Монк - Программируем Arduino. Профессиональная работа со скетчами.

В числе примеров такого рода плат, которым стоит уделить внимание, можно назвать:

• EtherTen — аналог платы Arduino Ethernet ( www.freetronics.com/products/etherten);

• Leostick A — малогабаритный аналог платы Leonardo со встроенным разъемом USB ( www.freetronics.com/collections/arduino/products/leostick).

Теперь, после знакомства с аппаратной стороной Arduino, можно перейти к знакомству с возможностями их программирования.

Язык программирования

Многие ошибочно полагают, что платы Arduino имеют собственный язык программирования. В действительности программы для них пишутся на языке с простым названием C. Этот язык существует с самых первых дней развития вычислительной техники. А вот что действительно привносит Arduino — это набор простых в использовании команд, написанных на C, которые вы можете использовать в своих программах.

Пуристы могут заметить, что в Arduino используется C++, объектно-ориентированное расширение языка C. Строго говоря, они правы, однако наличие всего 1–2 Кбайт памяти обычно означает, что использование объектно-ориентированных приемов при программировании для Arduino не самая лучшая идея, за исключением особых ситуаций, и фактически программы пишутся на C.

Начнем с изменения скетча Blink.

Изменение скетча Blink

Может так случиться, что при первом включении ваша плата Arduino уже мигает светодиодом. Это объясняется тем, что платы Arduino часто поставляются с установленным скетчем Blink.

Если у вас именно такая плата, вам может понравиться предложение изменить частоту мигания, чтобы убедиться, что вы можете сделать что-то своими руками. Давайте рассмотрим скетч Blink, чтобы понять, какие изменения следует внести, чтобы заставить светодиод мигать чаще.

Первая часть скетча — это комментарий, описывающий назначение скетча. Комментарий не является программным кодом. В процессе подготовки кода к выгрузке все такие комментарии удаляются. Все, что находится между парами символов /* и */, игнорируется компьютером и адресовано людям.

/*

Blink

Включает светодиод на одну секунду, затем выключает на одну секунду, и так много раз.

Этот пример кода находится в свободном доступе.

*/

Далее идут два однострочных комментария. Они похожи на блочные комментарии, но в отличие от них начинаются с пары символов //. Эти комментарии описывают происходящее. В данном случае комментарий сообщает вам, что контакт с номером 13 — это тот самый контакт, которым мы собираемся управлять. Мы выбрали этот контакт, потому что на плате Arduino Uno он подключен к светодиоду L.

// На большинстве плат Arduino к контакту 13 подключен светодиод.

// Дадим ему имя:

int led = 13;

Следующая часть скетча — функция setup. Эта функция должна присутствовать в каждом скетче, и она выполняется всякий раз, когда происходит сброс платы Arduino, либо в результате (как сообщает комментарий) нажатия на кнопку сброса Reset, либо после подачи электропитания на плату.

// процедура setup выполняется один раз после нажатия на кнопку сброса

void setup(){

// инициализировать контакт как цифровой выход

pinMode(led, OUTPUT);

}

Структура этого текста может показаться немного странной тем, кто только начинает изучать программирование. Функция — это фрагмент программного кода, имеющий собственное имя (в данном случае setup). Пока просто используйте предыдущий текст как шаблон и помните, что скетч должен начинаться строкой void setup() {, за которой следуют необходимые команды, каждая в отдельной строке, завершающиеся точкой с запятой (;). Конец функции отмечается символом }.

В данном случае Arduino выполнит единственную команду pinMode(led, OUTPUT), которая настраивает контакт на работу в режиме выхода.

Далее следует основная часть скетча, функция loop.

По аналогии с функцией setup каждый скетч должен иметь функцию loop. Но в отличие от функции setup, которая выполняется только один раз после сброса, loop выполняется снова и снова. То есть как только будут выполнены все ее инструкции, она тут же запускается снова.

Функция loop включает светодиод, выполняя инструкцию digitalWrite(led, HIGH). Затем выполняется команда delay(1000), приостанавливающая скетч на 1 с. Значение 1000 здесь обозначает 1000 мс, или 1 с. После этого светодиод выключается, скетч приостанавливается еще на 1 с, и процесс повторяется.

// Процедура loop выполняется снова и снова, до бесконечности

void loop() {

digitalWrite(led, HIGH); // включить светодиод (HIGH — уровень напряжения)

delay(1000); // ждать 1 с

digitalWrite(led, LOW); // выключить светодиод, установив уровень напряжения LOW

delay(1000); // ждать 1 с

}

Чтобы увеличить частоту мигания светодиода, заменим оба числа 1000 числом 200. Обе замены должны быть произведены в функции loop, поэтому теперь она должна выглядеть так:

void loop() {

digitalWrite(led, HIGH); // включить светодиод (HIGH — уровень напряжения)

delay(200); // ждать 1 с

digitalWrite(led, LOW); // выключить светодиод, установив уровень напряжения LOW

delay(200); // ждать 1 с

}

Если попытаться сохранить скетч перед выгрузкой, Arduino IDE напомнит, что этот скетч является примером и доступен только для чтения, но предложит сохранить копию, которую вы затем сможете изменять по своему усмотрению.

Однако сейчас этого делать не нужно — просто выгрузите скетч в плату, не сохраняя его. Если сохранить этот или другой скетч, вы увидите, что он появится в меню File—>Sketchbook (Файл—>Папка со скетчами) Arduino IDE.

Итак, щелкните на кнопке Upload (Загрузка) еще раз, и, когда выгрузка завершится, плата Arduino сама сбросится и светодиод должен начать мигать чаще.

Переменные

Переменные помогают дать имена числам. В действительности их возможности намного шире, но пока мы будем использовать их только для этой цели.

При объявлении переменной в языке C необходимо указать ее тип. Например, если нужна переменная, хранящая целое число, ее следует объявить с типом int (сокращенно от integer — целое со знаком). Чтобы определить переменную с именем delayPeriod и значением 200, нужно записать такое объявление:

int delayPeriod = 200;

Так как delayPeriod — это имя, в нем не может быть пробелов. По общепринятым соглашениям имена переменных должны начинаться с буквы в нижнем регистре, а каждое новое слово в имени — с буквы в верхнем регистре. Такую «горбатую» форму записи имен программисты часто называют верблюжьей нотацией (camel case).

Давайте добавим эту переменную в скетч Blink, чтобы вместо жестко зашитого значения 200, определяющего продолжительность паузы, можно было использовать имя переменной:

int led = 13;

int delayPeriod = 200;

void setup() {

pinMode(led, OUTPUT);

}

void loop() {

digitalWrite(led, HIGH);

delay(delayPeriod);

digitalWrite(led, LOW);

delay(delayPeriod);

}

Везде в скетче, где прежде использовалось число 200, сейчас стоит ссылка на переменную delayPeriod.

Если теперь вы пожелаете заставить светодиод мигать еще чаще, достаточно будет изменить значение delayPeriod в одном месте.