Arduino break описание

Управляющие конструкции

if (условие) и ==, !=, (операторы сравнения)

if используется в комбинации с операторами сравнения для проверки истинности условий. Например, превышает ли входное значение заданное число. Формат оператора if следующий:

Этот код сравнивает значение variableN и число 50 — если текущее значение переменной действительно больше 50, выполняются определенные действия. Иначе говоря, если выражение в круглых скобках истинно, выполняются операторы внутри фигурных скобок. В противном случае, фрагмент в фигурных скобках будет пропущен.

Сами фигурные скобки лишь логически группируют несколько строк в один блок и могут отсутствовать. В этом случае только следующая за оператором if строка (до точки с запятой) становится оператором, выполняемым (или не выполняемым) по условию if.

Выражения, которые вычисляются внутри круглых скобок, могут состоять из одного или нескольких операторов:

Операторы сравнения

x == y (x равно y)

x != y (x не равно y)

x y (x больше y)

x = y (x больше или равно y)

Отличайте знак простого равенства ‘=’ от оператора сравнения ‘==’. Использование знака равенства в операторе if может дать совершенно другой результат — например, if (y = 40) совершенно не тоже самое, что if (y==40). Знак равенства – это оператор присваивания, который устанавливает значение переменной х равным 40 (заносит значение 40 в переменную y, а не проверяет ее значение на равенство 40!). Старайтесь не забывать всегда использовать в операторе if знак двойного равенства, который является оператором сравнения и проверяет в данном случае х на равенство 10. Выражение (y=10) всегда истинно, в то время как (y==10) истинно только при условии равенства значения переменной десяти.

if/else

Конструкция if..else предоставляет больший контроль над выполнением скетча, чем простой оператор if, позволяя определить в одном месте действия не только для случая, когда выражение в скобках истинно, но и для противоположного (когда значение выражения ложно). В примере ниже, после сравнения переменной и числа 500 аналогового входа набор Действий ОДИН выполнится, если переменная меньше, а набор Действий ДВА — если она больше или равна 500:

за else может следовать еще один if, и таким образом можно создать цепочку последовательных взаимоисключающих проверок. В этом случае проверки будут выполняться одна за другой до тех пор, пока не встретится выражение со значением ИСТИНА . После этого будет выполнен следующий за ним блок кода, а проверка остальных условий будет пропущена — вплоть до завершения текущей конструкции if/else. Если не вычислено ни одного истинного выражения, исполняется самый последний блок else по умолчанию (если он существует).

Отметим, что конструкция else if может быть использована с или без заключительного else, и наоборот. Допускается неограниченное число таких переходов else if.

switch / case

Подобно оператору if, switch. case управляет ходом выполнения программы, позволяя исполнять разные операторы, в зависимости от текущих условий. Выражение, указанное в строке switch, последовательно сравнивается со значениями в строках case. Если значения совпадают, начинают выполняться следующие за этим case операторы.

Ключевое слово break завершает это выполнение, и обычно используется в конце каждого блока case. Если его опустить, выполнение будет продолжаться через все последующие блоки case до тех пор, пока где-нибудь не встретится break или не закончится сам оператор switch.

Источник

Циклы

Цикл – это блок кода, который выполняется сверху вниз и повторяется с начала, когда достигает конца. Продолжается это дело до тех пор, пока выполняется какое то условие. Есть два основных цикла, с которыми мы будем работать, это for и while .

Цикл for

Цикл for , в простонародии счётчик. При запуске принимает три настройки: инициализация, условие и изменение. Цикл for обычно содержит переменную, которая изменяется на протяжении работы цикла, а мы можем пользоваться её значением в своих целях.

  • Инициализация – здесь обычно присваивают начальное значение переменной цикла. Например: int i = 0;
  • Условие – здесь задаётся условие, при котором выполняется цикл. Как только условие нарушается, цикл завершает работу. Например: i
  • Изменение – здесь указывается изменение переменной цикла на каждой итерации. Например: i++;

В теле цикла мы можем пользоваться значением переменной i , которая примет значения от 0 до 99 на протяжении работы цикла, после этого цикл завершается. Как это использовать? Вспомним предыдущий урок про массивы и рассмотрим пример:

Именно при помощи цикла for очень часто работают с массивами. Можно сложить все элементы массива для поиска среднего арифметического:

Что касается особенностей использования for в языке C++: любая его настройка является необязательной, то есть её можно не указывать для каких-то особенных алгоритмов. Например вы не хотите создавать переменную цикла, а использовать для этого другую имеющуюся переменную. Пожалуйста! Но не забывайте, что разделители настроек (точка с запятой) обязательно должны присутствовать на своих местах, даже если настроек нет!

В цикле for можно сделать несколько счётчиков, несколько условий и несколько инкрементов, разделяя их при помощи оператора запятая , смотрите пример:

Также в цикле может вообще не быть настроек, и такой цикл можно считать вечным:

Использование замкнутых циклов не очень приветствуется, но иногда является очень удобным способом поймать какое-то значение, или дать программе “зависнуть” при наступлении ошибки. Выйти из цикла при помощи оператора break , о нём поговорим чуть ниже.

Цикл “for each”

В свежих версиях компилятора появилась поддержка аналога цикла foreach, который есть в некоторых других языках программирования. Реализация позволяет сократить код для прохода по любому массиву данных. Рассмотрим типичный пример вывода массива чисел в порт, как в уроке про массивы:

Как это работает: мы завели цикл for с переменной-счётчиком i , который меняется от 0 до размера массива, который вы вычисляем через sizeof() . Внутри цикла мы используем счётчик как индекс массива, чтобы обратиться к каждой его ячейке как [i] . Но цикл for для работы с массивом можно записать более красиво:

В нашем примере вывода это будет выглядеть так:

Как это работает: мы создаём переменную val такого же типа как массив, а также указываем имя массива через двоеточие. На каждой итерации цикла переменная val будет принимать значение ячейки массива в порядке от 0 до размера массива с шагом 1. Таким образом мы решили ту же задачу, но написали меньше кода.

Важный момент: на каждой итерации цикла значение ячейки присваивается к переменной val , то есть фактически мы можем только прочитать значение (через буферную переменную). Для непосредственного доступа к элементам массива нужно создавать ссылку, то есть просто добавить оператор &

val в этом случае предоставляет полный доступ к элементу массива, то есть можно его читать и писать. Пример выше выведет значение каждого элемента, а затем обнулит его. После выполнения цикла весь массив будет забит нулями.

В такой реализации цикла for у нас нет счётчика, что может быть неудобным для некоторых алгоритмов, но счётчик всегда можно добавить свой. Например забьём массив числами от 0 до 90 с шагом 10:

И это будет всё ещё компактнее классического for .

Оператор break

Оператор break (англ. “ломать”) позволяет выйти из цикла. Использовать его можно как по условию, так и как-угодно-удобно. Например давайте досрочно выйдем из цикла при достижении какого-то значения:

Или вот такой абстрактный пример, покинем “вечный” цикл при нажатии на кнопку:

Выход из цикла является не единственным интересным инструментом, ещё есть оператор пропуска – continue .

Оператор continue

Оператор continue (англ. “продолжить”) досрочно завершает текущую итерацию цикла и переходит к следующей. Например давайте заполним массив, как делали выше, но пропустим один элемент:

Таким образом элемент под номером 10 не получит значения 25, итерация завершится до операции присваивания.

Цикл while

Цикл while (англ. “пока”), он же “цикл с предусловием”, выполняется до тех пор, пока верно указанное условие. Если условие изначально неверно, цикл будет пропущен, не сделает ни одной итерации. Объявляется очень просто: ключевое слово while , далее условие в скобках, и вот уже тело цикла:

Хммм, вам не кажется знакомым действие этого примера? Всё верно, это полный аналог цикла for с настройками (int i = 0; i . Единственное отличие в том, что на последней итерации i примет значение 10 , так как на значении 9 цикл разрешит выполнение. Ещё интересный вариант, который можно встретить на просторах чужого кода. Работает на основе того факта, что любое число кроме нуля обрабатывается логикой как true :

Цикл while тоже удобно использовать как вечный цикл, например, ожидая наступление какого-либо события (нажатие кнопки):

Пока условие не произойдёт, код не пойдёт дальше, застрянет на этом цикле. Как вы уже поняли, оператор if тут не нужен, нужно указывать именно логическое значение, можно даже вот так:

Всё, вертимся здесь бесконечно! Помимо цикла с предусловием есть ещё цикл с постусловием, так называемый do while

Цикл do while

do while – “делать пока”, работа этого цикла полностью аналогична циклу while за тем исключением, что здесь условие задаётся после цикла, т.е. цикл выполнится как минимум один раз, затем проверит условие, а не наоборот. Пример:

Где применять? Да где угодно, по ходу написания собственных программ вы почувствуете, где удобнее использовать тот или иной цикл.

Видео

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.

Укороченная запись условия: (логика) ? правда : ложь. 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

Выходит из цикла

Операторы

Запятая ,

Запятая тоже является оператором, используется в следующих случаях:

  • Перечисление элементов в массивах (урок про массивы)
  • Перечисление аргументов в функциях (урок про функции)
  • Выполнение последовательности действий (сделать это И это)

Рассмотрим третий случай здесь:

Арифметические

Арифметические операторы – самые простые и понятные из всех

  • = присваивание
  • % остаток от деления
  • * умножение
  • / деление
  • + сложение
  • — вычитание

Большой урок по математическим действиям.

Сравнение и логика

  • == равенство (a == b)
  • != неравенство (a != b)
  • >= больше или равно
  • меньше или равно
  • > больше
  • меньше
  • ! логическое НЕ, отрицание. Аналог – оператор not
  • && логическое И. Аналог – оператор and
  • || логическое ИЛИ. Аналог – оператор or

Подробный урок по сравнениям и условиям.

Составные операторы

  • ++ (плюс плюс) инкремент: a++ равносильно a = a + 1
  • — (минус минус) декремент: a — равносильно a = a – 1
  • += составное сложение: a += 10 равносильно a = a + 10
  • -= составное вычитание: a -= 10 равносильно a = a – 10
  • *= составное умножение: a *= 10 равносильно a = a * 10
  • /= составное деление: a /= 10 равносильно a = a / 10
  • %= прибавить остаток от деления: a %= 10 равносильно a = a + a % 10
  • &= составное битовое И: a &= b равносильно a = a & b
  • ^= составное исключающее ИЛИ: a ^= b равносильно a = a ^ b
  • |= составное ИЛИ: a |= b равносильно a = a | b

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

Битовые операции

  • & битовое И
  • битовый сдвиг влево
  • >> битовый сдвиг вправо
  • ^ битовое исключающее ИЛИ (аналогичный оператор – xor)
  • | битовое ИЛИ

По битовым операциям читай урок у меня на сайте.

Указатели и ссылки

  • & – возвращает адрес данных в памяти (адрес первого блока данных)
  • * – возвращает значение по указанному адресу
  • -> – оператор косвенного обращения к членам и методам (для указателей на структуры и классы). Является короткой записью конструкции через указатель: a->b равносильно (*a).b

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.

Название Альт. название Вес Диапазон Особенность
boolean bool 1 байт 0 или 1, true или false Логическая переменная. bool на Arduino тоже занимает 1 байт, а не бит!
char int8_t 1 байт -128… 127 Хранит номер символа из таблицы символов ASCII
byte uint8_t 1 байт 0… 255
int int16_t, short 2 байта -32 768… 32 767
unsigned int uint16_t, word 2 байта 0… 65 535
long int32_t 4 байта -2 147 483 648… 2 147 483 647 – 2 миллиарда… 2 миллиарда
unsigned long uint32_t 4 байта 0… 4 294 967 295 0… 4 миллиарда…
float 4 байта -3.4028235E+38… 3.4028235E+38 Хранит числа с плавающей точкой (десятичные дроби). Точность: 6-7 знаков
double 4 байта Для AVR то же самое, что float. А так он 8 байт
int64_t 8 байт -(2^64)/2… (2^64)/2-1 Очень большие числа. Serial не умеет такие выводить
uint64_t 8 байт 2^64-1 Очень большие числа. Serial не умеет такие выводить

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

  • wchar_t – 16 битный символ
  • char16_t – 2-х байтный char
  • char32_t – 4-х байтный char

Также есть такое понятие, как переопределение типов данных (не создавая новых типов), для этого используется ключевое слово typedef. Typedef работает следующим образом: typedef ; – создать новый тип данных на основе типа . Пример:

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.

  • Обращение к члену структуры производится вот по такой схеме: . и позволяет менять или читать значение.
  • Если две структуры имеют одинаковую структуру (объявлены одним ярлыком) то можно одну структуру просто приравнять к другой, все переменные запишутся соответственно на свои места.
  • Ещё одним удобным вариантом является присваивание значения вот таким образом: = ( ) , , >;

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?):

Созданное таким образом перечисление является переменной, которая может принимать указанные для неё , также с этими именами её можно сравнивать. Теперь самое главное: имена для программы являются числами, начиная с 0 и далее по порядку увеличиваясь на 1. В абстрактном примере выше равно 0, равно 1, равно 2, и так далее. Помимо указанных имён, перечислению можно приравнять и число напрямую, но как бы зачем.

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);

  • Возвращает отрицательное число, если myString идёт до myString2
  • Возвращает положительное число, если myString идёт после myString2
  • Возвращает 0, если строки одинаковы

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);

Ищет и возвращает номер (позицию) значения val в строке, ищет слева направо, возвращает номер первого символа в совпадении. val может быть char или String, то есть ищем в строке другую строку или символ. Можно искать, начиная с позиции from. В случае, когда не может найти val в строке, возвращает -1.

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

Ищет и возвращает номер (позицию) значения val в строке, ищет справа налево, возвращает номер последнего символа в совпадении. val может быть char или String, то есть ищем в строке другую строку или символ. Можно искать, начиная с позиции from. В случае, когда не может найти val в строке, возвращает -1.

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

  • const – константа, такую переменную нельзя изменить (будет ошибка). const int val = 10;
  • static – позволяет объявить локальную переменную внутри функции, и эта переменная не будет заново переобъявляться при повторном вызове функции. Эдакая локальная глобальная переменная. Почитать
  • volatile – указывает компилятору, что переменную не нужно оптимизировать, что её значение может меняться извне. Такой спецификатор должен быть применён к переменным, которые меняют своё значение в прерывании. Почитать
  • extern – указывает компилятору, что эта переменная объявлена в другом файле программы, но мы хотим пользоваться именно ей, а не создавать новую с таким же именем в этом файле программы. Позволяет читать/записывать в переменные, созданные в других файлах (библиотеках)!

Преобразование типов данных

Переменные разных типов данных могут быть преобразованы в друг друга, для этого достаточно указать нужный тип данных в скобках перед преобразуемой переменной (тип_данных)переменная . Результат вернёт переменную с новым типом данных, сам же тип данной у переменной не изменится (работает в рамках одного действия):

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

И для строк мы уже рассматривали выше

Иногда можно встретить преобразование типов через оператор cast . Отличную статью можно глянуть на Хабре, а я кратко опишу 4 основных каста:

  • reinterpret_cast – приведение типов без проверки, непосредственное указание компилятору. Применяется только в случае полной уверенности программиста в собственных действиях. Не снимает const и volatile , применяется для приведения указателя к указателю, указателя к целому и наоборот;
  • static_cast – преобразует выражения одного статического типа в объекты и значения другого статического типа. Поддерживается преобразование численных типов, указателей и ссылок по иерархии наследования как вверх, так и вниз. Преобразование проверяется на уровне компиляции и в случае ошибки приведения типов будет выдано сообщение;
  • dynamic_cast – используется для динамического приведения типов во время выполнения. В случае неправильного приведения типов для ссылок вызывается исключительная ситуация std::bad_cast, а для указателей будет возвращен 0;
  • const_cast – самое простое приведение типов. Снимает const и volatile , то есть константность и отказ от оптимизации компилятором переменной. Это преобразование проверяется на уровне компиляции и в случае ошибки приведения типов будет выдано сообщение.

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.

  • isAlpha(thisChar) – возвращает true, если thisChar – буква
  • isAlphaNumeric(thisChar) – возвращает true, если thisChar – буква или цифра
  • isAscii(thisChar) – возвращает true, если thisChar входит в таблицу ASCII
  • isControl(thisChar) – возвращает true, если thisChar – контрольный символ
  • isDigit(thisChar) – возвращает true, если thisChar – цифра
  • isGraph(thisChar) – возвращает true, если thisChar – печатаемый знак (кроме пробела)
  • isPrintable(thisChar) – возвращает true, если thisChar – печатаемый знак (включая пробел)
  • isHexadecimalDigit(thisChar) – возвращает true, если thisChar цифра 0-9 или буква A-F
  • isPunct(thisChar) – возвращает true, если thisChar – знак пунктуации
  • isLowerCase(thisChar) – возвращает true, если thisChar – буква в нижнем регистре (маленькая)
  • isUpperCase(thisChar) – возвращает true, если thisChar – буква в верхнем регистре (большая)
  • isSpace(thisChar) – возвращает true, если thisChar – пробел
  • isWhitespace(thisChar) – возвращает true, если thisChar – форматированный пробел (formfeed (‘\f’), newline (‘\n’), carriage return (‘\r’), horizontal tab (‘\t’), and vertical tab (‘\v’))

Работа с цифрами

Целые и дробные числа

Arduino поддерживает работу с целыми числами в разных системах исчисления:

Базис Префикс Пример Особенности
2 (двоичная) B или 0b (ноль бэ) B1101001 цифры 0 и 1
8 (восьмеричная) 0 (ноль) 0175 цифры 0 – 7
10 (десятичная) нет 100500 цифры 0 – 9
16 (шестнадцатеричная) 0x (ноль икс) 0xFF21A цифры 0-9, буквы A-F

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.

  • u или U – перевод в формат unsigned int (от 0 до 65’535). Пример: 36000u
  • l или L – перевод в формат long (-2 147 483 648… 2 147 483 647). Пример: 325646L
  • ul или UL – перевод в формат unsigned long (от 0 до 4 294 967 295). Пример: 361341ul

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:

Тип записи Пример Чему равно
Десятичная дробь 20.5 20.5
Научный 2.34E5 2.34*10^5 или 234000
Инженерный 67e-12 67*10^-12 или 0.000000000067

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

Функция Описание
cos (x) Косинус (радианы)
sin (x) Синус (радианы)
tan (x) Тангенс (радианы)
fabs (x) Модуль для float чисел
fmod (x, y) Остаток деления x на у для float
modf (x, *iptr) Возвращает дробную часть, целую хранит по адресу iptr http://cppstudio.com/post/1137/
modff (x, *iptr) То же самое, но для float
sqrt (x) Корень квадратный
sqrtf (x) Корень квадратный для float чисел
cbrt (x) Кубический корень
hypot (x, y) Гипотенуза ( корень(x*x + y*y) )
square (x) Квадрат ( x*x )
floor (x) Округление до целого вниз
ceil (x) Округление до целого вверх
frexp (x, *pexp) http://cppstudio.com/post/1121/
ldexp (x, exp) x*2^exp http://cppstudio.com/post/1125/
exp (x) Экспонента (e^x)
cosh (x) Косинус гиперболический (радианы)
sinh (x) Синус гиперболический (радианы)
tanh (x) Тангенс гиперболический (радианы)
acos (x) Арккосинус (радианы)
asin (x) Арксинус (радианы)
atan (x) Арктангенс (радианы)
atan2 (y, x) Арктангенс (y / x) (позволяет найти квадрант, в котором находится точка)
log (x) Натуральный логарифм х ( ln(x) )
log10 (x) Десятичный логарифм x ( log_10 x)
pow (x, y) Степень ( x^y )
isnan (x) Проверка на nan (1 да, 0 нет)
isinf (x) Возвр. 1 если x +бесконечность, 0 если нет
isfinite (x) Возвращает ненулевое значение только в том случае, если аргумент имеет конечное значение
copysign (x, y) Возвращает x со знаком y (знак имеется в виду + -)
signbit (x) Возвращает ненулевое значение только в том случае, если _X имеет отрицательное значение
fdim (x, y) Возвращает разницу между x и y, если x больше y, в противном случае 0
fma (x, y, z) Возвращает x*y + z
fmax (x, y) Возвращает большее из чисел
fmin (x, y) Возвращает меньшее из чисел
trunc (x) Возвращает целую часть числа с дробной точкой
round (x) Математическое округление
lround (x) Математическое округление (для больших чисел)
lrint (x) Округляет указанное значение с плавающей запятой до ближайшего целого значения, используя текущий режим округления и направление
Константа Значение
UINT8_MAX 255
INT8_MAX 127
UINT16_MAX 65535
INT16_MAX 32767
UINT32_MAX 4294967295
INT32_MAX 2147483647
Функция Значение
min(a, b) Возвращает меньшее из чисел a и b
max(a, b) Возвращает большее из чисел
abs(x) Модуль числа
constrain(val, low, high) Ограничить диапазон числа val между low и high
map(val, min, max, outMin, outMax) Перевести диапазон числа val (от min до max) в новый диапазон (от outMin до outMax). val = map(analogRead(0), 0, 1023, 0, 100); – получить с аналогового входа значения 0-100 вместо 0-1023. Работает только с целыми числами!
round(x) Математическое округление
radians(deg) Перевод градусов в радианы
degrees(rad) Перевод радиан в градусы
sq(x) Квадрат числа
Константа Значение Описание
INT8_MAX 127 Максимальное значение для char, int8_t
UINT8_MAX 255 Максимальное значение для byte, uint8_t
INT16_MAX 32767 Максимальное значение для int, int16_t
UINT16_MAX 65535 Максимальное значение для unsigned int, uint16_t
INT32_MAX 2147483647 Максимальное значение для long, int32_t
UINT32_MAX 4294967295 Максимальное значение для unsigned long, uint32_t
M_E 2.718281828 Число e
M_LOG2E 1.442695041 log_2 e
M_LOG10E 0.434294482 log_10 e
M_LN2 0.693147181 log_e 2
M_LN10 2.302585093 log_e 10
M_PI 3.141592654 pi
M_PI_2 1.570796327 pi/2
M_PI_4 0.785398163 pi/4
M_1_PI 0.318309886 1/pi
M_2_PI 0.636619772 2/pi
M_2_SQRTPI 1.128379167 2/корень(pi)
M_SQRT2 1.414213562 корень(2)
M_SQRT1_2 0.707106781 1/корень(2)
NAN __builtin_nan(“”) nan
INFINITY __builtin_inf() infinity
PI 3.141592654 Пи
HALF_PI 1.570796326 пол Пи
TWO_PI 6.283185307 два Пи
EULER 2.718281828 Число Эйлера е
DEG_TO_RAD 0.01745329 Константа перевода град в рад
RAD_TO_DEG 57.2957786 Константа перевода рад в град

Псевдослучайные числа

  • random(max) – возвращает случайное число в диапазоне от 0 до (max – 1)
  • random(min, max) – возвращает случайное число в диапазоне от min до (max – 1)
  • randomSeed(value) – дать генератору случайных чисел новую опорную точку для счёта. value – любое число. Обычно при старте программы (в setup) подают значение с неподключенного аналогового пина, получая таким образом 1024 набора случайных чисел

Биты и байты

Битовые операции – подробнее читай в отдельном уроке.

  • bit(val) – считает значение байта val по порядку (0 будет 1, 1 будет 2, 2 будет 4, 3 будет 8 и.т.д.)
  • bitClear(x, n) – устанавливает на 0 бит, находящийся в числе x под номером n
  • bitSet(x, n) – устанавливает на 1 бит, находящийся в числе x под номером n
  • bitWrite(x, n, b) – устанавливает на значение b (0 или 1) бит , находящийся в числе x под номером n
  • bitRead(x, n) – возвращает значение бита (0 или 1), находящегося в числе x под номером n
  • highByte(x) – извлекает и возвращает старший (крайний левый) байт переменной типа word (либо второй младший байт переменной, если ее тип занимает больше двух байт).
  • lowByte(x) – извлекает и возвращает младший (крайний правый) байт переменной (например, типа word).
  • bit_is_set(x, n) – проверка (возвращает 1 если включен) бита n в числе x
  • bit_is_clear(x, n) – проверка (возвращает 1 если выключен) бита n в числе x
  • loop_until_bit_is_set(x, n) – висеть в цикле (ждать), пока включен бит n в числе x
  • loop_until_bit_is_clear(x, n) – висеть в цикле (ждать), пока выключен бит n в числе x

Ввод-вывод

Цифровые пины

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

  • INPUT – вход (все пины сконфигурированы так по умолчанию)
  • OUTPUT – выход (при использовании analogWrite ставится автоматически)
  • INPUT_PULLUP – подтяжка к питанию (например для обработки кнопок)

Читает состояние пина pin и возвращает :

  • 0 или LOW – на пине 0 Вольт (точнее 0-2.5В)
  • 1 или HIGH – на пине 5 Вольт (точнее 2.5-опорное В)

Подаёт на пин pin сигнал value:

  • 0 или LOW – 0 Вольт (GND)
  • 1 или HIGH – 5 Вольт (точнее, напряжение питания)

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:

  • ATmega 328/168 (Nano, UNO, Mini): D3, D5, D6, D9, D10, D11
  • ATmega 32U4 (Leonardo, Micro): D3, D5, D6, D9, D10, D11, D13
  • ATmega 2560 (Mega): D2 – D13, D44 – D46

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:

  • DEFAULT: опорное напряжение равно напряжению питания МК
  • INTERNAL: встроенный источник опорного на 1.1V для ATmega168 или ATmega328P и 2.56V на ATmega8
  • INTERNAL1V1: встроенный источник опорного на 1.1V (только для Arduino Mega)
  • INTERNAL2V56: встроенный источник опорного на 2.56V (только для Arduino Mega)
  • EXTERNAL: опорным будет считаться напряжение, поданное на пин AREF

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:

  • LOW – срабатывает при сигнале LOW на пине
  • RISING – срабатывает при изменении сигнала на пине с LOW на HIGH
  • FALLING – срабатывает при изменении сигнала на пине с HIGH на LOW
  • CHANGE – срабатывает при изменении сигнала (с LOW на HIGH и наоборот)

Источник

Adblock
detector