Obligatorisk oppgave nr. 2 (av 4) i INF1000

Transkript

1 Obligatorisk oppgave nr. 2 (av 4) i INF1000 Leveringsfrist Oppgaven må leveres og demonstreres for tutor-veiledere senest 28/9 kl Formål Formålet med denne oppgaven er å gi trening i bruk av forgreninger, løkker, metoder, kommunikasjon med bruker via terminal/serieport og god programmeringsskikk som innrykk og kommentering av programkode. Generell informasjon Denne obligatoriske oppgaven skal løses individuelt. Besvarelsen må godkjennes som bestått for at du skal kunne gå opp til eksamen, men bidrar ikke til selve eksamenskarakteren. Studenter som har godkjent obligatorisk oppgave 2 fra et tidligere semester trenger ikke levere på nytt, men bør sjekke at de er oppført i listen over tidligere godkjente innleveringer. Gjennomføring og innlevering av oppgaven skal skje i henhold til gjeldende retningslinjer, se (norsk) (engelsk) Enhver innlevering av besvarelse på denne oppgaven tas som en bekreftelse på at retningslinjene er lest og forstått. Generelt tips: Et godt program er lett å forstå av både en selv og andre. Det er ikke slik at dess mer kompakt og uforståelig kode en lager dess flinkere er man, ofte tvert i mot. I mange sammenhenger er den største utfordringen ved å programmere å kunne lage robuste program som ikke inneholder feil. Feilsøking kan fort bli bortimot umulig hvis programmet er uoversiktelig. Min egen erfaring er at det ofte er lurt å bryte ned programkoden til mange små, oversiktelige metoder (med fornuftige navn) selv om programmet dermed blir lengre.

2 Oppgave I denne oppgaven skal dere lære å skrive til / lese fra både skjerm og serieport på en PC. Vi bruker det programmet dere her lager for å styre Entrapment -showet på Dagen@IFI. Spillet er inspirert av filmen Entrapment med Catherine Zeta-Jones og Sean Connery fra Entrapment: I dette spillet rigger vi opp et nettverk av lasere og speil. Laserlyset fra hver laser ender opp i en digital sensor som gir ut logisk verdi 1 hvis lyset treffer og logisk verdi 0 hvis ikke. Bak dette nettverket står en verdigjenstand som spilleren skal forsøke å hente ut. Spilleren har en begrenset tid på seg til dette, og hvis han overstiger denne tiden, eller bryter noen av strålene skal en kraftig sirene hyle. I tillegg blir spilleren fulgt av et paintball-gevær under sine bevegelser (oblig 1 - INF1040) og dette geværet vil begynne å skyte på spilleren kontinuerlig så lenge sirenen er aktiv. Mens spilleren forøker å krype i gjennom nettverket vil et 2 sifret desimalt display på veggen vise tiden som gjenstår før alarmen går. Logikken i dette spillet skal programmeres i Java. Krav til oppførsel for spillet: 1. Styreprogrammet i Java skal starte med å hente inn info fra bruker om hvor lang tid spilleren skal ha til rådighet. Til dette bruker dere vanlig skjerm/tastatur I/O. 2. Når styreprogrammet registrerer at en spiller slipper opp stopp-bryteren i systemet (starter spillet) skal programmet sende ut et tall som viser hvor lang tid spilleren har tilrådighet til displayet på veggen (displayet på breadboardet, se siste side). 3. Etter dette skal en teller i styreprogrammet telle ned mot Hvis styreprogrammet registrerer at en laserstråle er brutt skal programmet sende ut 00 til displayet. Dette vil automatisk sette i gang alarmen i systemet (noe logikk ligger ute i maskinvare). 5. Hvis telleren i styreprogrammet kommer til 0 skal også alarmen settes på. Dette skjer automatisk når programmet uansett sender ut 00. Hvis alarmen er satt på skal den være på helt til stopp-bryteren trykkes inn. Når stopp-bryteren trykkes inn skal styreprogrammet sette displayene mørke. Med dette går alarmen automatisk av da alarmen kun er på så lenge displayene viser 00. Spillet skal kunnes stoppes av at spilleren rekker å komme seg ut av nettverket med verdigjenstanden før telleren har nådd 00, og selv aktivere stopp-bryteren (spilleren har da vunnet verdigjenstanden).

3 Maskinvare I/O: All maskinvare-kommunikasjon til/fra Java består kun av: Å sende ut en int til serieporten. Bit nr.0-6 (de 7 minst signifikante bits) i denne int en vil få segmentene (strekene) i displayet til å lyse eller slukke, se figuren over. Logisk verdi 1 får det respektive segmentet til å lyse og logisk verdi 0 får segmentet til å slukke. Bit nr. 7 i denne int en bestemmer hvilket segment man skriver til. Logisk verdi 0 gir tilgang til det minst signifikante displayet (til høyre), og logisk verdi 1 gir tilgang til det mest signifikante displayet (til venstre). Etter at man har sendt ut en int til serieporten bør man lese inn en int fra serieporten. I denne int en vil bit nr.0 ha logisk verdi 0 hvis laserlyset er brutt og 1 ellers. Bit nr.1 vil ha logisk verdi 0 hvis stopp-bryteren er aktivert og logisk verdi 1 ellers. NB: Hvis man ikke leser inn en int etter at man har skrevet ut en int, vil det kunne fylle seg opp data i bufferet på serieporten og dette kan gi plagsomme resultater. Alarmen vil automatisk gå på hvis man skriver ut 00 til displayet. Alarmen vil alltid være av ellers. (Dette trenger dere ikke å programmere).

4 Hvordan finne serieporten på en PC Hvis dere ikke har en fysisk serieport på deres PC (en konnektor på 9 pinner) må dere installere en USBserieport dongle. Drivere for ATEN USB to Serial Bridge ligger på: Når dere så har fått serieporten aktivisert går dere inn i Kontrollpanel System Maskinvare Enhetsbehandling Porter (COM og LPT) og finner nummeret X på serieporten deres COMX. Dette nummeret må dere senere referere til i Java. I eksemplet over har serie porten fått nummer 4. Hvordan skrive til og lese fra serieporten på en PC For å skrive/lese til serieporten fra Java bruker vi programmet Simple Serial som består av 2 Java-filer samt 1 DLL-fil. Se: Disse 3 filene legger dere i samme filmappe som deres eget Java-program ligger i. Øverst i klassen deklarerer og åpner dere så et SimpleSerial objekt samt kontakt med tastaturet ved koden: import java.io.*; import easyio.*; public class Ob2 { SimpleSerial serieport; In tastatur; Ob2() { // Åpner COMport nr.4 serieport = new SimpleSerialNative(4); // Åpner tastatur tastatur = new In(); // Her legger deres egne metoder slik som for eksempel: void lesinnvalgogkjør() { System.out.println("Noe tekst..."); int ettall = tastatur.inint(); int endaettall = enannenmetode(ettall); int enannenmetode(int x) { // osv.. return 3; public static void main(string[] args) { Ob2 ob2= new Ob2(); ob2.lesinnvalgogkjør();

5 I main-metoden starter dere så med å opprette et objekt av hovedklassen samt kaller på deres egne metoder illustrert i tykk skrift slik som vist i eksemplet over. For å skrive en int ut til serieporten bruker dere følgende kommando: serieport.writebyte(y); der y kan være et fast tall eller en variabel av type int. Det er kun de 8 minst signifikante bittene i int en som blir overført til maskinvare. Serieporten på en PC/arbeidsstasjon kommuniserer på lik linje med mesteparten av maskinvaren på Internet som er basert på å sende/motta en byte av gangen på seriell form. For å lese inn fra serieporten bruker dere kommandoen int datafraport = serieport.readbyte(); Det er kun de 8 minst signifikante bittene i int en som inneholder informasjon fra serieporten. I denne obligen er det bare de 2 minst signifikante bittene som inneholder sensor informasjon. NB: Når dere kompilerer koden første gang vil det komme en advarsel angående SimpleSerial. Denne advarselen er ikke noe å bry seg om, men den vil kunne kamuflere evt. feil dere måtte ha i deres egen kode. Hvis programmet deres er fritt for feil vil denne advarselen ikke komme opp neste gang dere kompilerer. Pauser En pause i Java kan implementeres ved følgende kommando: try { Thread.sleep(pauselengde); catch (Exception e) { Pauselengde må oppgis i millisekunder (int). Binær/desimal Kalkulatoren i Windows er fin å bruke for å konvertere mellom desimal / heksadesimal og binær. Still inn på Vis Vitenskapelig. Kommandoen int x = y & 1; vil plukke ut og overføre KUN bit nr.0 i y til x, basert på at den binære verdien til 1 er Tallet 1 fungerer da som en såkalt bit-maske. Verdien av bit nr.0 i y vil altså bli overført til posisjon (bit nr.) 0 i x. Kommandoen int x = y & 2; vil overføre KUN bit nr.1 i y til x, da den binære verdien til 2 er Bittet nå blir overført fra posisjon 1 i y til posisjon nr.1 i x. Tallet 2 er nå bitmasken. Har man en int og vil sette bit nr.7 til 1 uten å forandre de andre bittene, kan man gjøre det ved å trekke 128 fra det opprinnelige tallet. For de som har lyst, kan tall i Java skrives på heksadesimal form ved å sette 0x direkte før tallet. For eksempel 0x2E (hex) = 46 (des) = (bin), se ellers kalkulatoren i Windows. Struktur i programmet Oblig nr.1 består av et sett med del-oppgaver (små metoder) som kan kombineres for å tilslutt kjøre hele spillet. Hver del-oppgave bør skrives og testes separat for å lette designet. Hver del-oppgave (metode) skal kunnes kalles separat fra en felles metode som for eksempel kan kalles lesinnvalgogkjør(). I denne metoden skal brukeren få en valgmeny slik at brukeren kan velge hvilken metode (del-oppgave) som skal kjøres. Hvis dere begynner på denne obligen før dere har lært om metoder så kan dere begynne med å programmere noen av del-oppgavene som enkeltstående program under main();

6 Oppgave a Lag lesinnvalgogkjør() metoden. Denne skal skrive ut på skjermen en meny av type: ***************************************** Valgmuligheter: (for alle valg 0-5 vil sensorbits skrives ut til skjerm) 0: kjør ut tallet 3 til lsb display 1: kjør ut tallet 2 til msb display 2: kjør ut et generelt tall fra 0-9 til lsb display 3: kjør ut et generelt tall fra 0-9 til msb display 4: kjør ut et generelt tall fra 0-99 til display 5: slukk display 6: slukk display, og skriv ut om laserstålen er brutt til skjerm (TRUE/FALSE) 7: slukk display, og skriv ut om stopp-bryteren er aktiv til skjerm (TRUE/FALSE) 8: les inn antall sekund og kjør spillet 9: avslutt Når brukeren har tastet inn et tall fra 0-8 skal metoden teste hvilket tall som ble valgt og kalle på tilhørende metode som er beskrevet i oppgave b-k under. Hvis brukeren skriver inn et tall mindre enn 0 eller større enn 8 skal det komme ut en feilmelding på skjermen. Noen av valgene vil kunne kreve at det leses inn nye tall før respektive metode kalles opp. Metodene som kalles på kan i utgangspunktet være tomme. Denne metoden kan gå i løkke helt til valg 9 blir registrert. Oppgave b (valg 0) Lag en metode som sender ut en int til serieporten som får det desimale tallet 3 til å lyse på det minst signifikante displayet. Her må dere finne den riktige kombinasjonen av 0 ere og 1 ere basert på første figur i obligen. Denne metoden bør returnere en int fra serieporten (sensordata). Denne int en fra serieporten skal så skrives ut til skjerm. Prøv gjerne denne metoden flere ganger for hver tilstand på bryteren, samt med og uten laserlys pekende mot lys-sensoren (se siste figur) for å verifisere at maskinvaren virker. Oppgave c (valg 1) Lag en metode som sender ut en int som får det desimale tallet 2 til å lyse på det mest signifikante displayet. Tips; tenk på verdien på bit nr.7. Denne metoden bør også returnere en int fra serieporten som skal skrives ut til skjerm. Oppgave d (valg 2) Lag en metode ber som tar inn en int med verdi fra 0 til 9 og får det minst signifikante displayet til å vise denne verdien. Denne metoden bør også returnere en int fra serieporten og skal skrive denne verdien ut til skjerm. For enkelhets skyld kan brukeren oppgi verdien på tallet som skal ut i selve metoden lesinnvalgogkjør(). Oppgave e (valg 3) Lag en metode som tar inn en int med verdi fra 0 til 9 og får det mest signifikante displayet til å vise denne verdien. Denne metoden bør også returnere en int fra serieporten og skal skrive denne verdien ut til skjerm. Oppgave f (valg 4) Lag en metode som tar inn en int med verdi fra 0 til 99 og får begge displayene i kombinasjon til å vise dette tallet. Denne metoden bør også returnere en int fra serieporten og skal skrive denne verdien ut til skjerm. Tips; kall opp metodene i d og e fra denne metoden. Heltallsdivisjon kan kanskje brukes?

7 Oppgave g (valg 5) Lag en metode som slår av alle segmentene i begge displayene. Denne metoden bør returnere en byte (int) fra serieporten og skal skrive denne verdien ut til skjerm. Oppgave h (valg 6) Lag en metode som heter stopp(int datafraport) og tar inn en int som er lest inn fra serieporten. Denne metoden skal levere ut den boolske verdien TRUE hvis stopp-knappen er trykket inn og FALSE ellers. En slik metode kan direkte brukes inni andre tester på følgende måte: while ( stopp(datafraport) == false ) Oppgave i (valg 7) Lag en metode som heter laserbrudd(int datafraport) og tar inn en int som er lest inn fra serieporten. Denne metoden skal levere ut den boolske verdien TRUE hvis noen av laserstrålene er brutt og FALSE ellers. Oppgave j (valg 8) Hvis valg nr 8 blir spesifisert skal programmet be brukeren om antall sekunder spillet skal vare. La så programmet kalle på en metode som går i en uendelig løkke og sjekker om stopp-bryteren er sluppet ut. Så lenge bryteren er inne skal displayene være slukket. Hvis bryteren slippes ut skal spillet starte. Spillet kan lages som en separat metode, se neste oppgave. Oppgave k (valg 8) Lag selve spillmetoden som starter med å sende ut antall sekund som er spesifisert i oppgave j til displayet. Så skal metoden telle ned fra dette tallet til 0 (bruk kommandoen for 1000msek pause). Denne metoden bør kalle på de andre metodene slik at spillet følger reglene som er satt opp under Entrapment. Lykke til.

8 LYS inn her Lsb display Msb display