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bom2buy 魔方是一個(gè)可編程設(shè)備。從外觀看，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有任何按鈕或顯示屏，其實(shí)它的底部和機(jī)身配有多種 LED，同時(shí)還配有麥克風(fēng)、加速計(jì)和 USB 接口。
魔方開箱即用，在您學(xué)會(huì)編程后還可以體驗(yàn)更多有趣的功能。
說明
首先，您可以在魔方的底部看到 10 個(gè)隨機(jī)閃亮的白色 LED。當(dāng)拿在手里時(shí)，魔方有時(shí)會(huì)燈光閃爍。觀察一會(huì)兒您就可以發(fā)現(xiàn)，每當(dāng)有人拍手、擊打或周圍有很大噪聲時(shí)，指示燈就會(huì)閃爍，這其實(shí)表明了魔方內(nèi)部有麥克風(fēng)，我們可以通過聲音來控制它的 LED。
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部件
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連接計(jì)算機(jī)
如果將魔方與計(jì)算機(jī)建立通信，就可以支持更多功能。通信通過虛擬串行端口執(zhí)行，因此，如果計(jì)算機(jī)配有串口終端軟件 (RealTerm 或類似軟件)，可以發(fā)送一個(gè)命令到魔方，它將給您返回相應(yīng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)。串口通信配置為 9600、8、N、1。這個(gè)串口用于向魔方發(fā)送命令或參數(shù)，獲取狀態(tài)、切換模式、開關(guān)指示燈等。不要忘記每個(gè)命令后面設(shè)置自動(dòng) CR 和 LF 字符，因?yàn)槟Х降?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1543059.html">固件通過每個(gè)命令后面的這種字符進(jìn)行識(shí)別。
命令行不區(qū)分大小寫，可以包含一個(gè)命令字 (或縮寫)、一個(gè) (可選) 單字符操作數(shù)或一個(gè) (可選) 數(shù)值數(shù)據(jù)，彼此之間用空格隔開。除了 HELP (幫助) 命令，所有命令縮寫均為兩個(gè)字符。HELP (幫助) 命令的縮寫由一個(gè)問號(hào)代替。因此，如果輸入“?” (然后輸入 <CR> 和 <LF> )，將顯示 HELP (幫助) 屏幕。
如下圖所示：
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上圖的幫助信息可供您了解魔方可以執(zhí)行的操作。當(dāng)然啦，還有一些獨(dú)立功能是不需要通過終端軟件操作的。不過，USB 連接還是有必要的，至少您需要將魔方連接到電源。也就是說，您需要使用 USB 線將魔方連接到計(jì)算機(jī)，或者連接到 USB 充電器。
基本功能
魔方內(nèi)置兩種指示燈。一種位于魔方底部，由 10 個(gè) LED 組成，稱為副燈；另一種位于魔方頂部，由 5 個(gè)大功率 LED 組成，稱為主燈。默認(rèn)狀態(tài)下，底部指示燈隨機(jī)閃爍，可以通過模式(MODE) 命令 關(guān)閉 (OFF) 或永久打開 (ON)，可設(shè)置 R (隨機(jī))、P (永久) 或 D (熄滅)。默認(rèn)狀態(tài)下，頂部指示燈常亮 (MODE 1) ，它也可以被關(guān)閉 (MODE 2)、逆時(shí)針依序發(fā)亮 (MODE 3)、順時(shí)針依序發(fā)亮 (MODE 4) 或閃爍 (MODE 5)。請(qǐng)注意，每個(gè)命令可輸入雙字符縮寫代替。
您也可以拍手或拍打桌子上的物體切換模式。通過這種方式操作時(shí)，必須分別記錄每個(gè)模式的拍打方式，這些方式是開關(guān)指示燈的“密碼”。我們?cè)诤竺娴摹芭拇蚍绞骄幊獭敝性僬劇?/p>
狀態(tài) (STATUS) 命令用于讀取魔方當(dāng)前狀態(tài): 起始閾值 (Attack)、衰減閾值 (Decay)、通知時(shí)長(zhǎng) (Notification)、延遲系數(shù) (Speed) 和模式 (Mode)。所有列出的參數(shù)都可以通過輸入 DEFAULT 來重置默認(rèn)狀態(tài)，我們會(huì)在后面的“高級(jí)命令”中詳談這些參數(shù)。
魔方內(nèi)置加速計(jì) MEMS 傳感器，它檢測(cè) X、Y 和 Z 軸的重力加速度，從而感知魔方的角度位置。輸入 ACCEL，可以讀取魔方當(dāng)前位置。ACCEL_LOOP 命令以無限循環(huán)方式執(zhí)行相同的操作，您可以看到魔方旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)過程中，這些參數(shù)的變化。循環(huán)可通過發(fā)送字符 Q 終止 (這是唯一不需要 <CR> 和 <LF> 就可以發(fā)出的命令)。
正常操作期間，魔方每次轉(zhuǎn)到新位置時(shí)發(fā)送位置更改信息。試著翻轉(zhuǎn)一下魔方，它將顯示‘Cube Left’ (即魔方的左面朝下放置)、‘Cube Right’、‘Cube Bottom’等信息。此外，每種模式通過拍打方式改變后，將顯示“Clap 1” (即拍打方式 1 被魔方識(shí)別) 、“Clap 2” 等。兩個(gè)選項(xiàng)都可通過 MODE N 關(guān)閉，第一個(gè)選項(xiàng)可通過 MODE S (Side) 打開，第二個(gè)選項(xiàng)可以通過 MODE C (Clap) 打開。
拍打方式編程
想要通過編程讓主燈按某種拍打方式亮起 (MODE 1) ，需將魔方的左側(cè)朝下放置。如果已連接到計(jì)算機(jī)，終端軟件將顯示 "Cube Left"。同時(shí)，主燈亮一段時(shí)間 (這個(gè)時(shí)間段可以通過 NOTIF 命令來設(shè)置)，然后熄滅?，F(xiàn)在，您可以拍手、打響指或用硬物或指甲輕輕敲打桌面（拍打的時(shí)間間隔才是唯一重要的參數(shù)，而不是拍打的力度）。拍打方式應(yīng)該為 3 到 31 下，否則不會(huì)被接受。完成拍打方式編程后靜等一會(huì)兒，直到魔方燈光重復(fù)相同的方式。然后，將魔方放回到正立位置 (底部向下)，測(cè)試是否正常工作。所有可用模式最多可用五種拍打方式進(jìn)行編程。以下列表是各模式對(duì)應(yīng)的燈光效果和編程時(shí)需要將魔方放置的位置。
MODE1?? ?主燈亮?? ?左面朝下放置
MODE2?? ?主燈滅?? ?右面朝下放置
MODE3?? ?主燈逆時(shí)針依序發(fā)亮?? ?前面朝下放置
MODE4?? ?主燈順時(shí)針依序發(fā)亮?? ?后面朝下放置
MODE5?? ?主燈閃爍?? ?上面朝下放置（倒置）
如果您忘了其中任何一種拍打方式，只需將魔方傾倒到對(duì)應(yīng)的一側(cè)，靜等至少 3 秒鐘， 魔方將使用燈光表示拍打方式。
如果不喜歡新的方式，可以重置魔方 (輸入 PATTERN_RD，或斷開然后重新連接 USB 插頭)，重新加載最后記錄的拍打方式 (如果有通過 PATTERN_WR 命令保存的話)。當(dāng)完成所有的拍打方式的編程 (或重新編程，因?yàn)榭梢远啻尉幊? 后，您可能想將方式記錄在內(nèi)部非易失性 EEPROM 存儲(chǔ)器中，這時(shí)您可以輸入 PATTERN_WR 命令，當(dāng)魔方下次連接電源時(shí)，將重新加載上次記錄的拍打方式。
高級(jí)命令
以上命令可以讓您設(shè)置聲音的閾值，這個(gè)閾值將決定拍打的聲音是否會(huì)被魔方識(shí)別。如果閾值過高，有些拍打不會(huì)識(shí)別；如果過低，環(huán)境噪聲會(huì)被誤識(shí)別為拍打。因此，必須將閾值調(diào)整到最佳水平。您可以分別調(diào)整起始閾值和和衰減閾值。起始和衰減閾值默認(rèn)值分別為 80 和 60。
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Drawing represents the waveform of the typical clap signal
NOTIF n 魔方位置變化后通知 (燈亮) 時(shí)長(zhǎng) (n × 13 ms)
當(dāng)魔方從正立位置變動(dòng)為其他位置時(shí)，例如進(jìn)行拍打方式編程時(shí)將魔方傾向一側(cè)，主燈會(huì)亮起一段時(shí)間，以表示記錄拍打方式編程之前的保護(hù)期。這個(gè)時(shí)長(zhǎng)可以使用此命令預(yù)設(shè)。默認(rèn)的值是 110，也就是說 NOTIF 時(shí)長(zhǎng)是 1.4 s。
SPEED n 定時(shí)功能延遲系數(shù) (n = 延遲系數(shù))
有些定時(shí)功能可以使用這個(gè)系數(shù)來達(dá)到延遲 (如 ACCEL_LOOP 和 MODE 5 閃爍功能)。默認(rèn)延遲系數(shù)為 1。
GET_PATTERN n 在屏幕上顯示拍打方式的計(jì)時(shí) (n = MODE 1...5)
以十進(jìn)制 ASCII 數(shù)字列出所編程模式 n 的拍打方式的計(jì)時(shí) (以 13 ms 為一個(gè)時(shí)段)。注意，計(jì)時(shí)數(shù)會(huì)少于拍打數(shù)，因?yàn)樽詈笠淮闻拇蚝蟮挠?jì)時(shí)是無限的?？偣灿?31 個(gè)時(shí)段，記錄有若干拍打數(shù)，所有未使用的時(shí)段表示為零。
PUT_PATTERN n 上傳拍打方式 (n = MODE 1...5)
您可以采用十進(jìn)制 ASCII 數(shù)字編寫好拍打方式的計(jì)時(shí)，然后上傳到魔方。編寫好后上傳，和用拍打方式編程 (Pattern Programming) 來編寫，是一樣的效果。上傳的代碼格式應(yīng)當(dāng)和 GET_PATTERN 命令中所述展示的格式相同。
MODE n 設(shè)置模式和選項(xiàng)
MODE 命令后面只能跟一個(gè)參數(shù)。如果是數(shù)字 1…5，則會(huì)將模式 (MODE) 分別設(shè)置為 1...5。如果是字符 R、P 或 D，則會(huì)將副燈分別設(shè)置為隨機(jī)、永久或熄滅 (關(guān)閉) 狀態(tài)。如果是 S、C 或 N，魔方將會(huì)分別被重設(shè)為側(cè)面亮 (Side ON)、拍打亮 (Clap ON) 或者側(cè)面和拍打都關(guān)閉 (Side and Clap OFF)。（當(dāng)魔方旋轉(zhuǎn)到新位置并且識(shí)別出有效的拍打方式時(shí)，魔方不會(huì)將報(bào)告發(fā)送到終端）。
PATTERN_WR 所有拍打方式寫入內(nèi)部 EEPROM
這個(gè)命令將所有拍打方式從易失性 RAM 復(fù)制到內(nèi)部非易失性 EEPROM。執(zhí)行 PATTERN_WR 命令時(shí)，以前保存的拍打方式不再使用，新方式將在下一次接通電源時(shí)加載。
PATTERN_RD 從內(nèi)部 EEPROM 讀取所有拍打方式
將所有拍打方式從內(nèi)部非易失性 EEPROM 讀入 RAM。每次接通電源時(shí)自動(dòng)執(zhí)行這個(gè)命令。
WRITE 將參數(shù)寫入內(nèi)部 EEPROM
將這些參數(shù)從易失性 RAM 復(fù)制到內(nèi)部非易失性 EEPROM: 起始閾值 (Attack)、衰減閾值 (Decay)、通知時(shí)長(zhǎng) (Notification)、延遲系數(shù) (Speed) 和模式 (Mode)。執(zhí)行 PATTERN_WR 命令時(shí), 以前保存的參數(shù)不再使用，新參數(shù)將在下一次接通電源時(shí)加載。
READ 從內(nèi)部 EEPROM 中讀取參數(shù)
將這些參數(shù)從內(nèi)部非易失性 EEPROM 讀入 RAM: 起始閾值 (Attack)、衰減閾值 (Decay)、通知時(shí)長(zhǎng) (Notification)、延遲系數(shù) (Speed) 和模式 (Mode)。每次接通電源時(shí)自動(dòng)執(zhí)行這個(gè)命令。
STATUS 顯示當(dāng)前狀態(tài)
在屏幕上顯示這些狀態(tài)參數(shù)：起始閾值 (Attack)、衰減閾值 (Decay)、通知時(shí)長(zhǎng) (Notification)、延遲系數(shù) (Speed) 和模式 (Mode)。
DEFAULT 恢復(fù)出廠默認(rèn)值
所有參數(shù)將預(yù)設(shè)為默認(rèn)值，并刪除所有拍打方式。
出品方
所有電子產(chǎn)品 (電路板、固件) 由 Voja Antonic 開發(fā)，外殼由 Giovanni Salinas 在加利福尼亞州帕薩迪納 Supplyframe 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)和開發(fā)。
關(guān)于魔方的 1.0 版本，你可以在《一個(gè)小方塊顛覆工程是想象，它能做的不只是個(gè)控制器》這篇文章中看到詳細(xì)信息。
與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載！
有人說硬件技術(shù)將很快達(dá)到極限，而在我們看來，硬件創(chuàng)新，尤其是中國(guó)硬件工程師的創(chuàng)新，還遠(yuǎn)未走到盡頭，而只是剛剛開始。作為致力于為全球硬件開發(fā)者提供技術(shù)共享服務(wù)的平臺(tái)，與非網(wǎng)母公司 SupplyFrame 旗下最大的全球硬件開發(fā)者社區(qū) Hackaday.com 已連續(xù)五年舉辦全球硬件開發(fā)者大賽 Hackadayprize，有超過 3000 多個(gè)硬件團(tuán)隊(duì)在這個(gè)賽事中互動(dòng)交流、切磋技藝。
這個(gè)《硬件改變世界》系列，我們挑選在前幾屆 Hackadayprize 大賽中獲獎(jiǎng)的優(yōu)秀作品加以展示，硬件技術(shù)可以多有意思，硬件開發(fā)者可以多有創(chuàng)意，從這些作品中你可以看到。
2019 年 3 月，Hackadayprize 中國(guó)區(qū)賽事將隆重開啟，我們很期待看到國(guó)內(nèi)的硬件開發(fā)者大開腦洞、大展技藝。你準(zhǔn)備好了沒，與來自全球的硬件開發(fā)者同臺(tái) PK？
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