Arduino in C/C++ programmieren

Transkript

1 1 Arduino in C/C++ programmieren Tutor: Dipl.-Ing. Jens Grätzer www1.hft-leipzig.de/graetzer/

2 2 C/C++ auf dem Arduino Warum Arduino? Warum C/C++? Praxis Live

3 3 Warum Arduino? Mikrocontroller sind sehr verbreitet: Roboter in Fabriken Intelligentes Zuhause: Smart Home Smart City und Smart Factory Embedded Systems in selbstfahrenden Autos usw., zusammen mit einer Vielzahl von Sensoren Der Arduino ist ein Mikrocontroller auf einer Leiterplatte zum Lernen und für Experimente. Warum C/C++? C und C++ sind die typischen Sprachen zur Programmierung von Mikrocontrollern.

4 4 Mikrocontroller Der Mikrocontroller ATmega328

5 5 Elektronische Bauelemente Widerstand, Leuchtdiode (LED) und Kondensator

6 Praxis Praxis Live Live am am Januar April Ein Mikrocontroller ist ein Schaltkreis mit: Prozessor Speicher (Arbeitsspeicher RAM, Programmspeicher) Anschlüssen für die Ein- und Ausgabe Der Arduino ist: Mikrocontroller auf einer kleinen Leiterplatte, mit Steck-Kontakten für Erweiterungen, mit USB-Anschluss für den PC, wo man die Programme herstellt. Auf dem PC hat man eine Software, um Programme herzustellen - die Entwicklungsumgebung

7 7 Smarte Experimente Bauelemente auf dem Breadboard Arduino UNO USB zum PC

8 8 Smarte Experimente Bausatz Car-Kit mit Arduino UNO von Elegoo

9 9 IDE auf dem PC

10 10 Programmstrukturen Sequenz a = 2 b = 9 c = a + b Ausgabe: c

11 11 Programmstrukturen Verzweigung Eingabe: Zahl ja Text = einstellig Zahl < 10? Ausgabe: Text nein Text = mehrstellig

12 12 Programmstrukturen Schleife Eingabe: Basis = 3 Anzahl = 10 for ( i = 1; i <= 10; i++ ) Wert = Basis * i Ausgabe: Wert

13 13 Programmstrukturen Sequenz Verzweigung Schleife a = 2 b = 9 c = a + b Ausgabe: c Eingabe: Zahl ja Text = einstellig Zahl < 10? Ausgabe: Text nein Text = mehrstellig Eingabe: Basis = 5 Anzahl = 10 for ( i = 1; i <= 10; i++ ) Wert = Basis * i Ausgabe: Wert

14 14 Schleifen for-schleife while-schleife do-while-schleife Eingabe: Basis = 5 Anzahl = 10 for ( i = 1; i <= 10; i++ ) Basis = 5 Anzahl = 10 i = 1 Basis = 5 Anzahl = 10 i = 1 Wert = Basis * i while (i <= 10) do Wert = Basis * i Ausgabe: Wert Wert = Basis * i Ausgabe: Wert Ausgabe: Wert i++ i++ while (i <= 10)

15 15 Funktionen setup() und loop()

16 16 Schaltung für Blink

17 17 Programm Blink

18 18 Schaltung für Ohmmeter R x = 10k * U x /(5V - U x )

19 19 Programm Ohmmeter

20 20 Programm Ohmmeter Serieller Monitor der IDE

21 21 Kondensator laden

22 22 Kondensator laden (Teil 1)

23 23 Kondensator laden (Teil 2)

24 24 Kondensator laden Serieller Plotter der IDE

25 25 Und auf dem PC?

26 26 IDE Code::Blocks

27 27 Programmiersprache C/C++ Einfachstes C-Programm: Hello World! auf Bildschirm des PC ausgeben #include <stdio.h> int main() { printf("hello World!\n"); return 0; }

28 28 Programmiersprache C/C++ Aufgabe aus dem Mathe-Unterricht: α = 57,2 y = sin(α) Als C-Programm: #include <stdio.h> #include <math.h> int main() { float alpha, y; alpha = 57.2; y = sin(alpha / 180 * ); } Nur ASCII-Zeichen, Jede Anweisung endet mit Semikolon, Funktionen aus Header-Dateien, Gleitkommazahlen mit Punkt statt Komma. Variablen werden mit Datentyp deklariert : float Fließkommazahl int ganze Zahl (Integer) char Textzeichen printf("der Sinus von %f Grad ist %f.\n", alpha, y); return 0;

29 29 Geldgewinn durch Zinsen Eingabe: zinssatz = 0,012 Eingabe: guthaben = 1000 jahr = 2016 do jahr = jahr + 1 guthaben = guthaben * (zinssatz + 1) Wenn man 1,2% Zinsen erhält, wann hat sich eine Sparanlage von 1000 Euro verdoppelt? while (guthaben <= 2000) Ausgabe von jahr

30 30 Algorithmus Minimum Gegeben: n Zahlen in einem Array minimum = erste Zahl im Array Für die zweite bis n. Zahl im Array ja Ist diese Zahl kleiner als minimum? nein minimum = diese Zahl Ausgabe von minimum

31 31 Anlage

32 32 Car Kit Bausatz Car Kit von Elegoo

33 33 Car Kit Bausatz Wenn man diese Funktionen realisiert hat: _mforward() _mleft() _mright() _mback() _mstop() _servo(alpha) alpha Servo-Stellung in Grad 0 links, 180 rechts) e = _distance () e gemessener Abstand in cm Wie sehen Ihre ersten beiden Arduino-Programme aus? Wie sieht Ihr drittes (viertes, ) Arduino-Programm aus?