Программирование

В данном уроке кратко рассмотрены основные инструменты C/C++ с запускаемыми примерами для Arduino. Каждая глава имеет подробную версию в разделе уроков C/C++ со всей теорией.

Переменные и константы #

Переменная - ячейка памяти, которая имеет имя и может хранить значение указанного типа, создаётся следующим образом: тип имя; или тип имя = значение. К переменной можно присвоить значение в процессе работы, в том числе другую переменную или результат вычислений:

void setup() {
    Serial.begin(115200);

    int a = 0;
    int b = 123;
    Serial.println(a);  // вывод 0
    Serial.println(b);  // вывод 123

    a = b;
    b = 456;
    Serial.println(a);  // вывод 123
    Serial.println(b);  // вывод 456
}

void loop() {
}

Arduino-типы #

Фреймворк Arduino добавляет два новых типа данных, которые являются синонимами к стандартным типам:

• byte - синоним unsigned char, uint8_t
• boolean - синоним bool

Классы и объекты #

Класс - это составной тип данных, который содержит в себе переменные (называются свойствами) и функции (называются методами). Объект - это переменная, созданная от класса как от типа данных:

int var;    // переменная типа int
Class obj;  // объект типа Class
Class obj2; // ещё один

Например уже известный нам Serial - объект системного класса, он создан где-то в файлах ядра фреймворка. У класса есть методы, они вызываются через точку ., например Serial.begin(115200);.

Математические операции #

Синтаксис и правила математических операций такие же, как "на бумаге":

void setup() {
    Serial.begin(115200);

    int a = 10;
    int b = a * 3;
    Serial.println(b);  // вывод 30

    b = (a + 5) * (a - 5);
    Serial.println(b);  // вывод 75

    b /= 5;
    Serial.println(b);  // вывод 15

    float pi = 3.14;
    float r = 10;
    float l = 2 * pi * r;
    Serial.println(l);  // вывод 62.80
}

void loop() {
}

Логика и сравнение #

В программе можно сравнивать значения и выполнять действия по результату логических выражений:

void setup() {
    Serial.begin(115200);

    int a = 10;
    int b = 20;

    if (a >= 0) Serial.println("a больше или равно 0");

    if (b == 20) Serial.println("b равно 20");

    if (a > b) {
        Serial.println("a больше b");
    } else {
        Serial.println("a меньше b");
    }

    if (a + b == 30) Serial.println("a + b равно 30");
    else Serial.println("a + b не равно 30");

    Serial.println(a == 10);  // вывод 1, если a равно 10, иначе 0
    Serial.println(a == 20);  // вывод 1, если a равно 20, иначе 0

    if (a >= 0 && a <= 10) Serial.println("a в диапазоне от 0 до 10");

    if (a == 0 || a == 10) Serial.println("a равно 0 ИЛИ 10");

    if (a == 10 && b == 20) Serial.println("a равно 10 И b равно 20");
}

void loop() {
}

Выбор #

Оператор выбора позволяет выбирать, какой код будет выполняться, исходя из переданного значения:

void setup() {
    Serial.begin(115200);

    int a = 10;

    switch (a) {
        case 0:
            Serial.println("a равно 0");
            break

        case 10:
            Serial.println("a равно 10");
            break;

        default:
            Serial.println("a неизвестно");
            break;
    }
}

void loop() {
}

Цикл for #

Цикл-счётчик позволяет одной строкой создать блок кода, который будет выполняться согласно заданным условиям:

void setup() {
    Serial.begin(115200);

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        Serial.print(i);
        Serial.print(',');
    }
    // вывод 0,1,2,3,4,
}

void loop() {
}

Цикл while #

Выполняется, пока верно условие:

void setup() {
    Serial.begin(115200);

    int i = 5;
    while (i > 0) {
        Serial.print(i);
        Serial.print(',');
        i--;
    }
    // вывод 5,4,3,2,1,
}

void loop() {
}

Массивы #

Массив - несколько переменных одного типа, объединённых под одним именем. Обращаться к элементам массива нужно через квадратные скобки []:

void setup() {
    Serial.begin(115200);

    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};

    // вывод
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        Serial.print(arr[i]);
    }
    // печать 01234
    Serial.println();

    // изменение
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        arr[i] = i * 2;
        // i = 0, 1, 2, 3
        // i*2 = 0, 4, 6, 8
    }

    // вывод
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        Serial.print(arr[i]);
    }
    // печать 02468
    Serial.println();

    // вывод
    for (int v : arr) {
        Serial.print(v);
    }
    // печать 02468
    Serial.println();
}

void loop() {
}

Функции #

Функция - блок кода, который можно вызвать по имени:

void hello() {
    Serial.println("Hello!");
}

void setup() {
    Serial.begin(115200);

    hello();  // вывод Hello!
    hello();  // вывод Hello!
}

void loop() {
}

Функция может принимать аргументы указанного типа:

void print(int x) {
    Serial.println(x);
}

void setup() {
    Serial.begin(115200);

    print(123);     // вывод 123
    print(3.14);    // вывод 3, т.к. автоматически конвертируется в int
}

void loop() {
}

Функция может возвращать данные указанного типа:

int sum(int x, int y) {
    return x + y;
}

void setup() {
    Serial.begin(115200);

    int s = sum(3, 4);
    Serial.println(s);  // вывод 7

    Serial.println(sum(10, 20));  // вывод 30
}

void loop() {
}

delay #

Для простоты и наглядности примеров в ближайших уроках мы будем использовать функцию delay(время) - приостановить выполнение программы на указанное время в миллисекундах (в 1 секунде 1000 миллисекунд):

void setup() {
    Serial.begin(115200);
}

void loop() {
    Serial.println("Hello!");
    delay(500);     // ждать полсекунды
}

Данная программа выводит в порт строку Hello два раза в секунду. Если убрать delay - строка будет выводиться с максимально возможной скоростью.

define #

Данная команда позволяет определить в программе "константу" и часто используется на практике. Подробнее читайте в уроке про директивы препроцессора.

#define MY_CONST 3
#define MY_CONST_1 123

void setup() {
    Serial.begin(115200);

    Serial.println(MY_CONST);   // вывод 3

    int a = MY_CONST_1;
    Serial.println(a);          // вывод 123
}

void loop() {
}

include #

Данная команда позволяет подключить в программу другой файл. Подробнее читайте в уроке про директивы препроцессора.

#include <math.h>   // подключить системную библиотеку math.h
#include <SPI.h>    // подключить Arduino-библиотеку SPI.h

void setup() {
}

void loop() {
}