Arduino 的低代码编程 与 Snap4Arduino
寒流！
Snap4Arduino将低代码编程的力量带入Arduino硬件环境。
Scratch 来自麻省理工学院，是一个最初为年轻程序员设计的图形化编码环境。Scratch 与许多树莓派版本捆绑在一起，允许你创建数字故事、游戏和动画，并与树莓派的通用输入输出（GPIO）引脚通信。也有一些选项可以将 Scratch 与 Arduino 模块结合使用，但大多数实现都有一定限制。
Snap！由加州大学伯克利分校创建，是Scratch的扩展实现。Snap！与Scratch的主要区别在于Snap！拥有丰富的技术库。其中一些Snap！库包括数据库和SQL接口、图形趋势、矩阵操作、MQTT（物联网标准消息协议）以及神经网络建模。这些额外的库和其他高级功能使Snap！不仅仅是一个教学工具，更准备好作为物联网解决方案的低代码替代方案。
图形化的低代码模型在物联网环境中非常有用，因为经验较少的程序员有时被迫适应不熟悉硬件的独特特性。Snap4Arduino版本的Snap！提供了一套独特的库，可以在用户无需任何Arduino知识或软件的情况下上传和配置Arduino模块。
你可以从网页运行Snap4Arduino，也可以作为独立的Linux、macOS或Windows应用运行。在本文中，我将向你展示三个项目，帮助你开始使用Snap4Arduino。第一个项目允许用户调整Neopixel阵列上的颜色。第二个项目创建动态条形图，显示来自DHT11传感器的温度和湿度值。最后一个项目使用SciSnap！库以实时线图显示传感器数据，然后将结果保存到CSV文件中。
入门指南
Snap4Arduino与微控制器模块之间的USB/串口通信通过Firmata协议实现。Firmata是一种为支持微控制器与计算机系统通信而设计的协议。在项目设计阶段，用户可以选择想在Arduino模块上安装哪种Firmata配置。
Snap4Arduino项目提供了一个在线网页界面要获得完整功能，你需要安装Chrome/Chromium插件。
也有适用于32位和64位GNU/Linux系统的桌面版本。需要注意的是，在桌面和网页版之间切换时可能存在兼容性问题，因此最好坚持使用一个版本。
启动 Snap4Arduino 网页或桌面应用后，点击左上角的 A 图标（图 1）即可进入参考手册。Snap4Arduino 界面有三个主要区域。左侧面板包含一个调色板区域，包含块块。这些块根据功能被分组并用颜色编码在一起。中央面板是脚本区，逻辑通过向下拖拽块块来创建。右上角面板是舞台区域，显示脚本运行时的视觉输出。
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图1：Snap！Snap4Arduino界面中提供了帮助
任何项目的第一步都是将所需的 Firmata 配置加载到 Arduino 模块上（见图 2）。Snap4Arduino 接口支持 Arduino UNO 和 Mega 兼容模块进行上传。在加载 Firmata 配置的同时，你还需要在设置下拉菜单中启用 JavaScript 扩展和扩展模块。（注：支持其他模块如 Nano、Leonardo、Micro、Due、NodeMCU 等，但你需要通过 Arduino IDE 手动安装 Firmata。）
为了证明通信正常，你可以创建一个测试脚本，闪烁模块的板载LED（引脚13）。图3展示了闪烁示例。该脚本使用四个区块（橙色）和三个区块（浅蓝色）。通过点击连接按钮，然后选择端口来实现通信。（对于大多数Linux系统，端口为
。）ControlArduinoArduino/dev/ttyACM0
该测试脚本使用一个块来循环四次，并设置为开关引脚13。块时启用时间延迟。fordigital pinwait
新像素计划
Neopixel 是可单独寻址的 RGB 彩色像素阵列，分为条带、环形和矩形网格。根据之前的测试脚本，Arduino 模块已加载 Neopixel firmata 固件。下一步是将 Neopixel 库导入 Snap4Arduino 项目（见图 4）。
在这个项目中，我使用了一个24-LED的Neopixel环（见图5），不过你也可以使用任何类型的Neopixel阵列。鳄鱼夹用于连接5V、GND和数据引脚（引脚6）。我本项目的目标是让用户在红色LED环绕环绕时调整LED的背景色。脚本逻辑（图6）从设置Arduino连接端口开始，并在数据引脚6上定义24个Neopixel LED。定义了四个变量：引脚、红色、绿色和蓝色。在右侧舞台面板上，颜色变量通过用户可调节的滑块定义。
两个环嵌入一个环内。内环将所有LED设置为颜色变量（红、绿、蓝）滑块的值。外环每0.5秒将红色LED绕圈移动一次。脚本运行时，变量会显示红色环绕LED的位置。forforeverforforpin
在 Snap4Arduino
屏幕右上角有三个图标，分别用于启动（绿色旗帜）、暂停和停止脚本运行。你也可以通过点击逻辑块顶部来启动脚本。when green flag clicked
DHT11温度与湿度传感器项目
DHT11传感器可以通过扩展板连接，也可以通过手动接线到Arduino引脚。注意，Firmata固件将DHT11数据引脚设置为第4引脚。
测试时我使用了兼容TdR-STEAM的主板（见图7）。这些扩展板价格相对便宜（~12美元），配备双色LED、Neopixel LED、蜂鸣器、光传感器、DHT11传感器和两个输入按钮。
该项目使用不同的Firmata配置，因此Arduino固件需要重新上传（推荐的）FirmataSA5音调固件。
接下来，Snap4Arduino 要求你导入两个库（见图8），分别是条形图库和 TdR STEAM v2 库。条形图库期望数据存在表格或 CSV 文件中。表格可以在 Snap！ 中创建，通过将变量设为列表列表。
变量可以通过使用三个块和一个块（见图9）来生成2x2的表格。该块（位于笔部分）会传递变量，并附带x-y坐标、宽度和高度值。Readingslistsetplot bar chartReadings
当这三个模块运行完毕后，阶段会显示变量已更新表格信息，并会出现一个灰色静态柱状图。最后一步是让条形图与DHT11传感器数据动态化。为此我创建了两个额外变量，和，并将变量放置在条形图阶段周围（见图10）。ReadingshumiditytempC
这两个新变量通过使用块读取和块来更新传感器数据。图表颜色由块定义。在绘制新的条形图之前，需要先绘制一个块。setTdR temperatureTdR humidityset pen colorclear
当最终脚本运行时，柱状图和变量每五秒刷新一次新的传感器数据。一些不错的未来功能可以包括在图表中添加时间值，或在C度和F之间切换。
在下一个项目中，我会研究如何将传感器数据保存到CSV文件中。
科学快拍！图书馆
在开始最终项目之前，了解一下SciSnap！的背景是很有价值的。图书馆。这个软件包和其他图书馆一样是导入的，并且提供了大量额外的模块，这些模块被归入九个额外类别。
图11展示了SciSnap库的强大性能。这个示例允许用户从本地系统中选择CSV文件。数据随后显示在表格中，第2列的最大值作为独立变量显示。整个脚本只需四个模块！
在项目中使用该库时，你需要先调用一个块，才能使用其任何库块。这个示例使用了分组。块配置为使用文件选择器选项来选择CSV文件并将数据插入预定义变量。start SciSnapData toolsimportSciSnap!Data
为了显示最大数据值，a嵌入在块中，结果在变量中设置。（注：第1行为标题，第2行为最大值。）sortselect rowMax_Value
从CSV文件中发先某年月日（可以是生日哟）的气象数据。
SciSnap！库支持大量高级功能，如图像处理、SQL工具、表格和矢量管理以及神经网络。在期末项目中，我将使用
SciSnap！以显示线图上的动态更新。
实时图项目
你可以在最终项目中使用任何传感器输入。我用了TdR光传感器，配合手电筒生成一些峰值值。开始的第一步是将SciSnap！和TdR STEAM库导入到Snap4Arduino中。
图12展示了包含60个光传感器数据点的线图完整脚本和结果。脚本逻辑以a和一个块开始。块构建一个两列的采样数表和变量中的传感器读数。connect arduinostart SciSnapadd rowSciSnap!Data
数据图是通过分组创建的。该块定义图表的大小和位置。它设定图的x-y比例尺。（注意，随着新增实时数据的加入，图会动态增长。）块定义标题和x-y标签。块创建均匀采样数据的折线图。最后，显示完整的标签和轴描述。PlotPad for data plotsconfigure as a PlotPadset PlotPad rangesset PlotPad labelsadd dataplot of mixed dataadd axes and scales to PlotPad
循环完成后，采样数据会写入CSV文件（），并会有消息框提醒用户脚本已完成。要保存数据图副本，右键点击舞台并选择图片。forlightdata.csv
该项目使用了一个数据值，但也可以使用 SciSnap！来处理多个传感器值，并绘制带有线性回归的 X-Y 图。
摘要
低代码编程技术让新手用户更容易上手编程，而Snap4Arduino则负责Arduino细节，为新用户提供了一个理想的入门点，快速连接并玩弄Arduino模块和简单传感器。
我发现，当我在不同的 Arduino 模块和项目之间切换时，有时不得不重启 Snap4Arduino 应用程序或网页。对于寻求更复杂功能的用户，SciSnap！库提供了丰富的功能。
作者：
皮特·梅特卡夫
皮特·梅特卡夫是一名退休自动化工程师，喜欢在Linux和微控制器项目上做各种尝试。当皮特不玩科技时，他喜欢户外徒步和水上运动。
摘自：皮特·梅特卡夫
