void loop что это

Структура программы на языке C++ для Arduino

Рассмотрим пример минимально возможной программы на C++ для Arduino, которая ничего не делает:

Разберёмся что здесь написано и почему это обязательно: почему нельзя обойтись просто пустым файлом.

Из чего состоит программа

Блоки бывают разных видов и какой из них когда будет исполняться зависит от внешних условий. В примере минимальной программы вы можете видеть 2 блока. В этом примере блоки называются определением функции. Функция — это просто блок кода с заданным именем, которым кто-то затем может пользоваться из-вне.

Классика жанра: мигающий светодиод

Давайте теперь дополним нашу программу так, чтобы происходило хоть что-то. На Arduino, к 13-му пину подключён светодиод. Им можно управлять, чем мы и займёмся.

Скомпилируйте, загрузите программу. Вы увидите, что каждую секунду светодиод на плате помигивает. Разберёмся почему этот код приводит к ежесекундному миганию.

Каждое выражение — это приказ процессору сделать нечто. Выражения в рамках одного блока исполняются одно за другим, строго по порядку без всяких пауз и переключений. То есть, если мы говорим об одном конкретном блоке кода, его можно читать сверху вниз, чтобы понять что делается.

Если пронумеровать выражения по порядку, как они исполняются, получится:

Результат от этого не изменится ни на йоту: после компиляции вы получите абсолютно эквивалентный бинарный файл.

Что делают выражения

Теперь давайте попробуем понять почему написанная программа приводит в итоге к миганию светодиода.

Как известно, пины Arduino могут работать и как выходы и как входы. Когда мы хотим чем-то управлять, то есть выдавать сигнал, нам нужно перевести управляющий пин в состояние работы на выход. В нашем примере мы управляем светодиодом на 13-м пине, поэтому 13-й пин перед использованием нужно сделать выходом.

Это делается выражением в функции setup :

Уточняющие значения, такие как 13 и OUTPUT называются аргументами функции. Совершенно не обязательно, что у всех функций должно быть по 2 аргумента. Сколько у функции аргументов зависит от сути функции, от того как её написал автор. Могут быть функции с одним аргументом, тремя, двадцатью; функции могут быть без аргументов вовсе. Тогда для их вызова круглые скобка открывается и тут же закрывается:

На самом деле, вы могли заметить, наши функции setup и loop также не принимают никакие аргументы. И загадочное «нечто» точно так же вызывает их с пустыми скобками в нужный момент.

Вернёмся к нашему коду. Итак, поскольку мы планируем вечно мигать светодиодом, управляющий пин должен один раз быть сделан выходом и затем мы не хотим вспоминать об этом. Для этого идеологически и предназначена функция setup : настроить плату как нужно, чтобы затем с ней работать.

Перейдём к функции loop :

Как только сон окончен, функция loop завершается. По факту завершения «нечто» тут же вызывает её ещё раз и всё происходит снова: светодиод поджигается, горит, гаснет, ждёт и т.д.

Если перевести написанное на русский, получится следующий алгоритм:

Источник

Урок 2. Программируем Arduino: структура кода

В прошлой статье мы разобрали устройство платы Arduino, научились подключать ее к компьютеру и загрузили свой первый скетч! Называется он Blink и отвечает за мигание встроенного светодиода в плату с определенной частотой. Если вы начинающий, и только начали изучать мир Arduino, то вам некоторые функции в коде могут быть непонятны. Поэтому давайте разберем все по порядку. Структура кода в Arduino IDE – начинаем!

Программный код состоит из двух обязательных частей – функций. Первая часть называется void setup() (в переводе на русский – установка) и в ней прописывается код, который отработает всего один раз. Во второй обязательной функции void loop() прописывается код, работающий в бесконечном цикле. Сюда прописывается то, что будет происходить циклично (то есть с определенной частотой в определенный промежуток времени). Еще перед этими двумя функциями, то есть в самом начале кода, иногда прописываются различные директивы или переменные, которые будут необходимы для дальнейшей работы кода. Они будут постоянны на протяжении всего кода (это различные библиотеки, введенные названия устройств и т.д.)

Если перенестись на минутку в реальный мир, то эту структуру легко можно представить на простых вещах. Например, вы включаете свет в комнате, когда темно. Для этого, вы нажали на выключатель и лампочка загорелась. Также и в коде: сначала мы задаем постоянные данные, которые нам необходимы, то есть прописываем, что существует некое устройство (лампочка), прописываем для нее низкой значение

Таким образом, структура кода будет всегда одна и та же, вы ее сейчас видите ниже (от нее уже и нужно будет отталкиваться в дальнейшем, в зависимости от того, что вы хотите сделать и запрограммировать)

В нашем первом коде Blink есть некая функция PinMode(), а также delay() и digitalWrite()

Разберемся с каждой из них в отдельности.

В нашем коде встроенный светодиод мигает с частотой в одну секунду. Он подключается к выводу 13. В прошлом статье мы уже говорили, что на плате Arduino имеются выводы для подключения различных устройств и периферии – они делятся на цифровые и аналоговые. По отдельности их мы разберём чуть позднее, а пока скажем, что у каждого вывода есть номер. На плате Arduino Uno вверху расположены выводы, пронумерованные от 0 до 13. Это цифровые выводы, к ним подключают обычно различные светодиоды. Однако, вывод номер 13 отвечает за работу встроенного светодиода на плате и служит, чаще всего, для проверки ее работоспособности. Указав в скетче номер вывода, мы можем работать с устройством, которое подключено к нему.

Функция PinMode() служит для настройки этого самого вывода. Все выводы на плате могут работать, как входы, так и выходы. Потому пользователь это также должен учитывать. По умолчанию, все контакты являются входами, но для светодиода нужен выходной сигнал, так как на него идет рабочая команда и подается напряжение.

digitalWrite(13, HIGH); // подается высокое напряжение и светодиод включается.

digitalWrite(13, LOW); // напряжение не подается, светодиод выключен.

Функция delay() служит для установки задержки в программном коде между выполнением различных действий (так как контроллер не может одновременно выполнять несколько действий, а выполняет их последовательно). В самой функции прописывается время этой самой задержки в миллисекундах (1000мс=1с)

delay(1000); //устанавливаем задержку в 1 секунду

void loop()
<
digitalWrite(13, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(13, LOW);
delay(1000);
>

На этом наш второй урок по программированию на Arduino подходит к концу. Сегодня мы познакомились со структурой кода на примере Blink, узнали о новых функциях и как их использовать, а впереди нас ожидает еще много всего интересного и познавательного. Всем удачной компиляции и отличного настроения!

Источник

Функции void loop и void setup Ардуино

Функции void loop () и void setup () в Aduino IDE — это первое с чем сталкивается любой, кто начинает знакомство с языком программирования микроконтроллеров Ардуино. Разберем для чего нужны в скетче данные функции, что следует размещать внутри циклов. Данные правила относятся ко всем платам — от Arduino UNO до Arduino MEGA и перед изучением языка Aduino IDE, следует подробно изучить данные функции.

Процедуры void loop и void setup

Данные циклы должны быть в каждом скетче и вызываться только один раз, даже если один из циклов не используется. Дело в том, что при запуске микроконтроллера Arduino, начинают работать встроенные микропрограммы, которые первым делом проверяют не началась загрузка новой программы с компьютера. Если пользователь не начал прошивку, то контроллер начинает выполнять ранее загруженный скетч.

Использовать два раза void loop Arduino нельзя

Оба цикла вызываются встроенной функцией main() из файла main.cpp. При этом функция void setup () вызывается один раз, а и void loop() вызывается в цикле for бесконечное количество раз. Если в вашем скетче будет присутствовать более одного раза функция void setup() или void loop(), то при компиляции Aduino IDE выдаст ошибку: redefinition of ‘void setup()‘ или redefinition of ‘void loop()’, соответственно.

Описание void setup () в Arduino

Функция setup в Aduino IDE имеет следующую конструкцию:

Фигурные скобки указывают, где начало и конец цикла, поэтому все команды должны располагаться между ними. Если вы случайно удалите или поставите лишнюю фигурную скобку, то при компиляции скетча будет выходить ошибка. Процедура void setup вызывается один раз и ее используют для назначения режима работы пинов или команд, которые необходимо выполнить только в момент загрузки программы.

Пример использования основных процедур в Arduino IDE

Описание void loop () в Arduino

После выполнения цикла setup, программа переходит в цикл loop, который будет повторяться до тех пор, пока на плату подано питание. Если цикл содержит одну команду, то она будет выполняться тысячи раз в секунду. Если вы решите написать скетч для мигания светодиодом на Arduino, то необходимо добавлять в код задержку для выполнения программы, иначе мигания светодиода не будет заметно.

Функция loop в Aduino IDE имеет следующую конструкцию:

Таким образом, если вам необходимо при запуске программы включить один раз светодиод для индикации работы устройства на микроконтроллере Arduino Nano, то команду лучше написать в цикле void setup(). Если в программе необходимо выполнять какое-то действие постоянно, например, получать данные с ультразвукового дальномера HC-SR04, то команду следует располагать в цикле void loop ().

Источник

Список команд Arduino

На этой странице представлен список всех (или почти всех) доступных “из коробки” команд для Arduino с кратким описанием и примерами. Часть информации взята из Гугла, в основном некоторые особенности языка, часть получена методом проб и ошибок. Полную информацию о том, как этим пользоваться, можно получить из уроков или официального reference. Также изо всех сил рекомендую вот этот онлайн справочник по C++, из него можно узнать гораздо больше о некоторых особенностях использования операторов и типов данных.

А ещё у меня есть краткий сборник всех основных Ардуино-функций для печати! Смотри в этом уроке.

Структура скетча

Синтаксис, структура кода

Ставится в конце каждого действия

Функция, содержимое которой выполняется один раз при запуске микроконтроллера. Подробнее – в этом уроке.

Функция, содержимое которой выполняется (или пытается выполняться) “по кругу” на протяжении всего времени работы МК. Подробнее – в этом уроке.

Директива, позволяющая подключать в проект дополнительные файлы с кодом.

В чём отличие <> и “”? Когда указываем название “в кавычках”, компилятор сначала ищет файл в папке со скетчем, а затем в папке с библиотеками. При использовании компилятор ищет файл только в папке с библиотеками

Директива, дающая команду препроцессору заменить указанное название на указанное значение. Чаще всего таким образом объявляют константы:

После компиляции все встречающиеся в тексте программы слова MOTOR_PIN будут заменены на цифру 10, а LED_PIN – на цифру 3. Такой способ хранения констант не использует оперативную память микроконтроллера. Также define позволяет делать т.н. макро функции. Например Ардуиновская функция sq (квадрат) является макро, который при компиляции превращается в умножение:

Директивы препроцессору, позволяющие включать или исключать участки кода по условию

При помощи условной компиляции очень удобно собирать и настраивать сложные проекты с кучей настроек и библиотек, подключаемых “по условию”. Например:

Если параметру DEBUG установить 1, то будет подключена библиотека Serial, если 0 – то нет. Таким образом получаем универсальный оптимизированный проект с отладкой. Подробнее – в этом уроке.

Условные директивы препроцессору, позволяют включать или исключать участки кода по условию: ifdef – определено ли? ifndef – не определено ли? Подробнее – в этом уроке.

Оператор перехода в другую часть кода по метке. Не рекомендуется к использованию, всегда можно обойтись без него. Как пример использования – выход из кучи условий

Оператор прерывания функции, он же оператор возврата значения из функции. Подробнее – в этом уроке

Условия (if, switch)

Оператор сравнения и его друзья. Подробнее – в этом уроке.

Оператор выбора, заменяет конструкцию с else if. Подробнее – в этом уроке.

Оператор break очень важен, позволяет выйти из switch. Но можно использовать так:

Циклы (for, while)

Цикл – “счётчик”. for (инициализация; условие; инкремент). Подробнее – в этом уроке.

Также используется для создания замкнутых циклов, т.к. настройки for необязательны. Выход только через break или goto

Цикл с предусловием. Подробнее – в этом уроке.

Может быть использован для создания замкнутого цикла, выход только через break или goto

Цикл с постусловием. Подробнее – в этом уроке.

Отличается от while тем, что гарантированно выполнится хотя бы один раз

Пропускает все оставшиеся в теле цикла действия и переходит к следующей итерации

Операторы

Запятая тоже является оператором, используется в следующих случаях:

Рассмотрим третий случай здесь:

Арифметические

Арифметические операторы – самые простые и понятные из всех

Большой урок по математическим действиям.

Сравнение и логика

Подробный урок по сравнениям и условиям.

Составные операторы

По битовым операциям читай отдельный урок. По математическим операциям у меня тоже есть подробный урок.

Битовые операции

По битовым операциям читай урок у меня на сайте.

Указатели и ссылки

Подробнее об указателях и ссылках читайте в отдельном уроке.

Работа с данными

Типы данных, переменные

Переменная – элементарная ячейка для хранения данных (цифр). Переменные разных типов имеют разный “размер ячейки” и имеют разный лимит на размер числа.

Существует еще несколько специальных типов данных для символов. Подробнее можно почитать здесь.

Создаёт тип данных под названием color, который будет абсолютно идентичен типу byte (то есть принимать 0-255). Теперь с этим типом можно создавать переменные:

Создали три переменные типа color, который тот же byte, только в профиль. Это всё!

Более подробно о переменных и данных можно почитать вот здесь.

Структуры

Структура (struct) – очень составной тип данных: совокупность разнотипных переменных, объединённых одним именем.

Ярлык будет являться новым типом данных, и, используя этот ярлык, можно объявлять уже непосредственно саму структуру:

Также есть вариант объявления структуры без создания ярлыка, т.е. создаём структуру, не объявляя её как тип данных со своим именем.

Более подробно про структуры читай тут.

Перечисления

Перечисления (enum – enumeration) – тип данных, представляющий собой набор именованных констант, нужен в первую очередь для удобства программиста.

Объявление перечисления чем-то похоже на объявление структуры:

Таким образом мы объявили ярлык. Теперь, используя этот ярлык, можно объявить само перечисление:

Также как и у структур, можно объявить перечисление без создания ярлыка (зачем нам лишняя строчка?):

Более подробно про перечисления читай тут.

Классы

Классы в С++ – это основной и очень мощный инструмент языка, большинство “библиотек” являются классами. Иерархия такая:

Класс объявляется следующим образом:

Более подробно про работу с классами читай вот в этом уроке про классы.

Массивы

Для объявления массива достаточно указать квадратные скобки после имени переменной, тип данных – любой. Более подробно про массивы читай в уроке.

Строки (объект String)

String – очень мощный инструмент для работы со строками, т.е. текстовыми данными. Объявить строку можно несколькими способами:

Подробнее про строки String и массивы символов читай в этом уроке.

Строки можно сравнивать, складывать и вычитать, также для работы с ними есть куча функций:

myString.charAt(index);

Возвращает элемент строки myString под номером index. Аналог – myString[index];

myString.setCharAt(index, val);

Записывает в строку myString символ val на позицию index. Аналог – myString[index] = val;

myString.compareTo(myString2);

myString.concat(value);

Присоединяет value к строке (value может иметь любой численный тип данных). Возвращает true при успешном выполнении, false при ошибке. Аналог – сложение, myString + value;

myString.endsWith(myString2);

Проверяет, заканчивается ли myString символами из myString2. В случае совпадения возвращает true

myString.startsWith(myString2);

Проверяет, начинается ли myString символами из myString2. В случае совпадения возвращает true

myString.equals(myString2);

Возвращает true, если myString совпадает с myString2. Регистр букв важен

myString.equalsIgnoreCase (myString2);

Возвращает true, если myString совпадает с myString2. Регистр букв неважен

myString.indexOf(val);
myString.indexOf(val, from);

myString.lastIndexOf(val);
myString.lastIndexOf(val, from);

myString.length();

Возвращает длину строки в количестве символов

myString.remove(index);
myString.remove(index, count);

Удаляет из строки символы, начиная с index и до конца, либо до указанного count

myString.replace(substring1, substring2);

В строке myString заменяет последовательность символов substring1 на substring2.

myString.reserve(size);

Зарезервировать в памяти количество байт size для работы со строкой

myString.c_str();

Преобразовывает строку в “СИ” формат (null-terminated string) и возвращает указатель на полученную строку

myString.trim();

Удаляет пробелы из начала и конца строки. Действует со строкой, к которой применяется

myString.substring(from);
myString.substring(from, to);

Возвращает кусок строки, содержащейся в myString начиная с позиции from и до конца, либо до позиции to

myString.toCharArray(buf, len);

Раскидывает строку в массив – буфер buf (типа char []) с начала и до длины len

myString.getBytes(buf, len);

Копирует указанное количество символов len (вплоть до unsigned int) в буфер buf (byte [])

myString.toFloat();

Возвращает содержимое строки в тип данных float

myString.toDouble();

Возвращает содержимое строки в тип данных double

myString.toInt();

Возвращает содержимое строки в тип данных int

myString.toLowerCase();

Переводит все символы в нижний регистр. Было ААААА – станет ааааа

myString.toUpperCase();

Переводит все символы в верхний регистр. Было ааааа – станет ААААА

Спецификаторы переменных

Преобразование типов данных

Таким образом можно преобразовывать обычные переменные, указатели и другие типы данных.

И для строк мы уже рассматривали выше

Как пользоваться: на примере предыдущего примера

Подробный урок по типам данных смотри тут.

“Символьные” функции

Все следующие функции принимают как аргумент символ (тип char), анализируют его и возвращают true или false в зависимости от предназначения.

Работа с цифрами

Целые и дробные числа

Arduino поддерживает работу с целыми числами в разных системах исчисления:

ВАЖНО! Для арифметических вычислений по умолчанию используется ячейка long (4 байта), но при умножении и делении используется int (2 байта), что может привести к непредсказуемым результатам! Если при умножении чисел результат превышает 32’768, он будет посчитан некорректно. Для исправления ситуации нужно писать (тип данных) перед умножением, что заставит МК выделить дополнительную память для вычисления (например (long)35 * 1000). Также существую модификаторы, делающие примерно то же самое.

Посмотрим, как это работает на практике:

Arduino поддерживает работу с числами с плавающей точкой (десятичные дроби). Этот тип данных не является для неё “родным”, поэтому вычисления с ним производятся в несколько раз дольше, чем с целочисленным типом (около 7 микросекунд на действие). Arduino поддерживает три типа ввода чисел с плавающей точкой:

С вычислениями есть такая особенность: если в выражении нет float чисел, то вычисления будут иметь целый результат (дробная часть отсекается). Для получения правильного результата нужно писать (float) перед действием, или использовать float числа при записи. Смотрим:

Ну и напоследок, при присваивании float числа целочисленному типу данных дробная часть отсекается. Если хотите математическое округление – его нужно использовать отдельно:

Математические функции и константы

Математических функций Arduino поддерживает очень много, малая часть из них являются макро функциями, идущими в комплекте с Arduino.h, все остальные же наследуются из мощной C++ библиотеки math.h

Псевдослучайные числа

Биты и байты

Битовые операции – подробнее читай в отдельном уроке.

Ввод-вывод

Цифровые пины

Устанавливает режим работы пина pin (ATmega 328: D0-D13, A0-A5) на режим mode:

Читает состояние пина pin и возвращает :

Подаёт на пин pin сигнал value:

Запускает генерацию ШИМ сигнала (отдельный урок про ШИМ) на пине pin со значением value. Для стандартного 8-ми битного режима это значение 0-255, соответствует скважности 0-100%. Подробнее о смене частоты и разрядности ШИМ смотрите в этом уроке. ШИМ пины:

Аналоговые пины

Читает и возвращает оцифрованное напряжение с пина pin. АЦП на большинстве плат Arduino имеет разрядность 10 бит, так что возвращаемое значение 0 – 1023 при напряжении 0 – опорное на пине. Урок про аналоговые пины.

Устанавливает режим работы АЦП согласно mode:

Как это влияет на работу? Значение 1023 функции analogRead() будет соответствовать опорному напряжению или выше его, соответственно поставив INTERNAL можно измерять напряжение от 0 до 1.1V с точностью (1.1 / 1023

1.2 мВ), напряжение выше 1.1V будет всегда 1023. После изменения источника опорного напряжения (вызова analogReference) первые несколько измерений могут быть нестабильными.

Нельзя использовать напряжение меньше 0V или выше 5V в качестве внешнего опорного в пин AREF. Также при использовании режима EXTERNAL нужно вызвать analogReference(EXTERNAL) до вызова функции analogRead(), иначе можно повредить микроконтроллер. Также можно подключить опорное в пин AREF через резистор на

5 кОм, но так как вход AREF имеет собственное сопротивление в 32 кОм, реальное опорное будет например 2.5 * 32 / (32 + 5) =

Аппаратные прерывания

Подключить прерывание (читай урок про прерывания) на номер прерывания pin, назначить функцию ISR как обработчик и установить режим прерывания mode:

Источник