AppInventor+掌控板：为硬件编程（1）
一直以来都有读者询问是否有硬件控制类的案例，这也是我一直期待涉及的话题，但由于种种原因始终未能付诸行动。就在上个月，张路老师（roadlabs）收到了谢作如老师寄来的一块掌控板，并共同讨论了关于掌控板与手机协同工作的解决方案。张路老师建议以App Inventor的网络数据库（tinyWebDB）组件为媒介，为掌控板开发一个专用的服务模块——tinyWebIO，使得熟悉App Inventor开发的用户可以很容易地开发出自己的安卓应用，实现手机与掌控板之间的通信及控制。现在这个模块已经预置在掌控板的最新版固件中，不久用户就可以在市场上购得这款产品，详见谢老师的文章《让App inventor和掌控板远程互动起来》。
本文的主要目的是介绍如何在App Inventor中开发与掌控板通信的应用，即，如何调用tinyWebIO服务程序，以实现手机和掌控板之间的协同工作。文本分两期发布，本期介绍与开发有关的准备工作。
掌控板是一款适用于物联网应用的单片机控制板，同样也适用于编程教学。掌控板有两种网络连接方式：WIFI及蓝牙，本文采用wifi连接；掌控板以MicroPython作为开发语言，而tinyWebIO的作用就是利用App Inventor已有的TinyWebDB组件实现与掌控板系统的直接交互，也就是用块语言开发的手机应用实现其控制功能。关于掌控板的详细介绍，请参见其官方网站（https://mpython.readthedocs.io）。
在正式开始编写程序之前，有两项准备工作必须完成：
（1）在开发电脑上安装掌控板的原生开发工具及驱动程序；
（2）将掌控板连接到局域网的wifi网络（需要wifi的登录名和密码）。
对于一块掌控板，只需在第一次使用时，做以上操作，下面将给出具体操作步骤。
（1）下载原生开发工具及驱动程序，网址为：https://mpython.readthedocs.io/zh/latest/board/software.html，用户可根据自己的操作系统版本选择下载不同的文件。
（2）下载tinyWebIO服务及启动文件，网址为
https://pan.baidu.com/s/168XgQwF8rV0HR63mEpB9dg，下载后解压缩，得到两个文件：main.py及tinywebio.py。
（3）安装并启动原生开发工具：在开发工具安装完成后，安装程序会自动提示安装驱动程序。注意安装路径中不能有中文字符或空格，最好直接安装在硬盘根目录，如D:\mpython下。安装完成后，启动开发工具，界面如图1所示。
图1 掌控板的原生开发工具
注意：开发工具安装过程中，在Windows的Users\computer文件夹下自动创建了mu_code文件夹，在开发工具中编写的程序将默认保存在该文件夹下。稍后我们会再次提及这个文件夹。
（4）测试硬件连接：用USB线将掌控板连接到开发电脑上，在开发环境中点击“文件”按钮（也许需要点击两次），如果硬件连接正常，则会显示图2中的内容，图中下部左侧窗口中显示的是掌控板中的文件，右侧为电脑Users\computer\mu_code文件夹中的文件。如果提示连接失败，则手动按下掌控板上的复位键重新启动硬件，稍等片刻后再查看文件。（稍等片刻是必要的。）
图2 测试硬件连接是否正常
（5）加载并刷入tinywebio.py及main.py：考虑到这篇文章发表时，掌控板的tinyWebIO固件版可能还未上市，因此，需要读者手动将两个文件刷入掌控板。
首先在开发工具中载入tinywebio.py，点击“刷入”按钮，即可将其刷入掌控板，刷入成功后，会弹出提示框，询问是否立即运行，此时选择“OK”。如图3所示。
图3 程序刷入成功后，立即运行程序
用同样的方法载入文件main.py，如图4所示，这次需要对文件稍加修改，填写即将登录的wifi网络的名称及密码，然后点击“刷入"按钮，并选择立即执行程序。
图4 在main.py文件中设置登录WIFI网络的名称及密码
如果程序执行成功，则掌控板的液晶屏上将显示登录后硬件的ip地址。如图5所示。如果执行出现问题，可以按“Ctrl+D”重新启动硬件，此时，main.py会自动执行。
图5 硬件联网成功后，屏幕上会显示ip地址
至此为掌控板编程的准备工作已经就绪，此时，你可以在另一台电脑或手机（与掌控板在同一个wifi网络中）的浏览器中输入ip地址+端口号8888，即可访问掌控板上的tinyWebIO服务程序。如图6所示。
图6 在手机的浏览器中访问掌控板上的tinyWebIO服务程序
（6）服务测试
点击图6中的第一项——写入数据，如图7所示，在标签一栏中输入“buzz”，在数值一栏中输入“on”，然后点击“写入”按钮，这时掌控板会发出令人发指的鸣叫，此时，在数值栏中输入“off”，并点击“写入”按钮，鸣叫声停止。这说明掌控板上的tinyWebIO服务程序运行正常。
图7 测试tinyWebIO服务程序
以上我们讲述了掌控板的驱动、联网，以及tinyWebIO服务程序的刷入、启动与简单测试，在下一期中，将在App Inventor中开发一个简单的应用，介绍tinyWebIO的具体调用方法。