Подробно Arduino язык программирования для начинающих представлен в таблице далее. Микроконтроллер Arduino программируется на специальном языке программирования, основанном на C/C ++. Язык программирования Arduino является разновидностью C++, другими словами, не существует отдельного языка программирования для Arduino. Скачать книгу PDF можно в конце страницы.

В Arduino IDE все написанные скетчи компилируются в программу на языке C/C++ с минимальными изменениями. Компилятор Arduino IDE значительно упрощает написание программ для этой платформы и создание устройств на Ардуино становится намного доступней людям, не имеющих больших познаний в языке C/C++. Дадим далее небольшую справку с описанием основных функций языка Arduino с примерами.

Подробный справочник языка Ардуино

Язык можно разделить на четыре раздела: операторы, данные, функции и библиотеки.

Язык Arduino	Пример	Описание
Операторы
setup()	void setup () { pinMode (3, INPUT ); }	Функция используется для инициализации переменных, определения режимов работы выводов на плате и т.д. Функция запускается только один раз, после каждой подачи питания на микроконтроллер.
loop()	void loop () { digitalWrite (3, HIGH ); delay(1000); digitalWrite (3, LOW ); delay(1000); }	Функция loop крутится в цикле, позволяя программе совершать вычисления и реагировать на них. Функции setup() и loop() должны присутствовать в каждом скетче, даже если эти операторы в программе не используются.
Управляющие операторы
if	… if (x > if (x < 100) digitalWrite (3, LOW ); …	Оператор if используется в сочетании с операторами сравнения (==, !=, <, >) и проверяет, достигнута ли истинность условия. Например, если значение переменной x больше 100, то включается светодиод на выходе 13, если меньше — светодиодвыключается.
if..else	… if (x > 100) digitalWrite (3, HIGH ); else digitalWrite (3, LOW ); …	Оператор else позволяет cделать проверку отличную от указанной в if, чтобы осуществлять несколько взаимо исключающих проверок. Если ни одна из проверок не получила результат ИСТИНА, то выполняется блок операторов в else.
switch…case	… switch (x) { case 3: break ; } …	Подобно if, оператор switch управляет программой, позволяя задавать действия, которые будут выполняться при разных условиях. Break является командой выхода из оператора, default выполняется, если не выбрана ни одна альтернатива.
for	void setup () { pinMode (3, OUTPUT ); } void loop () { for (int i=0; i <= 255; i++){ analogWrite (3, i); delay(10); } }	Конструкция for используется для повторения операторов, заключенных в фигурные скобки. Например, плавное затемнение светодиода. Заголовок цикла for состоит из трех частей: for (initialization; condition; increment) — initialization выполняется один раз, далее проверяется условие condition, если условие верно, то выполняется приращение increment. Цикл повторяется пока не станет ложным условие condition.
while	void loop () { while (x < 10) { x = x + 1; Serial.println (x); delay (200); } }	Оператор while используется, как цикл, который будет выполняться, пока условие в круглых скобках является истиной. В примере оператор цикла while будет повторять код в скобках бесконечно до тех пор, пока x будет меньше 10.
do…while	void loop () { do { x = x + 1; delay (100); Serial.println (x); } while (x < 10); delay (900); }	Оператор цикла do…while работает так же, как и цикл while. Однако, при истинности выражения в круглых скобках происходит продолжение работы цикла, а не выход из цикла. В приведенном примере, при x больше 10 операция сложения будет продолжаться, но с паузой 1000 мс.
break continue	switch (x) { case 1: digitalWrite (3, HIGH ); case 2: digitalWrite (3, LOW ); case 3: break ; case 4: continue ; default : digitalWrite (4, HIGH ); }	Break используется для принудительного выхода из циклов switch, do, for и while, не дожидаясь завершения цикла. Оператор continue пропускает оставшиеся операторы в текущем шаге цикла.
Синтаксис
; (точка с запятой)	… digitalWrite (3, HIGH ); …	Точка с запятой используется для обозначения конца оператора. Забытая в конце строки точка с запятой приводит к ошибке при компиляции.
{} (фигурные скобки)	void setup () { pinMode (3, INPUT ); }	Открывающая скобка “{” должна сопровождаться закрывающей скобкой “}”. Непарные скобки могут приводить к скрытым и непонятным ошибкам при компиляции скетча.
// (комментарий)	x = 5; // комментарий

Этот урок дает минимальные знания, необходимые для программирования систем Ардуино на языке C. Можно только просмотреть его и в дальнейшем использовать как справочную информацию. Тем, кто программировал на C в других системах можно пропустить статью.

Повторю, что это минимальная информация. Описание указателей, классов, строковых переменных и т.п. будет дано в последующих уроках. Если что-то окажется непонятным, не беспокойтесь. В дальнейших уроках будет много примеров и пояснений.

Структура программы Ардуино.

Структура программы Ардуино достаточно проста и в минимальном варианте состоит из двух частей setup() и loop().

void setup() {

void loop() {

Функция setup() выполняется один раз, при включении питания или сбросе контроллера. Обычно в ней происходят начальные установки переменных, регистров. Функция должна присутствовать в программе, даже если в ней ничего нет.

После завершения setup() управление переходит к функции loop(). Она в бесконечном цикле выполняет команды, записанные в ее теле (между фигурными скобками). Собственно эти команды и совершают все алгоритмические действия контроллера.

Первоначальные правила синтаксиса языка C.

; точка с запятой Выражения могут содержать сколь угодно много пробелов, переносов строк. Признаком завершения выражения является символ ”точка с запятой ”.

z = x + y;
z= x
+ y ;

{ } фигурные скобки определяют блок функции или выражений. Например, в функциях setup() и loop().

/* … */ блок комментария , обязательно закрыть.

/* это блок комментария */

// однострочный комментарий , закрывать не надо, действует до конца строки.

// это одна строка комментария

Переменные и типы данных.

Переменная это ячейка оперативной памяти, в которой хранится информация. Программа использует переменные для хранения промежуточных данных вычислений. Для вычислений могут быть использованы данные разных форматов, разной разрядности, поэтому у переменных в языке C есть следующие типы.

Тип данных	Разрядность, бит	Диапазон чисел
boolean	8	true, false
char	8	-128 … 127
unsigned char	8	0 … 255
byte	8	0 … 255
int	16	-32768 … 32767
unsigned int	16	0 … 65535
word	16	0 … 65535
long	32	-2147483648 … 2147483647
unsigned long	32	0 … 4294967295
short	16	-32768 … 32767
float	32	-3.4028235+38 … 3.4028235+38
double	32	-3.4028235+38 … 3.4028235+38

Типы данных выбираются исходя из требуемой точности вычислений, форматов данных и т.п. Не стоит, например, для счетчика, считающего до 100, выбирать тип long. Работать будет, но операция займет больше памяти данных и программ, потребует больше времени.

Объявление переменных.

Указывается тип данных, а затем имя переменной.

int x; // объявление переменной с именем x типа int
float widthBox; // объявление переменной с именем widthBox типа float

Все переменные должны быть объявлены до того как будут использоваться.

Переменная может быть объявлена в любой части программы, но от этого зависит, какие блоки программы могут ее использовать. Т.е. у переменных есть области видимости.

Переменные, объявленные в начале программы, до функции void setup(), считаются глобальными и доступны в любом месте программы.
Локальные переменные объявляются внутри функций или таких блоков, как цикл for, и могут использоваться только в объявленных блоках. Возможны несколько переменных с одним именем, но разными областями видимости.

int mode; // переменная доступна всем функциям

void setup() {
// пустой блок, начальные установки не требуются
}

void loop() {

long count; // переменная count доступна только в функции loop()

for (int i=0; i < 10;) // переменная i доступна только внутри цикла
{
i++;
}
}

При объявлении переменной можно задать ее начальное значение (проинициализировать).

int x = 0; // объявляется переменная x с начальным значением 0
char d = ‘a’; // объявляется переменная d с начальным значением равным коду символа ”a”

При арифметических операциях с разными типами данных происходит автоматическое преобразование типов данных. Но лучше всегда использовать явное преобразование.

int x; // переменная int
char y; // переменная char
int z; // переменная int

z = x + (int) y; // переменная y явно преобразована в int

Арифметические операции.

Операции отношения.

Логические операции.

Операции над указателями.

Битовые операции.

&	И
\|	ИЛИ
^	ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ
~	ИНВЕРСИЯ
<<	СДВИГ ВЛЕВО
>>	СДВИГ ВПРАВО

Операции смешанного присваивания.

Выбор вариантов, управление программой.

Оператор IF проверяет условие в скобках и выполняет последующее выражение или блок в фигурных скобках, если условие истинно.

if (x == 5) // если x=5, то выполняется z=0
z=0;

if (x > 5) // если x >
{ z=0; y=8; }

IF … ELSE позволяет сделать выбор между двух вариантов.

if (x > 5) // если x > 5, то выполняется блок z=0, y=8;
{
z=0;
y=8;
}

{
z=0;
y=0;
}

ELSE IF – позволяет сделать множественный выбор

if (x > 5) // если x > 5, то выполняется блок z=0, y=8;
{
z=0;
y=8;
}

else if (x > 20) // если x > 20, выполняется этот блок
{
}

else // в противном случае выполняется этот блок
{
z=0;
y=0;
}

SWITCH CASE - множественный выбор. Позволяет сравнить переменную (в примере это x) с несколькими константами (в примере 5 и 10) и выполнить блок, в котором переменная равна константе.

switch (x) {

case 5:
// код выполняется если x = 5
break;

case 10:
// код выполняется если x = 10
break;

default:
// код выполняется если не совпало ни одно предыдущее значение
break;
}

Цикл FOR . Конструкция позволяет организовывать циклы с заданным количеством итераций. Синтаксис выглядит так:

for (действие до начала цикла;
условие продолжения цикла;
действие в конце каждой итерации) {

// код тела цикла

Пример цикла из 100 итераций.

for (i=0; i < 100; i++) // начальное значение 0, конечное 99, шаг 1

{
sum = sum + I;
}

Цикл WHILE . Оператор позволяет организовывать циклы с конструкцией:

while (выражение)
{
// код тела цикла
}

Цикл выполняется до тех пор, пока выражение в скобках истинно. Пример цикла на 10 итераций.

x = 0;
while (x < 10)
{
// код тела цикла
x++;
}

DO WHILE – цикл с условием на выходе.

do
{
// код тела цикла
} while (выражение);

Цикл выполняется пока выражение истинно.
BREAK – оператор выхода из цикла. Используется для того, чтобы прервать выполнение циклов for, while, do while.

x = 0;
while (x < 10)
{
if (z > 20) break; // если z > 20, то выйти из цикла
// код тела цикла
x++;
}

GOTO – оператор безусловного перехода.

goto metka1; // переход на metka1
………………
metka1:

CONTINUE - пропуск операторов до конца тела цикла.

x = 0;
while (x < 10)
{
// код тела цикла
if (z > 20) continue; // если z > 20, то вернуться на начало тела цикла
// код тела цикла
x++;
}

Массивы.

Массив это область памяти, где последовательно хранятся несколько переменных.

Объявляется массив так.

int ages; // массив из 10 переменных типа int

float weight; // массив из 100 переменных типа float

При объявлении массивы можно инициализировать:

int ages = { 23, 54, 34, 24, 45, 56, 23, 23, 27, 28};

Обращаются к переменным массивов так:

x = ages; // x присваивается значение из 5 элемента массива.
ages = 32; // 9 элементу массива задается значение 32

Нумерация элементов массивов всегда с нуля.

Функции.

Функции позволяют выполнять одни и те же действия с разными данными. У функции есть:

имя, по которому ее вызывают;
аргументы – данные, которые функция использует для вычисления;
тип данных, возвращаемый функцией.

Описывается пользовательская функция вне функций setup() и loop().

void setup() {
// код выполняется один раз при запуске программы
}

void loop() {
// основной код, выполняется в цикле
}

// объявление пользовательской функции с именем functionName
type functionName(type argument1, type argument1, … , type argument)
{
// тело функции
return();
}

Пример функции, вычисляющей сумму квадратов двух аргументов.

int sumQwadr (int x, int y)
{
return(x* x + y*y);
}

Вызов функции происходит так:

d= 2; b= 3;
z= sumQwadr(d, b); // в z будет сумма квадратов переменных d и b

Функции бывают встроенные, пользовательские, подключаемые.

Очень коротко, но этих данных должно хватить для того, чтобы начать писать программы на C для систем Ардуино.

Последнее, что я хочу рассказать в этом уроке, как принято оформлять программы на C. Думаю, если вы читаете этот урок в первый раз, стоит пропустить этот раздел и вернутся к нему позже, когда будет что оформлять.

Главная цель внешнего оформления программ это улучшить читаемость программ, уменьшить число формальных ошибок. Поэтому для достижения этой цели можно смело нарушать все рекомендации.

Имена в языке C.

Имена, представляющие типы данных, должны быть написаны в смешанном регистре. Первая буква имени должна быть заглавная (верхний регистр).

Signal, TimeCount

Переменные должны быть записаны именами в смешанном регистре, первая буква строчная (нижний регистр).

Операторы if и else в Arduino используются для создания блоков условий в тексте программы. С их помощью можно создавать интеллектуальные системы, которые самостоятельно принимают решение о том, что должна делать программа в зависимости от текущих условий. В этой статье мы рассмотрим синтаксис if в ардуино, а также примеры применения условий в разных ситуациях.

if – это оператор языка C++, который активно используется и в Arduino. Для обозначения условий в ардуино используется такая конструкция:

If (условие) { // В этом блоке список команд, выполняющихся, если условие истино или имеет значение, отличное от 0 } else { // В этом блоке список команд, выполняющихся, если условие ложно или имеет значение, равное 0 }

Условие – это некоторое логическое выражение, возвращающее истину (TRUE) или ложь (FALSE) . В одном условии можно использовать несколько выражений, объединяя их специальными логическими операторами. Мы подробно рассмотрим эти операторы чуть позже. Примеры условий:

if(a) – вернет истину, если значение переменной a не равно 0 или FALSE
if(a==5 && b>5) – вернет истину, если значение a равно 5, а b больше 5.
if(!a) – вернет истину, если a сдержит 0 или FALSE.

Если последовательность команд состоит из одой команды, то символы { } можно не ставить (хотя категорически рекомендуется ставить их всегда во избежание глупых ошибок):

if (условие )

// Команда

Можно обойтись и без блока else , если вы хотите делать что-то только при выполнении условия и не будете ничего делать, если условие не выполнилось.

if(условие )

// Команды

В следующих разделах мы познакомимся с конкретными примерами и рассмотрим варианты синтаксиса. Но сперва давайте немного поговорим о том, что же такое условия и для чего они нужны в Arduino. Если вы уже имели опыт написания программ, смело можете порпустить этот раздел.

Условия в тексте программы Arduino

Что такое условие

Представьте себя на минуту вежливым роботом, который очень любит вкусные апельсины. К вам могут подходить разные люди и дарить совершенно разные сладости, но вы должны оставлять себе только круглые предметы оранжевого цвета. Какой алгоритм вы бы выбрали для своей программы?

Самый простой вариант, приходящий в голову, выглядит так:

Получить предмет из рук человека.
Определить цвет.
Если цвет оранжевый, то взять.
Иначе (если цвет не оранжевый), то не брать, но сказать спасибо.

В этом тексте мы с вами использовали слово «если», входящее в русском языке в состав любого условия. Если идет дождь, надо взять зонт. Если у светофора горит красный, надо стоять и ждать. Если нажать на выключатель, станет светло. Мы пользуемся условиями постоянно, они помогают нам выработать какое-то правило поведения, когда есть несколько вариантов действий, а мы должны выбрать один из них. В нашем конкретном примере у нас два варианта действий после проверки условия. Первый вариант возникает когда условие выполнилось (цвет оранжевый) – мы запускаем последовательность действий по приемке предмета. Если условие не выполнилось (цвет любой, но не оранжевый), то запускаем процесс возврата и благодарности.

Как же теперь отразить эти условия в программе для ардуино?

Условие и ветвление в тексте программы

Если представить алгоритм действий как последовательность команд, то в момент возникновения условия нам надо как-то разделить эту одну последовательность на две. Конечно, в момент выполнения команд контроллер всегда выполняет только одну цепочку команд. Но вот какой именно программный блок выбрать – он определяет сам, исходя из каких-то данных, полученных из окружения: сигналов датчиков, значений переменных и т.д. Каждый раз при запуске программы внешние сигналы будут разные, поэтом и выбираемая последовательность будет отличаться.

Вариантов условий и наших ответных действий может быть множество и все они должны быть в тексте нашей программы. Мы должны придумать какой-то способ, чтобы пометить в этом тексте, какие команды в какой ситуации нужно выбрать.

Самым простым вариантом записи условий было бы использование графических методов. На языке блок-схем мы бы просто провели линию для каждого из вариантов.

На одном листе можно нарисовать множество веток и изобразить логику принятия решения. Но когда мы пишем программу в Arduino IDE, графического способа у нас нет. Разбить текст на несколько колонок мы тоже не можем. Единственный остающийся вариант – как-то пометить те или иные последовательности команд с помощью специальных конструкций. Именно для этих целей и служат блоки if и else.

С помощью if и else мы «разделяем» список команд на те, которые будут выполняться при одних условиях и те, которые будут выполнять при других. Мы разветвляем программу, именно поэтому блок условий часто называют реализацией ветвления.

Рассмотрим еще раз синтаксис и поясним значение каждого оператора:

if(условие){

if (условие) – здесь мы формулируем условие, которое при запуске программы может выполниться (тогда результат будет TRUE или любое число, не равное 0) или нет (тогда результат будет FALSE или 0).
В случае TRUE будут выполнены команды из первого блока в фигурных скобках.
Если условие вернет FALSE, то будет выполнен блок в фигурных скобках после слова else .

Давайте же рассмотрим примеры использования if else в реальном коде ардуино.

Примеры if и else в ардуино

Простой пример блока условия

Самый простой пример использования условий:

If(1){ Serial.println("True"); }else{ Serial.println("False"); }

В мониторе порта у нас появится надпись “True”, потому что условие всегда выдаст 1 и всегда будет выполняться только первый блок. Написав if(0), мы заставим постоянно выполняться второй блок после else.

Пример бессмысленный, потому что всегда будет выполняться вполне определенный блок и можно обойтись и без if. Но нам нужно посмотреть примеры синтаксиса, поэтому сойдет и такой вариант.

Рассмотрим следующий пример, подставив вместо конкретной константы переменную. Ардуино определит значение переменой в блоке if и выберет первый или второй блок для продолжения работы.Бессмысленность та же, но уже используем переменную, значение которой можно легко менять.

Boolean b = true; if(b){ Serial.println("True"); }

Пример if с digitalRead

А вот теперь давайте рассмотрим первый осмысленный пример. Мы получим значение цифрового датчика и просигнализируем светодиодом, если digitalRead вернет значение высокого уровня сигнала.

If(digitalRead(10)){ digitalWrite(13, HIGH); }else{ digitalWrite(13, LOW); }

Заметьте, мы не знаем в момент написания кода, какой вариант будет выполнен – ведь значение датчика (или уровень шума) на входе могут быть совершенно разными. В момент выполнения кода только сам контроллер решит, какие команды будут выполнены, исходя из тех значений, которые будут на входе в тот момент.

Пример if с роботом

Давайте попробуем реализовать пример с нашим любящим апельсины роботом в ардуино. Для упрощения задачи будем считать, что у нас есть функция isOrange(), возвращающая истину, если цвет оранжевый.

If (getOrange()) { Serial.println("Thank you! I like it!"); } else { Serial.println("Thank you! But I don’t like it!"); }

Если функция isOrange() вернет true, то будет выполнен первый блок, иначе – второй. Вместо вывода на экран можно добавить другие команды, например, управления сервоприводами, контролирующими манипуляторы.

Пример if и сравнение диапазонов

Давайте рассмотрим пример if с функцией analogRead(). Мы получим значение с датчика и сравним его с некоторым пороговым значением.

if(analogRead(A0)>500){

Serial.println(“Ok!”);

Здесь ардуино в блоке if вызовет , получит значение сигнала на пине A0 и выберет первый или второй вариант действий в зависимости от значения. Для сравнения значения мы используем символ «>». Нам доступны и другие варианты:

«>» – вернет истину, если значение «больше».
«>-» – вернет истину, если значение «больше или равно указанному».
«<» – вернет истину, если значение меньше
«<=» – вернет истину, если значение меньше или равно
«!=» – вернет истину, если значение не равно указанном, т.е. больше или меньше

Логические операторы в условиях

В блоке условий можно вставлять несколько логических выражений. Например, для того, чтобы потребовать не только оранжевый, но и круглый объект, мы должны объединить два условия с помощью оператора «&&» (нужно указать именно два символа). Использование этого оператора определяет жесткие условия, когда для выполнения логического выражения нам нужно обязательно выполнить все внутренние выражения. Рассмотрим пример для нашего робота (считаем, что у нас есть функции isOrange() и isSphere()):

If(isOrange() && isSphere()){ Serial.println("Thank you! I like it!"); }

Список операторов условий:

&& – условие И
|| – условие ИЛИ
! – отрицание условия

Более подробно логические условия рассмотрены в статье про логические операторы

Несколько связанных условий

Завершим наш рассказ об if в ардуино описанием ситуации, когда мы по-разному должны реагировать не на два, а на большее количество вариантов условий. Например, для робота ардуино с датчиком расстояния нужно выполнить такие условия:

Расстояние робота до препятствия больше 2 метров – едем на максимальной скорости
Расстояние робота до препятствия меньше 2 метров, но больше 1 метра – уменьшаем скорость
Расстояние робота до препятствий меньше1 метра – еще раз уменьшаем скорость.
Расстояние робота до препятствия меньше 20 см – останавливаемся и поворачиваем.

В Arduino такие множественные «подусловия» реализуются сочетанием оператора else и if. Давайте рассмотрим его на нашем примере. Пусть у нас определена функция getDistance(), возвращающая расстояние в сантиметрах. Тогда условие будет выглядеть так:

If (getDistance() > 200) { // Не сбавляем скорость, едем вперед } else if (getDistance() >= 100) { /* В этом условии мы поверяем, не больше ли значение 100. В принципе, 200 или 300 тоже больше 100, но первый блок выполнится первым, поэтому отработка при условии >200 уже будет выполнена. Если бы значение было больше 200, то до нашего блока управление просто не дошло. Поэтому в этом блоке мы будем рассматривать ситуацию, когда значение меньше 200, но больше 100. Робот уменьшит скорость – он почувствует, что скоро препятствие. */ } else if (getDistance() >= 20) { /* Расстояние меньше метра (если больше – мы бы попали в предыдущий блок), но еще больше 20. Притормозим, готовясь к препятствию. */ } else { /* А вот теперь уже все понятно. Расстояние меньше 20 (иначе все верхние блоки сработали бы). Поэтому смело считаем, что перед нами препятствие и поворачиваем. */ }

Таким образом, в одном блоке ветвлений мы отработали разные ситуации с роботом, заставив его действовать адаптивно, по обстоятельствам.

Заключение

Условия в любом языке программирования имеют крайне важное значение. Ни одна серьезная программа на ардуино не обходится без условий if else. Именно в блоках условий проявляется интеллект робота, автоматического устройства и программиста, который его программирует. Именно в условиях отрабатываются все тонкости алгоритмов и именно там спрятаны боьшинство логических ошибок алгоритмов. Обязательно постарайтесь понять и отработать навыки работы с блоком if на реальных примерах. И обращайтесь к учебникам, если останутся какие-то неясности и непонимания.

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.

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

while(<условие или список условий>)
{
<программный блок, который будет повторяться>
}

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).

// Бесконечный цикл while(true){ Serial.println("Waiting…"); } // Цикл, выполняющийся до изменения значения функции checkSignal() while(!checkSignal()){ Serial.println("Waiting…"); }

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:

While(true) Serial.print("Waiting for interruption"); delay(1000);

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.

Serial.begin(9600); while (!Serial) { ; // Для некоторых плат ардуино требуется ждать, пока не освободится последовательный порт }

Пример ожидания прихода символа от внешних устройств по UART:

While(Serial.available()){ int byteInput = Seria.read(); // Какие-то другие действия }

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 (<начальное значение счетчика>;<условие продолжения выполнения цикла>;<изменение значения счетчика на каждом шаге>){
<список_команд>
}

Самый простой пример:

For(int i=5;i<10;i++){ // Конструкция «3 в одном» pinMode(i, OUTPUT); }

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<10; i=i+2) // Шаг 2
for(int i=0; i<10; i+=2) // Аналогичен предыдущему
for(int i=10; 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:

Do { Serial.println("Working"); } while (checkSomething());

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 :

While (true) { if (checkSomething()) { 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 :

While (true) { if (checkSomething()) { 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.

Int arr; void setup() { for (int i = 0; i < 10; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { arr[i][j] = i * j; Serial.println(arr[i][j]); } } }

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:

digitalWrite(5, HIGH);

digitalWrite(6, HIGH);

digitalWrite(7, HIGH);

digitalWrite(8, HIGH);

digitalWrite(9, HIGH);

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:

Int counter = 0; // Переменная, в которой будет храниться значение счетчика // Мы просим процессор повторять конструкцию в фигурных скобках до тех пор, пока условие в круглых скобках будет возвращать истину. // В нашем случае counter – наш счетчик, 5 – предельное значение, условие значение счетчика меньше 5. // Но мы можем указывать совершенно разные логические операторы while (counter < 5) { digitaWrite(5, HIGH); // Будем включать светодиод counter++; // Увеличиваем значение счетчика } // Дойдя до сюда, исполняющий процессор переместится в начало блока и опять займется проверкой условий. Если условия вернут истину, команды в блоке между { и } выполнятся еще раз. Если условие не выполнится - процессор переместится к концу блока и пойдет дальше. Этот цикл больше его не заинтересует.

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

While (counter < 5) { // Вот теперь мы будем включать разные светодиоды, с 5 (0+5) по 9 (4+5) digitalWrite(counter + 5, HIGH); counter++; }

Такого же результата можно добиться с использованием цикла FOR:

For(int counter =0; counter<5; counter ++){ digitalWrite(counter+5, HIGH); }

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.

/ /

Оператор For

Конструкция for используется для повторения блока операторов, заключенных в фигурные скобки. Счетчик приращений обычно используется для приращения и завершения цикла. Оператор for подходит для любых повторяющихся действий и часто используется в сочетании с массивами коллекций данных/выводов.

Заголовок цикла for состоит из трех частей:

for (initialization ; condition ; increment ) {операторы выполняющиеся в цикле}

Инициализация (Initialization) выполняется самой первой и один раз. Каждый раз в цикле проверяется условие (condition), если оно верно, выполняется блок операторов и приращение (increment), затем условие проверяется вновь. Когда логическое значение условия становится ложным, цикл завершается.

Пример

// Затемнение светодиода с использованием ШИМ-вывода int PWMpin = 10; // Светодиод последовательно с резистором 470 ом на 10 выводов void setup() { // настройка не нужна } void loop() { for (int i=0; i <= 255; i++){ analogWrite(PWMpin, i); delay(10); } }

Цикл for в Си гораздо более гибкий, чем циклы for в других языках программирования, например, в Бейсике. Любой из трех или все три элемента заголовка могут быть опущены, хотя точки с запятой обязательны. Также операторы для инициализации, условия и приращения цикла могут быть любым допустимым в Си операторами с независимыми переменными, и использовать любой тип данных Си, включая данные с плавающей точкой (floats). Эти необычные для цикла for типы операторов позволяют обеспечить программное решение некоторых нестандартных проблем.

Например, использование умножения в операторе счетчика цикла позволяет создавать логарифмическую прогрессию:

For(int x = 2; x < 100; x = x * 1.5){ println(x); }

Генерируется: 2,3,4,6,9,13,19,28,42,63,94

Другой пример, плавное уменьшение или увеличение уровня сигнала на светодиод с помощью одного цикла for :

Void loop(){ int x = 1; for (int i = 0; i > -1; i = i + x){ analogWrite(PWMpin, i); if (i == 255) x = -1; // переключение управления на максимуме delay(10); } }

Подробный справочник языка Ардуино

Операторы

Управляющие операторы

Синтаксис

Условия в тексте программы Arduino

Что такое условие

Условие и ветвление в тексте программы

Примеры if и else в ардуино

Простой пример блока условия

Пример if с digitalRead

Пример if с роботом

Пример if и сравнение диапазонов

Логические операторы в условиях

Несколько связанных условий

Заключение

Синтаксис WHILE

Цикл FOR в Ардуино

Синтаксис цикла FOR

Цикл do while

Операторы continue и break

Вложенные циклы в Ардуино

Подробнее о циклах

Зачем нужен цикл

Правила синтаксиса

Заключение

Оператор For

Пример