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

Список деталей для эксперимента

• 1 плата Arduino Uno
• 1 беспаечная макетная плата
• 1 светодиод
• 1 резистор номиналом 220 Ом
• 2 провода «папа-папа»

Принципиальная схема

Схема на макетке

Скетч

p190_serial_brightness.ino

#define LED_PIN 9

// для работы с текстом существуют объекты-строки (англ. string)

String message;

void setup()

{

  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);

  Serial.begin(9600);

}

void loop()

{

  // передаваемые с компьютера данные поставляются байт за

  // байтом, в виде отдельных символов (англ. character). Нам

  // нужно последовательно их обрабатывать пока (англ. while)

  // в порту доступны (англ. available) новые данные

  while (Serial.available()) {  

    // считываем (англ. read) пришедший символ в переменную

    char incomingChar = Serial.read();

    // не стоит путать целые числа и символы. Они соотносятся

    // друг с другом по таблице, называемой кодировкой. Например

    // '0' — это 48, '9' — 57, 'A' — 65, 'B' — 66 и т.п. Символы

    // в программе записываются в одинарных кавычках

    if (incomingChar >= '0' && incomingChar <= '9') {

      // если пришёл символ-цифра, добавляем его к сообщению

      message += incomingChar;

    } else if (incomingChar == '\n') {

      // если пришёл символ новой строки, т.е. enter, переводим

      // накопленное сообщение в целое число (англ. to integer).

      // Так последовательность символов '1', '2', '3' станет

      // числом 123. Результат выводим на светодиод

      analogWrite(LED_PIN, message.toInt());

      // обнуляем накопленное сообщение, чтобы начать всё заново

      message = "";

    }

  }

  // посылайте сообщения-числа с компьютера через Serial Monitor

}

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

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

Задания для самостоятельного решения

1. Проверьте, попадает ли переданное число в диапазон значений, которые нужно передавать в analogWrite(). Передайте на компьютер сообщение об ошибке, если нет.
2. 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.