Чтение и обработка строки с rs232 ардуино. Преобразование int to string. Функции и методы класса String
String text = "Temp: " + tempC + " C";
Увы, в C этот прием не работает. В данном случае сообщение можно вывести несколькими инструкциями print, как показано далее:
lcd.print("Temp: "); lcd.print(tempC); lcd.print(" C");
Этот подход устраняет необходимость закулисного копирования данных в процессе конкатенации (объединения) строк, как происходит в других современных языках.
Аналогичный подход с применением нескольких инструкций вывода можно использовать при работе с монитором последовательного порта и инструкциями Serial.print. В подобных случаях последней в строке обычно используется команда println, добавляющая в конец символ перевода строки.
Форматирование строк с помощью sprintf
Стандартная библиотека строковых функций для языка C (не путайте с библиотекой Arduino String Object, которая обсуждается в следующем разделе) включает очень удобную функцию sprintf, выполняющую форматирование массивов символов. Она вставляет значения переменных в строку шаблона, как показано в следующем примере:
sprint(line1, "Temp: %d C", tempC);
Массив символов line1 - это строковый буфер, содержащий форматированный текст. Как указано в примере, он имеет емкость 17 символов, включая дополнительный нулевой символ в конце. Имя line1 я выбрал потому, что собираюсь показать, как сформировать содержимое верхней строки для жидкокристаллического дисплея с двумя строками по 16 символов в каждой.
В первом параметре команде sprintf передается массив символов, в который должен быть записан результат. Следующий аргумент - строка формата, содержащая смесь простого текста, такого как Temp:, и команд форматирования, например %d. В данном случае %d означает «десятичное целое со знаком». Остальные параметры будут подставлены в строку формата в порядке их следования на место команд форматирования.
Чтобы во вторую строку на жидкокристаллическом дисплее вывести время, его можно сформировать из отдельных значений часов, минут и секунд, как показано далее:
sprintf(line2, "Time: %2d:%02d:%02d", h, m, s);
Если попробовать вывести строку line2 в монитор последовательного порта или на экран жидкокристаллического дисплея, вы увидите текст
Команда sprintf не только подставила числа в нужные места, но и добавила ведущий ноль перед цифрой 5. В примере между символами: находятся команды форматирования трех компонентов времени. Часам соответствует команда %2d, которая выводит двузначное десятичное число. Команды форматирования для минут и секунд немного отличаются (%02d). Эти команды также выводят двузначные десятичные числа, но добавляют ведущий ноль, если это необходимо.
Однако имейте в виду, что этот прием предназначен для значений типа int. К сожалению, разработчики Arduino не реализовали в стандартной библиотеке C поддержку других типов, таких как float.
Определение длины строки
Так как строки, хранящиеся в массивах символов, часто оказываются короче самих массивов, в библиотеке предусмотрена удобная функция с именем strlen. Эта функция подсчитывает число символов в массиве, предшествующих нулевому символу, отмечающему конец строки.
Функция принимает массив символов в своем единственном параметре и возвращает размер строки (исключая пустой символ), хранящейся в нем, например, команда
вернет число 3.
Библиотека Arduino String Object
В Arduino IDE, начиная с версии 019, вышедшей несколько лет тому назад, включается библиотека String, более понятная и дружественная разработчикам, использующим Java, Ruby, Python и другие языки, где конкатенацию строк допускается выполнять простым оператором +. Эта библиотека также предлагает массу вспомогательных функций для работы со строками.
Конечно, данная библиотека добавляет к скетчу несколько килобайт кода. Кроме того, она использует механизм динамического распределения памяти со всеми сопутствующими проблемами, такими как исчерпание памяти. Поэтому подумайте хорошенько, прежде чем принять решение о ее использовании. Многие пользователи Arduino предпочитают применять обычные массивы символов.
Эта библиотека удивительно проста в использовании, и, если вам приходилось работать со строками в Java, благодаря библиотеке Arduino String Object вы будете чувствовать себя как дома.
Создание строк
Создать строку можно из массива элементов типа char, а также из значения типа int или float, как показано в следующем примере:
String message = "Temp: ";
String temp = String(123);
Конкатенация строк
Строки типа String можно объединять друг с другом и с данными других типов с помощью оператора +. Попробуйте добавить следующий код в функцию setup пустого скетча:
Serial.begin(9600);
String message = "Temp: ";
String temp = String(123);
Serial.println(message + temp + " C");
Обратите внимание на то, что последнее значение, добавляемое в строку, в действительности является массивом символов. Если первый элемент в последовательности значений между операторами + является строкой, остальные элементы автоматически будут преобразованы в строки перед объединением.
Другие строковые функции
В табл. 6.1 перечислены еще несколько удобных функций из библиотеки String. Полный список доступных функций можно найти по адресу http://arduino.cc/en/Reference/StringObject.
Таблица 6.1. Некоторые полезные функции в библиотеке String
Функция
Пример
Описание
char ch = String("abc")
Переменная ch получит значение "a"
String s = " abc ";
Удалит пробелы с обеих сторон от группы символов abc. Переменная s получит значение "abc"
String s = "123";
int x = s.toInt();
Преобразует строковое представление числа в значение типа int или long
String s = "abcdefg";
String s2 = s.substring(1, 3);
Возвращает фрагмент исходной строки. Переменная s2 получит значение "bc". В параметрах передаются: индекс первого символа фрагмента и индекс символа, следующего за последним символом фрагмента
String s = "abcdefg";
s.replace("de", "DE");
Заменит все вхождения "de" в строке на "DE". Переменная s2 получит значение "abcDEfg"
Использование ЭСППЗУ
Содержимое всех переменных, используемых в скетче Arduino, теряется при выключении питания или выполнении сброса. Чтобы сохранить значения, их нужно записать байт за байтом в память ЭСППЗУ. В Arduino Uno имеется 1 Кбайт памяти ЭСППЗУ.
ПРИМЕЧАНИЕ
Это не относится к плате Arduino Due, не имеющей ЭСППЗУ. В этой модели данные следует сохранять на карту microSD.
Для чтения и записи данных в ЭСППЗУ требуется использовать библиотеку, входящую в состав Arduino IDE. Следующий пример демонстрирует, как записать единственный байт в ЭСППЗУ, в данном случае операция выполняется в функции setup:
#include
byte valueToSave = 123
EEPROM.write(0, valueToSave);
В первом аргументе функции write передается адрес в ЭСППЗУ, куда должен быть записан байт данных, а во втором - значение для записи в этот адрес.
Текстовые строки могут быть объявлены двумя способами: можно использовать тип данных String, который входит в ядро, начиная с версии 0019; либо объявить строку как массив символов char с нулевым символом в конце. На этой странице описан второй способ. Для получения более подробной информации об объекте String, предоставляющем больше возможностей ценой большего расхода памяти, см. страницу String - объект.
Примеры
Ниже представлены примеры правильного объявления строк.
Char Str1; char Str2 = {"a", "r", "d", "u", "i", "n", "o"}; char Str3 = {"a", "r", "d", "u", "i", "n", "o", " char Str1; char Str2 = {"a", "r", "d", "u", "i", "n", "o"}; char Str3 = {"a", "r", "d", "u", "i", "n", "o", "\0"}; char Str4 = "arduino"; char Str5 = "arduino"; char Str6 = "arduino"; "}; char Str4 = "arduino"; char Str5 = "arduino"; char Str6 = "arduino";
Допускаемые операции при объявлении строк
- Объявить массив символов без его инициализации (Str1)
- Объявить массив символов с одним избыточным элементом, компилятор сам добавит требуемый нулевой символ (Str2)
- Добавить нулевой символ явно (Str3)
- Инициализировать массив с помощью строковой константы, заключенной в кавычки; компилятор создаст массив необходимого размера с нулевым символом в конце (Str4)
- Инициализировать массив с помощью строковой константы, явно указав его размер (Str5)
- Инициализировать массив избыточного размера, оставив место для более длинных строк (Str6)
Нулевой завершающий символ
Как правило, все строки завершаются нулевым символом (ASCII код 0), который позволяет функциям (подобным Serial.print() ) определять длину строки. Без этого символа они продолжали ли бы последовательно считывать байты памяти, которые фактически уже не являлись бы частью строки.
По сути, это означает, что длина вашей строки должна быть на 1 символ больше, чем текст, который вы хотели бы в ней хранить. Именно поэтому Str2 и Str5 должны быть длиной 8 символов, несмотря на то, что слово "arduino" занимает всего 7 - последняя позиция автоматически заполняется нулевым символом. Размер Str4 автоматически станет равным 8 - один символ требуется для завершающего нуля. В строке Str3 мы самостоятельно указали нулевой символ (обозначается "\0").
Следует иметь в виду, что в целом можно объявить строку и без завершающего нулевого символа (например, если задать длину Str2 равной 7, а не 8). Однако это приведет к неработоспособности большинства строковых функций, поэтому не следует намеренно так делать. Такая ошибка может быть причиной странного поведения или появления сторонних символов при работе со строками.
Одинарные или двойные кавычки?
Строки всегда объявляются в двойных кавычках ("Abc"), а символы всегда объявляются в одинарных кавычках ("A").
Перенос длинных строк
Длинные строки можно переносить так:
Char myString = "This is the first line" " this is the second line" " etcetera";
Массивы строк
При работе с большими объемами текста (например, в проектах, работающих с LCD-экраном) часто удобно использовать массивы строк. Поскольку строки сами по себе являются массивами, то фактически, это - пример двумерного массива.
В нижеследующей программе звездочка после указания типа данных char "char*" показывает, что переменная является массивом "указателей". Все имена массивов фактически являются указателями, поэтому звездочка необходима для создания массива массивов. Указатели в C - одна из наиболее сложных вещей для начинающих, но в данном случае глубокого понимания указателей для их эффективного использования вовсе не требуется.
Пример
char* myStrings={"This is string 1", "This is string 2", "This is string 3", "This is string 4", "This is string 5","This is string 6"}; void setup(){ Serial.begin(9600); } void loop(){ for (int i = 0; i < 6; i++){ Serial.println(myStrings[i]); delay(500); } }Я пришел к программированию в целом, и программированию Arduino в частности, полным нулем, около двух месяцев назад. Сейчас же, по ходу своей текущей деятельности я ощутил необходимость в освоении обработки строк на ардуино. Обычный поход в Google за информацией не обрадовал статьей, где все просто и понятно для чайников написано. И поэтому я здесь для того, чтобы рассказать о том, каким образом был реализован парсинг строк из последовательного порта и какие были встречены на пути подводные камни. Интересующихся прошу под кат.
Итак. Вот примерный алгоритм, которому я следовал:
- Идем на arduino.ru и высматриваем в колонке типов все, связанное с символами.
- Решаем, какую форму представления будем использовать (Я остановился на классе String, т.к. имел неприятный опыт с месивом массивом).
- Судорожно пытаемся написать свою функцию с преферансом и профурсетками
- Ищем класса.
- Ищем нужные операторы.
- Пишем!
- Циклично проверяем, есть ли в буфере com порта доступный для чтения байт, если есть, читаем.
- Если принятый байт - символ переноса строки ("\n"), то вызываем самописную функцию парсинга, если же нет, то добавляем принятый байт в созданную переменную типа String.
- В зависимости от принятого результата с помощью switch case выбираем нужный.
- Обнуляем принятую строку, чтобы потом начать собирать ее заново.
Парсим, наконец, строку.
На самом деле, т.к. практическое использование парсинга строк у меня не горит, то данная функция носит всего лишь демонстративный характер, сравнивая полученную строку с уже записанной в памяти константной строкой. Итак, используя оператор equals сравниваем принятую строку с записанной, и, если оператор возвращает true, выходим из функции обработчика, если же нет, сравниваем со следующей. Если строки эквивалентны, то опять же, выходим из функции-обработчика, возвращая результат. Ну а уж если и это условие не сработает, то все равно выйдем из функции и скажем, что что строка не верна.
А вот, наконец-таки, код:
#define led 13
String input_string = "";
const String Led_off = "switch led off";
const String Led_on = "switch led on";
bool led_running;
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
while (Serial.available() > 0) {
char c = Serial.read();
if (c == "\n") {
Serial.print("Input_string is: ");
Serial.println(input_string);
switch (parse(input_string, Led_off, Led_on)) {
case 10:
led_running=false;
Serial.println("Switching off is done");
break;
case 11:
led_running=true;
Serial.println("Switching on is done");
break;
case 0:
Serial.println("invalid String");
break;
}
input_string = "";
digitalWrite(led, led_running);
} else {
input_string += c;
}
}
}
byte parse(String input_string, const String Led_off, const String Led_on) {
if (input_string.equals(Led_off) == true) {
return 10;
}
else if (input_string.equals(Led_on) == true) {
return 11;
}
else return 0;
}
Так, я не понял, что за дела? Почему не загорается светодиод? Ах да, как же это я запамятовал, в void setup нужно добавить:
PinMode(led, OUTPUT);
P.S.: Немаловажно установить монитор com порта в Arduino IDE в режим «Новая строка», т.к. в любом другом посылаемая строка не будет сопровождаться символом ее окончания "\n".
P.P.S.: В холиваре по поводу того, что ардуино нинужна - участвовать не собираюсь, изучая основы программирования и алгоритмизации я ничего дурного не сделал.
P.P.P.S.: Если статья будет принята адекватно, напишу следующую о том, что у меня вышло с улучшением функционала функции парсинга. Ну, с богом! .
Сколько ни изучаю Arduino, она не перестаёт удивлять меня своей простотой. К примеру, собирая и тестируя систему "умного дома", я думал, что подача команд с компьютера будет самой сложной частью - это же надо принимать строку из последовательного порта, распознавать её, следить, чтобы не возникало ошибок... Однако оказалось достаточно почитать сайт Arduino.cc да потестить пару примеров, как стало ясно - разработчики постарались, чтобы оградить нас от написания длинного и унылого кода. К слову сказать, с задачей в итоге я справился за вечер, под конец даже подумывая: "а какую бы ещё команду прикрутить?.."
Итак, предположим, вы уже умеете программировать Arduino и можете разобраться в своём или чужом коде. Одним из основных понятий являются переменные и их типы. Ну-ка навскидку? byte, int, long, char, string... Два последних - по сути одно и то же, ибо string - массив переменных типа char (Кто-нибудь сейчас должен возразить, что char представляется в виде байтового числа, но речь не об этом). Итак, всё, что принимается из последовательного порта, следует читать, как char:
Char inChar = " "; byte z = 0; while (Serial.available()) { inChar[z] = Serial.read(); z++; }
Это первый пример, который может придти в голову . Создаём пустую строку, затем, если есть, что читать из последовательного порта, посимвольно её заполняем. Функция Serial.available() возвращает количество байт, доступных для чтения, а если там пусто - то 0, очевидно. Этим можно пользоваться, чтобы узнать длину поданной команды, хотя мы и так её узнаем в приведённом примере - это величина переменной z на выходе из цикла. Да, строка из пробелов (ASCII код пробела - не ноль!) - это терпимо, но всё-таки не очень хорошо, по возможности избегайте этого. А догадливый читатель сможет похвалить себя, если сразу догадается, что стоит исправить в вышеприведённом коде. Для тех, кто не догадался - подсказка: char inchar - строка длиной 6 символов. Если строке присваивается значение, компилятор позволяет не указывать явно её длину, поэтому в примере квадратные скобки пустые.
Кстати, не стоит забывать прописать в setup()
Serial.begin(9600);
А во встроенном мониторе порта, в который, собственно, и будут отправляться команды, указать скорость - 9600 бод, иначе увидите крякозябры.
Далее, что делать с полученной строкой? Те, кто предложат сравнивать побайтово строку с известными значениями (а такая мысль наверняка кому-то может придти в голову) после прочтения статьи переместятся вперёд во времени лет на 20. Из прошлого, я имею в виду:)
Поиск по документации Arduino IDE даёт два варианта, что такое string. Это сам string как строка char"ов, и String, являющийся объектом. Что такое объект? Согласно википедии, это "некоторая сущность в виртуальном пространстве, обладающая определённым состоянием и поведением, имеющая заданные значения свойств (атрибутов) и операций над ними (методов)". Другими словами - переменная со встроенными функциями, делающими что-то с этой переменной. Чтобы начать работать с этим объектом, напишем что-нибудь такого вида:
String input = ""; while (Serial.available()) { input += Serial.read(); }
Здесь к input будут добавляться всё новые символы, пока буфер не иссякнет. Тогда можно будет анализировать полученную строку, например, так:
Input.toLowerCase(); if(input.startsWith("pause")) { String toWait = input.substring(5); toWait.trim(); int delaytime = toWait.toInt(); if(delaytime>0) { if(delaytime<10000) { delay(delaytime); } } }
Код использует очень удобные функции, встроенные в объект String. Это startsWith(), которая возвращает единицу, если строка начинается с того, что записано в скобках, substring(), возвращающая кусок строки, начинающийся в данном случае с 5-го символа (считается, начиная с нуля), trim(), отбрасывающий всё лишнее по краям строки, ну и toInt(), превращающий то, что осталось, в число типа Int. Это число неплохо ещё и проверить на предмет попадания в рамки ожидаемого. В итоге, если дать команду "PauSe 567 ", то МК подождёт ровно 567 миллисекунд.
Про trim() стоит написать отдельно. Он нужен не только для того, чтобы отбросить пробел в начале получившейся строки, но в первую очередь - чтобы избавиться от символов в её конце. Это служебные символы, добавляющиеся при отправке сообщения - NL (новая строка) и CR (возврат каретки). Они нужны как раз для того, чтобы сигнализировать о конце команды, но могут и помешать. Поэтому, несмотря на то, что в мониторе порта можно выбрать, какие из этих символов посылать или не посылать ничего, лучше перестраховаться. Тем более, что делается это в одну строчку кода.
А вот и список функций (методов) объекта String.
- И ещё несколько других, которые вряд ли вам понадобятся, если вы не в силах залезть на arduino.cc и прочитать о них:)
charAt() - возвращает символ, стоящий на указанном месте
concat() - функция конкатенации, т.е слияния двух строк в одну. Правда string1 = string1 + string2 это то же самое, что и string1.concat(string1, string2), а записывается проще и понятнее.
equals() - возвращает единицу, если строка посимвольно равна тому, что написано в скобках. Есть ещё equalsIgnoreCase(), который игнорирует регистр (верхний или нижний)
endsWith() - который работает аналогично startsWith()
indexOf() - возвращающий место в строке символа(или строки) в скобках. Ищет с конца и возвращает -1, если не найдено.
length() - выдающий длину строки
setCharAt() - требующий место и символ, который надо поставить на это место, например: string1.setCharAt(3, "d") поставит d третьим символом в строке взамен того, что там стояло
Вот и всё, что хотел рассказать. Надеюсь, эта статья поможет не бояться ООП и научить вашего домашнего робота на Arduino повиноваться сигналам с компа
Я пришел к программированию в целом, и программированию Arduino в частности, полным нулем, около двух месяцев назад. Сейчас же, по ходу своей текущей деятельности я ощутил необходимость в освоении обработки строк на ардуино. Обычный поход в Google за информацией не обрадовал статьей, где все просто и понятно для чайников написано. И поэтому я здесь для того, чтобы рассказать о том, каким образом был реализован парсинг строк из последовательного порта и какие были встречены на пути подводные камни. Интересующихся прошу под кат.
Итак. Вот примерный алгоритм, которому я следовал:
- Идем на arduino.ru и высматриваем в колонке типов все, связанное с символами.
- Решаем, какую форму представления будем использовать (Я остановился на классе String, т.к. имел неприятный опыт с месивом массивом).
- Судорожно пытаемся написать свою функцию с преферансом и профурсетками
- Ищем класса.
- Ищем нужные операторы.
- Пишем!
А алгоритм работы основного тела программы прост:
- Циклично проверяем, есть ли в буфере com порта доступный для чтения байт, если есть, читаем.
- Если принятый байт - символ переноса строки ("n"), то вызываем самописную функцию парсинга, если же нет, то добавляем принятый байт в созданную переменную типа String.
- В зависимости от принятого результата с помощью switch case выбираем нужный.
- Обнуляем принятую строку, чтобы потом начать собирать ее заново.
Парсим, наконец, строку.
На самом деле, т.к. практическое использование парсинга строк у меня не горит, то данная функция носит всего лишь демонстративный характер, сравнивая полученную строку с уже записанной в памяти константной строкой. Итак, используя оператор equals сравниваем принятую строку с записанной, и, если оператор возвращает true, выходим из функции обработчика, если же нет, сравниваем со следующей. Если строки эквивалентны, то опять же, выходим из функции-обработчика, возвращая результат. Ну а уж если и это условие не сработает, то все равно выйдем из функции и скажем, что что строка не верна.
А вот, наконец-таки, код:
#define led 13 String input_string = ""; const String Led_off = "switch led off"; const String Led_on = "switch led on"; bool led_running; void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { while (Serial.available() > 0) { char c = Serial.read(); if (c == "n") { Serial.print("Input_string is: "); Serial.println(input_string); switch (parse(input_string, Led_off, Led_on)) { case 10: led_running=false; Serial.println("Switching off is done"); break; case 11: led_running=true; Serial.println("Switching on is done"); break; case 0: Serial.println("invalid String"); break; } input_string = ""; digitalWrite(led, led_running); } else { input_string += c; } } } byte parse(String input_string, const String Led_off, const String Led_on) { if (input_string.equals(Led_off) == true) { return 10; } else if (input_string.equals(Led_on) == true) { return 11; } else return 0; }
Так, я не понял, что за дела? Почему не загорается светодиод? Ах да, как же это я запамятовал, в void setup нужно добавить:
PinMode(led, OUTPUT);
P.S.: Немаловажно установить монитор com порта в Arduino IDE в режим «Новая строка», т.к. в любом другом посылаемая строка не будет сопровождаться символом ее окончания "n".
P.P.S.: В холиваре по поводу того, что ардуино нинужна - участвовать не собираюсь, изучая основы программирования и алгоритмизации я ничего дурного не сделал.
P.P.P.S.: Если статья будет принята адекватно, напишу следующую о том, что у меня вышло с улучшением функционала функции парсинга. Ну, с богом! .