Objekte in Unity über den COM-Port mit Arduino steuern

Da ich wieder vermehrt mit Unity herum experimentiere und ich Arduino liebe, habe ich mir gedacht dass es doch interessant wäre, zu sehen, wie sich ein Objekt über Buttons am Arduino steuern lässt.  Zusätzlich fände ich es schön, wenn bei einer Kollision meines Objekts in Unity mit einem anderen Objekt,  eine LED am Arduino aufblinken würde.

Heute möchte ich euch nun am Ergebnis meiner Experimente teilhaben lassen.
Ziel meines Experiments ist es, die Kugel zwischen den zwei Würfeln mit den beiden Buttons am Arduino nach Links und Rechts zu bewegen. Wenn die Kugel mit dem linken Würfel kollidiert, soll eine LED am Arduino dreimal aufblinken. Bei einer Kollision der Kugel mit dem rechten Würfel,  soll eine andere LED am Arduino fünfmal aufblinken. Die Datenübertragung vom Arduino an Unity und auch die Rückmeldungen von Unity an den Arduino werden über einen COM-Port der seriellen Schnittstelle geregelt.

Arduino

Aufbau der Steuerung

für die Steuerung und die Kollisionsanzeige benötigen wir einen Arduino, ein Breadboard, zwei Buttons, 2 LEDs, 4 Widerstände und ein paar Kabel um das Ganze zu verbinden.

Arduino - Unity-Steuerung - Com-Port

Arduino Sketch

Fangen wir also mit dem Arduino Sketch an, das folgendes tut.

  • Ein Zeichen über die Serielle Schnittstelle senden wenn ein Button gedrückt wird.
  • Darauf warten das Zeichen über die Serielle Schnittstelle empfangen werden und entsprechend mit dem Blinken einer LED darauf reagieren.

 

/******************************************************************************
* Projekt: Daten über Seriellen Port an Unity senden und von Unity empfangen  *
* Autor: Enrico Sadlowski                                                     *
* Erstellungsdatum:      27.03.2013                                           *
* Letzte Aktualisierung: 28.03.2013                                           *
*                                                                             *
* Beschreibung:                                                               *
*-----------------------------------------------------------------------------*
* Zeichen an Unity senden und von unity empfangen und entsprechend reagieren. *
* Daten die an Unity gesendet werden, müssen durch Unity ausgewertet werden   *
* Daten die von Unity empfangen werden, müssen in Arduino ausgewertet werden. *                                                                    *
******************************************************************************/

int inByte = 0;

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  pinMode(6, OUTPUT); 
  pinMode(7, OUTPUT); 
}

void loop() 
{
  // Zeichen an Unity senden
  if(digitalRead(8) == HIGH)   // Button 1 wurde gedrückt
    sendCharToUnity(2);        // Zeichen 2 an Unity senden
  if(digitalRead(9) == HIGH)   // Button 2 wurde gedrückt
    sendCharToUnity(1);        // Zeichen 1 an Unity senden

  //Zeichen von Unity empfangen
  if (Serial.available() > 0)  // Daten werden empfangen 
  {
    inByte = Serial.read();    // Zeichen vom Seriellen Port in inByte ablegen

    switch(inByte)             // Abfrage welches Zeichen empfangen wurde
    {
      case 54:                 // Zeichen 6 von Unity empfangen
        sendCharToUnity(3);    // Zeichen 3 an Unity senden und 10ms Pause
        blinkLEDandOff(6, 2);  // led an Pin 6 zweimal aufblinken lassen
      break;
      case 55:                 // Zeichen 7 von Unity empfangen
        sendCharToUnity(4);    // Zeichen 4 an Unity senden und 10ms Pause
        blinkLEDandOff(7, 2);  // led an Pin 7 zweimal aufblinken lassen
      break;
    }
  }
}

/* 
  LED blinken lassen 
  led = pin an dem die LED hängt
  interval = Angabe wie oft die LED aufblinken soll
*/
void blinkLEDandOff(byte led, byte interval)
{
  for(int i=0;i<interval;i++)
  {
    digitalWrite(led, HIGH); 
    delay(100);
    digitalWrite(led, LOW); 
    delay(100);
  }
}

/* einzelnes Zeichen an Unity senden */
void sendCharToUnity(char Zeichen)
{
   Serial.write(Zeichen);
   Serial.flush();
   delay(10); 
}

 

Unity

In Unity habe ich einen Würfel mit den Abmessungen (X=50, Y=0,1 und Z=10) erstellt, der als Boden herhalten musste.

Darauf habe ich zwei Würfel und eine Kugel in den Standardabmessungen erstellt. Diese Objekte habe ich mit etwas Abstand nebeneinander platziert, wobei die Kugel sich zwischen den Würfeln befindet und meinen steuerbaren Player darstellt. Damit sich alle 3 Objekte physikalisch korrekt verhalten wenn sich diese berühren, habe ich diesen jeweils einen Rigidbody zugewiesen.

Ich möchte das LED1 am Arduino dann blinkt wenn meine Kugel einen der Würfel berührt. LEDs soll blinken wenn die Kugel mit dem anderen Würfel kollidiert. Damit ich die Kollision mit den verschiedenen Würfeln unterscheiden kann, habe ich zwei neue Tags mit den Namen “Blink6″ und “Blink7″ angelegt und jeweils eines der Tags den Würfeln zugeordnet.

 

Unity-Projekt - ArduinoSteuerung - Com-Port

 

SerialPortTest.cs

Als nächstes habe ich eine neue C Sharp Datei mit dem Namen “SerialPortTest.cs” angelegt. Diese Datei habe ich im Inspector der der Kugel zugewiesen.

Dieses Script stellt beim starten eine Verbindung zum Seriellen COM-Port 3 her, mit dem auch der Arduino verbunden ist. Wenn Sie Ihr Unity-Projekt später ausführen wollen, beachten Sie bitte, dass Sie den Serial Monitor der Arduino Software nicht geöffnet haben, da sonst keine Verbindung zum COM-Port hergestellt werden kann, da diese in diesem Fall bereits geöffnet ist.

In der Funktion “Update” wird nun ständig geprüft ob Werte über den Seriellen Port empfangen werden. Wenn Sie auf dem Arduino Button1 drücken, dann wird das Zeichen 1 empfangen und die Kugel bewegt sich nach rechts.

Wenn die Kugel nun den Würfel mit dem Tag “Blink6″ berührt, wird eine Kollision erkannt und das Zeichen 6 wird an den Arduino gesendet. Der Arduino wiederum empfängt dieses Zeichen und reagiert darauf indem er LED 1 dreimal blinken lässt. Zusätzlich wird das Zeichen 3 zurück an Unity gesendet. Wie Sie nun auf diese Rückgabe reagieren bleibt Ihrer Fantasie überlassen. ich gebe hier lediglich eine Meldung aus.

/******************************************************************************
* Projekt: Daten über Seriellen Port an Unity senden und von Unity empfangen  *
* Autor:   Enrico Sadlowski                                                   *
* Erstellungsdatum:      27.03.2013                                           *
* Letzte Aktualisierung: 28.03.2013                                           *
*                                                                             *
* Beschreibung:                                                               *
*-----------------------------------------------------------------------------*
* Zeichen über die serielle Schnittstelle empfangen um ein Objekt zu steuern  *
* Bei Kollision eines Objektes mit anderen Objekten ein Zeichen über die      *
* Serielle Schnittstelle an den Arduino senden und dort eine LED blinken      *
* lassen.                                                                     *
******************************************************************************/
using UnityEngine;
using System.Collections;
using System.IO.Ports;

public class SerialPortTest : MonoBehaviour 
{
  public float speed;
  private float amountToMove;

  private bool collides = false;

  SerialPort sp = new SerialPort("COM3", 9600);

  void Start () 
  {
    OpenConnection();
    speed = 10;
  }

  void Update()
  {
    amountToMove = speed * Time.deltaTime;

    if(sp.IsOpen)
    {
      try
      {
        //Daten vom Arduino empfangen
        //Objekt ueber Arduino steuern (1=links, 2=rechts)		
        MoveObject(sp.ReadByte());
        print(sp.ReadByte());
      }
      catch (System.Exception)
      {

      }
    }
  }

  /* Player ist mit Objekt kollidiert */
  void OnCollisionEnter(Collision col)
  {
    if(col.gameObject.tag == "Blink6") 
    {
      collides = true;
      print ("collidiert");
      SendDataToArduino("6");
    }

    if(col.gameObject.tag == "Blink7") 
    {
      collides = true;
      print ("collidiert");
      SendDataToArduino("7");
    }
  }

  /* Anwendung wird geschlossen */
  void OnApplicationQuit() 
  {
    sp.Close();
    print ("COM-Port geschlossen");
  }

  /* Mit COM-Port verbinden */
  public void OpenConnection() 
  {
    if (sp != null) 
    {
      if (sp.IsOpen) 
      {
        sp.Close();
        print("COM-Port schliessen, weil er bereits geoeffnet war!");
      }
      else 
      {
        sp.Open(); // COM-Port Verbindung öffnen
	sp.ReadTimeout = 1;
        print("COM-Port geoeffnet!");
      }
    }
    else 
    {
      if (sp.IsOpen)
        print("COM-Port ist bereits geoeffnet!");
      else
        print("Port == null");
    }
  }

  /* Player über den Arduino steuern 1=links, 2=rechts */
  void MoveObject(int Direction)
  {
    switch (Direction) 
    { 
      case 1: 
        transform.Translate(Vector3.right * amountToMove, Space.World);
      break; 
      case 2: 
        transform.Translate(Vector3.left * amountToMove, Space.World);
      break;
      case 3:
        print("Ich habe nach der Kollision das Zeichen 3 vom Arduino empfangen");
      break;
      case 4:
        print("Ich habe nach der Kollision das Zeichen 4 vom Arduino empfangen");
      break;
    }
  }

  /* Daten an Arduino senden */
  void SendDataToArduino(string Zeichen)
  {
    if(collides == true) 
    {
      sp.WriteLine(Zeichen);
      collides = false;
      print (Zeichen + " wurde an Arduino gesendet");
    }
  }
}

Ich hoffe ich konnte dem Einen oder Anderen mit diesem kleinen Tutorial etwas helfen. ich persönlich finde es einfach faszinierend, Objekte im Virtuellen Raum mit realen Objekten steuern zu können und auch noch Rückmeldungen aus dem Virtuellen Raum zu erhalten.

Bei Fragen und Anregungen würde ich mich über einen Kommentar auf diesen Beitrag sehr freuen.

 

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