Void setup void что это
Урок №8. Команды раздела настройки среды программирования (void setup). Что они обозначают и как влияют на робота. Сборка Лего.
Функции void setup () – именно с них начинается знакомство с программированием под arduino у большинства начинающих. В этой статье мы узнаем, для чего нужны эти функции, что можно, а что нельзя в них писать, а также попробуем найти решение таких проблем как ‘redefinision of void setup’, часто возникающих у новичков в проектах arduino.
Для чего нужна функция void setup()
Загрузив программу, Arduino дает нашему коду возможность поучаствовать в инициализации системы. Для этого мы должны указать микроконтроллеру команды, которые он выполнит в момент загрузки и потом забудет про них (т.е. эти команды выполнятся только один раз при старте системы). И именно с этой целью в нашей с вами программе мы должны выделить блок, в котором будут храниться эти команды. void setup(), а верней пространство внутри фигурных скобок этой функции, и является таким местом внутри Arduino скетча.
Синтаксис void setup()
Синтаксис функции setup очень прост:
// тут располагаются команды подпрограммы
В этом примере слово setup – это название функции. Нужно писать именно так, именно в таком регистре. Слово перед названием описывает тип возвращаемых данных. В данном случае никаких данных подпрограмма не возвращает, поэтому мы должны указать слово void. Все команды должны размещаться внутри фигурных скобок <>.
Не забывайте ставить фигурные скобки! Потеря хотя бы одной скобки сразу сделает всю программу непонятной для ардуино. Но и лишние скобки тоже не ставьте – это так же приведет к ошибке.
Примеры void setup()
Чаще всего внутри void setup указываются следующие инструкции:
2. Структура программы
Загрузив любой тестовый скетч Вы сразу увидите, что там обязательно присутствуют 2 функции: setup() и loop(). 
Т.о. и в своей программе Вы должны объявить эти две основные функции.
Функция setup() запускается один раз, после каждого включения питания или сброса платы Arduino/Freeduino. Используйте её, чтобы инициализировать переменные, установить режимы работы цифровых портов, и т.д.
Функция loop() в бесконечном цикле последовательно раз за разом исполняет команды, которые описаны в ее теле. Т.е. после завершения функции снова произойдет ее вызов.
Разберем простой пример:
Константы – предопределенные значения. Они используются, чтобы делать программы более легкими для чтения.
Объявление констант (а так же базовых макросов и функций) можно посмотреть в файле
как видите, там же объявляются и наши функции:
Классифицируем константы в группах:
Уровни сигналов порта HIGH и LOW
При чтении или записи к цифровому порту применимо только два возможных значения – порт может быть установлен как HIGH (высокий уровень) или LOW (низкий уровень).
Уровень HIGH соответствует 5 вольтам на выходе. При чтении значения на цифровом порте, начиная с 3 вольт и выше (до напряжения питания), микропроцессор воспримет это напряжение как HIGH. Эта константа представлена целым числом 1.
Уровень LOW соответствует 0 вольтам на выходе порта. При чтении значения на цифровом порте, начиная с 2 вольт и меньше (до 0V), микропроцессор воспримет это напряжение как LOW. Эта константа представлена целым числом 0.
Таким образом, оба следующих вызова будут эквивалентны:
Согласитесь — первый вариант более нагляден.
Настройка цифровых портов на ввод (INPUT) и вывод (OUTPUT) сигналов
Цифровые порты могут использоваться на ввод или вывод сигналов.
Изменение порта с ввода на вывод производится при помощи функции pinMode().
Порты, сконфигурированные на ввод сигналов, имеют большое входное сопротивление, что позволяет подключать к ним источник сигнала, и порт не будет потреблять большой ток.
Порты, сконфигурированные на вывод сигналов, имеют малое выходное сопротивление. Это означает, что такие порты могут обеспечивать подключенные к ним элементы электроэнергией. В этом состоянии порты поддерживают положительное или отрицательное направление тока до 40 мА (миллиампер) на другие устройства или схемы. Это позволяет подключить к ним какую-либо нагрузку, например светодиод (через резистор, ограничивающий ток). Порты, сконфигурированные как выводы, могут быть повреждены, если их замкнуть накоротко на «землю» (общая шина питания), на источник питания +5 В, или подсоединить к мощной нагрузке с малым сопротивлением.
Ардуино язык программирования: основные понятия
Язык программирования Ардуино основывается на языке C/C++, который широко распространен в мире программирования.
Целевой аудиторией Ардуино являются непрофессиональные пользователи в сфере роботостроения и простейших систем автоматики. Основной продукцией является набор плат, комбинируя которые, возможно создавать различные устройства, способные выполнять широкий ряд задач.
В качестве примера, из набора плат, выпускаемых данной фирмой, можно собрать автоматическую кормушку для своих домашних животных. И это лишь один из наиболее простых примеров. Сфера их возможного применения ограничивается лишь фантазией пользователей.
Кроме печатных плат, выпускаемых под торговой маркой Arduino, у них имеется собственный язык программирования Ардуино, который основывается на широко известном в кругу программистов языке C/C++. Давайте более подробно разберемся, что он из себя представляет.
Язык программирования
Язык программирования Ардуино довольно прост в освоении, так как основной целевой аудиторией его применения являются любители. Однако считается одним из самых лучших языков для программирования микроконтроллеров.
Arduino IDE является бесплатной программой, скачать которую может любой желающий. На нашем сайте вы можете скачать любую подходящую для вас версию среды. Также доступ к скачиванию IDE предоставлен на официальном сайте компании, а при желании, разработчиков можно отблагодарить, сделав денежный перевод.
Среда IDE поддерживается такими операционными системами, как Windows, MacOs и Linux. На официальном сайте компании указанно, что данный язык программирования написан на Wiring, но на самом деле его не существует и для написания используется C++ с небольшими изменениями.
Что необходимо для начала работы с Arduino IDE?
Для начала нам потребуются следующие вещи:
Имея этот набор, можно начинать экспериментировать с имеющимися у вас платами, записывая на них ваши первые скетчи.
Как настроить Ардуино на компьютере?
Делается это просто. Необходимо выполнить следующие действия:
Знакомство с интерфейсом Ардуино
Одним из основных элементов ардуино является главное меню программы, которое позволяет получить доступ ко всем доступным функциям нашей программы.
Ниже расположена панель с иконками, которые отображают наиболее используемые функции Arduino IDE:
Следующим по важности элементом является вкладка с файлами проекта. Если это простой скетч, то файл будет всего один. Однако сложные скетчи могут состоять из нескольких файлов. В таком случае на панели вкладок можно быстро переключить просмотр с одного файла на другой. Это очень удобно.
Самым большим из блоков является поле редактора наших скетчей. Тут мы можем просмотреть и, при необходимости, отредактировать нужный нам программный код. Отдельно реализовано поле для вывода системных сообщений. С его помощью можно убедиться, что сохранение вашего скетча или его загрузка были проведены успешно, и вы можете приступать к следующим действиям. Также в программе существует окно, отображающее наличие в ходе компиляции вашего скетча.
Основные функции языка программирования
Давайте наконец-то перейдем к самым основным функция языка программирования Ардуино.
Сразу скажем, что все функции вы можете найти в нашем удобном справочнике на нашем сайте.
Точка с запятой ;
Точка с запятой должна следовать за каждым выражением, написанным на языке программирования Arduino. Например:
В этом выражении мы присваиваем значение переменной и обратите внимание на точку с запятой в конце. Это говорит компилятору, что вы закончили кусок кода и переходите к следующему фрагменту. Точка с запятой в коде Ардуино отделяет одно полное выражение от другого.
Двойная обратная косая черта для однострочных комментариев //
Теперь, даже через 3 месяца когда я просматриваю эту программу я знаю о том куда подключался светодиод.
Компилятор будет игнорировать комментарии, поэтому вы можете писать все, что вам нравится. Если вам нужно много текста для комментария вы можете использовать многострочный комментарий, показанный ниже:
Комментарии похожи на сноски кода, но более распространены, чем те что ставят в книгах внизу страниц.
Фигурные скобки
Фигурные скобки используются для того, чтобы добавить инструкции, выполняемые функцией (мы обсудим функции дальше). Всегда есть открытая фигурная скобка и закрывающая фигурная скобка. Если вы забудете закрыть фигурную скобку, компилятор выведет код ошибки.
Функции ()
В Ардуино есть определенные функции, которые часто используются в среде Arduino IDE. Когда вы вводите их, имя функции будет оранжевым. Например, функция pinMode() является общей функцией, используемой для обозначения режима вывода Arduino.
Обратите внимание, что слово OUTPUT обычно синего цвета. В языке программирования Ардуино есть определенные ключевые слова, которые часто используются, а синий цвет помогает их идентифицировать. Arduino IDE автоматически превращает их в синий цвет.
Далее мы поговорим о двух функциях, используемых почти в любой программе Arduino.
void setup ( )
Возможно, вам интересно что означает void перед функцией setup(). Void означает, что функция не возвращает информацию.
Давайте рассмотрим пару вещей, которые вы должны знать о setup():
void loop( )
Как и в случае с setup(), функция loop() не возвращает никаких значений, поэтому перед неё предшествует слово void.
Если у вас есть датчик температуры, подключенный к вашему Arduino, например, тогда когда температура достигнет определенного порога вы можете включить вентилятор. Код цикла постоянно проверяет температуру, ожидающую запуска вентилятора. Поэтому, хотя код повторяется снова и снова, не каждая часть кода будет выполняться каждую итерацию цикла.
Существуют ли еще программы, работающие с Ардуино?
Помимо официальной Arduino IDE, существуют программы сторонних разработчиков, которые предлагают свои продукты для работы с микроконтроллерами на базе ардуино.
Аналогичный набор функций нам может предоставить программа, которая называется Processing. Она очень схожа с Arduino IDE, так как обе сделаны на одном движке. Processing имеет обширный набор функций, который мало уступает оригинальной программе. С помощью загружаемой библиотеки Serial пользователь может создать связь между передачей данных, которые передают друг другу плата и Processing.При этом мы можем заставить плату выполнять программы прямо с нашего ПК.
Существует еще одна интересная версия исходной программы. Называется она B4R, и главным ее отличием является использование в качестве основы не языка си, а другой язык программирования – Basic. Данный программный продукт является бесплатным. Для работы с ним существуют хорошие самоучители, в том числе и написанные создателями данного продукта.
Есть и платные варианты Arduino IDE. Одним из таких является программа PROGROMINO. Главным ее достоинством считается возможность автодополнения кода. При составлении программы вам больше не нужно будет искать информацию в справочниках. Программа сама предложит вам возможные варианты использования той или иной процедуры. В ее набор входит еще множество интересных функций, отсутствующих в оригинальной программе и способных облегчить вам работу с платами.
Конкуренты Ардуино
Данный рынок по производству микроконтроллеров для создания различных электронных схем и робототехники имеет много поклонников по всему земному шару. Данная ситуация способствует появлению на рынке не только конкурентов, которые предлагают схожие продукты. Кроме них выпускается значительное количество подделок разного качества. Одни очень тяжело отличить от оригиналов, ведь они имеют идентичное качество, другие обладают очень плохими характеристиками и могут вовсе не работать с оригинальными продуктами.
Существуют даже платы Arduino, которые поддерживают работу микропроцессоров с интерпретаторами JavaScript. Актуальны они, в первую очередь, для тех, кто желает использовать язык Java вместо Си. Ведь он более прост, и позволяет добиваться результатов с повышенной скоростью. Однако данные платы являются более дорогими по отношению к ардуино, что является существенным минусом.
Если вы ищите себе хобби и вам интересно такое направление, как электротехника, вы смело можете выбирать для этого Arduino. Плюсов такое хобби имеет массу. Вы будете развиваться в интеллектуальном плане, так как данное занятие потребует от вас знаний в разных областях.
Помимо развлечений, ваше хобби поможет вам в создании массы полезных изделий, которые вы сможете использовать для облегчения повседневной жизни. С каждым разом вы будете находить все новые и новые способы использования вашего увлечения.
Освоить данное занятие будет не так сложно, благодаря наличию большого количества учебников и самоучителей. В дальнейшем вы найдете множество единомышленников по всему миру, которые поделятся с вами своими знаниями и дадут вам стимул для совершения новых экспериментов!
Структура программы на языке C++ для Arduino
Рассмотрим пример минимально возможной программы на C++ для Arduino, которая ничего не делает:
Разберёмся что здесь написано и почему это обязательно: почему нельзя обойтись просто пустым файлом.
Из чего состоит программа
Блоки бывают разных видов и какой из них когда будет исполняться зависит от внешних условий. В примере минимальной программы вы можете видеть 2 блока. В этом примере блоки называются определением функции. Функция — это просто блок кода с заданным именем, которым кто-то затем может пользоваться из-вне.
Классика жанра: мигающий светодиод
Давайте теперь дополним нашу программу так, чтобы происходило хоть что-то. На Arduino, к 13-му пину подключён светодиод. Им можно управлять, чем мы и займёмся.
Скомпилируйте, загрузите программу. Вы увидите, что каждую секунду светодиод на плате помигивает. Разберёмся почему этот код приводит к ежесекундному миганию.
Каждое выражение — это приказ процессору сделать нечто. Выражения в рамках одного блока исполняются одно за другим, строго по порядку без всяких пауз и переключений. То есть, если мы говорим об одном конкретном блоке кода, его можно читать сверху вниз, чтобы понять что делается.
Если пронумеровать выражения по порядку, как они исполняются, получится:
Результат от этого не изменится ни на йоту: после компиляции вы получите абсолютно эквивалентный бинарный файл.
Что делают выражения
Теперь давайте попробуем понять почему написанная программа приводит в итоге к миганию светодиода.
Как известно, пины Arduino могут работать и как выходы и как входы. Когда мы хотим чем-то управлять, то есть выдавать сигнал, нам нужно перевести управляющий пин в состояние работы на выход. В нашем примере мы управляем светодиодом на 13-м пине, поэтому 13-й пин перед использованием нужно сделать выходом.
Это делается выражением в функции setup :
Уточняющие значения, такие как 13 и OUTPUT называются аргументами функции. Совершенно не обязательно, что у всех функций должно быть по 2 аргумента. Сколько у функции аргументов зависит от сути функции, от того как её написал автор. Могут быть функции с одним аргументом, тремя, двадцатью; функции могут быть без аргументов вовсе. Тогда для их вызова круглые скобка открывается и тут же закрывается:
На самом деле, вы могли заметить, наши функции setup и loop также не принимают никакие аргументы. И загадочное «нечто» точно так же вызывает их с пустыми скобками в нужный момент.
Вернёмся к нашему коду. Итак, поскольку мы планируем вечно мигать светодиодом, управляющий пин должен один раз быть сделан выходом и затем мы не хотим вспоминать об этом. Для этого идеологически и предназначена функция setup : настроить плату как нужно, чтобы затем с ней работать.
Перейдём к функции loop :
Как только сон окончен, функция loop завершается. По факту завершения «нечто» тут же вызывает её ещё раз и всё происходит снова: светодиод поджигается, горит, гаснет, ждёт и т.д.
Если перевести написанное на русский, получится следующий алгоритм:
Урок 2. Программируем Arduino: структура кода
В прошлой статье мы разобрали устройство платы Arduino, научились подключать ее к компьютеру и загрузили свой первый скетч! Называется он Blink и отвечает за мигание встроенного светодиода в плату с определенной частотой. Если вы начинающий, и только начали изучать мир Arduino, то вам некоторые функции в коде могут быть непонятны. Поэтому давайте разберем все по порядку. Структура кода в Arduino IDE – начинаем!
Программный код состоит из двух обязательных частей – функций. Первая часть называется void setup() (в переводе на русский – установка) и в ней прописывается код, который отработает всего один раз. Во второй обязательной функции void loop() прописывается код, работающий в бесконечном цикле. Сюда прописывается то, что будет происходить циклично (то есть с определенной частотой в определенный промежуток времени). Еще перед этими двумя функциями, то есть в самом начале кода, иногда прописываются различные директивы или переменные, которые будут необходимы для дальнейшей работы кода. Они будут постоянны на протяжении всего кода (это различные библиотеки, введенные названия устройств и т.д.)
Если перенестись на минутку в реальный мир, то эту структуру легко можно представить на простых вещах. Например, вы включаете свет в комнате, когда темно. Для этого, вы нажали на выключатель и лампочка загорелась. Также и в коде: сначала мы задаем постоянные данные, которые нам необходимы, то есть прописываем, что существует некое устройство (лампочка), прописываем для нее низкой значение
Таким образом, структура кода будет всегда одна и та же, вы ее сейчас видите ниже (от нее уже и нужно будет отталкиваться в дальнейшем, в зависимости от того, что вы хотите сделать и запрограммировать)
В нашем первом коде Blink есть некая функция PinMode(), а также delay() и digitalWrite()
Разберемся с каждой из них в отдельности.
В нашем коде встроенный светодиод мигает с частотой в одну секунду. Он подключается к выводу 13. В прошлом статье мы уже говорили, что на плате Arduino имеются выводы для подключения различных устройств и периферии – они делятся на цифровые и аналоговые. По отдельности их мы разберём чуть позднее, а пока скажем, что у каждого вывода есть номер. На плате Arduino Uno вверху расположены выводы, пронумерованные от 0 до 13. Это цифровые выводы, к ним подключают обычно различные светодиоды. Однако, вывод номер 13 отвечает за работу встроенного светодиода на плате и служит, чаще всего, для проверки ее работоспособности. Указав в скетче номер вывода, мы можем работать с устройством, которое подключено к нему.
Функция PinMode() служит для настройки этого самого вывода. Все выводы на плате могут работать, как входы, так и выходы. Потому пользователь это также должен учитывать. По умолчанию, все контакты являются входами, но для светодиода нужен выходной сигнал, так как на него идет рабочая команда и подается напряжение.
digitalWrite(13, HIGH); // подается высокое напряжение и светодиод включается.
digitalWrite(13, LOW); // напряжение не подается, светодиод выключен.
Функция delay() служит для установки задержки в программном коде между выполнением различных действий (так как контроллер не может одновременно выполнять несколько действий, а выполняет их последовательно). В самой функции прописывается время этой самой задержки в миллисекундах (1000мс=1с)
delay(1000); //устанавливаем задержку в 1 секунду
void loop()
<
digitalWrite(13, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(13, LOW);
delay(1000);
>
На этом наш второй урок по программированию на Arduino подходит к концу. Сегодня мы познакомились со структурой кода на примере Blink, узнали о новых функциях и как их использовать, а впереди нас ожидает еще много всего интересного и познавательного. Всем удачной компиляции и отличного настроения!