Циклы в Ардуино for и while

Циклы в Ардуино for и while

Циклы for, while и do while в Arduino ► рассмотрим, как работают циклы в Ардуино, как правильно использовать операторы в скетчах и каких ошибок избегать.

Рассмотрим, как работают операторы циклов for, while и do while в Arduino IDE, как правильно использовать циклы в скетчах и каких ошибок следует избегать. На простых примерах продемонстрируем, как можно остановить цикл или перейти из одного цикла в другой. Для того, чтобы разобраться в правильности написания циклов, прежде всего, следует изучить виды и свойства алгоритмов в робототехнике.

Как работают циклы в Arduino IDE

Любой цикл в C++ и языке программирования Ардуино представляет собой действие, которое повторяется множество или бесконечное количество раз. Ни одна программа для микроконтроллера Ардуино не обходится без цикла, например, void loop вызывается в бесконечном цикле. Операторы циклов бывают трех видов: for, while и do while — остановимся на каждом операторе, рассмотрим, как они работают на примерах.

Принцип работы for и while можно объяснить на следующих простых примерах. Цикл for выполняется конечное количество раз (указывается в условии оператора) его используют, когда в программе, например, требуется несколько раз моргнуть светодиодом. Цикл while может выполняться бесконечно, например, когда светодиод на Ардуино будет мигать до тех пор, пока не изменятся данные с датчика.
Пример, демонстрирующий разницу между for и while

Описание цикла for в Ардуино с примером

Конструкция for в Arduino задается следующим образом:

Цикл for используется для повторения определенных команд, заключенных в фигурных скобках. Данный цикл подходит для выполнения любых повторяющихся действий.
При инициализации создается переменная и присваивается начальное значение.
В условии записывается значение переменной при которой будет выполняться цикл.
В изменении указывается, как будет изменяться переменная при каждом шаге цикла.

В примере скетча задана переменная с начальным значением i=0, в условии указано, что цикл будет выполняться до тех пор, пока переменная не станет равна или больше пяти i Описание работы программы Arduino с циклами for и while

Описание цикла while Ардуино с примером

Конструкция while в Arduino задается следующим образом:

Цикл while будет выполняться непрерывно и бесконечно, пока условие в круглых скобках является истиной. Выход из цикла будет достигнут, когда изменится переменная в условии while, поэтому что-то должно изменять ее значение. Изменение переменной может происходить в программном коде внутри цикла или при считывания значений с любого датчика, например, с ультразвукового дальномера HC-SR04 .

При использовании функции while, переменную необходимо создавать до начала цикла. В примере скетча светодиод моргнет пять раз, прежде чем закончится цикл. Если не изменять переменную внутри фигурных скобок i++, то цикл будет повторяться бесконечно. Второй способ сделать выход из цикла while Arduino Uno, это считывать данные с датчика и использовать условный оператор if для изменения переменной.

Еще один цикл, который можно использовать в Arduino IDE — это цикл с постусловием do … while. При использовании данной конструкции команды в цикле выполнятся минимум один раз, вне зависимости от условия, так как условие проверяется уже после выполнения тела цикла. В следующем примере кода, светодиод включится независимо от показаний датчика и только потом выполнится проверка постусловия.

Циклы void loop и void setup в скетче Ардуино

Как выйти из цикла while или for

В том случае, если необходимо выйти из тела цикла, независимо от обозначенных условий, используется оператор break или goto. Оператор break позволяет выйти из цикла и программа продолжит выполнение следующих команд. Оператор goto позволяет не только выйти из цикла, но и продолжить выполнение программы с нужного места по метке, например, можно перейти в другой цикл в Arduino.

Источник:
http://xn--18-6kcdusowgbt1a4b.xn--p1ai/%D1%86%D0%B8%D0%BA%D0%BB%D1%8B-%D0%B0%D1%80%D0%B4%D1%83%D0%B8%D0%BD%D0%BE/

Как сделать цикл в ардуино

Начнем с того что с циклами вы уже по-любому сталкивались: это конечно же основной цикл любой программы loop() . Цикл это грубо говоря рамки, код внутри которых 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 , в простонародии счётчик, в различных видах этот цикл есть и в других языках программирования, но на C++ он имеет очень гибкую настройку. При создании цикл принимает три “значения” (настройки): инициализация, условие и изменение. Цикл for обычно содержит переменную, которая изменяется на протяжении работы цикла, мы можем пользоваться её меняющимся значением в своих целях. Переменная является локальной для цикла, если она создаётся при инициализации.

  • 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++;

Объединим три предыдущих пункта в пример:

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 следующий пример:

Именно при помощи цикла for очень часто работают с массивами. Можно, например, 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, замкнутым:

Использование замкнутых циклов не очень приветствуется, но иногда является очень удобным способом поймать какое-то значение, или дать программе “зависнуть” при наступлении ошибки. Но, как мы знаем, нет ничего вечного, поэтому из цикла таки можно выйти при помощи оператора break .

Оператор break

Оператор break (англ. “ломать”) позволяет досрочно покинуть цикл, 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 называется цикл с предусловием, выполняется до тех пор, пока верно указанное условие. Если условие сразу неверно, цикл даже не начнёт свою работу и будет полностью пропущен. 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! Если не предусмотрим break , конечно же…

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 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.

Источник:
http://alexgyver.ru/lessons/loops/

Циклы FOR и WHILE в Arduino

Циклы с использованием операторов for и while являются одной из важнейших конструкций языка C++, лежащего в основе Ардуино. Они встречаются абсолютно в каждом скечте, даже если вы не подозреваете об этом. В этой статье мы познакомимся поближе с циклами, узнаем, в чем отличие for от while, как можно упростить написание программы с их помощью и каких ошибок следует избегать.

Читайте также  Привидение из марли

Цикл WHILE и бесконечный цикл в Ардуино

Если вы пока еще начинающий программист и хотите понять, что вообще такое цикл и зачем он нужен – посмотрите следующий раздел этой статьи с подробным описанием.

Оператор WHILE используется в C++ и Ардуино для организации повтора одних и тех команд произвольное количества раз. По сравнению с FOR цикл WHILE выглядит проще, он обычно используется там, где нам не нужен подсчет числа итераций в переменной, а просто требуется повторять код, пока что-то не изменится, не наступит какие-то событие.

Синтаксис WHILE

В качестве условий может использоваться любая конструкция языка, возвращающая логическое значение. Условиями могут быть операции сравнения, функции, константы, переменные. Как и при любых других логических операциях в Ардуино любое значение, кроме нуля будет восприниматься как истина (true), ноль – ложь (false).

Обратите внимание, что оператор while может использоваться без выделения блока фигурными скобками, в этом случае повторяться будет первая команда, встреченная после цикла. Крайне не рекомендуется использовать while без фигурных скобок, т.к. в этом случае можно очень легко допустить ошибку. Пример:

В данном случае надпись будет выводиться в бесконечном цикле без пауз, потому что команда delay(1000) повторяться не будет. Вы можете потратить много времени, выявляя такие ошибки – гораздо проще использовать фигурную скобку.

Пример использования цикла while

Чаще всего while используется для ожидания какого-либо события. Например, готовности объекта Serial к работе.

Пример ожидания прихода символа от внешних устройств по UART:

В данном случае мы будем считывать значения до тех пор, пока Serial.available() будет возвращать не нулевое значение. Как только все данные в буфере закончатся, цикл остановится.

Цикл FOR в Ардуино

В цикле FOR у нас есть возможность не только задать граничный условия, но и сразу определить переменную для счетчика, указать, как будет изменяться его значения на каждой итерации.

Синтаксис цикла FOR

Здесь конструкция будет немного сложнее:
for( ; ; )<

>

Самый простой пример:

Мы сразу создали переменную, инициализировали ее, указали, что в конце каждого цикла значение счетчика нужно увеличивать на единицу. И все – теперь можно использовать переменную внутри цикла.

Шаг переменной может быть иным. Вот примеры:

  • for(int i=0; i 0; i–) // Идем обратно – от 10 до 1

Цикл do while

В некоторых случаях нам нужно организовать цикл таким образом, чтобы инструкции блока выполнялись хотя бы один раз, а затем уже осуществлялась проверка. Для таких алгоритмов можно использовать конструкцию do while. Пример:

Никаких сложностей этот вариант цикла не представляет – мы просто перенесли блок с условиями вниз, поэтому все содержимое внутри фигурных скобок после оператора do выполнится до первой проверки.

Операторы continue и break

Бывают ситуации, когда вам нужно экстренно прервать выполнение цикла внутри блока цикла, не дожидаясь до перехода к блоку проверки условий. Для этого можно использовать оператор break:

Если мы просто хотим остановить ход выполнения текущей итерации, но не выйти из цикла, а перейти к блоку проверки условий, то должны использовать оператор continue:

Операторы continue и break могут использоваться со всеми вариантами циклов FOR и WHILE.

Вложенные циклы в Ардуино

Любые варианты циклов можно спокойно совмещать друг с другом, делая вложенные конструкции. Переменные, определенные в блоке «вышележащего» цикла будут доступны во внутреннем. Самый часто встречаемый пример такого рода циклов – обход двумерных массивов. В следующем примере мы используем двойной цикл: первый будет перебирать строчки (переменная i), второй, вложенный – столбцы (переменная j) массива, который мы определили в переменно arr.

Подробнее о циклах

Если вы никогда не работали с циклами, давайте слегка погрузимся в мир теории и разберемся, что такое циклы и зачем нам нужны эти загадочные конструкции языка.

Зачем нужен цикл

На самом деле, главная задача цикла – повторить одни и те же конструкции языка несколько раз. Такая потребность возникает практически в каждой программе и уж точно без цикла не обходится ни один скетч Ардуино – функция loop() тоже вызывается в бесконечном цикле.

Давайте рассмотрим следующий пример. Вам нужно подать питание одновременно на 5 светодиодов, подключенных к плате Arduino с 5 по 9 пины. Самым очевидным вариантом для этого будет размещение пяти инструкций подряд:

Опустим пока вопрос рискованности такого действия, ведь одновременное включение такого числа светодиодов создает повышенную нагрузку на схему питания платы. Главное для нас сейчас то, что мы создали пять строк кода, каждая из которых отличается от других всего лишь на одну цифру. Такой подход имеет следующие недостатки:

  • При любом изменении придется вносить правки одновременно во множество строк. Например, если нам понадобится переключить светодиоды на пины со 2 по 6 или не включить, а выключить напряжение, то придется сделать 5 изменений в коде. А если инструкций и изменений будет больше?
  • Объемный код с большим количеством однотипных инструкций неудобно и неприятно читать. Пять одинаковых строчек – не сильно страшно. Но привычка к грязному коду со временем приведет к десяткам и сотням лишних страниц в листинге, что повергнет в уныние и вас, и ваших коллег.
  • В процессе «копипастинга» почти одинаковых инструкций можно легко совершить ошибку, например, забыв поменять номер пинов: digitalWrite(5, HIGH); digitalWrite(5, HIGH);
  • Вы с легкостью провалите собеседование в любую нормальную софтверную компанию, показав интервьюеру такой код.

Исходя из всего этого, можно сделать вывод, что повторное многократное использование одних и тех же строк почти всегда нужно избегать и заменять циклами. Более того, во многих ситуациях без циклов не обойтись в принципе, их ничем заменить не получится. Вы не сможете изменить количество повторений кода в момент выполнения программы. Например, вам нужно обработать каждый элемент массива данных, поступившего от внешних устройств. Вы никогда не предугадаете, сколько будет данных, сколько раз повторить обработку и поэтому не сможете вставить нужное количество инструкций в момент написания статьи.

И тут нам на помощь приходят циклы.

Правила синтаксиса

Цикл в Ардуино – это специальный программный блок, который в момент выполнения программы будет вызываться определенное количество раз. В рамках этого блока мы описываем и сами команды, которые будут вызываться и правила, по которым контроллер будет определять, сколько раз их нужно вызвать.

В нашем описанном выше примере мы могли бы сказать контроллеру следующее:

Повтори команду digitalWrite 5 раз

В идеальном мире с роботами-программистами этого бы, наверное, хватило, но так как мы разговариваем с компьютером на языке C++, нам нужно перевести эту фразу на этот язык:

Повтори команду – нужно использовать специальные инструкции, говорящие контроллеру, что сейчас начинается что-то интересное с циклами while или for

digitalWrite – оставляем как есть, но пишем один раз и заключаем в фигурные скобки. Как быть с номерами пинов – чуть ниже.

5 раз – использовать для этого счетчик, который будет увеличиваться при каждом повторении. В начале (или конце) блока можно сравнивать значение этого счетчика с предельным значением (в данном случае 5) с помощью операции сравнения.

Давайте посмотрим на пример такой «переведенной» команды цикла с инструкцией while:

Тем, кто заметил в приведенном коде ошибку, ставим пятерку и пишем блок цикла по-другому:

Такого же результата можно добиться с использованием цикла FOR:

Как видим, в данном случае мы сразу помещаем все необходимые операции со счетчиком в одну инструкцию FOR – это гораздо удобнее, если вам нужно подсчитывать нужное количество.

Подробную информацию о правилах использования циклов вы можете получить в соответствующих разделах этой статьи.

Заключение

В этой статье мы рассмотрели очень важные конструкции языка Ардуино: циклы FOR и WHILE. Вы сможете встретить эти операторы практически в любом более-менее сложном скетче, потому что без циклов многие операции над данными были бы невозможны. Ничего сложного в синтаксисе циклов нет – вы без труда к ним привыкните и сможете активно использовать в своих проектах.

Источник:
http://arduinomaster.ru/program/tsikly-for-i-while-arduino/

Мультизадачность с Ардуино: несколько процессов одновременно

Этот материал описывает метод работы с Ардуино при котором создается иллюзия, что плата выполняет одновременно несколько задач.

Используя этот метод, Ардуино сможет одновременно делать ряд процессов:

  • переключение светодиода каждые 300 мс (миллисекунды);
  • прокрутка строки текста каждые 250 мс;
  • изменение настраиваемой гистограммы каждые 100 мс.

Вы сможете использовать данный материал как шаблон для своих собственных проектов.

Комплектующие

Для этого проекта требуется очень немного деталей:

  • 1x — микроконтроллер Arduino Uno R3
  • 1x — I2C ЖК-дисплей 16×2
  • 1x — USB-кабель arduino-to-PC
  • 4x — провода для перемычек с разъемами «папа-мама»

Все детали можно заказать в любом интернет-магазине.

Схема подключения

Изображение выше показывает как нам нужно всё соединить.

Код для Ардуино

Код вы найдете ниже. Вы можете скопировать его, либо скачать файл .ino и вставить его содержимое в новый эскиз arduino.

Читайте также  Холодильник (вернее, термоконтейнер) своими руками, Пикабу

Вам также потребуется установить библиотеку I2C для вашего ЖК-дисплея. Можно посмотреть в наших библиотеках на сайте или использовать библиотеку скачанную с http://arduino-info.wikispaces.com/LCD-Blue-I2C#v1. Если у вас есть другой чип, а не тот, что отмечен на фото выше — вам нужно будет скачать другую библиотеку.

После того как вы найдете подходящую библиотеку, загрузите zip-файл и установите её, используя нашу инструкцию.

Пустой цикл loop()<> в коде arduino заставит ардуино «вращаться» (прим.ред. — цикличность) несколько тысяч раз в секунду. Давайте посмотрим, что произойдет, когда мы добавим эту задачу

Одна задача.

Следующий код будет отображать «Hello World!» на вашем последовательном мониторе один раз в секунду:

Каждому циклу loop()<> теперь нужно более 1 секунды для завершения из-за команды задержки delay(1000).

Предполагая, что arduino имеет 16-мегагерцовый кристалл, команда delay(1000) тратит 16 000 000 тактов. Другие задачи возможны, если мы устраним эту задержку.

Многозадачность.

Давайте перепишем вышеприведенный фрагмент кода:

«Привет мир!» выведется после чего цикл loop()<> возвращается к цикличности с полной скоростью до тех пор, пока флажок 1 = истина.

Поскольку loop()<> нечего делать, а процесс работает на полной скорости, добавим еще одну задачу.

Эта часть кода заставляет светодиод «переключаться», после чего loop()<> снова возвращается в процесс, пока флаг Flag2 = true (флажок 2 = ложь).

Не обращая внимания на то, как устанавливаются флажки, мы теперь можем выполнять несколько задач в одно и тоже время.

Длительные задачи требуют специальных методов кода.

Многозадачность, скажем так, «коротких» задач, таких как мигание светодиода, довольно простое дело. Но что делать с многозадачностью при «длинных» задачах, такие как прокрутка текстового сообщения например? Это требуют другого подхода.

Чтобы создать иллюзию многозадачности (см. видео в начале материала), длинные задачи должны быть переписаны как серия небольших задач, таким образом каждый раз через цикл выполняется другой кусок кода.

Это достигается за счет использования «статических» переменных* для отслеживания того, как далеко продвинулась задача. В данном случае это показывают функции «scrollMessage ()» и «bargraph()».

* Когда подпрограмма вызывается, все «переменные» забывают свои предыдущие значения, если они не были объявлены «статическими», и в этом случае предыдущее значение доступно при вызове следующей подпрограммы.

Планировщик заданий

Секрет установки флагов — создать цикл в 1 миллисекунду (мс) с использованием одного из таймеров Arduino Uno R3. Можно использовать Timer/Counter 2 (8 бит), который оставляет Timer/Counter 1 (16-бит) свободным для других задач.

1 мс достигается путем деления частоты 16 000 000 Гц на 128 для получения интервала времени 8 микросекунд. Если теперь считать эти импульсы 8 мкс и генерировать прерывание, когда счетчик достигнет 125, то 125 x 8 или 1 мс истечет**.

** Фактически мы загружаем 125-1 = 124 в «сравнительный регистр соответствия», потому что прерывание не происходит до следующего (125-го) тактового импульса.

Флаги устанавливаются путем помещения следующего кода в ISR (процедуру обслуживания прерываний):

Как только счетчик достигнет своего целевого значения, счетчик очищается и устанавливается флаг. Вышеприведенный код занимает очень мало времени для выполнения, так как команд очень мало.

Основной цикл loop()<> видит каждый флаг, который задает планировщик задач и выполняет задачу. Добавление дополнительных задач достаточно просто. Создайте дополнительный счетчик и флаг, а затем имитируйте приведенный выше код. На графике выше показана взаимосвязь между тремя задачами, которые выполняет ардуино в данном примере.

Вы можете заметить, что:

  • иногда loop()<> не имеет задач для выполнения;
  • иногда loop()<> выполняет только одну или две задачи;
  • каждая из задач вызывается разное количество раз;
  • гистограмма продвигается каждые 100 мс;
  • текст прокручивается каждые 250 мс;
  • светодиод переключается каждые 300 мс.

Ключевые моменты

Для успешной многозадачности:

  • Избегайте функций delay() или delayMicroseconds(). Вместо этого
  • создавайте циклы и
  • используйте планировщик задач,
  • а длительные задачи следует рассматривать как серию небольших «кусков»
  • со «статическими» переменными, отслеживающими прогресс.

На этом пока всё про мультизадачность в Ардуино. Хороших вам проектов.

Источник:
http://arduinoplus.ru/multizadachnost-arduino/

Arduino — управляющие операторы

Каждый язык программирования имеет набор команд управления, обеспечивающих многократное выполнение одного и того же кода (цикл), выбор подходящего фрагмента кода (условия) и инструкции для выхода из текущего фрагмента кода.

Arduino IDE позаимствовал с C/C++ большинство необходимых элементов управления. Их синтаксис идентичен с C. Ниже мы в двух словах опишем их синтаксис.

Оператор if

Оператор if позволяет выполнить определенный фрагмент программы в зависимости от результата проверки определенного условия. Если условие выполняется, то код программы будет выполнен, если же условие не выполняется, то код программы будет пропущен. Синтаксис команды if выглядит следующим образом:

Условием может быть любое сравнение переменной или значения, возвращаемое функцией. Основным критерием условия if является то, что ответ всегда должен быть или истина (true) или ложь (false). Примеры условий для оператора if:

Внутри скобок, которые прописаны внутри условия, можно выполнить код.

Люди, которые приступают к изучению программирования, часто делают ошибку, приравнивая значение указанной переменной с помощью одного знака «=». Такая запись однозначно указывает на присвоение значения переменно, и, следовательно, условие всегда будет «true», то есть выполняться. Проверка того, что переменная равна определенному значению, всегда обозначается двойным знаком равно (==).

В качестве условия можно использовать состояние функции, например:

Приведенный выше пример будет выполнен следующим образом: на первом этапе вызывается функция init(). Эта функция возвращает значение, которое будет интерпретировано как «true» или «false». В зависимости от результата сравнения будет отправлен текст «ок» или ничего не будет отправлено.

Оператор if…else

Расширенным оператором if является оператор if….else. Он обеспечивает выполнение одного фрагмента кода, когда условие выполняется (true), и выполнение второй фрагмент кода, если условие не выполняется (false). Синтаксис операторf if….else выглядит следующим образом:

Команды «A» будут выполняться только в том случае, если условие выполнено, команда «B» будет выполняться, когда условие не выполнено. Одновременное выполнение команды «A» и «B» невозможно. Следующий пример показывает, как использовать синтаксис if…else:

Подобным образом можно проверить правильность выполнения функции и информировать об этом пользователя.

Обычной практикой является отрицание условия. Это связано с тем, что функция, которая выполнена правильно возвращает значение 0, а функция, которая отработала неверно по какой-то причине, возвращает ненулевое значение.

Объяснение такого «усложнения жизни» — просто. Если функция выполнена правильно, то это единственная информация, которая нам нужна. В случае же ошибки, стоит иногда понять, что пошло не так, почему функция не выполнена правильно. И здесь на помощь приходят числа, отличающиеся от нуля, т. е. с помощью цифровых кодов мы можем определить тип ошибки. Например, 1 — проблема с чтением какого-то значения, 2 — нет места в памяти или на диске и т. д.

В последнем измененном примере показано, как вызвать функцию, которая возвращает ноль при правильном выполнении:

Оператор switch case

Оператор if позволяет проверить только одно условие. Иногда необходимо выполнить одно из действий в зависимости от возвращаемого или прочитанного значения. Для этого идеально подходит оператор множественного выбора switch. Ниже показан синтаксис команды switch:

В зависимости от значения переменной var выполняются инструкции в определенных блоках. Метка case означает начало блока для указанного значения. Например, case 1: означает, что данный блок будет выполнен для значения переменной var, равной один.

Каждый блок должен быть завершен с помощью команды break. Он прерывает дальнейшее выполнение оператора switch. Если команду break пропустить, то инструкции будут выполняться и в последующих блоках до команды break. Метка default не является обязательной, как и else в команде if. Инструкции, расположенные в блоке default выполняются только тогда, когда значение переменной var не подходит ни к одному шаблону.

Часто бывает так, что одни и те же инструкции должны быть выполнены для одного из нескольких значений. Это можно достичь следующим образом:

В зависимости от значения переменной x будет выполнен соответствующий блок инструкций. Повторение case 2: case 3: case 5: информирует компилятор о том, что если переменная x имеет значение 2 или 3 или 5, то будет выполнен один и тот же фрагмент кода.

Оператор for

Оператор for используется для многократного выполнения одного и того же кода. Часто необходимо выполнить одни и те же инструкции, изменив только значение какой-то переменной. Для этого идеально подходит цикл for. Синтаксис команды выглядит следующим образом:

Первый параметр, приводимый в инструкции for — начальное значение переменной. Еще один элемент — это проверка условия о продолжении выполнения цикла. Цикл выполняется до тех пор, пока выполняется условие. Последний элемент — это изменение значения переменной. Чаще всего мы увеличиваем или уменьшаем ее значение (по необходимости). В этом примере, инструкции, содержащиеся в цикле будут выполняться при i=0…9.

Часто переменная, используемая в цикле объявляется там же:

Переменная, которая используется для подсчета последующих шагов цикла, может использоваться внутри нее для вызова функции с соответствующими параметрами.

Оператор while

Цикл for идеально подходит там, где мы хотим выполнить подсчет. В ситуации, когда необходимо выполнить определенные действия в результате какого-то события, которое не обязательно является предсказуемым (например, мы ждем нажатия кнопки), то мы можем использовать оператор while, который выполняет блок оператора до тех пор, пока выполняется условие. Синтаксис оператора while выглядит следующим образом:

Читайте также  Подготовка вишни к зиме – как уберечь дерево от холода? Видео

Важно, чтобы проверка состояния происходила в начале цикла. Может случиться так, что инструкции внутри цикла while не исполняться никогда. Кроме того, возможно создание бесконечного цикла. Давайте посмотрим два примера:

Первый блок операторов, расположенный внутри while не выполнится никогда. Переменная x имеет значение два и она не станет больше 5. Во втором примере мы имеем дело с бесконечным циклом. Переменная «y» имеет занчение 5, т. е. больше нуля. Внутри цикла не происходит никакого изменения переменной «y», поэтому цикл никогда не будет завершен.

Это распространенная ошибка, когда мы забываем об изменении параметра, вызывающего прекращение цикла. Ниже приведено два правильных примера применения цикла while:

В первом примере мы позаботились об изменении значения переменной, которая проверяется в условии. В результате цикл когда-нибудь завершится. Во втором примере был преднамеренно создан бесконечный цикл. Этот цикл эквивалентен функции loop () в Arduino IDE. Кроме того, внутри цикла введена проверка условия, после выполнения которого цикл завершается командой break.

Оператор do…while

Разновидностью цикла while является цикл do…while. Кроме синтаксиса он отличается местом проверки условия. В случае do…while проверка условия производится после выполнения блока инструкций. Это означает, что блок инструкций в теле цикла выполнится хотя бы один раз. Ниже приведен синтаксис команды do…while:

Все, что написано об операторе while относится также и к do…while. Ниже приведен пример использования цикла do…while:

Оператор break

Оператор break позволяет выйти из цикла (do…while, for, while) и выйти из опции switch. В следующем примере рассмотрим выполнение команды break:

Цикл должен быть исполнен для чисел от 0 до 9, но для числа 5 выполняется условие, которое запускает оператор break. Это приведет к выходу из цикла. В результате в последовательный порт (Serial.print) будет отправлены только числа 0,1,2,3,4.

Оператор continue

Оператор continue вызывает прекращение выполнения инструкций цикла (do…while, for, while) для текущего значения и переход к выполнению следующего шага цикла. В следующем примере показано, как работает оператор continue:

Как не трудно заметить, цикл будет выполнен для значения от 0 до 9. Для значения 5 исполнится команда continue, в результате чего инструкции, находящиеся после этой команды выполнены не будут. В результате в последовательный порт (Serial.print) будут отправлены числа 0,1,2,3,4,6,7,8,9.

Оператор return

Оператор return завершает выполнение вызываемой функции и возвращает значение определенного типа. В качестве параметра команды можно указать число, символ или переменную определенного типа. Важно, чтобы возвращаемое значение соответствует типу заявленной функции. В следующем примере показано, как использовать оператор return:

Как вы можете видеть, в одной функции можно использовать несколько операторов return, но сработает всегда только один из них. Допустимо использование оператора return без параметров. Это позволяет досрочно прекратить работу функции, которая не возвращает никакого значения.

В приведенном выше примере инструкция1 будет выполнять всегда, когда вызывается функция. Выполнение же инструкция2 и инструкция3 зависит от результата команды if. Если условие будет выполнено (true), то будет выполнена команда return и функция завершит работу.

В случае, когда условие не выполнено команда return так же не выполняется, а выполняются инструкции инструкция2 и инструкция3, и после этого функция завершает свою работу.

Оператор goto

Из идеологических соображений необходимо пропустить это описание… Оператор goto является командой, которую не следует использовать в обычном программировании. Он вызывает усложнения кода и является плохой привычкой в программировании. Настоятельно рекомендуем не использовать эту команду в своих программах. Из-за того, что goto есть в официальной документации на сайте arduino.cc приведем его краткое описание. Синтаксис команды goto:

Команда позволяет переход к обозначенной метке, т. е. к месту в программе.

Источник:
http://www.joyta.ru/10754-arduino-upravlyayushhie-operatory/

Как выполнять параллельные задачи (Threads) в программе для Arduino

В микропроцессорной технике параллельно выполняющиеся задачи называются тредами (Threads) – потоками. Это очень удобно, ведь часто бывает необходимо выполнять несколько операций одновременно. А можно ли заставить микроконтроллер Arduino выполнять сразу несколько задач, как настоящий процессор? Сейчас посмотрим.

  • Arduino UNO или иная совместимая плата;
  • 1 светодиод (вот из такого набора, например);
  • 1 пьезопищалка (вроде этой);
  • соединительные провода (рекомендую вот такой набор);
  • макетная плата (breadboard);
  • персональный компьютер со средой разработки Arduino IDE.

Инструкция по созданию параллельных потоков в программе для Arduino

1 Схема подключения для демонстрации потоков в работе с Arduino

Вообще говоря, Arduino не поддерживает настоящее распараллеливание задач, или мультипоточность. Но можно при каждом повторении цикла loop() указать микроконтроллеру проверять, не наступило ли время выполнить некую дополнительную, фоновую задачу. При этом пользователю будет казаться, что несколько задач выполняются одновременно.

Например, давайте будем мигать светодиодом с заданной частотой и параллельно этому издавать нарастающие и затихающие подобно сирене звуки из пьезоизлучателя. И светодиод, и пьезоизлучатель мы уже не раз подключали к Arduino. Соберём схему, как показано на рисунке.

Если вы подключаете светодиод к цифровому выводу, отличному от «13», не забывайте о токоограничивающем резисторе примерно на 220 Ом.

Схема подключения к Arduino для демонстрации параллельных потоков

2 Управление светодиодом и пьезоизлучателемс помощью оператора delay()

Напишем вот такой скетч и загрузим его в Ардуино.

После включения видно, что скетч выполняется не совсем так как нам нужно: пока полностью не отработает сирена, светодиод не мигнёт, а мы бы хотели, чтобы светодиод мигал во время звучания сирены. В чём же здесь проблема?

Дело в том, что обычным образом эту задачу не решить. Задачи выполняются микроконтроллером строго последовательно. Оператор delay() задерживает выполнение программы на указанный промежуток времени, и пока это время не истечёт, следующие команды программы не будут выполняться. Из-за этого мы не можем задать разную длительность выполнения для каждой задачи в цикле loop() программы. Поэтому нужно как-то сымитировать многозадачность.

3 Параллельные процессы без оператора «delay()»

Вариант, при котором Arduino будет выполнять задачи псевдо-параллельно, предложен разработчиками Ардуино. Суть метода в том, что при каждом повторении цикла loop() мы проверяем, настало ли время мигать светодиодом (выполнять фоновую задачу) или нет. И если настало, то инвертируем состояние светодиода. Это своеобразный вариант обхода оператора delay().

Существенным недостатком данного метода является то, что участок кода перед блоком управления светодиодом должен выполняться быстрее, чем интервал времени мигания светодиода «ledInterval». В противном случае мигание будет происходить реже, чем нужно, и эффекта параллельного выполнения задач мы не получим. В частности, в нашем скетче длительность изменения звука сирены составляет 200+200+200+200 = 800 мсек, а интервал мигания светодиодом мы задали 200 мсек. Но светодиод будет мигать с периодом 800 мсек, что в 4 раза больше того, что мы задали.

Вообще, если в коде используется оператор delay(), в таком случае трудно сымитировать псевдо-параллельность, поэтому желательно его избегать.

В данном случае нужно было бы для блока управления звуком сирены также проверять, пришло время или нет, а не использовать delay(). Но это бы увеличило количество кода и ухудшило читаемость программы.

4 Использование библиотеки ArduinoThreadдля создания параллельных потоков

Чтобы решить поставленную задачу, воспользуемся замечательной библиотекой ArduinoThread, которая позволяет с лёгкостью создавать псевдо-параллельные процессы. Она работает похожим образом, но позволяет не писать код по проверке времени – нужно выполнять задачу в этом цикле или не нужно. Благодаря этому сокращается объём кода и улучшается читаемость скетча. Давайте проверим библиотеку в действии.

Библиотека ArduinoThread

Первым делом скачаем с официального сайта архив библиотеки и разархивируем его в директорию libraries/ среды разработки Arduino IDE. Затем переименуем папку ArduinoThread-master в ArduinoThread.

Схема подключений останется прежней. Изменится лишь код программы.

В программе мы создаём два потока – ledThread и soundThread, каждый выполняет свою операцию: один мигает светодиодом, второй управляет звуком сирены. В каждой итерации цикла для каждого потока проверяем, пришло ли время его выполнения или нет. Если пришло – он запускается на исполнение с помощью метода run(). Главное – не использовать оператор delay(). В коде даны более подробные пояснения.

Параллельное выполнение потоков на Arduino

Загрузим код в память Ардуино, запустим. Теперь всё работает в точности так, как надо!

Источник:
http://soltau.ru/index.php/arduino/item/373-kak-vypolnyat-parallelnye-zadachi-threads-v-programme-dlya-arduino