Главная

Язык программирования ардуино c++

На чтение 24 мин. Просмотров 10 Опубликовано

Модели Ардуино

Платы Arduino

Вот мы и добрались до самих плат Ардуино, которых на данный момент появилось великое множество благодаря открытости платформы: все схемы и исходные коды находятся в открытом доступе, и вы можете сделать свою версию платы и продавать её, чем активно занимаются китайцы. Единственный пункт: слово Arduino – зарегистрированная торговая марка, и свою плату вам придется назвать как-то по-другому, отсюда и появились всякие Искры, Бузины и прочие так называемые Arduino совместимые платы. Разновидностей плат очень много, но используют они одни и те же модели микроконтроллеров. От модели микроконтроллера зависит объем памяти и количество ног, ну и есть некоторые специальные фишки. На большинстве моделей Arduino стоят 8-битные МК от AVR с кварцевым генератором на 16 МГц (либо ниже), то есть по производительности платы на ATmega не отличаются, отличаются только объемом памяти, количеством ног и интерфейсов/таймеров. Модели Ардуино с МК от производителя ARM, например Arduino DUE, в разы мощнее своих собратьев за счёт 32-битного процессора, но это совсем другая история.

Параметр ATtiny85 ATmega328 ATmega32u4 ATmega2560
Кол-во ног 8 32 44 100
Из них доступны 5 23 24 86
Flash память 8 Kb 32 Kb 32 Kb 256 Kb
EEPROM память 512 bytes 1 Kb 1 Kb 4 Kb
SRAM память 512 bytes 2 Kb 2.5 kB 8 Kb
Каналов АЦП 3 (4 с rst) 6 (8 в SMD корпусе) 12 16
Каналов PWM 3 6 7 15
Таймеры 2х 8bit 2х 8bit 2х 8bit 2х 8bit
    1х 16bit 2х 16bit 4х 16bit
Serial интерфейс Нет х1 х1 х4
I2C интерфейс Нет Да Да Да
Прерывания 1 (6 PCINT) 2 (23 PCINT) 5 (44 PCINT) 8 (32 PCINT)
Платы на его основе Digispark, LilyTiny Uno, Nano, Pro Mini, Lilypad, Strong Leonardo, Micro, Pro Micro, BS Micro Mega, Mega Pro

Таким образом вы должны сразу понять, что, например, Ардуино Уно=Нано=Про Мини=Лилипад по своим возможностям и взаимозаменяемости. Или Леонардо=Про Микро. Ссылки на недорогие китайские Ардуины вы можете найти у меня на сайте. Точно там же вы найдёте ссылки на кучу датчиков, модулей и другого железа, которое можно подключить к Arduino. О возможностях ардуино по работе с другими железками поговорим в одном из следующих уроках.

Некоторое железо

  • GyverStepper – высокопроизводительная библиотека для управления шаговым мотором
  • AccelStepper – более интересная и качественная замена стандартной библиотеке Stepper для контроля шаговых моторчиков. Скачать можно со страницы разработчика, или вот прямая ссылка на архив.
  • AccelMotor – моя библиотека для управления мотором с энкодером (превращает обычный мотор в “шаговый” или сервомотор)
  • ServoSmooth – моё дополнение к стандартной библиотеке Servo, позволяющее управлять сервоприводом с настройкой максимальной скорости движения и разгона/торможения (как в AccelStepper, только для серво). Must have любого любителя серво манипуляторов!
  • CapacitiveSensor – библиотека для создания сенсорных кнопок (из пары компонентов рассыпухи). Описание
  • ADCTouchSensor – ещё одна версия библиотеки для создания сенсорных кнопок. Есть ещё одна, так, на всякий случай
  • TouchWheel – библиотека для создания сенсорных слайдеров и колец
  • Buzz – детектор присутствия на основе всего лишь одного провода! (измеряет ЭМ волны)
  • Bounce – библиотека антидребезга для кнопок и всего такого. Сомнительная полезность, но почитайте описание
  • oneButton – библиотека для расширенной работы с кнопкой. На мой взгляд неудобная
  • GyverButton – моя библиотека для расширенной работы с кнопкой. Очень много возможностей!
  • AdaEncoder – библиотека для работы с энкодерами
  • GyverEncoder – моя библиотека для энкодеров с кучей возможностей, поддерживает разные типы энкодеров
  • RTCLib – лёгкая библиотека, поддерживающая большинство RTC модулей
  • OV7670 – библиотека для работы с камерой на OV7670
  • IRremote – базовая библиотека для работы с ИК пультами и излучателями
  • IRLib – более расширенная версия для работы с ИК устройствами
  • IRLremote – самая чёткая библиотека для ИК пультов, работает через прерывания. 100% отработка пульта
  • keySweeper – почти готовый проект для перехвата нажатий с беспроводных клавиатур
  • USB_Host_Shield – позволяет Ардуине работать с геймпадами (PS, XBOX) и другими USB устройствами
  • Brain – библиотека для работы с NeuroSky ЭЭГ модулями
  • TinyGPS – шустрая библиотека для работы с GPS модулями
  • GyverRGB – моя библиотека для работы с RGB светодиодами и лентами
  • FadeLED – библиотека для плавного (ШИМ) мигания светодиодами с разными периодами
  • CurrentTransformer – измерение силы тока при помощи трансформатора (катушки) на проводе. Читай: токовые клещи
  • LiquidCrystal-I2C – библиотека для LCD дисплеев с I2C контроллером. Разработчик – fdebrabander
  • LiquidCrystal-I2C – библиотека для LCD дисплеев с I2C контроллером. Разработчик – johnrickman. Предыдущая вроде бы лучше
  • LiquidTWI2 – быстрая библиотека для LCD дисплеев на контроллерах MCP23008 или MCP23017
  • LCD_1602_RUS – библиотека русского шрифта для LCD дисплеев
  • LCD_1602_RUS_ALL – новая версия предыдущей библиотеки с поддержкой украинского языка
  • u8glib – библиотека для работы с монохромными LCD и OLED дисплеями
  • ucglib – библиотека для работы с цветными LCD и OLED дисплеями
  • Adafruit_SSD1306 – ещё одна библиотека для OLED дисплеев
  • Adafruit-GFX-Library – дополнение для adafruit библиотек дисплеев, позволяет выводить графику
  • SSD1306Ascii – самодостаточная и очень лёгкая библиотека для вывода текста на OLEDы
  • NeoPixelBus – библиотека для работы с адресной светодиодной лентой, адаптированная под esp8266 (NodeMCU, Wemos и др.). 
  • microLED – лёгкая и простая библиотека для работы с адресной лентой
  • – лёгкая библиотека для отправки любых данных через радио модули 433 МГц
  • rc-switch – библиотека для работы с радио модулями 433 МГц и разными протоколами связи

Visuino

Visuino — это бесплатная графическая среда, работающая на базе совместимых с Arduino промышленных контроллеров (ПЛК) Controllino. Она дает возможность создания сложных систем автоматизации и решений IoT (Internet of Things, интернета вещей), причем сделать это можно, просто перемещая и соединяя визуальные блоки. Программная среда автоматически генерирует код для промышленных контроллеров.

Итак, что надо сделать. Выбираем компоненты (модули) с панели компонентов и перемещаем их в область проектирования. Затем их необходимо соединить и настроить свойства. Это делается с помощью инспектора объектов.

К плюсам Visuino относится большой набор компонентов для математических и логических функций, сервоприводов, дисплеев, интернета и пр.

Когда ПЛК запрограммирован, графическая среда подсказывает доступный способ подключения к контроллеру. Это может быть последовательный порт, Ethernet, Wi-Fi или GSM.

Наконец ваш проект готов: все контроллеры прописаны, все работает. Теперь, нажав на логотип Arduino, расположенный на верхней панели, вы заставите Visuino создать коды для Arduino и открыть среду его разработки (Arduino IDE), через которую уже можно скомпилировать код и загрузить его в ПЛК.

Совет. Если установленная плата не соответствует вашему Arduino, вы можете изменить ее с помощью команды «Select Board» (Выбрать панель).

Деструктор

Наряду с конструктором класса существует также деструктор (от англ. destruct – разрушать), который выполняет противоположное действие: уничтожает объект, убирает его из динамической памяти. Как и конструктор, деструктор создаётся автоматически, если не указывать его явно. Деструктор также можно объявить самостоятельно, для выполнения каких-то действий при уничтожении класса, например для освобождения динамической памяти. Деструктор объявляется точно так же, как конструктор, т.е. имя совпадает с именем класса, возвращаемого типа данных нет. Единственное отличие – тильда ~ перед именем. Рассмотрим наш класс из этого урока, у него деструктор будет 

Рассмотрим пример, заодно вспомним про область видимости переменных. Если создать объект вне функций – он будет создан глобальным, и будет существовать на протяжении всего времени работы программы. Если создать его внутри функции или блока кода – он будет существовать только в пределах этого блока, то есть переменные класса будут занимать память на протяжении выполнения этого блока кода. Рассмотрим вот такой класс:

class Color {   // класс Color
  public:
    Color() {}; // конструктор
    void printHello() {
      Serial.println("Hello");
    };
    ~Color() {    // деструктор
      Serial.println("destruct");
    };
    byte someVar;   // какая-то переменная
  private:
};

В нём есть пустой конструктор, печатающий hello метод и деструктор. Выполним вот такой код:

Color myColor3;
void setup() {
  Serial.begin(9600);  
  myColor3.printHello();
}

В выводе порта увидим Hello и всё, потому что объект глобальный и деструктор не вызвался в процессе работы, потому что объект не уничтожался.

Внесём создание объекта в блок функции и посмотрим, что будет

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Color myColor3;
  myColor3.printHello();
}
// тут myColor3 уничтожается

Объект создан внутри функции, и при выходе из этой функции, то есть сразу после прохождения через закрывающую фигурную скобку , объект будет уничтожен, будет вызван деструктор и в порт выведется .

Как и зачем применять это на практике: читайте урок про динамическую память, в жизни она вам врядли пригодится, но без неё цикл уроков не был бы полным. Если внутри объекта выделяется память под какие-то действия, то в деструкторе эту память хорошо-бы освобождать. Как пример можно рассмотреть стандартный класс , объекты которого – строки с символами, располагаются в динамической памяти, и если создавать строку локально – она уничтожается после выхода из блока её функции, потому что так написано в деструкторе:

String::~String()
{
 free(buffer);
}

Итак, мы с вами поэтапно создали класс и изучили большую часть особенностей работы с классами. На этом завершается раздел программирования, и начинается раздел базовых уроков Ардуино. А к классам мы ещё вернёмся, когда будем писать свою собственную библиотеку!

Справочник языка Ардуино

Операторы

  • setup()
  • loop()

Синтаксис

  • ; (точка с запятой)
  • {} (фигурные скобки)
  • // (одностроковый коментарий)
  • /* */ (многостроковый коментарий)
  • #define
  • #include

Битовые операторы

  • & (побитовое И)
  • | (побитовое ИЛИ)
  • ^ (побитовое XOR или исключающее ИЛИ)
  • ~ (побитовое НЕ)
  • << (побитовый сдвиг влево)
  • >> (побитовый сдвиг вправо)
  • ++ (инкремент)
  • — (декремент)
  • += (составное сложение)
  • -= (составное вычитание)
  • *= (составное умножение)

  • /= (составное деление)

  • &= (составное побитовое И)
  • |= (составное побитовое ИЛИ)

Данные

Типы данных

  • void
  • boolean
  • char
  • unsigned char
  • byte
  • int
  • unsigned int
  • word
  • long
  • unsigned long
  • short
  • float
  • double
  • string — массив символов
  • String — объект
  • массивы

sizeof()

Библиотеки

  • EEPROM
  • SD
  • SPI
  • SoftwareSerial
  • Wire

Функции

Цифровой ввод/вывод

  • pinMode()
  • digitalWrite()
  • digitalRead()

Аналоговый ввод/вывод

  • analogReference()
  • analogRead()
  • analogWrite() — PWM

Только для Due

  • analogReadResolution()
  • analogWriteResolution()

Расширенный ввод/вывод

  • tone()
  • noTone()
  • shiftOut()
  • shiftIn()
  • pulseIn()

Время

  • millis()
  • micros()
  • delay()
  • delayMicroseconds()

Математические вычисления

  • min()
  • max()
  • abs()
  • constrain()
  • map()
  • pow()
  • sqrt()
  • sq()

Тригонометрия

  • sin()
  • cos()
  • tan()

Случайные числа

  • randomSeed()
  • random()

Биты и байты

  • lowByte()
  • highByte()
  • bitRead()
  • bitWrite()
  • bitSet()
  • bitClear()
  • bit()

Внешние прерывания

  • attachInterrupt()
  • detachInterrupt()

Прерывания

  • interrupts()
  • noInterrupts()

Коммуникация, интерфейсы

  • GyverBus – общение по протоколу GBUS. Двухсторонняя связь сети Ардуинок по одному проводу. Описание
  • Firmata – стандартная библиотека для общения с компьютером по протоколу Firmata. Описание
  • SoftwareSerial – стандартная библиотека для создания TTL Serial на любых двух пинах, позволяет создать дополнительный порт для общения с Bluetooth/GPS/GSM и прочими модулями с Serial коммуникацией.
  • AltSoftSerial – самая лучшая версия софтварного Serial, использует системный таймер
  • SerialCommand – лёгкая библиотека для общения через порт при помощи команд
  • CmdMessenger – мощная библиотека для общения через Serial порт, со своим парсером и кучей приколюх. Описание
  • EasyTransfer – библиотека для общения двух Ардуинок через последовательный порт
  • Streaming – вывод в порт “в стиле C++” при помощи оператора <<
  • OneWire – библиотека для общения по протоколу one wire, например с датчиками температуры DHT18b20. Ардуино может быть “slave” для общения,
  • SerialControl – набор примеров для управления состояниями пинов при помощи Serial команд. Описание
  • MiniPirate – более мощная версия SerialControl, позволяет командами в порт крутить серво, сканировать i2c и многое другое!
  • MIDI_library – библиотека для работы с музыкальными устройствами по протоколу MIDI (через Serial, подходит любая Ардуина)
  • MIDI – MIDI библиотека от великого PaulStoffregen (через Serial, подходит любая Ардуина)
  • arcore – ещё одна библиотека для MIDI (USB-MIDI, только для Леонардо/Микро)
  • MIDIUSB – ещё одна библиотека для MIDI (USB-MIDI, только для Леонардо/Микро)
  • HIDUINO – набор инструментов для создания USB MIDI устройства
  • HID – очень мощная библиотека для создания HID устройств (мыши, клавиатуры, геймпады и другие USB контроллеры)
  • ArduinoJoystickLibrary – ещё одна библиотека для создания полноценного HID геймпада на Leonardo/Micro (ATmega32U4)
  • CPPM – библиотека для организации связи по протоколу CPPM (например RC приёмник Orange R615X)
  • PPMEncoder – декодирование и генерация PPM сигнала для RC моделей
  • PWMread – статья + библиотека для чтения PWM сигнала с приёмников RC моделей
  • TVout – библиотека для вывода графики на экран телевизора через вход AV. Описание
  • X10 – библиотека для общения по протоколу X10 по линии питания 220V. Описание тут
  • NicoHoodProtocol – универсальный протокол связи по проводу

Описание и реализация

Хорошим тоном считается объявлять функции отдельно от реализации. Что это значит: в начале документа, или в отдельном файле, мы описываем функцию (это будет называться прототип функции), а в другом месте пишем реализацию. Так делают в серьёзных программных проектах, Ардуино-библиотеки – не исключение. Также такое написание позволяет слегка ускорить компиляцию кода, потому что компилятор уже знает, что он в нём найдёт. Алгоритм такой:

Описание (прототип) функции

тип_данных имя_функции(набор_параметров);

Реализация функции

тип_данных имя_функции(набор_параметров) {
  тело функции
}

То бишь всё то же самое, но с телом функции и фигурными скобками. Пример:

// описание функций
void lolkek(byte cheburek);
int getMemes();

void setup() {
}

void loop() {
}

// реализация функций
int getMemes() {
  // действия
}

void lolkek(byte cheburek) {
  // действия
}

Примечание: хоть компилятор и позволяет вызывать функцию до её объявления (по порядку написания кода), иногда он может не найти функцию и выведет ошибку “функция не объявлена”. В этом случае достаточно сделать прототип функции и расположить его поближе к началу документа, да и вообще все используемые функции можно сделать в виде прототипов и вынести в начало кода, вместе с глобальными переменными!

Резюмируя

Теперь по сути дела: датчики, их куча кучная, измерять можно ну просто всё, что вообще измеряется. Электроника: напряжение, ток, сопротивление, работа с переменным током, поля. Параметры микроклимата: температура, влажность, давление, содержание газов, скорость ветра, освещенность, что угодно. Интересных модулей тоже очень много: Bluetooth, сотовая связь, GPS, дисплеи различных типов и размеров, датчики присутствия, как ИК, так и микроволновые, модули для беспроводной связи ардуинок и многое другое.

Можно управлять абсолютно любой железкой, которая выполняет свою функцию просто при подаче питания: лампочка, светодиодная лента, электронагреватель, мотор или любой электропривод, электромагнит, соленоид-толкатель, и это все с любым напряжением питания. Но тут нужно кое что понять: Ардуино (точнее микроконтроллер) – логическое устройство, то есть по-хорошему она должна только отдавать команды другим устройствам, или принимать их от них. Это я к тому, что напрямую от ардуино не работают ни лампочки, ни моторчики, ни нагреватели, ни-хуче-го. Максимум – светодиод. С пониманием этого идём дальше. Чтобы ардуино включила или выключила (подала питание) на другое устройство, нужно устройство – посредник, например реле или транзистор. Ардуино управляет реле, а реле в свою очередь включает любую нужную нагрузку с любым напряжением питания и все такое, подробнее об этом поговорим отдельно.

Как суть всего выше написанного – возможности Ардуино по подключению и управлению различными железками практически безграничны, можно воплотить любую идею, даже самую безумную. Датчики что то измеряют, исполнительные устройства что то контролируют, в это же время ведётся отсылка данных куда-нибудь, что-то отображается на дисплее и контролируется при помощи кнопок. Романтика!

У меня в каталоге ссылок на Ардуино-компоненты можно найти практически все существующие датчики, модули и прочие железки для Ардуино, и практически у каждого есть ссылка на статью с примером и библиотекой. Пользуйтесь!

Битовые операции

// ====== БИТОВЫЕ ОПЕРАЦИИ ======
// полный урок тут: https://alexgyver.ru/lessons/bitmath/

//  &   - битовое И
//  <<  - битовый сдвиг влево
//  >>  - битовый сдвиг вправо
//  ^   - битовое исключающее ИЛИ (аналогичный оператор – xor)
//  |   - битовое ИЛИ
//  ~   - битовое НЕ

bit(val);           // возвращает 2 в степени val (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).

// ====== Битовое И ======
// 0 & 0 == 0
// 0 & 1 == 0
// 1 & 0 == 0
// 1 & 1 == 1
myByte = 0b11001100;
myBits = myByte & 0b10000111;
// myBits теперь равен 0b10000100

// ====== Битовое ИЛИ ======
// 0 | 0 == 0
// 0 | 1 == 1
// 1 | 0 == 1
// 1 | 1 == 1
myByte = 0b11001100;
myBits = myByte | 0b00000001; // ставим бит №0
// myBits теперь равен 0b11001101

// ====== Битовое НЕ ======
~0 == 1
~1 == 0
myByte = 0b11001100;
myByte = ~myByte; // инвертируем
// myByte теперь 00110011

// ====== Битовое исключающее ИЛИ ======
// 0 ^ 0 == 0
// 0 ^ 1 == 1
// 1 ^ 0 == 1
// 1 ^ 1 == 0
myByte = 0b11001100;
myByte ^= 0b10000000; // инвертируем 7-ой бит
// myByte теперь 01001100

// ====== Битовый сдвиг ======
myByte = 0b00011100;
myByte = myByte << 3; // двигаем на 3 влево
// myByte теперь 0b11100000

myByte >>= 5;
// myByte теперь 0b00000111

myByte >>= 2;
// myByte теперь 0b00000001
// остальные биты потеряны!

Важные страницы

  • Каталог ссылок на дешёвые Ардуины, датчики, модули и прочие железки с AliExpress у проверенных продавцов
  • Подборка библиотек для Arduino, самых интересных и полезных, официальных и не очень
  • Полная документация по языку Ардуино, все встроенные функции и макро, все доступные типы данных
  • Сборник полезных алгоритмов для написания скетчей: структура кода, таймеры, фильтры, парсинг данных
  • Видео уроки по программированию Arduino с канала “Заметки Ардуинщика” – одни из самых подробных в рунете
  • Поддержать автора за работу над уроками
  • Обратная связь – сообщить об ошибке в уроке или предложить дополнение по тексту ([email protected])

Меню вкладок

Меню вкладок

Система вкладок в Arduino IDE работает крайне необычным образом и очень отличается от понятия вкладок в других программах:

  • Вкладки относятся к одному и тому же проекту, к файлам, находящимся с ним в одной папке
  • Вкладки просто разбивают общий код на части, то есть в одной вкладке фигурная скобка { может открыться, а в следующей – закрыться }. При компиляции все вкладки просто объединяются в один текст по порядку слева направо (с левой вкладки до правой). Также это означает, что вкладки должны содержать код, относящийся только к этому проекту, и сделать в одной вкладке void loop() и в другой – нельзя, так как loop() может быть только один
  • Вкладки автоматически располагаются в алфавитном порядке, поэтому создаваемая вкладка может оказаться между другими уже существующими. Это означает, что разбивать блоки кода по разным вкладкам (как во втором пункте, { на одной вкладке, } на другой вкладке) – крайне не рекомендуется.
  • Также не забываем, что переменная должна быть объявлена до своего вызова, то есть вкладка с объявлением переменной должна быть левее вкладки, где переменная вызывается. Создавая новую вкладку нужно сразу думать, где она появится с таким именем и не будет ли из за этого проблем. Также название вкладок можно начинать с цифр и таким образом точно контролировать их порядок. Во избежание проблем с переменными, все глобальные переменные лучше объявлять в самой первой вкладке.
  • Вкладки сохраняются в папке с проектом и имеют расширение .ino, при запуске любой вкладки откроется весь проект со всеми вкладками.
  • Помимо “родных” .ino файлов Arduino IDE автоматически подцепляет файлы с расширениями .h (заголовочный файл), .cpp (файл реализации) и .pde (старый формат файлов Arduino IDE). Эти файлы точно так же появляются в виде вкладок, но например заголовочный файл .h не участвует в компиляци до тех пор, пока не будет вручную подключен к проекту при помощи команды include. То есть он висит как вкладка, его можно редактировать, но без подключения он так и останется просто отдельным текстом. В таких файлах обычно содержатся классы или просто отдельные массивы данных.

Статические члены класса

Очень интересную особенность имеют статические члены класса – переменные и объекты. Если сделать член класса статическим, то он будет существовать только в одном экземпляре для всех объектов класса.

Переменная – станет глобальной для всех созданных объектов! Также к этой переменной можно обращаться напрямую от имени класса, вообще без участия объектов. Статическая переменная класса должна быть объявлена отдельно от класса (то есть создана, как объект).

Функция (метод) – можно обращаться к нему напрямую от имени класса, вообще без участия объектов

Важно: статический метод может изменять только статические переменные, потому что он не привязывается к объекту, то есть не знает, с переменной какого из объектов взаимодействовать!

Пример, показывающий всё вышесказанное:

class myClass {
  public:
    void setVal(byte val) { Sval = val; }
    byte getVal() { return Sval; }
    static byte getValStatic() { return Sval; }
    static byte Sval;
};

// обязательно создаём отдельно статическую переменную класса
byte myClass::Sval;

// создаём два объекта
myClass myObj1, myObj2;

void setup() {
  Serial.begin(9600);

  // можем работать со статическим членом без привязки к объекту
  // указываем принадлежность к классу через ::
  myClass::Sval = 10;

  // выведет 10 во всех случаях
  // через метод первого объекта
  Serial.println(myObj1.getVal());

  // через метод второго объекта
  Serial.println(myObj2.getVal());

  // через статический метод без привязки к объекту
  // указываем принадлежность к классу через ::
  Serial.println(myClass::getValStatic());

  // меняем Sval через метод любого объекта
  myObj2.setVal(50);

  // выведет 50 во всех случаях
  Serial.println(myObj1.getVal());
  Serial.println(myObj2.getVal());
  Serial.println(myClass::getValStatic());
}

void loop() {}

Ошибки компиляции

Возникает на этапе сборки и компиляции прошивки. Ошибки компиляции вызваны проблемами в коде прошивки, то есть проблема сугубо софтварная. Слева от кнопки “загрузить” есть кнопка с галочкой – проверка. Во время проверки производится компиляция прошивки и выявляются ошибки, если таковые имеются. Ардуино в этом случае может быть вообще не подключена к компьютеру.

  • В некоторых случаях ошибка возникает при наличии кириллицы (русских букв) в пути к папке со скетчем. Решение: завести для скетчей отдельную папочку в корне диска с английским названием.
  • В чёрном окошке в самом низу Arduino IDE можно прочитать полный текст ошибки и понять, куда копать
  • В скачанных с интернета готовых скетчах часто возникает ошибка с описанием название_файла.h no such file or directory. Это означает, что в скетче используется библиотека <название файла>, и нужно положить её в Program Files/Arduino/libraries/. Ко всем моим проектам всегда идёт папочка с использованными библиотеками, которые нужно установить. Также библиотеки всегда можно поискать в гугле по название файла.
  • При использовании каких-то особых библиотек, методов или функций, ошибкой может стать неправильно выбранная плата в “Инструменты/плата“. Пример: прошивки с библиотекой Mouse.h или Keyboard.h компилируются только для Leonardo и Micro.
  • Если прошивку пишете вы, то любые синтаксические ошибки в коде будут подсвечены, а снизу в чёрном окошке можно прочитать более детальное описание, в чём собственно косяк. Обычно указывается строка, в которой сделана ошибка, также эта строка подсвечивается красным.
  • Иногда причиной ошибки бывает слишком старая, или слишком новая версия Arduino IDE. Читайте комментарии разработчика скетча
  • Ошибка недостаточно свободного места возникает по вполне понятным причинам. Если в проекте используется плата Nano на процессоре 328p, а вы сэкономили три рубля и купили на 168 процессоре – скупой платит дважды. Оптимизация: статическая память – память, занимаемая кодом (циклы, функции). Динамическая память занята переменными.

Частые ошибки в коде, приводящие к ошибке компиляции

  • expected ‘,’ or ‘;’ – пропущена запятая или точка запятой на предыдущей строке
  • stray ‘\320’ in program – русские символы в коде
  • expected unqualified-id before numeric constant – имя переменной не может начинаться с цифры
  • … was not declared in this scope – переменная или функция используется, но не объявлена. Компилятор не может её найти
  • redefinition of … – повторное объявление функции или переменной
  • storage size of … isn’t known – массив задан без указания размера

Обмен данными с компьютером

У всех плат Arduino есть возможность обмена информацией с компьютером. Обмен происходит по USB-кабелю — никаких дополнительных «плюшек» не требуется. Нам нужен класс , который содержит все необходимые функции. Перед работой с классом необходимо инициализировать последовательный порт, указав при этом скорость передачи данных (по умолчанию она равна 9600). Для отправки текстовых данных в классе существуют небезызвестные методы и . Рассмотрим следующий скетч:

В Arduino IDE есть Монитор порта. Запустить его можно через Инструменты→Монитор порта. После его открытия убедитесь, что Монитор работает на той же скорости, которую вы указали при инициализации последовательного порта в скетче. Это можно сделать в нижней панели Монитора. Если всё правильно настроено, то ежесекундно в Мониторе должна появляться новая строка «». Обмен данными с компьютером можно использовать для отладки вашего устройства.

Информацию на стороне компьютера можно не только получать, но и отправлять. Для этого рассмотрим следующий скетч:

Прошиваем микроконтроллер и возвращаемся в Монитор порта. Вводим в верхнее поле 1 и нажимаем Отправить. После этого на плате должен загореться светодиод. Выключаем светодиод, отправив с Монитора . Если же отправить символ , в ответ мы должны получить строку «».

Таким способом можно пересылать информацию с компьютера на Arduino и обратно. Подобным образом можно реализовать связь между двумя Arduino.

8

Пишем первую программу

Вместо всем привычных Hello World’ов в Arduino принято запускать скетч Blink, который можно найти в Файл→Примеры→01.Basics→Blink. Там же можно найти множество других учебных скетчей на разные темы.

Почти на всех платах размещён светодиод, номер пина которого содержится в переменной . Его можно использовать в отладочных целях. В следующем скетче будет рассмотрен пример управления таким светодиодом.

Рассмотрим скетч Blink:

Прошивка

После написания необходимо «залить» скетч на микроконтроллер. Как уже говорилось, платформа Arduino берёт весь процесс прошивки микроконтроллера на себя — вам лишь необходимо подключить плату к компьютеру.

Перед прошивкой микроконтроллера нужно выбрать вашу плату из списка в IDE. Делается это во вкладке Инструменты→Плата. Большинство существующих плат уже там есть, но при необходимости можно добавлять другие через Менеджер Плат.

После этого нужно подключить плату Arduino к любому USB-порту вашего компьютера и выбрать соответствующий порт во вкладке Инструменты→Порт.

Теперь можно приступать к прошивке микроконтроллера. Для этого достаточно нажать кнопку Загрузка, либо зайти на вкладку Скетч→Загрузка. После нажатия начнётся компиляция кода, и в случае отсутствия ошибок компиляции начнётся прошивка микроконтроллера. Если все этапы выполнены правильно, на плате замигает светодиод с периодом и интервалом в 1 сек.

7

PSpice

Каждый студент, занимающийся электротехникой и электроникой, должен был столкнуться с PSpice в течение месяцев, потраченных на изучение основ проектирования схем и программирования. Но для тех кто не знает что такое PSpice — это интуитивный симулятор, который можно использовать для моделирования Arduino из-за множества функций, интегрированных в приложение. PSpice поддерживается операционной системой Windows и Linux и поставляется в разных модулях или типах.

Студенты могут использовать PSpice Lite, который абсолютно свободен, чтобы изучить основы программирования Ардуино, в то время как компании, преподаватели и другие эксперты могут использовать платный PSpice. PSpice в настоящее время используется в различных отраслях промышленности — автомобилестроении, образовании, энергоснабжении и т.д.

Важные страницы

  • Каталог ссылок на дешёвые Ардуины, датчики, модули и прочие железки с AliExpress у проверенных продавцов
  • Подборка библиотек для Arduino, самых интересных и полезных, официальных и не очень
  • Полная документация по языку Ардуино, все встроенные функции и макро, все доступные типы данных
  • Сборник полезных алгоритмов для написания скетчей: структура кода, таймеры, фильтры, парсинг данных
  • Видео уроки по программированию Arduino с канала “Заметки Ардуинщика” – одни из самых подробных в рунете
  • Поддержать автора за работу над уроками
  • Обратная связь – сообщить об ошибке в уроке или предложить дополнение по тексту ([email protected])
Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий

© 2024