Ардуино: программирование для начинающих без платных курсов

Программирование Ардуино интересует многих начинающих программистов и конструкторов. На сегодняшний день про мини-компьютеры Ардуино знают многие, потому что это самая популярная возможность сделать первые шаги в:

  • программировании;

  • робототехнике;

  • автоматизации;

  • и т. д.

Но самое интересное, что возможности Ардуино можно использовать на профессиональном уровне и создать собственную версию системы «Умный дом».

 

Ардуино, что это

Чем программирование Ардуино  так привлекает многих людей? В первую очередь, это относительной дешевизной устройств Ардуино, а второе — это их возможностями.

Ардуино — это  полноценная платформа для разработки устройств на основе микрокомпьютеров, в нее входит:

  • среда разработки Ардуино IDE;

  • разнообразие модулей на основе микропроцессоров.

По своей сути, Ардуино можно сравнить с конструктором, потому что в зависимости от того какие модули Ардуино вы будете собирать воедино — в конечном итоге у вас будут получаться разнообразные устройства.

Ардуино — это не просто мини-компьютер, который можно внедрить хоть в утюг. Это универсальный способ завлечь в программирование и робототехнику молодых специалистов, школьников и подростков. Применяя Ардуино, можно автоматизировать электрочайник или даже обычную розетку, но при этом можно автоматизировать и большой производственный станок.

На сегодняшний день существует большое разнообразие центральных плат Андруино, которые характеризуются своими особенными возможностями и мощностью. К этим центральным платам в дополнение идет большое количество модулей, которые нужно подбирать под свой собственный проект:

  • сенсорные платы;

  • разнообразные датчики;

  • исполнительные механизмы;

  • мини-мониторы;

  • усилители;

  • модули WiFi;

  • модули для управления;

  • и мн. др.

Все это разнообразие модулей комбинируется и управляется центральной платой — мини-компьютером, а программируется на Arduino IDE.

 

Программирование Ардуино

Многие ошибочно полагают, что программирование Ардуино — это достаточно сложно и никак не подходит для «чайников». На самом деле, программирование Ардуино не слишком сложное действие. Такие вещи как само программирование, загрузка скриптов в микрокомпьютер, мониторинг кода и др. осуществляются при помощи Ардуино IDE. И основная работа происходит силами именно этой платформы, если нужно запрограммировать что-то специфическое, тогда можно будет найти подходящую библиотеку или расширение для платформы и все.

 

Программирование скриптов для Ардуино

Программирование Ардуино идеально подходит для «чайников», так как знакомит с потенциалом такого крутого языка как С++. С++ считается достаточно сложным языком программирования низкого уровня. На этом языке создают масштабные крутые компьютерные игры, также его применяют при создании операционных систем и других сложных проектов.

Но не нужно  пугаться сложности С++, потому что в Ардуино используется его облегченная версия. Также, чтобы программирование Ардуино на С++ не было слишком сложным, существует большое количество готовых:

  • библиотек;

  • скриптов;

  • функций;

  • методов;

  • и др.

Это еще больше упрощает программирование Ардуино и делает его очень доступным.

Ниже мы приведем описание самых необходимых операторов и функций, которых вам хватит для того, чтобы создать собственные прошивки для ваших творений на базе Ардуино.

 

Операторы

  1. Setup(). Применяется один раз в скрипте при каждом запуске или перезапуске системы Ардуино. Его основная цель — это запустить нужную библиотеку или определить нужный режим работы.

  2. Loop(). Обычно запускается сразу после setup(). Его цель — это запустить цикл, который позволит вашему скрипту выполнить необходимые вычисления. Фактически этот оператор дает вам активное управление вашей платой Ардуино.

  3. If(). Контролирует исполнение условия, если оно выполнено, тогда будет выполняться следующий блок кода.

  4. If...else(). Данная конструкция позволяет точнее контролировать ход выполнения. Означает, что если не соблюдено условие, тогда выполняется конкретный блок кода или другое условие.

  5. For(). Этот оператор применяется для запуска целого блока различных операторов, которые прописываются в фигурных скобках.   

  6. Swich...case. Данная конструкция напоминает работу конструкции if...else и помогает управлять условиями выполнения всего скрипта. Особенность этой конструкции в том, что  «switch»  сравнивает значение из «case», и когда значения совпадают, то начинает выполняться код, который указан в этом «case».

  7. While(). Это цикл при котором код в цикле будет выполняться до тех пор, пока значение в круглых скобках () не станет «false».

  8. Do...while(). Данная конструкция имеет похожий принцип работы с «while», с той разницей, что все условия будут проверяться в конце цикла, поэтому все, что указано в «do», выполнится минимум один раз.

  9. Break. Это оператор для выхода из циклов «do», «for», «while», «switch». Он применяется, когда не нужно дожидаться конца циклов.

  10. Continue. Данный оператор помогает пропускать ненужные операторы цикла, в каком-либо конкретном шаге.

  11. Return. Оканчивает выполнение функции и возвращает ее полученное значение в функцию, которая ее вызвала.

  12. GoTo. Это оператор «перемещения» по скрипту, когда нужно, чтобы выполнение скрипта начиналось или продолжалось с какой-либо конкретной точки кода.

  13. Арифметические операторы: «=» — присваивание,  «+» — сложение, «-» — вычитание, «*» — умножение, «/» — деление, «%» — остаток от деления.

  14. Операторы сравнения: «==» — равно, «!=» — не равно, «<» — меньше чем, «>» — больше чем, «<=» — меньше или равно, «>=» — больше или равно.

  15. Логические операторы: «&&» — и, «||» — или, «!» — не.

     

Типы данных 

  1. Void — применяется для объявления функций.

  2. Boolean — переменные, у которых может быть только 2 значения: «true» или «false».

  3. Char — тип данных, который использует только 1 бит памяти.

  4. Byte — может хранить в себе число из 8 бит.

  5. Int — тип данных, который применяют для хранения чисел.

  6. Word — может хранить в себе число из 16 бит.

  7. Long — может хранить в себе числа из 32 бит.

  8. Short — это тип данных из 16 бит.

  9. Float — это числа с «плавающей точкой».

  10. String — это строки.

  11. Array — массив данных.

  12. Static — применяется для написания переменных, которые должны быть видны всего для одной лишь функции.

  13. Const — это переменные, которые уже предопределены, например «true», «false» и др. 

 

Функции

  1. PinMode — описывает режим ввода/вывода, который возможно будет настраиваться.

  2. DigitalWrite — контролирует значения HIGH/LOW (включение-выключение устройств).

  3. DigitalRead — считывает значения HIGH/LOW с конкретного места их вывода.

  4. AnalogReference() — контролирует источник основного напряжения для работы Ардуино.

  5. AnalogRead — следит за входным напряжением.

  6. Tone() — генерирует звуковую частоту, а также длительность звукового сигнала, чтобы звук воспроизводился; к Ардуино нужно подключить динамик.

  7. NoTone() — прекращает генерирование звука.

  8. Pulseln() — считывает длительность любых импульсов.

  9. Millis() — в возвратном значении этой функции будет количество миллисекунд, отсчитанных с момента запуска Ардуино.

  10. Micros() — в возвратном значении этой функции будет количество микросекунд, отсчитанных с момента запуска Ардуино.

  11. Delay() — временно останавливает исполнение программы на указанное количество миллисекунд.

  12. Математические вычисления: min() — вычисляет минимальное значение из двух чисел, max() — максимальное значение, a bs() — абсолютную величину числа, map() — преобразует значения переменных из разных диапазонов в нужный, pow() — возводит числа в степень, sqrt() — вычисляет квадратный корень числа, sq() — вычисляет квадрат числа.

  13. RandomSeed() — активирует генератор случайных чисел.

 

Заключение 

Программирование Ардуино — штука интересная. Мы, естественно, описали не все операторы и функции, которые можно использовать при программировании мини-компьютеров Ардуино.

Больше информации можно найти на официальном сайте arduino.cc. Там можно скачать последнюю версию Arduino IDE под вашу операционную систему, а также найти подробную документацию по сборке и программированию ваших устройств. Изучите внимательно, чтобы программирование Ардуино стало для вас занятным увлечением, а не очередной неразрешимой задачей.