Юрий Ревич - Занимательная электроника

Справку по большинству функций языка С можно найти в соответствующем разделе классического учебника Герберта Шилдта [25]. Основные приемы выполнения арифметических и логических операций на языке С неплохо изложены в книге [26]. Что же касается функций, специфических для Arduino, то они изложены в разделе Программирование официального сайта Arduino, в том числе на русском языке [23].

Если вы с языком С до сих пор не знакомы, то учтите, что логики и стройности в нем немного, зато очень много лишнего и непонятного. Не унывайте — чтобы овладеть Arduino, изучать язык досконально не требуется, Processing и был придуман для тех, кто не хочет углубляться в программирование. Нам сейчас будет достаточно следующих элементарных сведений.

Любая программа в среде Arduino состоит из трех основных блоков: блока определений, функции установок и бесконечного цикла, который и составляет собственно программу. Эти блоки полностью аналогичны структуре нашей ассемблерной программы (см. главу 19 , где с блока определений начиналась программа, функция установок у нас следовала за меткой Reset , а бесконечный цикл заключал текст, который выполняется вне прерываний (у нас — то, что между меткой Cykle : и оператором rjmp Cykle ). Явное использование прерываний в программах Arduino — скорее исключение, что относится к числу недостатков этой платформы (и мы еще будем об этом говорить).

* * *

Подробности

Но было бы ошибкой считать, что прерывания в Arduino не используются вовсе. Например, в Arduino отсчет времени реализован совершенно так же, как мы делали в главе 19 , только не с помощью Time1, как у нас, а через восьмиразрядный Timer0. Здесь тоже устанавливается прерывание таймера по переполнению и тоже с коэффициентом предделителя 64. При обычной тактовой частоте Arduino, равной 16 МГц, прерывания переполнения восьмиразрядного таймера происходят каждые (64/16)·256 = 1024 микросекунды, что позволяет реализовать такие функции, как millis () или delay (). Самый частый отсчет возможен при таком коэффициенте каждые 4 микросекунды, что обуславливает приведенное в справочнике по функциям Arduino максимальное разрешение функции отсчета микросекунд micros (). Любопытно, что задержка в микросекундах (т. е. функция delayMicroseconds ()) при этом реализована в виде простой программной задержки, как мы делали в первом примере главы 19 . Функции коммуникационного порта, кстати, также основаны на прерываниях (см. далее).

* * *

Блок определений содержит обычные для почти любого языка программирования ссылки на включаемые библиотеки и определения переменных, например:

#include //подключаем библиотеку для работы со строчным ЖК-индикатором

int i;//переменная i — 16-разрядный счетчик

byte temp = 0;//рабочая переменная типа byte

float temperature;//переменная — действительное число для значения температуры

Определение наименований выводов, как констант:

#define dataPin 16// dataPin — цифровой вывод 16 [40] Напомним, что на платах Arduino и в текстах программ цифровые выводы именуют просто номерами, но на схемах мы к номеру цифрового вывода для определенности будем добавлять привычную букву D . (т. е. вывод А2 платы, см. далее)

Выводы можно определять и как переменные целого типа:

int ledPin =3;// цифровой выход управления светодиодом

Строчные и заглавные буквы здесь различаются, например, string () и String () — это разные функции (см. справочник по языку на сайте [23]). В языке С любые определения можно делать в любом месте программы, выносить их в начало необязательно. Только стоит учесть, что, например, вызов переменной, определенной внутри некоей функции (локальная переменная), в другой функции вызовет сообщение об ошибке. Для того чтобы переменная действовала для всей программы, она должна быть определена именно в начале, до всех функций (глобальная переменная). Нюанс заключается в том, что глобальная переменная займет ресурсы контроллера на все время работы программы, тогда как локальная освободит их по окончании действия функции. В условиях ограниченных ресурсов МК это может оказаться существенным фактором, влияющим на скорость выполнения программы.

Наша процедура Reset (блок установок) здесь выглядит, как функция setup :

void setup()

{

< операторы >

}

Следует заметить, что в языке С служебное слово void («пустота») обозначает, что за ним последует то, что в человеческом языке носит название «процедура» — т. е. функция, не возвращающая никакого значения. Между фигурными скобками здесь размещаются те операторы, которые должны выполняться при запуске программы один раз. После setup обычно идет функция (на самом деле тоже процедура) бесконечного цикла, которая обозначается словом loop («петля»):

void loop()

{

< операторы >

}

Кроме этих двух обязательных функций, программа для Arduino может включать в себя любое количество других функций (или процедур), определяемых пользователем, и примеры этого мы увидим далее.

В заключение нашего суперкраткого обзора программирования для Arduino стоит напомнить про некоторые особенности логических операций в языке С, которые почти не играют роли в обычном программировании, но в приложении к микроконтроллерам имеют важное значение. Это касается выполнения базовых логических функций «И», «ИЛИ» и «НЕ» о которых мы упоминали в главе 14 (см. также [25]).

В языке С имеются две разновидности логических операций: обычные («логическое И» &&, «логическое ИЛИ» ||, «логическое НЕ»!) и поразрядные битовые («поразрядное И» &, «поразрядное ИЛИ» |, «поразрядное НЕ» ~). Теперь вы можете с полным пониманием отнестись к этому разделению: обычные логические операции относятся к булевым переменным (т. е. таким, которые принимают только два значения: «ноль»/«не ноль», «ложь»/«правда»), а поразрядные — к числовым переменным, т. е. попросту к нашим родным регистрам контроллера.

В условных операторах ( if ) должна присутствовать чисто логическая операция с бинарным исходом («правда» — «ложь»), потому там надо ставить символы логических операций, а вот в операциях с числами и регистрами — поразрядных. Например, значок неравенства в языке С запишется, как «!=» (буквально и значит «не равно»), а запись «~=» будет бессмысленной. Но одинарные символы (& вместо положенного && или | вместо положенного ||) все равно часто ставят в условном операторе if , потому что там обычно фигурируют бинарные операции, вроде операций сравнения («больше», «меньше», «равно», «не равно» и т. п.), которые сами по себе в результате дают логическое значение. То есть они фактически состоят из одного двоичного разряда, и применение к ним побитовой операции даст ровно тот же результат, что и обычной логической.