Erik Bartmann - Mit Arduino die elektronische Welt entdecken

Wir haben den Ausdruck i++ verwendet. Was bedeutet das genau? Er soll den Wert um 1 erhöhen, doch die Schreibweise ist irgendwie komisch. Bei den beiden hintereinander angeführten Pluszeichen ++ handelt es sich um einen Operator, der den Inhalt des Operanden, also der Variablen, um den Wert 1 erhöht. Programmierer sind von Haus aus faule Zeitgenossen und versuchen alles, was eingetippt werden muss, irgendwie kürzer zu formulieren. Wenn man bedenkt, wie viele Codezeilen ein Programmierer in seinem Leben eingeben muss, kommt es da auf jeden Tastendruck an. In der Summe könnte es sich um Monate oder Jahre an Lebenszeit handeln, die sich durch kürzere Schreibweisen einsparen lassen und für wichtigere Dinge, wie noch mehr Code, genutzt werden könnten. Jedenfalls sind die beiden folgenden Ausdrücke in ihren Auswirkungen vollkommen identisch:

i++;

und

i = i + 1;

Es wurden zwei Zeichen weniger verwendet, was eine Einsparung von immerhin 40% ausmacht. Doch weiter im Text. Die Laufvariable i wird als Indexvariable im Array eingesetzt und spricht somit die einzelnen Array-Elemente nacheinander an.

Bei diesem Snapshot eines Schleifendurchlaufs hat die Variable i den Wert 3 und spricht somit das vierte Element an, das wiederum den Inhalt 10 besitzt. Das bedeutet, dass mit den zwei folgenden Zeilen innerhalb der setup -Funktion alle im Array ledPin hinterlegten Pins als Ausgänge programmiert werden:

for(int i = 0; i < 7; i++) pinMode(ledPin[i], OUTPUT);

Folgendes ist noch sehr wichtig zu erwähnen: Wenn keine Blockbildung mit einer for -Schleife mittels geschweifter Klammern stattfindet, wie wir es gleich in der loop -Funktion sehen werden, wird nur die Zeile, die der for -Schleife unmittelbar folgt, von dieser berücksichtigt. Der Code der loop -Funktion beinhaltet lediglich eine for -Schleife, die durch ihre Blockstruktur jetzt mehrere Befehle anspricht:

for(int i = 0; i < 7; i++) { digitalWrite(ledPin[i], HIGH); // Array-Element auf HIGH-Pegel delay(wartezeit); digitalWrite(ledPin[i], LOW); // Array-Element auf LOW-Pegel }

Ich möchte dir an einem kurzen Sketch zeigen, wie die Laufvariable i heraufgezählt, was man auch Inkrementieren‌ nennt:

void setup() { Serial.begin(9600); // Serielle Schnittstelle konfigurieren for(int i = 0; i < 7; i++) Serial.println(i); // Ausgabe an die serielle Schnittstelle } void loop(){ /* leer */ }

Da unser Arduino von Haus aus kein Ausgabefenster besitzt, müssen wir uns etwas anderes einfallen lassen. Die serielle Schnittstelle, an der er quasi angeschlossen ist, können wir dazu nutzen, Daten zu versenden. Die Entwicklungsumgebung verfügt über einen Serial Monitor‌ , der diese Daten bequem empfangen und darstellen kann. Du kannst ihn sogar dazu verwenden, Daten an das Arduino-Board zu schicken, die anschließend dort verarbeitet werden können. Doch dazu gleich mehr. Der folgende Befehl initialisiert die serielle Schnittstelle mit einer Übertragungsrate von 9600 Baud :

Serial.begin(9600);

Die folgende Zeile sendet dann mittels der println -Funktion den Wert der Variablen i an die Schnittstelle:

Serial.println(i);

Du musst jetzt lediglich den Serial Monitor öffnen und die Werte werden angezeigt ( Abbildung 6).

Du siehst hier, wie die Werte der Laufvariablen i von 0 bis 6 ausgegeben werden, die wir in unserem eigentlichen Sketch zur Auswahl der Array-Elemente benötigen. Ich habe den Code innerhalb der setup -Funktion platziert, damit die for -Schleife nur einmal ausgeführt wird und die Anzeige nicht ständig durchläuft.

Abb. 6:Die Ausgabe der Werte im Serial Monitor

Die folgende Abbildung 7zeigt dir die einzelnen Durchläufe der for -Schleife etwas genauer:

Abb. 7:Das Verhalten der for-Schleife

Wie die serielle Schnittstelle zu konfigurieren ist und wie man etwas dahin versendet, hast du schon gesehen. Die Methode begin initialisiert das Serial-Objekt mit der angeforderten Übertragungsrate und die Methode println ( print line bedeutet so viel wie Drucke und mache einen Zeilenvorschub ) gibt etwas auf der seriellen Schnittstelle aus. Das Bindeglied zwischen Objekt und Methode ist der Punktoperator‌ (.‌), der beide verbindet.

Die serielle Schnittstelle bei der Fehlersuche‌

Du hast jetzt erfahren, wie etwas an die serielle Schnittstelle geschickt werden kann. Du kannst dir diesen Umstand zunutze machen, wenn du einen oder mehrere Fehler in einem Sketch finden möchtest. Funktioniert der Sketch nicht so, wie du es dir vorstellst, dann positioniere an unterschiedlichen Stellen im Code, die dir wichtig erscheinen, Ausgabebefehle in Form von Serial.println(...) ; und lass dir bestimmte Variableninhalte oder auch Texte ausgeben. Auf diese Weise erfährst du, was dein Sketch treibt und warum er möglicherweise nicht korrekt abläuft. Du musst lediglich lernen, die ausgegebenen Daten zu interpretieren. Das ist manchmal nicht so einfach und es gehört ein wenig Übung dazu.

Im Bastelprojekt 2über die Low-Level-Programmierung des Arduino haben wir gesehen, wie einfach es ist, die digitalen Pins über die Manipulation von Registern zu beeinflussen. Hinsichtlich des Lauflichts kann man sich die Sache zunutze machen. Der nachfolgende Schaltplan verfügt lediglich über sechs LEDs mit den entsprechenden Vorwiderständen, wobei ich aber jeder LED eine kleine Zahl beigestellt habe. Wozu das ganze sinnvoll ist, werden wir gleich sehen.

Abb. 8:Der Schaltplan für unser kleines Lauflicht

Werfen wir noch einmal einen Blick auf das Register PORT B.

Die acht Bits eines Ports werden zu einem sogenannten Byte‌ zusammengefasst. Jedes einzelne Bit‌ dieses Bytes besitzt eine Nummer, die von rechts nach links aufsteigend bei 0 beginnt, wie das in der oberen Reihe zu erkennen ist. Somit können wir jedes einzelne Bit eindeutig von 0 bis 7 adressieren. Jedes einzelne Bit besitzt neben seiner Position innerhalb des Bytes einen Stellenwert oder eine Wertigkeit, die eben genau von der betreffenden Position innerhalb des Bytes abhängt und ebenfalls von rechts nach links zunimmt. Die untere Reihe zeigt die Wertigkeit jedes einzelnen Bits an. Die Frage ist nur, wie diese Werte eigentlich zustande kommen. Das ist sehr einfach! Da das binäre System‌ lediglich die beiden Zustände 0 und 1 kennt, ist die Basis zur Berechnung der Stellenwertigkeit die Zahl 2. Wir erinnern uns, dass unser Dezimalsystem die Ziffern 0 bis 9 kennt und demnach zehn mögliche Zustände vorhanden sind. Die Basis zur Berechnung der Stellenwertigkeit ist demnach die Zahl 10.