Arduino-Programmiersprache: Auf welcher Sprache basiert sie und was sind ihre Grundlagen?

Arduino wurde in einem von die Elektronikprojekte der erfolgreichste der WeltEs wurde hauptsächlich für Studenten in im Jahr 2005 in Italien, All dies zielte darauf ab, die Arbeit mit Elektronik zu vereinfachen und jedem, der sich für dieses Gebiet interessiert, einen Einblick in die Materie zu ermöglichen. Erstellung elektronischer Projekte für den Einsatz in der realen Welt.

Daher ist es für die Nutzung dieser Plattform nicht notwendig, weder über fortgeschrittene Kenntnisse in Elektronik noch über erfolgreiche Programmierkenntnisse zu verfügen, da die Idee Arduino-Hauptgerät Ziel ist es, all dies so zugänglich wie möglich zu machen und dadurch Tausenden von Menschen zu ermöglichen Erstelle deine eigenen Projekte von zu Hause aus.

Einer der Schlüssel zum Erfolg hier ist das Wissen. Schreiben Sie die Anweisungen für Mikrocontroller in der ProgrammierspracheDas mag für viele nicht so einfach sein. Deshalb werden wir Ihnen etwas mehr darüber erklären. Die Arduino-Programmiersprache und ihre GrundlagenFolgen Sie dazu bitte sorgfältig jedem der unten im Beitrag aufgeführten Schritte.

Was ist die Arduino-Programmiersprache und wofür wird sie in der Elektronik verwendet?

In diesem Fall sollte erwähnt werden, dass die Arduino-Programmiersprache auf Folgendem basiert: C + + auch wenn die Referenz für diese Programmiersprache von Arduino ist „Arduino“, Heutzutage kann man auch Verwenden Sie Standard-C++-Befehle bei der Boardprogrammierung..

So werden wir Ihnen die herausragendsten Merkmale von C zeigen:

• Es gilt als die Programmiersprache allgemeiner Zweck, der damit verbunden ist zum UNIX-Betriebssystem.
• Es handelt sich um eine Sprache mittleren Niveaus.Es verfolgt grundlegende Ziele wie zum Beispiel Zahlen, Zeichen, Bits, Speicheradressen und vieles mehr.
• Konto mit einem tollen Portabilität.
• Es wird für die Systemprogrammierung verwendet. como lo es Texteditoren, Interpreter-Builder, Compiler, unter anderem.

C + + wird als un Programmiersprache das Mitte der 80er Jahre von Bjarne Stroustrup entworfen wurde Es wurde mit der Absicht geschaffen, dies zu erweitern Sprache C. mit Mechanismen, die die Manipulation von Objekten ermöglichen. Dementsprechend und aus der Perspektive objektorientierter Sprachen, C++ Es gilt als Hybridsprache.

Im Laufe der Zeit wurden generische Programmierfunktionen hinzugefügt, die allesamt die beiden anderen bereits unterstützten Paradigmen ergänzten. (Objektorientierte Programmierung und strukturierte Programmierung). Deshalb versteht man, dass C++ ist eine Programmiersprache Multiparadigmenprogrammierung und es gibt derzeit einen Standard, der bekannt ist als ISO C++.

C# ein Microsofts proprietäre Sprache welches für das Mischen verantwortlich ist grundlegende Merkmale von C++ sie zu vereinfachen Java-Stil und gleichzeitig ein Angebot zu bieten Rahmen. Abschließend muss noch erwähnt werden C# ist ein Teil von die .NET-Plattform

Welche anderen Programmiersprachen werden für die Programmierung von Arduino-Boards verwendet?

Das zuständige Team Arduino hat eine Sprache geschaffen Diese Sprache eignet sich zur Programmierung dieser Karte und ist vorhanden. basierend auf VerdrahtungHier dreht sich alles um ein Rahmen, Es handelt sich dabei um eine Art Vorlage, Struktur oder konzeptionelles Schema, das auf Technologie basiert und Ihnen ein wesentlich einfacheres Arbeiten ermöglicht, und es ist auch... Open Source für die Mikrocontroller-Programmierung.

Schauen wir uns das genauer an:

Verdrahtung

Es ist geschrieben in die Programmiersprachen C und C++, Hier ähnelt sich die Syntax beider Varianten stark. Der Hauptvorteil der Verwendung dieser Variante Rahmen ist die große Vielfalt an unterstützte Mikrocontroller da es dazu fähig ist Unterstützung für Mikrocontroller die von den Arduino-Board-Familien.

Schließlich, genau wie die Arduino Board, Verkabelung hat ein IDE welches auf basiert Verarbeitung Dies ermöglicht die Programmierung von Mikrocontrollern. Daher müssen Sie lediglich die offizielle Website von Verdrahtung und laden Sie diese Entwicklungsumgebung herunter, die verfügbar ist für Linux-, Windows- und Mac-Betriebssysteme.

Verarbeitung

Um es ihm zu geben Anweisungen geben und den Code auf dem Mikrocontroller oder dem Entwicklungsboard schreiben. Eine Umgebung ist notwendig. Diese Umgebungen werden als … bezeichnet. „Integrierte Entwicklungsumgebung“ oder wie es auch unter seiner Abkürzung bekannt ist IDE und die als integrierte Entwicklungsumgebung definiert wird.

Im Fall von Arduino-IDEDas Programm, in dem der Code geschrieben ist, wird mithilfe einer Programmiersprache entwickelt, die als Verarbeitung. Folglich Verarbeitung ist ein Java-basierte Programmiersprache und Entwicklungsumgebung, Es wird hauptsächlich zur Entwicklung digitaler Multimedia-Designprojekte eingesetzt.

C/C++-Sprache

Wie bereits erwähnt, die Sprache von Arduino basierend Verdrahtung und die auch darauf basiert C/C++. Dies ermöglicht die Arbeit an Arduino-Projekten, erfordert aber gewisse Vorkenntnisse. die Programmiersprache C. Es ist zu beachten, dass nicht alle Funktionen dieses Sprache Sie werden verwendet, aber nur, wenn die entsprechenden Struktur- und Variablentypen verwendet werden.

Jedoch den Vorteil, den C bietet Es handelt sich um eine Sprache mittlerer Ebene, die eine effiziente Verwaltung aller Ressourcen ermöglicht. Mikrocontroller und es ist auch eine kompilierte Sprache, die es Ihnen ermöglicht, eine Datei zu erstellen, so dass sie später verwendet werden kann in den Mikrocontroller geladen.

Arduino IDE: Entdecken Sie die Entwicklungsumgebung für Open-Source-Hardware!

El Arduino-IDE oder wie es auch genannt wird „Integrierte Entwicklungsumgebung“ Es handelt sich um ein Computerprogramm, das aus einer Reihe von ProgrammierwerkzeugeDies kann ausschließlich einem einzigen Projekt gewidmet sein. Programmiersprache oder es kann von verschiedenen Sprachtypen verwendet werden.

Somit die IDE Es hat sich zu einer Programmierumgebung entwickelt, die als Anwendungsprogramm verpackt wurde, was bedeutet, dass es sich um eine handelt. Code-Editor, Compiler, Debugger und Konstruktor grafische Benutzeroberfläche (GUI). Im Falle der Platte Arduino Die Werkzeuge zum Laden des kompilierten Programms in den Flash-Speicher der Hardware sind integriert.

Somit kann man sagen, dass die Arduino IDE Es handelt sich um das Werkzeug, das zur Arbeit mit Arduino verwendet wird, daher ist es notwendig, seine Funktionsweise zu verstehen. Im Falle von Arduino-Programme Diese bestehen aus einer einzigen Datei mit der Erweiterung "Info", Es ist zwar auch möglich, sie in verschiedenen Dateien zu organisieren. Die Hauptdatei muss sich jedoch immer in einem Ordner mit demselben Namen befinden.

Abschließend sei noch erwähnt, dass vor Version 1.x Die Erweiterung wurde verwendet „pde“, Bei der Aktualisierung dieser Version gab es jedoch wesentliche Änderungen, weshalb dies bei der Verwendung berücksichtigt werden sollte. der alte Code. Es sollte auch erwähnt werden, dass Die IDE ist komplett kostenlos und es ist möglich Laden Sie es von der offiziellen Arduino-Website herunter. und was deine betrifft Installationsprozess Es ist ganz einfach, Sie werden also keine Probleme haben.

Grundlagen der Arduino-Programmierung: Was sind die wichtigsten Dinge, die Sie wissen sollten?

Arduino-Programmierung Es gibt einige grundlegende Prinzipien, die wichtig zu kennen und anzuwenden sind, da sie Ihnen helfen, bessere Ergebnisse bei der Arbeit auf dieser Plattform zu erzielen. Deshalb werden wir sie Ihnen im Folgenden erklären. Was sind die wichtigsten Grundlagen, die man über die Arduino-Programmierung wissen sollte?

Beachten Sie dazu sorgfältig jeden der folgenden Aspekte:

Syntax

Bei Programmiersprachen Es ist erforderlich, ein SyntaxEs ist dasselbe, das dies ermöglichen wird. Kommunikation mit dem CompilerDie Mission des Compilers ist Es liest den Code und übersetzt ihn in Maschinencode. damit er es versteht Mikrocontroller. Daher kann man sagen, dass der Compiler alle empfangenen Informationen benötigt, um fehlerfrei zu sein, da dies die einzige Möglichkeit ist, wie er... in der Lage sein, den Code zu lesen und zu übersetzen.

Mitteilung

Die Kommentare sind einfach stellt fest, dass Der Programmierer hinterlässt Spuren im Code. Das hilft Ihnen, einen Großteil davon zu verstehen. Code. Wichtig ist in diesem Fall, dass das Ziel nicht darin besteht, einen ausführlichen Bericht über den Code selbst zu erstellen, sondern vielmehr eine beschreibende Übersicht, die das Verständnis seiner Funktionsweise erleichtert. Dies ist ein grundlegender Bestandteil, wenn… Es wird ein Programm für Arduino geschrieben.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass Die Kommentare werden nicht zusammengefasst.Es lässt sich nicht übersetzen zu MaschinenspracheDeshalb überspringt der Compiler jedes Mal die Zeile, in der er auf einen Kommentar stößt.

Aktuell gibt es zwei Möglichkeiten, einen Kommentar zu schreiben:

// Dies ist ein Kommentar. int myvariable = 0;

Alles das befindet sich rechts neben dem Doppelbalken (//) gilt als Kommentiere und es wird grau.

In diesem Fall ändert die Arduino IDE die Farbe, um anzuzeigen, dass es sich um einen Kommentar handelt:

/* Dies ist ein Kommentar */ int my variable = 0;

Es gibt noch eine andere Möglichkeit, ein Kommentar und Platzierung von /* zum Öffnen und */ zum Schließen. Daher wird alles zwischen diesen beiden öffnenden und schließenden Zeichen als Kommentar betrachtet. Da es sich um einen Kommentar handelt, … Der Kommentar wird grau eingefärbt.

Semikolon

En In der Programmiersprache C++ entspricht das Semikolon (;) einem Absatzumbruch.Dies bedeutet, dass dieses Symbol anzeigt, dass eine Sequenz beendet ist und von diesem Zeitpunkt an etwas Neues gesagt wird, das auf syntaktischer Ebene nicht mit dem vorherigen zusammenhängt.

Mal sehen:

// Dies ist ein Kommentar. Int-Variable = 0:

aus Semikolon wie in der vorherigen Zeile angegeben, der Compiler Er interpretiert alles Geschriebene als einen neuen Satz.was mit dem vorherigen nichts zu tun hat. Daher ist es an dieser Stelle bereits möglich, einen Test durchzuführen, um das Verhalten des Compilers zu überprüfen.

Dazu müssen Sie in der Arduino IDE ein neues Programm öffnen und den folgenden Code kopieren; Sie müssen das Board nicht mit dem Computer verbinden:

//Kein Semikolon int variable1 = 0 void setup() { // Hier Ihren Code einfügen; } void loop() { // Hier Ihren Hauptcode einfügen, damit er wiederholt ausgeführt wird; }

Als Nächstes müssen Sie auf die Schaltfläche „Überprüfen“ klicken; dies ist die erste Verknüpfung zum Editor:

Sketch_may29a:4: Fehler: ',' oder ';' vor 'void' erwartet. Void setup() { Exit-Status 1 Erwartet wurde ',' oder ';' vor 'void'

Wie Sie sehen können, erscheint es hier. der erste Fehler. Um das Problem zu lösen, ist eine Analyse wichtig. Im Meldungsbereich sieht man, dass die Fehlermeldung zwar auf Englisch erscheint, aber sehr detailliert ist. „Erwartet“ “, „Oder“ “, „vor Leere“ Das bedeutet, dass ein Komma oder Punkt und wie zuvor das Wort ungültig.

Mal sehen:

Sketch_may29a:4: Fehler: ',' oder ';' vor 'void' erwartet. Void setup() { Exit-Status 1 Erwartet wurde ',' oder ';' vor 'void'

Schließlich, en el Der Redakteur wird einen roten Streifen sehen. Dies würde die Zeile anzeigen, in der der Fehler auftritt und wo er in der Konsole referenziert wird. Der nächste Schritt ist Ändern Sie den Code und fügen Sie am Ende von Zeile 2 ein Semikolon ein, damit er kompiliert wird. Wie Sie sehen, stellt der Compiler nicht nur hohe Anforderungen, sondern hilft auch bei der Fehlerkorrektur.

Variablen

die Variablen Sie gehören zu den wichtigsten Konzepten dessen, was Arduino-Sprachprogrammierung. Diese bestehen aus einem Programmierwerkzeug, das Es ermöglicht Ihnen, Informationen zu speichern und abzurufen. der Programme.

Datentypen

Es geht nicht nur darum, einen zu haben Benennen Sie die Variableaber um die Art angeben zu können zu speichernde DatenDaher sind Datentypen dafür verantwortlich, die zu speichernden Informationen anzugeben und jeden einzelnen davon zu spezifizieren. Datentypen.

Dies vereinfacht den Datenabruf und die Datenerfassung erheblich; es ist ein Unterschied, ob man nach etwas Unbekanntem sucht oder ob man bereits genaue Vorgaben für die gesuchten Daten hat. Es sei außerdem erwähnt, dass jede Variable nur … einen bestimmten Datentyp speichern wenn diese Variable deklariert wird.

funciones

Im Falle von Funktionen benötigen einige von ihnen Parameter wie zum Beispiel die Funktion digitalWritewenn es wichtig ist, zwei Dinge wissen zu können, wie zum Beispiel el Zustand (HOCH oder NIEDRIG) und die PIN-Nummer.

Sie wundern sich sicherlich Wie erfahre ich, welche Parameter die Funktion akzeptiert? In diesem Fall empfiehlt es sich, das Sprachreferenzwerk zu konsultieren; dies ist vergleichbar mit einem Leitfaden oder Benutzerhandbuch. Praktisch alle Sprachen verfügen über ein eigenes Referenzwerk. Beim Zugriff „DigitalWrite“ Sie werden feststellen, dass die Website auf Englisch ist.

Dies ist zwar der größte Nachteil, aber Sie werden Folgendes sehen können:

Der Abschnitt „Referenzen“ enthält alles, was Sie über die Verwendung der Funktion wissen müssen:

• Syntax: Geben Sie an, wie die Funktion geschrieben ist und wie viele Parameter sie akzeptiert.
• Parameter: Hier wird jeder Parameter erläutert und seine Bedeutung erklärt.
• Rückgabe: Wenn ein Wert zurückgegeben wird, teilt Ihnen die Funktion den Datentyp mit. Die Funktion digitalWrite Es wird kein Wert zurückgegeben, daher wird nichts gespeichert.

Arduino setup()- und loop()-Funktionen

Schließlich finden wir heraus, was ist Arduinos Setup- und Loop-FunktionenBeide gelten als die wichtigsten Funktionen eines Programms und sind unerlässlich, wenn... Lerne Arduino.

setup()-Funktion

Es handelt sich um ein Arduino-Programm, in dem es Dinge gibt, die nur einmal erledigt werden müssen, wie zum Beispiel die folgenden:

• Einloggen la serielle Kommunikation mit den Computer über den USB-Anschluss.
• Show un Willkommensnachricht auf einem LCD-Bildschirm.
• Willkommens-Pins konfigurieren auf einem LCD-Bildschirm.
• Einloggen un Zähler auf Null.
• Einen Servomotor in eine lineare Position drehen standardmäßig

Man sollte bedenken, dass es sich hierbei um Aufgaben handelt, die nur einmal ausgeführt werden. Daher lassen sie sich wie folgt beschreiben: ... die Anfangsbedingungen des Programms, Diese Art von Aufgaben gehören zu den Aufgaben, die anfallen setup()-Funktion. Um das alles besser zu verstehen, werden wir uns diese Funktion hier genauer ansehen.

In diesem Fall die setup()-Funktion Es hat eine besondere Farbe in die Arduino IDEgenau wie es auch bei anderen der Fall ist Grundlagen der Sprache. Diese Farbe zeigt an, dass die Arduino-IDE kann die Funktion als einen speziellen Typ identifizieren, der für die Kontrolle der Codestruktur. Wie jede Funktion hat sie eine öffnende und eine schließende Klammer.

Anders als die meisten Funktionen benötigt setup() in diesem Fall jedoch keine Argumente, um ausgeführt zu werden:

void setup() { }

Wie Sie auf der linken Seite sehen können die Wortkonfiguration ist das Wort Leere was darauf hindeutet, dass dies Die Funktion gibt keinen Wert oder keine Daten zurück. Deshalb sagte er Diese Funktion benötigt keine Argumente und gibt keinen Wert zurück. Aber es bewirkt etwas.

In diesem Fall besteht seine Aufgabe darin, den gesamten darin enthaltenen Code auszuführen; dieser wird durch geschweifte Klammern wie folgt abgegrenzt:

void setup() { // Modi für Pins 5 und 8 pinMode(5, INPUT); pinMode(8, INPUT); // Begrüßungsnachricht auf dem LCD LCD.write("Willkommen bei Arduino Pizzeria"); // Standardposition des Servomotors Servo.move(90); }

Somit die Setup-Funktion Es ist das Erste, was anspringt, wenn der Arduino-ProgrammSobald es ausgeführt wurde die Setup-FunktionDas Programm führt jede Zeile nacheinander aus. Das Wichtigste bei der Einrichtung ist, dass sie nur einmal, genau wie oben beschrieben, ausgeführt wird. Daher ist dies von entscheidender Bedeutung. Der Code zwischen diesen beiden geschweiften Klammern wird nur einmal ausgeführt..

loop() Funktion

Als -Setup ein Arduino-Programmaber diesmal läuft es nach die Setup-Funktion.

Die Bedeutung von Schleife ist Wiederholung und ähnelt der Bedeutung von Setup:

Void loop () } {

Es bedarf keinerlei Argumentation, obwohl es öffnende und schließende Klammern. In diesem Fall gibt die Funktion keinen Wert zurück, also hat sie links davon das Wort „leer“.So zeigen wir Ihnen nun, wie das Öffnen und Schließen des Schlüssels funktioniert. ({}).

Dasselbe geschieht hier wie in der Setup-Funktion; wenn die Schleifenfunktion ausgeführt wird, läuft sie Zeile für Zeile ab, wie im folgenden Code zu sehen ist:

void loop() { Pin 5 lesen Int pinCinco = digitalRead(5); // Pin 8 auf HIGH Digitalwrite(8, HIGT); // Servomotor auf 180° Position stellen Servo.mode(180); }

Man kann sagen, dass der große Unterschied besteht zwischen die Setup- und Schleifenfunktion Es ist so, wenn man Ausführung des Codes der SchleifenfunktionDas Programm springt zum Anfang zurück und wiederholt alles. Es gerät in eine Endlosschleife und läuft ununterbrochen. Wichtig ist dabei die Ausführungsgeschwindigkeit der Funktion, da diese hauptsächlich von jedem einzelnen Schritt abhängt. Mikrocontroller.

Bei la Arduino UNO Boardder Mikrocontroller verwendet wird die ATmega328P und hat eine Geschwindigkeit von 20 MHz (Megahertz). All dies entspricht einem insgesamt 20.000.000 Anweisungen pro Sekunde, Das bedeutet aber nicht, dass es so ist. 20 Millionen CodezeilenEs ist wichtig zu bedenken, dass der von Ihnen geschriebene Code in Maschinencode übersetzt wird.

Jeder Codezeile dass Sie schreiben können in mehrere Übersetzungen übersetzenAber selbst dann, wenn Sie mindestens 1.000 Anweisungen würden 0,00005 Sekunden dauern. Die Geschwindigkeit ist daher unglaublich. Im Fall des Arduino-Programms ist es jedes Mal so, dass es die letzte Codezeile erreicht... die SchleifenfunktionDadurch wird der Vorgang wiederholt und alles erneut ausgeführt; es wird also nicht auf externe Eingaben gewartet.