Урок 19. Светильник, управляемый по USB


В этом уроке мы отправляем устройству команды, как ему светить.

Список деталей для эксперимента

Принципиальная схема

Урок 19. Светильник, управляемый по USB. Принципиальная схема

Схема на макетке

Урок 19. Светильник, управляемый по USB. Схема на макетке

Скетч

  1.     #define LED_PIN 9
  2.     // для работы с текстом существуют объекты-строки (англ. string)
  3.     String message;
  4.  
  5.     void setup()
  6.     {
  7.       pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  8.       Serial.begin(9600);
  9.     }
  10.  
  11.     void loop()
  12.     {
  13.       // передаваемые с компьютера данные поставляются байт за
  14.       // байтом, в виде отдельных символов (англ. character). Нам
  15.       // нужно последовательно их обрабатывать пока (англ. while)
  16.       // в порту доступны (англ. available) новые данные
  17.       while (Serial.available()) {  
  18.         // считываем (англ. read) пришедший символ в переменную
  19.         char incomingChar = Serial.read();
  20.         // не стоит путать целые числа и символы. Они соотносятся
  21.         // друг с другом по таблице, называемой кодировкой. Например
  22.         // '0' — это 48, '9' — 57, 'A' — 65, 'B' — 66 и т.п. Символы
  23.         // в программе записываются в одинарных кавычках
  24.         if (incomingChar >= '0' && incomingChar <= '9') {
  25.           // если пришёл символ-цифра, добавляем его к сообщению
  26.           message += incomingChar;
  27.         } else if (incomingChar == '\n') {
  28.           // если пришёл символ новой строки, т.е. enter, переводим
  29.           // накопленное сообщение в целое число (англ. to integer).
  30.           // Так последовательность символов '1', '2', '3' станет
  31.           // числом 123. Результат выводим на светодиод
  32.           analogWrite(LED_PIN, message.toInt());
  33.           // обнуляем накопленное сообщение, чтобы начать всё заново
  34.           message = "";
  35.         }
  36.       }
  37.       // посылайте сообщения-числа с компьютера через Serial Monitor
  38.     }

Пояснения к коду

  • В этой программе мы создаем объект класса String. Это встроенный класс, предназначенный для работы со строками, т.е. с текстом.
  • Не путайте его с типом данных string, который является просто массивом символов. String же позволяет использовать ряд методов для удобной работы со строками.
  • Мы знакомимся с новым видом циклов: цикл с условием while. В отличие от цикла со счетчиком for, цикл while(expression) выполняется до тех пор, пока логическое выражение expression истинно.
  • Метод available() объекта Serial возвращает количество байт, полученных через последовательный порт.
  • В данном эксперименте цикл while работает до тех пор, пока available() возвращает ненулевое значение, любое из которых приводится к true.
  • Переменные типа char могут хранить один символ.
  • В этом примере символ мы получаем методом Serial.read(), который возвращает первый байт, пришедший на последовательный порт, или -1, если ничего не пришло.
  • Обратите внимание, что в if мы сравниваем не пришедший символ с 0 и 9, но их коды. Если пришел какой-то символ, который не является цифрой, мы не будем его добавлять к нашей строке message.
  • Объекты типа String позволяют производить конкатенацию, т.е. объединение строк. Это можно сделать так: message = message + incomingChar, но можно записать в сокращенной форме: message += incomingChar.
  • В этой программе мы дополняем if конструкцией else if. Это еще один условный оператор, который проверяется только в случае ложности выражения, данного первому оператору. Несколько else if могут следовать друг за другом, при этом каждое следующее условие будет проверяться только в случае невыполнения всех предыдущих. Если в конце разместить else, он выполнится только если ни одно из условий не выполнено.
  • Напомним, что последовательностью \n кодируется символ переноса строки. Если он был передан устройству, мы передаем полученные ранее символы как параметр для analogWrite(), которая включает светодиод.
  • Мы используем один из методов String, toInt(), который заставляет считать строку не набором цифр, но числом. Он возвращает значение типа long, при этом, если строка начинается с символа, не являющегося цифрой, будет возвращен 0. Если после цифр, идущих в начале строки, будут символы не-цифры, на них конверсия остновится.
  • Обратите внимание на выпадающее меню внизу монитора порта: чтобы наше устройство получало символ перевода строки, там должно быть выбрано «Новая строка (NL)»
  • Пустая строка обозначается так: "". Опустошив ее, мы готовы собирать новую последовательность символов.

Вопросы для проверки себя

  • Какие объекты позволяют легко манипулировать текстовыми данными?
  • Что возвращают методы Serial.available() и Serial.read()?
  • Чем отличаются конструкции for и while?
  • Каким образом можно организовать более сложное ветвление, чем if … else?
  • Как можно объединить текстовые строки?
  • Как можно привести текстовую строку, содержащую цифры, к числовому типу?

Задания для самостоятельного решения

  • Проверьте, попадает ли переданное число в диапазон значений, которые нужно передавать в analogWrite(). Передайте на компьютер сообщение об ошибке, если нет.
  • Переделайте программу так, чтобы устройство распознавало текстовые команды, например, «on» и «off», и соответственно включало и выключало светодиод.
  • Вам может пригодиться один из методов String: toLowerCase(yourString) или toUpperCase(yourString), которые возвращают переданную строку yourString, приведенную к нижнему или верхнему регистру соответственно.

 

 

  • Предыдущий урок -Урок 18. Тестер батареек
  • Читайте наш следующий урок - Урок 20. Перетягивание каната на следующей неделе
Источник: 
wiki.amperka.ru