Программируем Arduino. Основы работы со скетчами
Шрифт:
На плату-программатор требуется установить специальный скетч. Его можно найти в меню File—>Examples (Файл—>Примеры). Он называется ArduinoISP и находится в конце раздела Examples (Встроенные примеры).
Рис. 2.8. Программирование с помощью второй платы Arduino
Как обычно, выберите тип платы и порт и выгрузите скетч ArduinoISP в плату-программатор. Затем в меню Tools (Инструменты) перейдите в подменю Programmer (Программатор) и выберите пункт ArduinoISP.
Наконец, выберите в меню Tools (Инструменты)
Когда процедура завершится, в программируемый микроконтроллер будет установлен новый загрузчик.
В заключение
В этой главе мы заглянули под капот платы Arduino и посмотрели, как она работает в действительности. Я показал вам, что скрывается за фасадом окружения Arduino.
В следующей главе мы посмотрим, как пользоваться прерываниями и как заставить Arduino откликаться на внешние события, вызываемые таймером, применяя для этого прерывания.
7 Аналогичные обсуждения можно найти на русскоязычном форуме— Примеч. пер.
3. Прерывания и таймеры
Прерывания позволяют микроконтроллерам откликаться на события без необходимости постоянно проверять выполнение каких-либо условий, чтобы определить момент, когда произошли важные изменения. В дополнение к возможности подключать источники прерываний к некоторым контактам можно также использовать прерывания, генерируемые таймером.
Аппаратные прерывания
Для демонстрации использования прерываний вернемся вновь к цифровым входам. Часто для определения момента некоторого входного события (например, нажатия кнопки) используется такой код:
void loop
{
if (digitalRead(inputPin) == LOW)
{
// Выполнить какие-то действия
}
}
Этот код постоянно проверяет уровень напряжения на контакте inputPin, и, когда digitalRead возвращает LOW, выполняются какие-то действия, обозначенные комментарием // Выполнить какие-то действия. Это вполне рабочее решение, но что если внутри функции loop требуется выполнить массу других операций? На все эти операции требуется время, поэтому есть вероятность пропустить короткое нажатие на кнопку, пока процессор будет занят чем-то другим. На самом деле пропустить факт нажатия на кнопку почти невозможно, потому что по меркам микроконтроллера она остается нажатой очень долго.
Но как быть с короткими импульсами от датчика, которые могут длиться миллионные доли секунды? Для приема таких событий следует использовать прерывания, определяя функции, которые будут вызываться по этим событиям, независимо от того, чем занят микроконтроллер. Такие прерывания называют аппаратными прерываниями (hardware interrupts).
В Arduino Uno только два контакта связаны с аппаратными прерываниями, из-за чего они используются очень экономно. В Leonardo таких контактов пять, на больших платах, таких как Mega2560, их намного больше, а в Due все контакты поддерживают возможность прерывания.
Далее рассказывается, как работают аппаратные прерывания. Чтобы опробовать представленный пример, вам понадобятся дополнительная макетная плата, кнопка, сопротивление на 1 кОм и несколько соединительных проводов.
На рис. 3.1 изображена
собранная схема. Через сопротивление на контакт D2 подается напряжение HIGH, пока кнопка не будет нажата, в этот момент произойдет заземление контакта D2 и уровень напряжения на нем упадет до LOW.Загрузите в плату Arduino следующий скетч:
// sketch 03_01_interrupts
int ledPin = 13;
void setup
{
pinMode(ledPin, OUTPUT);
attachInterrupt(0, stuffHapenned, FALLING);
}
void loop
{
}
void stuffHapenned
{
digitalWrite(ledPin, HIGH);
}
Рис. 3.1. Электрическая схема для испытания прерываний
Помимо настройки контакта LED на работу в режиме цифрового выхода функция setup с помощью еще одной строки связывает функцию с прерыванием. Теперь в ответ на каждое прерывание автоматически будет вызываться эта функция. Рассмотрим эту строку внимательнее, потому что аргументы вызываемой здесь функции выглядят несколько необычно:
attachInterrupt(0, stuffHapenned, FALLING);
Первый аргумент — 0 — это номер прерывания. Было бы понятнее, если бы номер прерывания совпадал с номером контакта, но это не так. В Arduino Uno прерывание 0 связано с контактом D2, а прерывание 1 — с контактом D3. Ситуация становится еще более запутанной из-за того, что в других моделях Arduino эти прерывания связаны с другими контактами, а кроме того, в Arduino Due нужно указывать номер контакта. На плате Arduino Due с прерываниями связаны все контакты.
Я еще вернусь к этой проблеме, а пока перейдем ко второму аргументу. Этот аргумент — stuffHappened — представляет имя функции, которая должна вызываться для обработки прерывания. Данная функция определена далее в скетче. К таким функциям, их называют подпрограммами обработки прерываний (Interrupt Service Routine, ISR), предъявляются особые требования. Они не могут иметь параметров и ничего не должны возвращать. В этом есть определенный смысл: даже при том что они вызываются в разных местах в скетче, нет ни одной строки кода, осуществляющей прямой вызов ISR, поэтому нет никакой возможности передать им параметры или получить возвращаемое значение.
Последний параметр функции, attachInterrupt — это константа, в данном случае FALLING. Она означает, что подпрограмма обработки прерывания будет вызываться только при изменении напряжения на контакте D2 с уровня HIGH до уровня LOW (то есть при падении — falling), что происходит в момент нажатия кнопки.
Обратите внимание на отсутствие какого-либо кода в функции loop. В общем случае эта функция может содержать код, выполняющийся, пока не произошло прерывание. Сама подпрограмма обработки прерываний просто включает светодиод L.
Когда вы будете экспериментировать, после сброса Arduino светодиод L должен погаснуть. А после нажатия на кнопку — сразу зажечься и оставаться зажженным до следующего сброса.
Поэкспериментировав, попробуйте изменить последний аргумент в вызове attachInterrupt на RISING и выгрузите измененный скетч. После перезапуска Arduino светодиод должен оставаться погашенным, потому что напряжение на контакте хотя и имеет уровень HIGH, но с момента перезапуска оставалось на этом уровне. До этого момента напряжение на контакте не падало до уровня LOW, чтобы потом подняться (rising) до уровня HIGH.