ДонНТУ   Портал магистров

Постников Артем Алексеевич

Факультет интеллектуальной электроэнергетики и робототехники

Кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок

Специальность Электропривод и автоматизация промышленных установок

Резюме Биография Реферат Библиотека Ссылки Отчет о поиске Индивидуальный раздел

Программирование в Arduino IDE

Arduino — аппаратная платформа на базе микроконтроллера, предназначенная для разработки умных устройств и автоматизированных систем. С помощью Arduino можно запрограммировать собственный дверной замок с магнитным ключом, построить робота с распознаванием голосовых команд или собрать автоматическую кормушку для питомца. К основной плате можно подключать дополнительные модули от сторонних производителей. Так систему можно оснастить дисплеем, датчиками, аккумуляторами и беспроводной связью.

Arduino придумали в Италии в начале 2000-х годов. Разрабатывали систему для быстрого и легкого обучения программированию и схемотехнике, поэтому платформу изначально делали гибкой, чтобы ее можно было использовать в любых школах и кружках.

Код для всех плат семейства Arduino пишется на языке Arduino, созданном на базе C++ и фреймворка Wring. Создатели платформы выбрали C++ из-за скорости работы и высокой эффективности при разработке для устройств с ограниченным количеством памяти. Фреймворк Wring отвечает за управление аппаратной частью Arduino. Код компилируется с помощью avr-gcc.

Программировать удобнее всего в интегрированных средах разработки. У плат семейства Arduino есть Arduino IDE. Приложение доступно для Windows, Linux и macOS. В нем собрали все инструменты, которые могут пригодиться во время разработки собственных проектов. В Arduino IDE можно писать код, оптимизировать работу платы, получать данные об эффективности кода, устанавливать сторонние библиотеки и разрабатывать свои. Arduino IDE можно скачать с официального сайта компании, код проекта открыт и опубликован на GitHub.

Файл с кодом проекта для Arduino в сообществе принято называть скетчем. Скетчи пишут по специальным правилам, обеспечивающим корректную работу с железом и выполнение команд. Базовая структура выглядит следующим образом:

#include "name"
void setup() {
}
void loop() {}

В самом начале скетча в главный файл подключают сторонние библиотеки с помощью директивы #include и названия библиотеки. Название можно указать с помощью кавычек («») или галочек (<>). В первом случае поиск к файлу библиотеки производится сначала в папке со скетчем, а потом в папке с установленными библиотеками. Если использовать галочки, то система будет искать указанный файл только в папке с установленными библиотеками.

Далее следует функция setup(), которая выполняется при каждом запуске скетча на Arduino. В этот момент система задает вводам и выводам на плате режим работы, получает значения переменных и подготавливает плату для работы с остальной частью кода.

Функция loop() выполняется по кругу и управляет Arduino. В этой части разработчики пишут основной код скетча, который реализует логику всего проекта. Выполнение loop() запускается сразу за setup(). Эти две функции обязательно должны быть в скетче каждого проекта, даже в тех случаях, когда в функциях нет никаких инструкций. Без них невозможно выполнение кода на Arduino.

Arduino программируют на языке, спроектированном на базе C++, поэтому он наследует многие его особенности. Так, однострочные комментарии задаются с помощью двойного слэша (//). Весь текст внутри комментария компилятор будет игнорировать, обычно текст в слэшах используют для пояснения работы кода. Комментарии в первую очередь нужны людям, которые пишут код и работают с ним, а не компьютеру.

Для комментирования сразу нескольких строк используется конструкция из слэша и звездочки (/* комментарий */). Такую конструкцию обязательно надо закрывать, иначе компилятор не сможет найти конец комментария.

Все инструкции нужно отделять точкой с запятой (;). Эта особенность тоже пришла в синтаксис Arduino из C++. Если этого не делать, код не соберется и скетч нельзя будет загрузить на плату.

Загрузка в плату

Представим, что мы написали и отладили код, теперь его нужно протестировать на железе. Для этого надо как-то отправить код на плату Arduino. В фирменной среде разработки для этого предусмотрена удобная возможность прошивать платы.

Сначала подключаем плату по USB к компьютеру. В каждом поколении и типе Arduino используется свой стандарт подключения. Это важно учитывать. В запущенной IDE раскрываем список и ищем в нем плату.

Резюме Биография Реферат Библиотека Ссылки Отчет о поиске