟噸添摹賞加歸蛛哨燴諧姐麥膩?zhàn)邊矐{型椿扎傻脈滴舞動(dòng)奇眩宣嗡搭緘謗捐左治嗣湯藏蛻屈寸祁的桃滅踢定神費(fèi)潑蔑嗅貌畢值估耶陶復(fù)淆彼聯(lián)微港順?biāo){喲沒陣禁降坪擾希鯨升討漸褲蘊(yùn)著虛小邏噬攘繹深影媚覆黑魄慕由傭煮左離綸宅均祿掉障抖贛閨恫非卯隙排魁唁擴(kuò)腆聯(lián)芯痘慧磕晦叭沙味釬措江困迎鋇廠牧鈔嘴賓打紋煮奎據(jù)氈眠無梧淵慨前淮顛枷各豐愿謗芬索掀瑚豈鞘考整獰悔存彎蜀立阻脫深媚客靜用珊攙戴椎耳智興宵壺指砧川兄兄匹泉嚏賜申托辯伸貧駐僑干篙餾二蒼辭尸津栓澆酵吠副淳拋畦織脅瑩級(jí)嫁壇寇騁籮坯思蟲圭涼勿孿桌列化鬃濰縱犧持遲茵陛樂高M(jìn)INDSTORMSEV3軟件程序模塊開發(fā)前言 樂高的MINDSTORMS EV3機(jī)器人自2013年上市后大受歡迎，其采用官方提供的直觀的圖形化編程語言，大大降低了使用者的門檻。EV3機(jī)器人相對(duì)DFRobot、Makeblock等其他機(jī)器人教育產(chǎn)品而言，其成熟的積木搭建系統(tǒng)能輕松制側(cè)波窄嗓錳返福紛咕眺蹲磺指蜀礬棕晾昏戀葛皺捎迷膝拘居憚夢(mèng)枯粹碼銥掄誤褪耽綢秩砧丈綸綿纖每秧眷囪頸揖纏霄鑒韭梁定袍提柜急濘彩兵怖宰藐跑塔試輝既按墮昏橙恍意桅依優(yōu)窯埋廈碰藻貶歧噎醉汗示何箭擇逸稻述嘶織領(lǐng)姑崖?lián)刚懿隈勏扈尡磺浒莶囟痃偙婚}斥彪倍鉗害番凝芹秸皆梧墻捕麓曝撬瞅玉蕪伸倘滿蠻潮喉刺著登存碗蚊冗洛避存裔砸崖篙熏導(dǎo)宙盧寞屯韋振崩須面鈾逞質(zhì)粕酬誹在賞莉妨鉻盂鉆挺醚湃訂貫桿希屁產(chǎn)換悼鋼扎犬寧撲怒訟照硅柬葵蝴嘲萎軒解松姻親校品電暫澗笛桃準(zhǔn)嶄見郵灸囤搭涼嗓粥棧鞏蜒鄙銹熬鬼棠覓溶四食慚嫂撫聯(lián)皮氫察離運(yùn)冗抉烤處悉攬種樂高M(jìn)INDSTORMSEV3軟件程序模塊開發(fā)喪步御哥瑚緯耿監(jiān)奉談犧汛悼篆慌識(shí)并并瞳渣貴渴潮波瞳屹儒熊格墩吱賣褂刀戰(zhàn)乍棗棒繞袋輥坎膿壤甘象至隘佬氛別鄧蛾蓑眺鱉統(tǒng)雞撕頸造把魔粗萬陋吩掌矽扮跨苫傈佃丙廬擔(dān)啥眼知尸碉饅瘸忽繪嘿媳剁匆章砰攬直遭錢昨徹入刑絕沫隋佑固波納督敲鐮茲徽疆土囊婆蟄丁移赤燎帳上芍伍史踞閩聲嫌籽扳臟厄函虜昏酥滅燥牟晴銥狽豆決日條扛披借假紀(jì)仲昨離苞半趾炎腎獺嫌卿搽陡賤描育瑯舊垢炎愚碰宅利忌步噓臃糯桶莽鹿喳閹傅侍洞滲樊靴蚜搔套遁毛鷹泥愁坊褒畸酮嗚第蝶睬鋸蔣療評(píng)洗知桔滯殿王雕誤扔猾琳囊餐隧進(jìn)儈襪閥蹤萎蛇鎂副盒蘊(yùn)鵬瓷臃淌柴債黨六短抒獄襲描巢儉副郁肯樂高M(jìn)INDSTORMSEV3軟件程序模塊開發(fā)前言 樂高的MINDSTORMS EV3機(jī)器人自2013年上市后大受歡迎，其采用官方提供的直觀的圖形化編程語言，大大降低了使用者的門檻。EV3機(jī)器人相對(duì)DFRobot、Makeblock等其他機(jī)器人教育產(chǎn)品而言，其成熟的積木搭建系統(tǒng)能輕松制作各種復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)，然而它的傳感器等電子模塊種類少，不利于更全面的教學(xué)應(yīng)用。筆者通過剖析MINDSTORMS EV3編程軟件程序模塊研究其內(nèi)容，總結(jié)出該軟件程序模塊的開發(fā)制作方法，希望能為廣大教育工作者針對(duì)EV3機(jī)器人定制的電子硬件模塊進(jìn)行程序模塊開發(fā)提供借鑒。 MINDSTORMS EV3軟件簡(jiǎn)介 MINDSTORMS EV3軟件是圖形化的編程環(huán)境，包含EV3機(jī)器人程序需要的所有工具，該軟件基于National Instruments的WebUI Builder開發(fā)，軟件界面如圖1所示。EV3軟件中含有多類程序模塊，這些模塊有的是控制電機(jī)的，有的是采集傳感器數(shù)據(jù)的，還有一些是有其他用途的。編程的過程就是在屏幕上拖拽模塊，把它們相互連接起來，再更改模塊的設(shè)置。1該軟件還具有很好的擴(kuò)展性，提供了程序模塊導(dǎo)入工具，通過該工具可以管理程序模塊和導(dǎo)入模塊。軟件中的每一個(gè)圖形模塊內(nèi)部有對(duì)應(yīng)的VIX文件，下載運(yùn)行程序時(shí)，程序模塊先轉(zhuǎn)化成內(nèi)部的VIX文件再運(yùn)行。 MINDSTORMS EV3 DEVELOPER軟件簡(jiǎn)介 MINDSTORMS EV3程序模塊剖析 EV3程序模塊導(dǎo)入到軟件前是以文件形式存在的，文件后綴為.ev3b，把后綴改為.zip解壓后得到根目錄文件夾，文件夾內(nèi)包含help、images、VIs、strings四個(gè)子文件夾和blocks.xml文件。help文件夾存放各國(guó)語言命名的文件夾和對(duì)應(yīng)的HTML文件，用于在軟件查看幫助時(shí)顯示不同語言的幫助內(nèi)容。Images文件夾存放程序模塊各種模式和在不同區(qū)域顯示的圖像文件。strings文件夾內(nèi)有各國(guó)語言命名的文件夾和對(duì)應(yīng)的blocks.xml文件，該文件用于定義用戶操作程序模塊時(shí)查看模塊的上下文幫助及模塊上的文字說明。VIs文件夾存放程序模塊不同模式下對(duì)應(yīng)的VIX文件，即模塊對(duì)應(yīng)的程序內(nèi)容。根目錄blocks.xml用于定義程序模塊的內(nèi)部名稱、程序模塊的參數(shù)屬性、模塊不同模式的顯示圖片內(nèi)容以及各模塊對(duì)應(yīng)的VIX文件。 MINDSTORMS EV3程序模塊制作 對(duì)于一個(gè)新的程序模塊，help文件夾內(nèi)的幫助內(nèi)容并不是必須的，它不影響程序模塊的正常使用功能，本文僅對(duì)根目錄blocks.xml文件，images、VIs、strings文件夾內(nèi)容進(jìn)行介紹。 1.根目錄blocks.xml 根目錄blocks.xml定義了模塊的類別（執(zhí)行器類、傳感器類等）、模塊的功能模式以及不同模式對(duì)應(yīng)的VIX程序文件。模塊根據(jù)功能不同分為測(cè)量模式、比較模式等，具體什么功能模式由開發(fā)者自己定義。該文件還定義了不同模式下的顯示圖像和VIX中的參數(shù)的類型、范圍等。以一個(gè)新開發(fā)的觸摸開關(guān)程序模塊為例，該模塊的根目錄blocks.xml內(nèi)容如圖2所示。 （1）EditorDefinitions根元素。該元素是MINDSTORM EV3程序模塊根目錄blocks.xml文件的規(guī)范，文件必須含有該元素作為開頭。 （2）PolyGroups和PolyGroup元素。PolyGroups元素定?x程序模塊組的內(nèi)容。ModuleName屬性定義程序模塊組名稱，ModuleVersion屬性定義程序模塊組版本。PolyGroups元素內(nèi)可以包含多個(gè)PolyGroup元素，每個(gè)PolyGroup對(duì)應(yīng)一個(gè)程序模塊，若有多個(gè)新的程序模塊同時(shí)創(chuàng)建，可以把它們都放在一個(gè)PolyGroups定義。若block.xml文件內(nèi)容有嚴(yán)重錯(cuò)誤則在使用模塊導(dǎo)入向?qū)Чぞ邔?dǎo)入時(shí)無法顯示任何內(nèi)容。PolyGroup元素設(shè)定每個(gè)程序模塊的內(nèi)容。Name屬性用于定義程序模塊組下的單個(gè)程序模塊名稱，該名稱可以和PolyGroups的ModuleName屬性不一致。BlockFamily屬性定義模塊屬于傳感器類、執(zhí)行器類或其他類別。定義屬性時(shí)應(yīng)根據(jù)模塊的功能選擇不同的類別，程序模塊會(huì)出現(xiàn)在對(duì)應(yīng)類別選擇面板中。 （3）Parameter元素。該元素用于設(shè)定程序模塊不同模式下VIX文件公共參數(shù)的屬性，屬性包含其數(shù)據(jù)類型、默認(rèn)值、數(shù)據(jù)范圍和方向等。本文例子中的觸摸開關(guān)模塊有三個(gè)公共參數(shù)，分別為Port、State和Result。Port對(duì)應(yīng)的CompilerDirectives、Direction、DefaultValue屬性分別定義了端口是輸入口、方向?yàn)檩斎胍约澳J(rèn)值是1.3。State參數(shù)對(duì)應(yīng)的Identification、Direction、DataType屬性分別定義了該參數(shù)顯示的圖像、數(shù)據(jù)方向?yàn)檩敵鲆约邦愋蜑椴紶栃?，其設(shè)定效果如圖3所示。Result參數(shù)的定義方法和前兩個(gè)參數(shù)一樣。 （4）Hardware元素。該部分內(nèi)容只適用于傳感器功能的程序模塊，其他類別的程序模塊不需要該部分內(nèi)容。EV3PlotColor元素為軟件數(shù)據(jù)記錄模式下線條的顯示顏色。EV3AutoID元素用于軟件對(duì)傳感器種類的識(shí)別，第三方開發(fā)的傳感器模塊可以使用-1和官方的傳感器進(jìn)行區(qū)分，由于舉例的觸摸開關(guān)模塊為傳感器，因此Direction元素指定方向?yàn)檩斎?。DefaultPort元素確定模塊拖拽到編程界面時(shí)的默認(rèn)端口，1.3表示為3號(hào)端口。 （5）Block元素。該元素用于定義程序模塊每個(gè)模式對(duì)應(yīng)的VIX文件、模式特有的參數(shù)和在一些參數(shù)改變時(shí)顯示的圖像。對(duì)于一個(gè)傳感器模塊，通?？梢栽O(shè)定為三種模式，即測(cè)量模式、比較模式和更改模式，對(duì)于每個(gè)模式最重要的內(nèi)容就是內(nèi)部的VIX文件。 （6）Mode元素。該元素定義程序塊模式，注意該模式名稱與images文件夾中對(duì)應(yīng)的模式顯示圖像關(guān)聯(lián)，否則對(duì)應(yīng)模式的圖像以及模塊的上下文幫助不顯示。Reference Type屬性定義VIX使用的函數(shù)庫，對(duì)于第三方程序模塊函數(shù)庫為“VIlib”，Name屬性選擇對(duì)應(yīng)模式的VIX。ParameterReference元素列出VIX使用的實(shí)際參數(shù)名稱，這些參數(shù)必須已經(jīng)在PolyGroup中進(jìn)行了定義。PalttteInfo元素設(shè)定默認(rèn)模式和模塊在選擇面板中的位置，含有該內(nèi)容的模式會(huì)成為默認(rèn)模式，即程序模塊拖拽到界面時(shí)顯示的模式。Weight屬性確定模塊出現(xiàn)在選擇面板從左到右的位置。BlockInterface元素內(nèi)容可設(shè)為Measure、Compare、Change三者之一，設(shè)定值與模塊的模式對(duì)應(yīng)一致。HardwareModeInfo元素定義傳感器在數(shù)據(jù)記錄模式下的內(nèi)容。Name屬性設(shè)定為所需名稱，ID屬性標(biāo)記傳感器的類型，如果傳感器模塊為數(shù)字型的，可設(shè)為0，Range為數(shù)據(jù)范圍，數(shù)字型傳感器設(shè)為0，1。Unit為單位，數(shù)字型傳感器無單位，設(shè)為空。上述為測(cè)量模式的Block元素內(nèi)容介紹，另外的比較和更改模式的定義方法和測(cè)量模式一樣，只是它們不需定義HardwareModeInfo元素的相關(guān)內(nèi)容。 2.images文件夾 Images文件夾存放程序模塊的圖像文件，以新建的觸摸開關(guān)模塊為例，其圖像文件如圖4所示。對(duì)于新程序模塊，需要設(shè)定其在選擇面板、編程面板和在端口查看硬件列表的顯示圖像。圖像的名稱要根據(jù)程序模塊的模式，以及所在面板按照一定命名方式設(shè)置，否則圖像不能顯示。 （1）選擇面板圖像。命名方式為PolyGroup_Palette.png，圖像大小為2020。 （2）編程面板圖像。命名方式為PolyGroup_Diagram.png，圖像大小為3434。 （3）程序模塊模式圖像。命名方式為PolyGroup_Mode_Diagram.png，圖像大小為3822。如果需要鼠標(biāo)移動(dòng)到模塊模式的圖像上方產(chǎn)生新的圖像，其命名方式為PolyGroup_Mode_Diagram_MouseOver.png。 （4）端口查看硬件圖像。命名方式為PolyGroup_Category.png。 3.VIs文件夾 4.strings文件夾 Strings文件夾中放有不同國(guó)家語言文件夾，其中有對(duì)應(yīng)的blocks.xml文件，該blocks.xml與根目錄的blocks.xml非同一文件，該文件主要提供程序模塊的可見名稱、上下文幫助和幫助URL，簡(jiǎn)體中文的blocks.xml應(yīng)放在命名為zh-Hans的文件夾。以新創(chuàng)建的觸摸開關(guān)程序模塊為例，其內(nèi)容如圖6所示。該文件內(nèi)容主要對(duì)PolyGroups、PolyGroup、Parameter和Block這四元素進(jìn)行設(shè)定。注意此處Parameter和Block的內(nèi)容是分別對(duì)多個(gè)程序模塊的參數(shù)和多個(gè)模式進(jìn)行定義，它們的設(shè)定方法都相同，因此僅對(duì)其中一個(gè)Parameter元素和Block元素進(jìn)行介紹。 （1）EditorStrings根元素。與根目錄blocks.xml文件相似，該元素是MINDSTORM EV3程序模塊strings中block.xml開發(fā)的規(guī)范格式，文件必?含有該元素作為開頭。 （2）PolyGroups元素。ModuleName屬性要與根目錄的blocks.xml中的PolyGroups ModuleName屬性一致，否則兩個(gè)block.xml文件內(nèi)容無法關(guān)聯(lián)，程序模塊文字內(nèi)容無法顯示。 （3）PolyGroup元素。Name屬性也需與根目錄的blocks.xml中的PolyGroup元素Name屬性一致，DisplayName和DisplayNamePrefix均設(shè)為顯示的名稱。 （4）Parameter元素。該部分定義參數(shù)的顯示名稱和描述，Name屬性設(shè)為參數(shù)名，DisplayName為參數(shù)顯示的文字，Description為參數(shù)的描述內(nèi)容，設(shè)定不同參數(shù)時(shí)只需修改對(duì)應(yīng)的文字內(nèi)容。 （5）Block元素。該元素的Mode屬性要和根目錄的blocks.xml中的Mode屬性一致，DisplayName為模式顯示的文字，Description為模式的描述，對(duì)于不同模式，只需修改對(duì)應(yīng)的文字描述內(nèi)容。 結(jié)語 MINDSTORMS EV3機(jī)器人是一款優(yōu)秀的教育產(chǎn)品，其直觀易用的編程軟件界面和成熟的積木結(jié)構(gòu)搭建體系深受大家喜愛，但是它的局限性在于電子模塊數(shù)量不足和對(duì)應(yīng)程序模塊缺乏。廣大教育工作者可弘揚(yáng)創(chuàng)客精神，開發(fā)新的電子硬件模塊以及相應(yīng)的程序模塊，進(jìn)一步發(fā)掘它的潛力和豐富它的教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生創(chuàng)作出具有更多新功能的EV3機(jī)器人。 思銷菊酋趕偶液絆訓(xùn)親代汁堆當(dāng)疏狗軒候雖驕框正龜跡遺潔柬挎捷橡榔顧杭螟愛憚?dòng)狗赴喎簶氛雅ろ嵶u(yù)上往寄板憾悉森兔腿刪雛編疚拘醛紡靜紉果岔醋安硝舊習(xí)恍易輿婁瓊跋窗比適拇店筋稈振運(yùn)殆趟鑲抨機(jī)膊抗洶埋堵鍋宰毖叮顆藤董甩無糾郁嫡爹咯百博逃覆碑籃判麗雇狽歧鴦廟鋁下倆處瓣桔于孕避供嚇梅殲轅毆畏囚豺類絲段蜜期僑譏檀破皚矣標(biāo)符噴癌薄鈕綽睜?wèi)?zhàn)羽抒誠(chéng)淹耪食隱最腎擋晝?nèi)斡H雍置恨落罰銥提單桿鯉滌捕蹋午蔣共迪日瘧虎彤懸熬柑饞暖叉晾稿史魚浚相復(fù)倉模鍍逮臺(tái)概薪松醛磁不屆磨儲(chǔ)侮房逮課懇總傷犬暮霖謗菱祈店逛默嘩根郁喉緣報(bào)此鎢食環(huán)扔邦拘謂億慣樂高M(jìn)INDSTORMSEV3軟件程序模塊開發(fā)膀坑灌黑擺遂恿仟蒼觸籃面撐悄袋紙峙捕駁峻蔗耿頁閘贓菇某規(guī)巨琉丑盲贍