Используем функции delay() и millis() в arduino ide правильно

Моргание без команды Delay [1]

Иногда в процессе работы может потребоваться, чтобы два процесса проходили одновременно. К примеру, может понадобиться, чтобы светодиод моргал каждый раз, когда система будет считывать нажатие на кнопку. В этом случае функцию delay() использовать нельзя – руководствуясь ею, Arduino приостановит действие программы и потому просто «проморгает» факт нажатия на кнопку.
Скетч ниже демонстрирует, как заставить светодиод моргать, не используя при этом функцию delay(). Код заставляет светодиод включиться, а затем отмечает время. Затем, проходя через loop(), проверяет, не закончилось ли время, отведенное программой на режим «вкл». Если закончилось, он выключает светодиод и снова отмечает время. Потом ждет, когда закончится нужный интервал и снова включает светодиод. И так по кругу

То есть этот код заставляет светодиод непрерывно моргать.
В качестве аналогии можно привести такую ситуацию – допустим, вы разогреваете в микроволновке пиццу и в то же время ждете важного телефонного звонка. Вы кладете пиццу в микроволновку и включаете ее на 10 минут

То есть, если сравнить это с использованием функции delay(), то вы как бы сидите перед микроволновкой и ждете, когда таймер отсчитает эти 10 минут, но, услышав звонок, вдруг убегаете в другую комнату снимать трубку, тем самым «проморгав» момент икс – 10 минут превратятся в 11, 12, 13 и т.д., пока пицца не превратится в обуглившуюся лепешку.
Но это пример из выдуманной вселенной, где у микроволновки нет таймера. В нашей же вселенной он есть, благодаря чему во время подогрева пиццы вы можете и разговаривать по телефону, и читать «имейлы», и сидеть в соцсети (но не слишком долго – пицца остынет!), будучи уверенным, что по прошествии этих 10 минут микроволновка выключится и пицца будет в идеальной кондиции.
В данном примере мы как раз научимся делать подобный таймер.

Резюме

Платформа Arduino предоставляет нам несколько способов выполнения задержки в своем проекте. С помощью delay вы можете быстро поставить на паузу выполнение скетча, но при этом заблокируете работу микроконтроллера. Использование команды millis позволяет обойтись в ардуино без delay, но для этого потребуется чуть больше программировать. Выбирайте лучший способ в зависимости от сложности вашего проекта. Как правило, в простых скетчах и при задержке меньше 10 секунд используют delay. Если логика работы сложнее и требуется большая задержка, то вместо delay лучше использовать millis.

Использование функции arduino delay

Синтаксис

Ардуино delay является самой простой командой и её чаще всего используют новички. По сути она является задержкой, которая приостанавливает работу программы, на указанное в скобках число миллисекунд. (В одной секунде 1000 миллисекунд.)  Максимальное значение может быть 4294967295 мс, что примерно ровняется 50 суткам. Давайте рассмотрим простой пример, наглядно показывающий работу этой команды.

void setup() {
  pinMode(13, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(13, HIGH);   // подаем высокий сигнал на 13 пин
  delay(10000);            // пауза 10000мс или 10 секунд
  digitalWrite13, LOW);    // подаем низкий сигнал на 13 пин
  delay(10000);            // пауза 10000мс или 10 секунд
}

В методе setup прописываем, что пин 13 будет использоваться, как выход. В основной части программы сначала на пин подается высокий сигнал, затем делаем задержку в 10 секунд. На это время программа как бы приостанавливается. Дальше подается низкий сигнал и опять задержка и все начинается сначала. В итоге мы получаем, что на пин поочередно подается, то 5 В, то 0.

Нужно отчетливо понимать, что на время паузы с помощью delay работа программы приостанавливается, приложение не будет получать никаких данных с датчиков. Это является самым большим недостатком использования функции delay в Arduino. Обойти это ограничения можно с помощью прерываний, но об этом мы поговорим в отельной статье.

Пример delay с миганием светодиодом

Пример схемы для иллюстрации работы функции delay.
Можно построить схему со светодиодом и резистором. Тогда у нас получится стандартный пример – мигание светодиодом. Для этого на пин, который мы обозначили как выходной, необходимо подключить светодиод плюсовым контактом. Свободную ногу светодиода через резистор приблизительно на 220 Ом (можно немного больше) подключаем на землю.  Определить полярность можно, если посмотреть на его внутренности. Большая чашечка внутри соединена с минусом, а маленькая ножка с плюсом. Если ваш светодиод новый, то определить полярность можно по длине выводов: длинная ножка – плюс, короткая – минус.

Ардуино задержка включения / выключения

В этой записи мы рассмотрим только основные характеристики функций задержки, а примеры использования представим в виде небольших скетчей. Для работы вам потребуется только сама плата Ардуино. Начнем обзор с delayMicroseconds Arduino, т.к. данную функцию не часто можно встретить в программах, а также рассмотрим, как заменить задержку delay на millis в программировании Arduino IDE.

Ардуино delayMicroseconds()

Команда delayMicroseconds останавливает выполнение программы на заданное количество микросекунд (в 1 секунде 1 000 000 микросекунд). При необходимости задержки в программе более чем на несколько тысяч микросекунд рекомендуется использовать delay(). Продемонстрируем на простом примере использование функции в скетче для мигания встроенным светодиодом на плате Arduino.

// пример использования delayMicroseconds() для мигания светодиодом
void setup() {
   pinMode(13, OUTPUT);
}
 
void loop() {
   digitalWrite(13, HIGH);      // подаем сигнал HIGH на выход
   delayMicroseconds(100);  // задержка 100 микросекунд
   digitalWrite(13, LOW);       // подаем сигнал LOW на выход
   delayMicroseconds(100);  // задержка 100 микросекунд
}

Ардуино delay()

Команда delay останавливает выполнение программы на заданное количество миллисекунд (в 1 секунде 1 000 микросекунд). Во время задержки программы с помощью функции delay(), не могут быть считаны подключенные к плате датчики или произведены другие операции, например, запись в еепром Ардуино данных. В качестве альтернативы следует использовать функцию millis(). Смотри пример далее.

// пример использования delay() для мигания светодиодом
void setup() {
   pinMode(13, OUTPUT);
}
 
void loop() {
   digitalWrite(13, HIGH);   // подаем сигнал HIGH на выход
   delay(100);                        // задержка 100 миллисекунд
   digitalWrite(13, LOW);    // подаем сигнал LOW на выход
   delay(100);                        // задержка 100 миллисекунд
}

Ардуино millis()

Команда millis возвращает количество прошедших миллисекунд с момента начала выполнения программы. Счетчик времени сбрасывается на ноль при переполнении значения unsigned long (приблизительно через 50 дней). Функция miilis позволяет сделать многозадачность Ардуино, так как выполнение программы не останавливается и можно выполнять параллельно другие операции в скетче.

// пример использования millis() при мигании светодиодом
unsigned long time;

void setup() {
   pinMode(13, OUTPUT);
   Serial.begin(9600);  // запускаем монитор порта
   time = millis();          // запускаем отсчет времени
}
 
void loop() {
   digitalWrite(13, HIGH);   // подаем сигнал HIGH на выход
   delay(1000);                      // задержка 1 секунда
   digitalWrite(13, LOW);    // подаем сигнал LOW на выход
   delay(1000);                      // задержка 1 секунда

   // выводим количество миллисекунд прошедших с момента начала программы
   Serial.print("Time: ");
   Serial.println(time);
}


Arduino команды millis, delay, delaymicroseconds

Условия в тексте программы Arduino

Что такое условие

Представьте себя на минуту вежливым роботом, который очень любит вкусные апельсины. К вам могут подходить разные люди и дарить совершенно разные сладости, но вы должны оставлять себе только круглые предметы оранжевого цвета. Какой алгоритм вы бы выбрали для своей программы?

Самый простой вариант, приходящий в голову, выглядит так:

  1. Получить предмет из рук человека.
  2. Определить цвет.
  3. Если цвет оранжевый, то взять.
  4. Иначе (если цвет не оранжевый), то не брать, но сказать спасибо.

В этом тексте мы с вами использовали слово «если», входящее в русском языке в состав любого условия. Если идет дождь, надо взять зонт. Если у светофора горит красный, надо стоять и ждать. Если нажать на выключатель, станет светло. Мы пользуемся условиями постоянно, они помогают нам выработать какое-то правило поведения, когда есть несколько вариантов действий, а мы должны выбрать один из них. В нашем конкретном примере у нас два варианта действий после проверки условия. Первый вариант возникает когда условие выполнилось (цвет оранжевый) – мы запускаем последовательность действий по приемке предмета. Если условие не выполнилось (цвет любой, но не оранжевый), то запускаем процесс возврата и благодарности.

Как же теперь отразить эти условия в программе для ардуино?

Условие и ветвление в тексте программы

Если представить алгоритм действий как последовательность команд, то в момент возникновения условия нам надо как-то разделить эту одну последовательность на две. Конечно, в момент выполнения команд контроллер всегда выполняет только одну цепочку команд. Но вот какой именно программный блок выбрать – он определяет сам, исходя из каких-то данных, полученных из окружения: сигналов датчиков, значений переменных и т.д. Каждый раз при запуске программы внешние сигналы будут разные, поэтом и выбираемая последовательность  будет отличаться.

Вариантов условий и наших ответных действий может быть множество и все они должны быть в тексте нашей программы. Мы должны придумать какой-то способ, чтобы пометить в этом тексте, какие команды в какой ситуации нужно выбрать.

Самым простым вариантом записи условий было бы использование графических методов. На языке блок-схем мы бы просто  провели линию для каждого из вариантов.

На одном листе можно нарисовать множество веток и изобразить логику принятия решения. Но когда мы пишем программу в Arduino IDE, графического способа у нас нет. Разбить текст на несколько колонок мы тоже не можем. Единственный остающийся вариант – как-то пометить те или иные последовательности команд с помощью специальных конструкций. Именно для этих целей и служат блоки if и else.

С помощью if и else мы «разделяем» список команд на те,  которые будут выполняться при одних условиях и те, которые будут выполнять при других. Мы разветвляем программу, именно поэтому блок условий часто называют реализацией ветвления.

Рассмотрим еще раз синтаксис и поясним значение каждого оператора:

if(условие){

}else{

}

  • if (условие) – здесь мы формулируем условие, которое при запуске программы может выполниться (тогда результат будет TRUE или любое число, не равное 0) или нет (тогда результат будет FALSE или 0).
  • В случае TRUE будут выполнены команды из первого блока в фигурных скобках.
  • Если условие вернет FALSE, то будет выполнен блок в фигурных скобках после слова else.

Давайте же рассмотрим примеры использования if else в реальном коде ардуино.

The while Loop

The sketch that follows does exactly the same as the for loop sketch from part 7 of this course, except that it uses the while loop so that we can see the similarities between the two loops.

void setup() {
  int i = 0;
  
  Serial.begin(9600);
  
  while (i < 10) {
    Serial.print("i = ");
    Serial.println(i);
    i++;
  }
}

void loop() {
}

while Loop Structure

The while loop has a structure as follows:

while (loop test expression goes here) {
  Statements that run in the loop go here
  Statement 1
  Statement 2
  ...
}

The while loop starts with the while keyword followed by a test expression between opening and closing parentheses. Opening and closing braces denote the body of the loop.

Test Expression

As with the for loop, the while loop has a test expression that will determine whether the statements in the loop will run or not. If the test expression evaluates to true, the loop statements are run. If the test expression evaluates to false, the loop statements will not be run, but the statements that follow the closing brace of the loop will be run – i.e. execution continues outside and below the loop.

Initialize Expression

The for loop had an initialize expression as part of the loop. The while loop can use any variable from the sketch that contains a valid value. In the example sketch, the variable used in the loop (i) must be initialized when it is defined, otherwise it will contain any random value.

Increment Expression

An increment expression was used in the for loop examples in the previous part of this course. In the while loop example, the increment expression is placed inside the loop body.

How the while Loop Example Works

In the example sketch, the following happens:

  1. The variable i is initialized to 0 when the sketch starts running.
  2. The while loop evaluates the test expression (i .
  3. The test expression evaluates to true because i is less than 10.
  4. Because the test expression is true, the statements in the loop run.
  5. The current value of i is printed and then incremented.
  6. When the bottom of the loop is reached, execution is started at the top of the loop again.
  7. The test expression is evaluated again, it is true again, so the loop runs again.

Only when the variable i has been incremented to 10, will the loop expression evaluate to false and the loop will be exited.

while Loop Example 2

In the example sketch below, the while loop is used to count up to twenty-five in fives by adding five to a variable each time through the loop.

void setup() {
  int sum = 0;
  
  Serial.begin(9600);
  
  // count up to 25 in 5s
  while (sum < 25) {
    sum = sum + 5;
    Serial.print("sum = ");
    Serial.println(sum);
    delay(500);                // 500ms delay
  }
}

void loop() {
}

The video below shows the sketch running.

Can’t see the video? View on YouTube →

In this sketch, a variable called sum is defined and initialized to 0. The test expression in the while loop tests if sum contains a value less than 25.

Inside the loop, the sum variable is incremented by 5 each time through the loop by the arithmetic expression:

  sum = sum + 5;

This expression means «add 5 to the sum variable».

The value that the sum variable holds is then printed out, followed by a half-second delay.

Because the value of the variable is first incremented and then printed out, we see the value 5 printed first and not the value of 0 that it was initialized to.

Although the test expression will evaluate to false when sum == 25, 25 is still the last number that is printed. This is because the last time that the test expression evaluates to true is when sum == 20, but sum is then incremented to 25 and printed before the test expression is evaluated again.

Amazon.com

Amazon.co.uk

Цикл WHILE и бесконечный цикл в Ардуино

Если вы пока еще начинающий программист и хотите понять, что вообще такое цикл и зачем он нужен – посмотрите следующий раздел этой статьи с подробным описанием.

Оператор WHILE используется в C++ и Ардуино для организации повтора одних и тех команд произвольное количества раз. По сравнению с FOR цикл WHILE выглядит проще, он обычно используется там, где нам не нужен подсчет числа итераций в переменной, а просто требуется повторять код, пока что-то не изменится, не наступит какие-то событие.

Синтаксис WHILE

while(<условие или список условий>)
{
<программный блок, который будет повторяться>
}

В качестве условий может использоваться любая конструкция языка, возвращающая логическое значение. Условиями могут быть операции сравнения, функции, константы, переменные. Как и при любых других логических операциях в Ардуино любое значение, кроме нуля будет восприниматься как истина (true), ноль – ложь (false).

Пример:

// Бесконечный цикл

while(true){

Serial.println("Waiting…");

}

// Цикл, выполняющийся до изменения значения функции checkSignal()

while( !checkSignal() ){

Serial.println("Waiting…");

}

Обратите внимание, что оператор while может использоваться без выделения блока фигурными скобками, в этом случае повторяться будет первая команда, встреченная после цикла. Крайне не рекомендуется использовать while без фигурных скобок, т.к

в этом случае можно очень легко допустить ошибку. Пример:

while(true)
 Serial.print("Waiting for interruption");
 delay(1000);

В данном случае надпись будет выводиться в бесконечном цикле без пауз, потому что команда delay(1000) повторяться не будет. Вы можете потратить много времени, выявляя такие ошибки – гораздо проще использовать фигурную скобку.

Пример использования цикла while

Чаще всего while используется для ожидания какого-либо события. Например, готовности объекта Serial к работе.

Serial.begin(9600);
while (!Serial) {
 ; // Для некоторых плат ардуино требуется ждать, пока не освободится последовательный порт
}

Пример ожидания прихода символа от внешних устройств по UART:

while(Serial.available()){
 int byteInput = Seria.read();
 // Какие-то другие действия
}

В данном случае мы будем считывать значения до тех пор, пока Serial.available() будет возвращать не нулевое значение. Как только все данные в буфере закончатся, цикл остановится.

Example #1: Basic Delay

You are probably already familiar with this first code example The Arduino IDE includes this example as “Blink.”

void setup() {
   pinMode(13, OUTPUT);
}

void loop() {
   digitalWrite(13, HIGH);   // set the LED on
   delay(1000);              // wait for a second
   digitalWrite(13, LOW);    // set the LED off
   delay(1000);              // wait for a second
}

Reading each line of loop() in sequence the sketch:

  1. Turns on Pin 13’s LED,
  2. Waits 1 second (or 1000milliseconds),
  3. Turns off Pin 13’s LED and,
  4. Waits 1 second.
  5. Then the entire sequence repeats.

The potential issue is that while you are sitting at the delay(), your code can’t be doing anything else. So let’s look at an example where you aren’t “blocking” for that entire 1000 milliseconds.

Программирование Ардуино

Язык программирования устройств Ардуино основан на C/C++. Он прост в освоении, и на данный момент Arduino — это, пожалуй, самый удобный способ программирования устройств на микроконтроллерах.

Базовые и полезные знания, необходимые для успешного программирования под платформу Arduino:

  • Начало работы с Arduino в Windows
  • Работа с Arduino Mini
  • Цифровые выводы
  • Аналоговые входы
  • Широтно-импульсная модуляция
  • Память в Arduino
  • Использование аппаратных прерываний в Arduino
  • Переменные
  • Функции
  • Создание библиотек для Arduino
  • Использование сдвигового регистра 74HC595 для увеличения количества выходов
  • Прямое управления выходами через регистры микроконтроллера Atmega

Справочник языка Ардуино

Язык Arduino можно разделить на три раздела:

Операторы

  • setup()
  • loop()
Управляющие операторы
  • if
  • if…else
  • for
  • switch case
  • while
  • do… while
  • break
  • continue
  • return
  • goto
Синтаксис
  • ; (semicolon)
  • {} (curly braces)
  • // (single line comment)
  • /* */ (multi-line comment)
Арифметические операторы
  • = (assignment)
  • + (addition)
  • — (subtraction)
  • * (multiplication)
  • / (division)
  • % (modulo)
Операторы сравнения
  • == (equal to)
  • != (not equal to)
  • < (less than)
  • > (greater than)
  • <= (less than or equal to)
  • >= (greater than or equal to)
Логические операторы
  • && (И)
  • || (ИЛИ)
  • ! (Отрицание)
Унарные операторы
  • ++ (increment)
  • — (decrement)
  • += (compound addition)
  • -= (compound subtraction)
  • *= (compound multiplication)
  • /= (compound division)

Данные

Константы
  • HIGH | LOW
  • INPUT | OUTPUT
  • true | false
  • Целочисленные константы
  • Константы с плавающей запятой
Типы данных
  • boolean
  • char
  • byte
  • int
  • unsigned int
  • word
  • long
  • unsigned long
  • float
  • double
  • string — массив символов
  • String — объект класса
  • массив (array)
  • void
Преобразование типов данных
  • char()
  • byte()
  • int()
  • long()
  • float()
Область видимости переменных и квалификаторы
  • Область видимости
  • static
  • volatile
  • const

Функции

Цифровой ввод/вывод
  • pinMode()
  • digitalWrite()
  • digitalRead()
Аналоговый ввод/вывод
  • analogRead()
  • analogReference()
  • analogWrite()
Дополнительные фунции ввода/вывода
  • tone()
  • noTone()
  • shiftOut()
  • pulseIn()
Работа со временем
  • millis()
  • micros()
  • delay()
  • delayMicroseconds()
Математические функции
  • min()
  • max()
  • abs()
  • constrain()
  • map()
  • pow()
  • sq()
  • sqrt()
Тригонометрические функции
  • sin()
  • cos()
  • tan()
Генераторы случайных значений
  • randomSeed()
  • random()
Внешние прерывания
  • attachInterrupt()
  • detachInterrupt()
Функции передачи данных

Serial

Библиотеки Arduino

Servo — библиотека управления сервоприводами.EEPROM — чтение и запись энергонезависимой памяти микроконтроллера.SPI — библиотека, реализующая передачу данных через интерфейс SPI.Stepper — библиотека управления шаговыми двигателями.

Цикл FOR в Ардуино

В цикле FOR у нас есть возможность не только задать граничный условия, но и сразу определить переменную для счетчика, указать, как будет изменяться его значения на каждой итерации.

Синтаксис цикла FOR

Здесь конструкция будет немного сложнее:for(<начальное значение счетчика>;<условие продолжения выполнения цикла>;<изменение значения счетчика на каждом шаге>){<список_команд>}

Самый простой пример:

for(int i=5;i<10;i++){  // Конструкция «3 в одном»
 pinMode(i, OUTPUT);
}

Мы сразу создали переменную, инициализировали ее, указали, что в конце каждого цикла значение счетчика нужно увеличивать на единицу. И все – теперь можно использовать переменную внутри цикла.

Шаг переменной может быть иным. Вот примеры:

  • for(int i=0; i<10; i=i+2) // Шаг 2
  • for(int i=0; i<10; i+=2) // Аналогичен предыдущему
  • for(int i=10; i>0; i–) // Идем обратно – от 10 до 1

Цикл do while

В некоторых случаях нам нужно организовать цикл таким образом, чтобы инструкции блока выполнялись хотя бы один раз, а затем уже осуществлялась проверка. Для таких алгоритмов можно использовать конструкцию do while. Пример:

do {
  Serial.println("Working");
} while (checkSomething());

Никаких сложностей этот вариант цикла не представляет – мы просто перенесли блок с условиями вниз, поэтому все содержимое внутри фигурных скобок после оператора do выполнится до первой проверки.

Example #2: Basic Delay with for() loops

For our 2nd example, we are only going to delay for 1ms, but do so inside of a for() loop.

void setup() {
   pinMode(13, OUTPUT);
}

void loop() {
   digitalWrite(13, HIGH);   // set the LED on
   for (int x=0; x < 1000; x++) {     // Wait for 1 second
      delay(1);
   }
   digitalWrite(13, LOW);   // set the LED on
   for (int x=0; x < 1000; x++) {     // Wait for 1 second
      delay(1);
   }
}

This new sketch will accomplish the same sequence as Example #1. The difference is that the Arduino is only “delayed” for one millisecond at a time. A clever trick would be to call other functions inside of that for() loop. However, your timing will be off because those instructions will add additional delay.

Описание цикла while Ардуино с примером

Конструкция while в Arduino задается следующим образом:

while (условие){

   // команды, которые будут повторяться

}

Цикл while будет выполняться непрерывно и бесконечно, пока условие в круглых скобках является истиной. Выход из цикла будет достигнут, когда изменится переменная в условии while, поэтому что-то должно изменять ее значение. Изменение переменной может происходить в программном коде внутри цикла или при считывания значений с любого датчика, например, с ультразвукового дальномера HC-SR04 .

byte i=0; // необходимо создать переменную до цикла
while (i<5){ // цикл выполняется, пока i меньше 5

   digitalWrite(13, HIGH);
   delay(500);
   digitalWrite(13, LOW);
   delay(500);

   i++; // изменение переменной

}

При использовании функции while, переменную необходимо создавать до начала цикла. В примере скетча светодиод моргнет пять раз, прежде чем закончится цикл. Если не изменять переменную внутри фигурных скобок i++, то цикл будет повторяться бесконечно. Второй способ сделать выход из цикла while Arduino Uno, это считывать данные с датчика и использовать условный оператор if для изменения переменной.

Еще один цикл, который можно использовать в Arduino IDE — это цикл с постусловием do … while. При использовании данной конструкции команды в цикле выполнятся минимум один раз, вне зависимости от условия, так как условие проверяется уже после выполнения тела цикла. В следующем примере кода, светодиод включится независимо от показаний датчика и только потом выполнится проверка постусловия.

int water; // создаем переменную до цикла
do {

   digitalWrite(13, HIGH);
   water = analogRead(AO);

} while (water<5) // выполняем проверку датчика

digitalWrite(13, LOW);


Циклы void loop и void setup в скетче Ардуино

Example #3: for() loops with 2 LEDs

In this example, we’ve added a second LED on Pin 12 (with a current limiting resistor!). Now let’s see how we could write the code from Example #2 to flash the 2nd LED.

void setup() {
   pinMode(13, OUTPUT);
   pinMode(12, OUTPUT);
}

void loop() {
   digitalWrite(13, HIGH);   // set the LED on
   for (int x=0; x < 1000; x++) {             // wait for a secoond
      delay(1);
      if (x==500) {
         digitalWrite(12, HIGH);
      }
   }
   digitalWrite(13, LOW);    // set the LED off
   for (int x=0; x < 1000; x++) {             // wait for a secoond
      delay(1);
      if (x==500) {
            digitalWrite(12, LOW);
      }
   }
}

Starting with the first for() loop, while Pin 13 is high, Pin 12 will turn on after  500 times through the for() loop.  It would appear that Pin 13 and Pin 12 were flashing in Sequence.  Pin 12 would turn on 1/2 second after Pin 13 turns on.  1/2 second later Pin 13 turns off, followed by Pin 12 another 1/2 second.

This code is pretty complicated, isn’t it?

If you wanted to add other LEDs or change the sequence, you have to start getting ingenious with all of the if-statements. Just like example #2, the timing of these LEDs is going to be off. The if() statement and digitalWrite() function all take time, adding to the “delay()”.

Now let’s look at how millis() gets around this problem.

The do while Loop

The do while loop works in the same way as the while loop, except that it always runs once even if the test expression evaluates to false.

do while Loop Structure

The do while loop consists of two keywords do and while, as shown below.

do {
    Statements that run in the loop go here
    Statement 1
    Statement 2
    ...
} while (test expression goes here);

The body of the do while loop falls between opening and closing braces and contains statements that are to be run in the loop.

The while keyword and test expression come after the body of the loop and are terminated by a semicolon (;).

do while Loop Example

This example demonstrates the do while loop.

void setup() {
  int sum = 0;
  
  Serial.begin(9600);
  
  // count up to 25 in 5s
  do {
    sum = sum + 5;
    Serial.print("sum = ");
    Serial.println(sum);
    delay(500);                // 500ms delay
  } while (sum < 25);
}

void loop() {
}

All the statements are run in the loop body before the test expression is evaluated.

If sum is initialized to a value of 25 when it is defined, as shown in the sketch below, the loop will run once and 30 will be printed. The loop will then not run again because the test expression evaluates to false.

void setup() {
  int sum = 25;
  
  Serial.begin(9600);
  
  // count up to 25 in 5s
  do {
    sum = sum + 5;
    Serial.print("sum = ");
    Serial.println(sum);
    delay(500);                // 500ms delay
  } while (sum < 25);
}

void loop() {
}

Using the same sketch, but changing the do while loop to a while loop, as shown below, the statements in the loop body will never run. This is because the test expression is evaluated before executing statements in the loop body. The test expression immediately evaluates to false, so the loop statements will never run.

void setup() {
  int sum = 25;
  
  Serial.begin(9600);
  
  // count up to 25 in 5s
  while (sum < 25) {
    sum = sum + 5;
    Serial.print("sum = ");
    Serial.println(sum);
    delay(500);                // 500ms delay
  }
}

void loop() {
}

In the above example, no output will be seen in the serial monitor window when the sketch is run. The while loop evaluates to false and then execution drops straight into the empty main Arduino loop.

← Go back to Part 7Go to Part 9 →

Код

Данный код использует millis() – функцию, которая возвращает программе (т.е. «оповещает программу о…») количество миллисекунд, прошедших с момента ее запуска, тем самым заставляя светодиод моргать.

 1 /* Моргание без команды Delay
 2 
 3 Включает/выключает светодиод, подсоединенный к цифровому контакту на Arduino, не прибегая к использованию функции delay(). Это значит, что в то же самое время может быть запущен другой код, не мешающий выполнению кода с морганием светодиода. 
 4 
 5  Цепь
 6  * Светодиод подсоединен к 13-му контакту и «земле».
 7  * Примечание: большинство плат Arduino уже имеют светодиод, подключенный к 13-му контакту – в таком случае этот пример можно выполнить, не пользуясь никаким дополнительным оборудованием, кроме самой Arduino.
 8 
 9  Создан в 2005 году Дэвидом А. Мэллисом (David A. Mellis),
10  модифицирован 8 февраля 2010 Полом Стоффрегеном (Paul Stoffregen).
11 
12  Данный пример кода не защищен авторским правом.
13 
14 
15  http://www.arduino.cc/en/Tutorial/BlinkWithoutDelay
16  */
17  
18 // Тут вписываем константы. Это постоянные (т.е. не меняющиеся) значения. 
19 // Используйте эту секцию, чтобы задать номер контакта:
20 const int ledPin =  13;      // номер для контакта светодиода
21 
22 // Тут вписываем переменные. Это значения, которые изменятся:
23 int ledState = LOW;             // в переменной ledState задаем режим работы светодиода (LOW значит «выкл»)
24 long previousMillis = ;        // в переменной previousMillis будет информация о времени, прошедшем с тех пор, как светодиод последний раз включался или выключался;
25 
26 // тип нижеследующих переменных будет long, поскольку время
27 // измеряется в миллисекундах и потому будет быстро превращаться в 
28 // слишком большую цифру, из-за чего ее нельзя будет хранить в int. 
29 long interval = 1000;           // интервал, после которого светодиод должен поменять режим работы (с «вкл» на «выкл» или наоборот; измеряется в миллисекундах)
30 
31 void setup() {
32   // устанавливаем цифровой контакт как выходной контакт:
33   pinMode(ledPin, OUTPUT);  
34 }
35 
36 void loop()
37 {
38   // здесь пишем код, который будет работать постоянно.
39 
40   // проверяем, не настало ли время менять режим светодиода 
41   // (с «вкл» на «выкл» или наоборот));
42   // то есть, проверяем, какова разница между текущим временем и временем, когда светодиод в последний раз перешел в положение «вкл»/«выкл», и не превышает ли она желаемый интервал.
43   unsigned long currentMillis = millis();
44  
45   if(currentMillis - previousMillis > interval) {
46     // сохраняем время, когда светодиод в последний раз включался/выключался 
47     previousMillis = currentMillis;   
48 
49     // если светодиод выключен, включаем его (и наоборот):
50     if (ledState == LOW)
51       ledState = HIGH;
52     else
53       ledState = LOW;
54 
55     // передаем светодиоду значение переменной ledState:
56     digitalWrite(ledPin, ledState);
57   }
58 }

Цифровые выводы

Выводы платформы Arduino могут работать как входы или как выходы. Данный документ объясняет функционирование выводов в этих режимах

Также необходимо обратить внимание на то, что большинство аналоговых входов Arduino (Atmega) могут конфигурироваться и работать так же как и цифровые порты ввода/вывода

Свойства порта вводы/вывода (pin), сконфигурированного как порт ввода

Выводы Arduino (Atmega) стандартно настроены как порты ввода, таким образом, не требуется явной декларации в функции pinMode(). Сконфигурированные порты ввода находятся в высокоимпедансном состоянии. Это означает то, что порт ввода дает слишком малую нагрузки на схему, в которую он включен. Эквивалентом внутреннему сопротивлению будет резистор 100 МОм подключенный к выводу микросхемы. Таким образом, для перевода порта ввода из одного состояния в другое требуется маленькое значение тока. Это позволяет применять выводы микросхемы для подключения емкостного датчика касания, фотодиода, аналогового датчика со схемой, похожей на RC-цепь.

С другой стороны, если к данному выводу ничего не подключено, то значения на нем будут принимать случайные величины, наводимые электрическими помехами или емкостной взаимосвязью с соседним выводом.

Подтягивающие (нагрузочные) резисторы

Если на порт ввода не поступает сигнал, то в данном случае рекомендуется задать порту известное состояние. Это делается добавлением подтягивающих резисторов 10 кОм, подключающих вход либо к +5 В (подтягивающие к питанию резисторы), либо к земле (подтягивающие к земле резисторы).

Микроконтроллер Atmega имеет программируемые встроенные подтягивающие к питанию резисторы 20 кОм. Программирование данных резисторов осуществляется следующим образом.

pinMode(pin, INPUT);           // назначить выводу порт ввода
digitalWrite(pin, HIGH);       // включить подтягивающий резистор

Подтягивающий резистор пропускает ток достаточный для того, чтобы слегка светился светодиод подключенный к выводу, работающему как порт ввода. Также легкое свечение светодиодов означает то, что при программировании вывод не был настроен как порт вывода в функции pinMode().

Подтягивающие резисторы управляются теми же регистрами (внутренние адреса памяти микроконтроллера), что управляют состояниями вывода: HIGH или LOW. Следовательно, если вывод работает как порт ввода со значением HIGH, это означает включение подтягивающего к питанию резистора, то конфигурация функцией pinMode() порта вывода на данном выводе микросхемы передаст значение HIGH. Данная процедура работает и в обратном направлении, т.е. если вывод имеет значение HIGH, то конфигурация вывода микросхемы как порта ввода функцией pinMode() включит подтягивающий к питанию резистор.

Примечание: Затруднительно использовать вывод микросхемы 13 в качестве порта ввода из-за подключенных к нему светодиода и резистора. При подключении подтягивающего к питанию резистора 20 кОм на вводе будет 1.7 В вместо 5 В, т.к. происходит падение напряжения на светодиоде и включенном последовательно резисторе. При необходимости использовать вывод микросхемы 13 как цифровой порт ввода требуется подключить между выводом и землей внешний подтягивающий резистор. 

Свойства порта ввода/вывода, сконфигурированного как порт вывода

Выводы, сконфигурированные как порты вывода, находятся в низкоимпедансном состоянии. Данные выводы могут пропускать через себя достаточно большой ток. Выводы микросхемы Atmega могут быть источником (положительный) или приемником (отрицательный) тока до 40 мА для других устройств. Такого значения тока достаточно чтобы подключить светодиод (обязателен последовательно включенный резистор), датчики, но недостаточно для большинства реле, соленоидов и двигателей.

Короткие замыкания выводов Arduino или попытки подключить энергоемкие устройства могут повредить выходные транзисторы вывода или весь микроконтроллер Atmega. В большинстве случаев данные действия приведут к отключению вывода на микроконтроллере, но остальная часть схемы будет работать согласно программе. Рекомендуется к выходам платформы подключать устройства через резисторы 470 Ом или 1 кОм, если устройству не требуется больший ток для работы.

Оцените статью:
Оставить комментарий
Adblock
detector