Какой язык программирования использует arduino

Ардуино какой язык программирования используется

Язык программирования Ардуино основывается на языке C/C++, который широко распространен в мире программирования.

Целевой аудиторией Ардуино являются непрофессиональные пользователи в сфере роботостроения и простейших систем автоматики. Основной продукцией является набор плат, комбинируя которые, возможно создавать различные устройства, способные выполнять широкий ряд задач.

В качестве примера, из набора плат, выпускаемых данной фирмой, можно собрать автоматическую кормушку для своих домашних животных. И это лишь один из наиболее простых примеров. Сфера их возможного применения ограничивается лишь фантазией пользователей.

Кроме печатных плат, выпускаемых под торговой маркой Arduino, у них имеется собственный язык программирования Ардуино, который основывается на широко известном в кругу программистов языке C/C++. Давайте более подробно разберемся, что он из себя представляет.

Язык программирования

Язык программирования Ардуино довольно прост в освоении, так как основной целевой аудиторией его применения являются любители. Однако считается одним из самых лучших языков для программирования микроконтроллеров.

Arduino IDE является бесплатной программой, скачать которую может любой желающий. На нашем сайте вы можете скачать любую подходящую для вас версию среды. Также доступ к скачиванию IDE предоставлен на официальном сайте компании, а при желании, разработчиков можно отблагодарить, сделав денежный перевод.

Среда IDE поддерживается такими операционными системами, как Windows, MacOs и Linux. На официальном сайте компании указанно, что данный язык программирования написан на Wiring, но на самом деле его не существует и для написания используется C++ с небольшими изменениями.

Что необходимо для начала работы с Arduino IDE?

Для начала нам потребуются следующие вещи:

Имея этот набор, можно начинать экспериментировать с имеющимися у вас платами, записывая на них ваши первые скетчи.

Как настроить Ардуино на компьютере?

Делается это просто. Необходимо выполнить следующие действия:

Знакомство с интерфейсом Ардуино

Одним из основных элементов ардуино является главное меню программы, которое позволяет получить доступ ко всем доступным функциям нашей программы.

Ниже расположена панель с иконками, которые отображают наиболее используемые функции Arduino IDE:

Следующим по важности элементом является вкладка с файлами проекта. Если это простой скетч, то файл будет всего один. Однако сложные скетчи могут состоять из нескольких файлов. В таком случае на панели вкладок можно быстро переключить просмотр с одного файла на другой. Это очень удобно.

Самым большим из блоков является поле редактора наших скетчей. Тут мы можем просмотреть и, при необходимости, отредактировать нужный нам программный код. Отдельно реализовано поле для вывода системных сообщений. С его помощью можно убедиться, что сохранение вашего скетча или его загрузка были проведены успешно, и вы можете приступать к следующим действиям. Также в программе существует окно, отображающее наличие в ходе компиляции вашего скетча.

Основные функции языка программирования

Давайте наконец-то перейдем к самым основным функция языка программирования Ардуино.

Сразу скажем, что все функции вы можете найти в нашем удобном справочнике на нашем сайте.

Точка с запятой ;

Точка с запятой должна следовать за каждым выражением, написанным на языке программирования Arduino. Например:

В этом выражении мы присваиваем значение переменной и обратите внимание на точку с запятой в конце. Это говорит компилятору, что вы закончили кусок кода и переходите к следующему фрагменту. Точка с запятой в коде Ардуино отделяет одно полное выражение от другого.

Двойная обратная косая черта для однострочных комментариев //

Теперь, даже через 3 месяца когда я просматриваю эту программу я знаю о том куда подключался светодиод.

Компилятор будет игнорировать комментарии, поэтому вы можете писать все, что вам нравится. Если вам нужно много текста для комментария вы можете использовать многострочный комментарий, показанный ниже:

Комментарии похожи на сноски кода, но более распространены, чем те что ставят в книгах внизу страниц.

Фигурные скобки

Фигурные скобки используются для того, чтобы добавить инструкции, выполняемые функцией (мы обсудим функции дальше). Всегда есть открытая фигурная скобка и закрывающая фигурная скобка. Если вы забудете закрыть фигурную скобку, компилятор выведет код ошибки.

Функции ()

В Ардуино есть определенные функции, которые часто используются в среде Arduino IDE. Когда вы вводите их, имя функции будет оранжевым. Например, функция pinMode() является общей функцией, используемой для обозначения режима вывода Arduino.

Обратите внимание, что слово OUTPUT обычно синего цвета. В языке программирования Ардуино есть определенные ключевые слова, которые часто используются, а синий цвет помогает их идентифицировать. Arduino IDE автоматически превращает их в синий цвет.

Далее мы поговорим о двух функциях, используемых почти в любой программе Arduino.

void setup ( )

Возможно, вам интересно что означает void перед функцией setup(). Void означает, что функция не возвращает информацию.

Давайте рассмотрим пару вещей, которые вы должны знать о setup():

void loop( )

Как и в случае с setup(), функция loop() не возвращает никаких значений, поэтому перед неё предшествует слово void.

Если у вас есть датчик температуры, подключенный к вашему Arduino, например, тогда когда температура достигнет определенного порога вы можете включить вентилятор. Код цикла постоянно проверяет температуру, ожидающую запуска вентилятора. Поэтому, хотя код повторяется снова и снова, не каждая часть кода будет выполняться каждую итерацию цикла.

Существуют ли еще программы, работающие с Ардуино?

Помимо официальной Arduino IDE, существуют программы сторонних разработчиков, которые предлагают свои продукты для работы с микроконтроллерами на базе ардуино.

Аналогичный набор функций нам может предоставить программа, которая называется Processing. Она очень схожа с Arduino IDE, так как обе сделаны на одном движке. Processing имеет обширный набор функций, который мало уступает оригинальной программе. С помощью загружаемой библиотеки Serial пользователь может создать связь между передачей данных, которые передают друг другу плата и Processing.При этом мы можем заставить плату выполнять программы прямо с нашего ПК.

Существует еще одна интересная версия исходной программы. Называется она B4R, и главным ее отличием является использование в качестве основы не языка си, а другой язык программирования – Basic. Данный программный продукт является бесплатным. Для работы с ним существуют хорошие самоучители, в том числе и написанные создателями данного продукта.

Есть и платные варианты Arduino IDE. Одним из таких является программа PROGROMINO. Главным ее достоинством считается возможность автодополнения кода. При составлении программы вам больше не нужно будет искать информацию в справочниках. Программа сама предложит вам возможные варианты использования той или иной процедуры. В ее набор входит еще множество интересных функций, отсутствующих в оригинальной программе и способных облегчить вам работу с платами.

Конкуренты Ардуино

Данный рынок по производству микроконтроллеров для создания различных электронных схем и робототехники имеет много поклонников по всему земному шару. Данная ситуация способствует появлению на рынке не только конкурентов, которые предлагают схожие продукты. Кроме них выпускается значительное количество подделок разного качества. Одни очень тяжело отличить от оригиналов, ведь они имеют идентичное качество, другие обладают очень плохими характеристиками и могут вовсе не работать с оригинальными продуктами.

Существуют даже платы Arduino, которые поддерживают работу микропроцессоров с интерпретаторами JavaScript. Актуальны они, в первую очередь, для тех, кто желает использовать язык Java вместо Си. Ведь он более прост, и позволяет добиваться результатов с повышенной скоростью. Однако данные платы являются более дорогими по отношению к ардуино, что является существенным минусом.

Если вы ищите себе хобби и вам интересно такое направление, как электротехника, вы смело можете выбирать для этого Arduino. Плюсов такое хобби имеет массу. Вы будете развиваться в интеллектуальном плане, так как данное занятие потребует от вас знаний в разных областях.

Помимо развлечений, ваше хобби поможет вам в создании массы полезных изделий, которые вы сможете использовать для облегчения повседневной жизни. С каждым разом вы будете находить все новые и новые способы использования вашего увлечения.

Освоить данное занятие будет не так сложно, благодаря наличию большого количества учебников и самоучителей. В дальнейшем вы найдете множество единомышленников по всему миру, которые поделятся с вами своими знаниями и дадут вам стимул для совершения новых экспериментов!

Язык программирования Ардуино

Программа Arduino обычно пишется в Arduino IDE. Программа представляет собой набор инструкций на встроенном языке C. Он имеет некоторые специальные заголовочные файлы в виде zip-файлов, которые доступны в Интернете для предоставления специализированных функций. Программы Arduino называются скетч.

Код Arduino должен содержать две функции:

Это два основных элемента любого кода Arduino.

Все объявления выполняются в voidsetup(). Название содержит слово «установка», которое должно выдавать его назначение. Фактические команды, (которые должны быть выполнены) и вычислительный процесс кодируются в функции voidloop (). ‘Петля » означает, что эскиз будет выполняться бесконечно.

Arduino IDE

Какой язык используется для написания программы Arduino?

Встроенный C используется для написания программ Arduino. Он используется для приложений, которые очень близки к аппаратному обеспечению. Это напрямую связано с аппаратным обеспечением. Он очень похож на C и C++. Но у него есть некоторые встроенные функции, отличные от обычных функций, используемых в обычном C.

Что такое sketch?

Программа Arduino называется sketch. Он содержит инструкции, которые должны быть выполненыArduino, которые написаны на встроенном языке C.

Каковы общие синтаксические элементы в программировании Arduino?

Общий синтаксис написания программы на Arduino почти аналогичен обычному C и C++. Тем, кто знаком с базовыми C и C++ будет легко в изучении arduino. Если вы хотите быстро подытожить свои знания языка Си, у нас есть бесплатный курс программирования на Си для начинающих, который вы можете проверить.

Каковы различные типы переменных в программе Arduino?

В языке программирования Arduino существует около 18 типов данных.

Что такое int?

Что такое Функция?

Помимо встроенных функций, вы также можете писать свои функции. Используя это, мы можем разделить большую программу на основные строительные блоки.

Он содержит набор программных операторов с фигурными скобками в виде <>. Он обеспечивает возможность повторного использования.

Определяемые пользователем функции подразделяются на четыре типа:

Преимущества Arduino

Вывод

Есть еще много чего, что вы можете сделать с Arduino, и мы рассмотрим следующий этап программирования Arduino на более позднем этапе этого курса Arduino. Однако того, что мы увидели в этом посте, должно быть более чем достаточно, чтобы вы могли работать с большинством проектов. Если у вас есть какие-либо вопросы, мы всегда рады помочь. Дайте нам знать в комментариях, и мы свяжемся с вами. Не стесняйтесь добавлять эту страницу в закладки для дальнейшего использования.

Arduino и совместимые языки программирования

Что такое Arduino

Если называть вещи своими именами, то Arduino — это конструктор для тех, кому надоело созидать бесполезные образы и захотелось хоть немного наделить их жизнью. В самом простейшем случае Arduino — печатная плата, на которой расположен контроллер, кварцевый генератор, АЦП/ЦАП, несколько разъёмов, диодов и кнопок. Остальное — дело рук хозяина: хотите — создавайте робота, хотите — программно-аппаратную платформу для «умного» дома, ну или забудьте про практическую пользу и развлекайтесь.

Конечно, в зависимости от того. насколько далеко вы хотите зайти в своих экспериментах, хотите ли вы получать фильтрованное удовольствие или сделать из Arduino платформу для собственного заработка, вам придётся совершенствоваться и в проектировании железа, и в изучении языков программирования. О последнем сегодня чуть подробнее.

Arduino достаточно ограниченная платформа в плане возможностей программирования, особенно в сравнении с Raspberry Pi. В силу того, что порог входа неприлично низкий (базовый Tutorial занимает 3 листа формата A4), то рассчитывать на изобилие языков без подключения дополнительных модулей не приходится. За основу здесь принят C/C++, но с использованием различных IDE и библиотек вы получите доступ к оперированию Python, C#, Go, а также таким детским развлечениям, как Snap! и ArduBlock. О том как, когда и кому их использовать, поговорим далее.

Базовый язык платформы Arduino, который с некоторыми доработками и упрощениями используется в стандартной программной оболочке. Найти все доступные команды «для новичка» можно здесь, но никто не мешает вам воспользоваться исходными возможностями языка C++, никаких надстроек не потребуетс. Если же есть желание поиграть с «чистым» C, то к вашим услугам программа WinAVR, предназначенная, как следует из названия, для взаимодействия ОС Windows и МК серии AVR, которые и используются на Arduino. Более подробное руководство можете прочитать вот здесь.

Использование C/C++ рекомендуется тем, кто уже имеет представление о программировании, выучил в школе пару языков и хочет создать на Arduino что-то большее, чем светодиодную «мигалку» или простую машинку.

Ardublock

Временно отойдем от языков взрослых к любимому ребятней языку Scratch, а вернее к его адаптации — Ardublock. Здесь всё тоже самое, но с адаптацией к вашей платформе: цветные блоки, конструктор, русские названия, простейшая логика. Такой вариант здорово подойдет даже тем, кто с программированием не знаком вовсе. Подобно тому, как в языке Logo вы можете перемещать виртуальную черепашку по виртуальной плоскости, здесь с помощью нехитрых операций вы можете заинтересовать ребенка реальной интерпретацией его программных действий.

По сравнению с Ardublock, Snap! имеет расширенные возможности в виде дополнительных блоков, возможности использования списков и функций. То есть Snap! в общем и целом уже похож на взрослый язык программирования, не считая, что вам по прежнему необходимо играть в конструктор кода.

Для того, чтобы использовать этот язык, придется сходить на сайт snap4arduino.org и скачать необходимые компоненты для вашей ОС. Инструкции по установке, использованию и видеопримеры ищите здесь же.

Рекомендуется младшей возрастной группе, тем, кто учил программирование так давно, что уже ничего не помнит и тем, кто хочет завлечь своего ребенка в IT через Scratch и Snap!.

Python

Формально программировать на Arduino вы можете используя хоть язык Piet, просто потому что при должном упорстве вы скомпилируете в машинный код что угодно. Но в силу того, что Python — один из наиболее популярных языков с практически оптимальным сочетанием сложность\возможности, то обойти стороной его применяемость в Arduino было бы нелепо. Начать изучение Python вы можете с нашего бесплатного интенсива &#171;Основы языка Python&#187;.

Итак, для этого вам понадобится библиотеки PySerial (ранее, возможно, вы использовали её для общения с портами компьютера) и vPython. О том, как правильно всё настроить и заставить в конечном счёте работать, можете соответственно почитать здесь и здесь.

Go и другие языки.

Подобно тому, как Arduino взаимодействует с Python через библиотеку PySerial, он может взаимодействовать и с Go, и c Java, и с HTML, и с чем только захотите. Arduino — достаточно популярная платформа, чтобы такой банальный вопрос, как выбор удобного языка, не остановил очередного исследователя. Единственное, что требуется от владельца этой маленькой платы — задумать что-нибудь удивительно интересное, а удобный инструмент неизбежно найдётся.

Начать свой путь в IT бывает очень сложно хотя бы просто потому, что глядя на окружающие технологии невозможно отделить «железный» интерес от программного. С одной стороны — желание создать устройство с безупречным внешним видом, множеством датчиков и безграничными возможностями, с другой — таинство обработки данных, стремление максимально увеличить быстродействие, не пренебрегая функциональностью. Arduino — первый шаг к большим изобретениям, не требующий ни глубоких знаний схемотехники, ни опыта в программировании.

Что такое Arduino

Если называть вещи своими именами, то Arduino — это конструктор для тех, кому надоело созидать бесполезные образы и захотелось хоть немного наделить их жизнью. В самом простейшем случае Arduino — печатная плата, на которой расположен контроллер, кварцевый генератор, АЦП/ЦАП, несколько разъёмов, диодов и кнопок. Остальное — дело рук хозяина: хотите — создавайте робота, хотите — программно-аппаратную платформу для «умного» дома, ну или забудьте про практическую пользу и развлекайтесь.

Конечно, в зависимости от того. насколько далеко вы хотите зайти в своих экспериментах, хотите ли вы получать фильтрованное удовольствие или сделать из Arduino платформу для собственного заработка, вам придётся совершенствоваться и в проектировании железа, и в изучении языков программирования. О последнем сегодня чуть подробнее.

Arduino достаточно ограниченная платформа в плане возможностей программирования, особенно в сравнении с Raspberry Pi. В силу того, что порог входа неприлично низкий (базовый Tutorial занимает 3 листа формата A4), то рассчитывать на изобилие языков без подключения дополнительных модулей не приходится. За основу здесь принят C/C++, но с использованием различных IDE и библиотек вы получите доступ к оперированию Python, C#, Go, а также таким детским развлечениям, как Snap! и ArduBlock. О том как, когда и кому их использовать, поговорим далее.

Базовый язык платформы Arduino, который с некоторыми доработками и упрощениями используется в стандартной программной оболочке. Найти все доступные команды «для новичка» можно здесь, но никто не мешает вам воспользоваться исходными возможностями языка C++, никаких надстроек не потребуетс. Если же есть желание поиграть с «чистым» C, то к вашим услугам программа WinAVR, предназначенная, как следует из названия, для взаимодействия ОС Windows и МК серии AVR, которые и используются на Arduino. Более подробное руководство можете прочитать вот здесь.

Использование C/C++ рекомендуется тем, кто уже имеет представление о программировании, выучил в школе пару языков и хочет создать на Arduino что-то большее, чем светодиодную «мигалку» или простую машинку.

Ardublock

Временно отойдем от языков взрослых к любимому ребятней языку Scratch, а вернее к его адаптации — Ardublock. Здесь всё тоже самое, но с адаптацией к вашей платформе: цветные блоки, конструктор, русские названия, простейшая логика. Такой вариант здорово подойдет даже тем, кто с программированием не знаком вовсе. Подобно тому, как в языке Logo вы можете перемещать виртуальную черепашку по виртуальной плоскости, здесь с помощью нехитрых операций вы можете заинтересовать ребенка реальной интерпретацией его программных действий.

По сравнению с Ardublock, Snap! имеет расширенные возможности в виде дополнительных блоков, возможности использования списков и функций. То есть Snap! в общем и целом уже похож на взрослый язык программирования, не считая, что вам по прежнему необходимо играть в конструктор кода.

Для того, чтобы использовать этот язык, придется сходить на сайт snap4arduino.org и скачать необходимые компоненты для вашей ОС. Инструкции по установке, использованию и видеопримеры ищите здесь же.

Рекомендуется младшей возрастной группе, тем, кто учил программирование так давно, что уже ничего не помнит и тем, кто хочет завлечь своего ребенка в IT через Scratch и Snap!.

Python

Формально программировать на Arduino вы можете используя хоть язык Piet, просто потому что при должном упорстве вы скомпилируете в машинный код что угодно. Но в силу того, что Python — один из наиболее популярных языков с практически оптимальным сочетанием сложность\возможности, то обойти стороной его применяемость в Arduino было бы нелепо. Начать изучение Python вы можете с нашего бесплатного интенсива &#171;Основы языка Python&#187;.

Итак, для этого вам понадобится библиотеки PySerial (ранее, возможно, вы использовали её для общения с портами компьютера) и vPython. О том, как правильно всё настроить и заставить в конечном счёте работать, можете соответственно почитать здесь и здесь.

Go и другие языки.

Подобно тому, как Arduino взаимодействует с Python через библиотеку PySerial, он может взаимодействовать и с Go, и c Java, и с HTML, и с чем только захотите. Arduino — достаточно популярная платформа, чтобы такой банальный вопрос, как выбор удобного языка, не остановил очередного исследователя. Единственное, что требуется от владельца этой маленькой платы — задумать что-нибудь удивительно интересное, а удобный инструмент неизбежно найдётся.

Языки программирования

Итак, у вас есть процессор. Вы наверняка понимаете, что процессор можно как-то запрограммировать, чтобы он делал то, что вы хотите. Для того, чтобы была выполнена полезная работа необходимо (а) написать полезную программу и (б) отдать её процессору для исполнения.

В целом, не важно какой именно у вас процессор: последний Intel Pentium в вашем ноутбуке или микроконтроллер на плате Arduino. Принципы написания программы, т.е. программирования, в обоих случаях одни и те же. Различается лишь быстродействие и объём возможностей по работе с другими устройствами.

Что такое программа и куда её писать

Процессор, несмотря на всю сложность разработки и производства, по сути своей, довольно простая и прямолинейная вещь. Думать он не умеет. Т.е. ставить новые задачи, искать и находить решения не типовых уникальных задач процессор не может (и не сможет). Он умеет лишь тупо, байт за байтом, команда за командой исполнять инструкции, которые ему подсунули. Этакий тупой но ненасытный пожиратель команд и хладнокровный исполнитель инструкций. Можно привести грубый пример последовательности инструкций:

Байт инструкции Что он означает для процессора
00001001 означает: взять следующий байт и запомнить его в ячейке №1
00000110 …это как раз следующий байт, который мы запоминаем в ячейке №1: число 5
00011001 означает: отнять от значения в ячейке №1 единицу и оставить там обновлённый результат
00101001 означает: сравнить значение в ячейке №1 с нулём и если оно ноль — перепрыгнуть через столько байт, сколько указано в следующем байте
00000100 …если результат был ноль, мы хотим прыгнуть через 4 байта, к предпоследней инструкции
10000011 означает, что мы хотим вывести на экран символ, код которого записан в следующем байте
01000001 …букве «A» как раз соответствует этот код
00101000 означает, что мы хотим прыгнуть назад на столько байт, сколько указано в следующем байте
00000110 …прыгать будем на 6 байт назад, к инструкции №3
10000011 означает, что мы хотим вывести на экран символ, код которого записан в следующем байте
00100001 …знаку «!» как раз соответствует этот код

В результате исполнения такой последовательности инструкций на экран будет выведена паническая фраза «АААА!».

Довольно много кода для такой простой цели! Понятно, что если бы все программы писались вот так, непосредственно, разработка сложных продуктов занимала бы века. А если ещё принять во внимание что процессоры разрабатываются и производятся во множестве различных архитектур и систем команд (инструкций), то написание программы выполняющей одно и то же для процессоров различных архитектур и систем команд потребует многократного увеличения времени как на их изучение и освоение, так и непосредственно на написание собственного кода для каждого оригинального процессора.

Зачем нужны языки программирования

Для решения двуединой задачи: упрощения написания и понимания программ человеком, а также для исключения зависимости исходного кода программы от &#171;железа&#187; (от системы команд-инструкций конкретного процессора) были придуманы и созданы языки программирования. Их очень много и даже из тех что постоянно на слуху можно быстро вспомнить десяток-другой: Assembler, C, C++, C#, Java, Python, Ruby, PHP, Scala, JavaScript.

Программы на этих языках гораздо ближе к естественному языку человека. А следовательно их проще, быстрее и приятнее писать, а что самое главное, их гораздо проще читать: вам сразу после написания, вам через год или вашему коллеге.

Итак, есть программы на вполне понятном человеку языке: их ещё называют «исходным кодом», просто «кодом» или «исходниками». Они пишутся в простые текстовые файлы с помощью любого текстового редактора, хоть с помощью notepad. Затем они превращаются в понятные процессору наборы нулей и единиц с помощью транслятора (интерпретатора или компилятора): интерпретатор интерпретирует исходный код и непосредственно выполняет заключённые в нём инструкции используя ресурсы процессора, а компилятор получает на вход исходный код, а на выходе создаёт бинарный (двоичный) исполняемый файл, тот самый, который понятен процессору и называемый исполняемой программой.

Почему же существует столько языков программирования и в чём разница?

Посмотрим на одну и ту же программу, которая выводит на экран песенку про 99 бутылок пива на разных языках программирования.

Например, язык Perl. Пишется быстро; понять, что имел в виду программист невозможно; исполняется медленно:

Язык Java. Пишется относительно долго; читается просто; исполняется довольно быстро, но занимает много памяти:

Язык Assembler. Пишется долго; читается сложно; исполняется очень быстро:

На чём программируется Arduino

Если говорить об Arduino или о микроконтроллерах от компании Atmel, на каком языке можно писать программы для них? Теоретический ответ: на любом. Но на практике, выбор ограничивается языками Assembler, C и C++. Это связанно с тем, что в сравнении с настольным компьютером у них очень ограниченные ресурсы. Килобайты памяти, а не гигабайты. Мегагерцы на процессоре, а не гигагерцы. Это плата за дешевизну и энергоэффективность.

Поэтому нужен язык, который может компилироваться и исполняться эффективно. То есть переводиться в те самые нули и единицы из инструкций как можно оптимальнее, без расходов драгоценных инструкций и памяти впустую. Подобной эффективностью как раз и обладают названные языки. Используя их даже в узких рамках ресурсов микроконтроллера, можно писать богатые возможностями программы, которые работают быстро.

Assembler, как вы видели, нельзя назвать самым простым и элегантным и, естественно, как результат, флагманским языком для Arduino является C/C++.

Во многих источниках говорится, что Arduino программируется на языке Arduino, Processing, Wiring. Это не совсем корректное утверждение. Arduino программируется на C/C++, а то, что называется этими словами — это просто удобный «обвес», который позволяет решать многие типичные задачи, скрывая частности и детали да не изобретая велосипед каждый раз.

Почему C и C++ упоминаются в одном предложении? C++ — это надстройка над C. Всякая программа на C является корректной программой для C++, но не наоборот. Вы можете пользоваться и тем и другим. Чаще всего вы даже не будете задумываться о том, что используете, решая текущую задачу.

Ближе к делу: первая программа

Давайте напишем первую программу для Arduino и заставим плату её исполнять. Вам необходимо создать текстовый файл с исходным кодом, скомпилировать его и подсунуть полученный бинарный файл микроконтроллеру на плате.

Пойдём по порядку. Напишем исходный код. Можно написать его в блокноте или любом другом редакторе. Однако для того, чтобы работа была удобной, существуют так называемые среды разработки (IDE: Integrated Development Environment). Они в виде единого инструмента предоставляют и текстовый редактор с подсветкой и подсказками, и компилятор, запускаемый по кнопке, и много других радостей. Для Arduino такая среда называется Arduino IDE. Она свободно доступна для скачивания на официальном сайте.

Итак, давайте напишем скетч (набросаем эскиз), который ничего не делает. То есть минимально возможную правильную программу на C++, которая просто прожигает время.

Не будем пока заострять внимание на значении написанного кода. Скомпилируем его. Для этого в Arduino IDE, на панели инструментов есть кнопка «Verify». Нажмите её и через несколько секунд бинарный файл будет готов. Об этом возвестит надпись «Done compiling» под текстовым редактором.

Теперь необходимо подсунуть его Arduino. Этот процесс называется загрузкой, прошивкой или заливкой. Для выполнения загрузки программы в микроконтроллер платы в Arduino IDE на панели инструментов есть кнопка «Upload». Соедините Arduino с компьютером через USB-кабель, нажмите «Upload» и через несколько мгновений программа будет загружена в Arduino. При этом программа, которая была там ранее будет стёрта.

Об успешной прошивке возвестит надпись «Done Uploading».

Если при попытке загрузки вы столкнулись с ошибкой убедитесь, что:

Поздравляем! Вы прошли весь путь от чистого листа до работающей программы в Arduino. Пусть она ничего и не делает, но это уже успех.

5 языков программирования, которые надо учить первыми

Сегодня каждый, кто стремится попасть в IT, задается вопросом — какой язык программирования изучить? Все ищут универсальный ответ, который предопределит головокружительную карьеру. Да, до изобретения интернета и появления мобильных платформ можно было освоить один язык, написать на нем программу и быть востребованным разработчиком. Сегодня реалии таковы, что даже джуниорам предъявляется огромный список требований, среди которых — знание нескольких языков.

Судите сами: для веб-разработки неплохо бы владеть PHP, JavaScript, Python, Ruby, а еще HTML и CSS; в мобильной сфере — Swift, Objective-C, Java, C#. Перечень языков для создания десктопных приложений можно даже не начинать — по сути, все будут полезны. Именно поэтому мы взяли на себя ответственность назвать 5 языков программирования, которые надо изучить хотя бы шапочно, чтобы сегодня называться программистом.

Python

Python — пожалуй, самый простой язык программирования из нашего списка. Здесь минимум служебных символов, динамическая типизация, максимально понятный синтаксис. И если вы мало что поняли из прошлого предложения — это повод начать обучение именно с Python.

Несмотря на визуальную простоту, этот язык — один из мощнейших. С его помощью с одинаковой легкостью можно и работать с текстом, и строить нейронные сети. Посмотрите:

В этом коде мы создали собственную функцию для вычисления последовательности Фибоначчи, а потом вывели ее на экран. Всего 6 строк потребовалось, чтобы описать достаточно сложное математическое действие.

Стоит упомянуть, что на данный момент актуальны две версии: Python 2 и Python 3. Вам за основу лучше брать последнюю, так как поддержка Python 2, а значит — и активная разработка на ней, прекратится совсем скоро.

Кстати, для тех, кто решился изучать Python, мы подготовили список полезных и практичных советов.

JavaScript

Следующий must have среди языков — JavaScript, для работы с ним хватит браузера. Синтаксис здесь на порядок сложнее: появляются служебные символы и конструкции с разношерстными скобками, названия функций далеко не всегда раскрывают суть действия, и даже простейший код имеет структурированный вид. Взглянем на переписанный код с функцией Фибоначчи:

Объем кода практически не изменился, зато снизилась читаемость. После изучения Python вы без проблем разберетесь, как работает структура return, и оцените удобство именно такого способа записи.

Кроме того, экосистема JavaScript богаче, чем Python. Она предлагает обилие сред разработки, редакторов кода, фреймворков, библиотек. Это еще один шаг к пониманию, как работает «взрослое» программирование.

В целом, JavaScript незначительно уступает Python по спектру решаемых задач, но его возможности «глубже». Знание этого языка пригодится при разработке программ на любых платформах.

Если вы не определились с языком, значит еще не решили, что вас привлекает: веб, мобильные или десктопные приложения. Тогда ваше решение — C#, универсальный инструмент для всех направлений разработки. Чтобы создавать десктопные приложения, понадобится Visual Studio (версия Community — бесплатная). Для мира мобильных устройств установите Xamarian, а для веба пригодится ASP.NET.

Взглянем на наш код на языке C#:

Код вновь незначительно усложнился — это связано с использованием ключевого слова static. На этом этапе вы познакомитесь с грамотным использованием памяти, областями видимости данных и полностью погрузитесь в ООП. Ну, если не успели при знакомстве с JavaScript.

Подробней о языке C# вы можете узнать в нашей ознакомительной статье.

Swift

Подходим к самому интересному — языкам, безупречное владение которыми поможет вам попасть в сферу мобильной разработки. Swift не вполне универсален: он еще не полностью вытеснил Objective-C из приложений для Apple, но перспективы у него блестящие.

Четвертая версия Swift вышла в 2017 году: она содержит множество улучшений для работы со строками, коллекциями; возросла надежность и многое другое. Это уже не «сырой» язык, а классический представитель верхушки рейтинга TIOBE с планомерным развитием. С помощью Swift вы можете создавать приложения для всех продуктов Apple: macOS, watchOS, iOS и любой новой системы, если она появится.

Посмотрим на код последовательности Фибоначчи:

Более двух десятков лет этот язык находится в списке самых востребованных, а это уже что-то значит. Сегодня он в основном ассоциируется с разработкой приложений для Android — но это лишь малая часть его возможностей. При помощи Java вы можете создавать графические виджеты для веба или писать десктопные приложения — принцип независимости от платформы и устройства в Java живет и процветает.

Кроме того, Java — великолепный язык, чтобы полноценно понять программирование: здесь реализованы все принципы ООП, организована работа с памятью и периферией, можно поупражняться с функциональным программированием.

А вот так выглядит Java-код нашей последовательности в простейшем императивном случае:

Объем может показаться чрезмерным, но в действительности это не более чем базовые конструкции, обеспечивающие понятность кода и его надежность.

Для тех, кто хочет начать быстрое освоение Java, наш педагог Сергей Ирюпин подготовил цикл вводных статей, которые мы постепенно публикуем в блоге:

  • Быстрый старт с Java: от знакомства до вашей первой игры
  • Быстрый старт с Java: пишем «крестики-нолики

Заключение

К списку можно было бы добавить ряд полезных языков вроде PHP, C++ или Ruby. Или несколько функциональных для общего развития: Lisp, Haskell, Clojure. Впрочем, до этого вы обязательно дойдете. Но сперва выбирайте специализацию, записывайтесь на курсы GeekBrains и осваивайте пять описанных must know языков.

UPD. Если вы хотите знать, как изменилась ситуация с языками программирования во второй половине 2019 года, мы подготовили об этом отдельный материал.

MPS: изучаем метапрограммирование на примере ардуино

Современный мир разработки программного обеспечения разный и полон интересных решений. Какие-то из них популярны и де-факто стали стандартом. Предлагаю познакомиться с менее известным инструментом JetBrains MPS на примере ардуино: посмотрим демо и проверим, как можно написать симуляцию человеческим языком с минимумом затрат.

Немного теории и терминов

MPS — это аббревиатура для Meta Programming System, инструмента для метапрограммирования. Если уйти от деталей и попытаться дать простое определение, то метапрограммирование — это написание программ для написания программ. Можно тут вспомнить аналогию про метаданные, которые являются данными для описания других данных. А если ещё упростить, то метапрограммирование — это про создание DSL.

DSL, он же Domain-Specific Language, он же предметно-ориентированный язык — это язык, который использует термины определённого домена (области). По сути всё есть DSL, только домены отличаются. Например, для Java доменом является язык программирования и такие концепции, как «цикл», «метод», «переменная». Доменом для Gradle является сборка проектов, и там уже свои концепции: «зависимость», «задача», «артефакт». Поэтому под термин DSL можно притянуть почти всё что угодно. Тут могу порекомендовать статью от Federico Tomassetti под названием «The complete guide to (external) Domain Specific Languages».

Нам понадобится термин «модель» (model). DSL состоит из концепций, а пользователь создаёт их экземпляры. Вот эти экземпляры и образуют модели. Мне нравится, как это описано в материале от Microsoft «Understanding Models, Classes and Relationships».

На DSL можно посмотреть и с точки зрения инструмента, который позволяет научить общаться «говорящих» на разных языках. Например, человек на человеческом языке пишет: «У меня есть плата Arduino Uno, а на ней два LED и кнопка», а потом эти конструкции трансформируются в что-то другое, например в JSON-формат, который понятен какому-нибудь симулятору. Чем сложнее конструкции, тем применение DSL становится более оправданным.

Для наших целей подойдёт ресурс с эмулятором Arduino — wokwi. Этот ресурс позволит повторить действия из данной статьи, не устанавливая IDE для ардуино, и даже без него самого. Данный симулятор на вход принимает JSON-конфигурацию и использует её для симуляции. По схожей схеме могут работать и более сложные системы. Например, тестовый стенд для испытания реакции автомобиля под управлением компьютера.

Знакомимся с MPS

Цель этой статьи — продемонстрировать часть возможностей JetBrains MPS и того, как их можно применить. Поэтому писать код мы не будем, а посмотрим на уже готовый код небольшого демонстрационного проекта, подготовленного специально для данного материала. Прежде всего необходимо скачать JetBrains MPS и открыть проект из репозитория, mps-demo.

Открыв проект, мы увидим, что он состоит из разных «модулей». Подробнее про структуру проектов в MPS можно прочитать в разделе документации MPS project structure. MPS выделяет несколько типов модулей, но самые важные для нас — это Language (с иконкой L) и Solution (с иконкой S). Language-модули описывают DSL, а solution-модули используют Language-модули, чтобы в терминах того или иного языка создавать модели.

Каждая модель — своего рода обособленная область. По умолчанию они не видят ничего вокруг, однако можно импортировать объекты из других моделей и подключать разные языки. При подключении в модель языка мы можем создавать экземпляры концепций, которые добавляются данным языком. Например, раскроем в дереве проекта solution-модуль и перейдём курсором на модель sandbox (модели имеют иконку M). Из контекстного меню мы можем открыть Model Properties. Там на вкладке «Used Languages» мы увидим, какие языки подключены, а значит, термины из каких DSL мы можем использовать:

Скетчи и концепты

Закроем окно настроек, вернёмся к модели sandbox и нажмём ALT+INSERT, чтобы увидеть варианты того, что мы можем создать:

Например, воспользуемся WiringLang и создадим новый sketch. Прелесть JetBrains MPS в том, что MPS является своего рода фреймворком для написания DSL. Разработчику не нужно писать IDE, описывать работу выпадающих списков и прочее, а надо в правильном месте правильным образом описать тот или иной аспект языка. Благодаря этому мы можем воспользоваться CTRL+SPACE, чтобы открыть меню и увидеть, что нам доступно:

В случае с коллекциями элементов нажатием Enter в конце элемента мы создадим следующий. Таким образом при помощи WiringLang мы можем написать какой-нибудь пример с сайта wiring.org.co, например Blink:

Если мы встанем на любой объект, который мы создали, и откроем View→ Tool Windows → Inspector, то увидим информацию о том, какой концепт (описание концепции) отвечает за ту или иную фразу, которую мы наблюдаем:

В данном случае описание задержки выражено концептом Delay. В правой части у нас есть ссылка Open Concept Declaration, которая позволяет перейти непосредственно к описанию концепта.

Концепт — это основа, которая описывает сам факт существования какого-то термина и его структуру (из каких полей и ссылок состоит термин). Вокруг концептов описываются другие аспекты, такие как Constraints (ограничение доступных значений, ограничения возможности создавать экземпляры в том или ином месте в модели и прочее) или Editor (как показывать пользователю концепт):

При помощи Show Structure можно увидеть все описанные аспекты.

На примере аспекта Behavior важно сказать, что MPS — в первую очередь про Java. Концептам можно добавлять поведение и описывать это на Java, но с некоторыми дополнительными возможностями вроде своей обёртки над коллекциями (см. Collection Language) и других моментов:

Генератор: и всё превращается в текст

Одним из аспектов языка является генератор. Генераторы позволяют превращать модели либо в текст, либо в модель на другом языке. Предлагаю посмотреть на этот аспект JetBrains MPS несколько подробнее.

Генерация — это процесс преобразования одних моделей в другие. Например, если мы откроем наш ранее написанный скетч Blink и в контекстном меню выберем Preview Generated Text, то мы запустим генераторы и увидим результат. В нашем случае мы увидим текст, соответствующий тому, что указали в модели. Однако это полностью зависит от того, как написан генератор. Модель и конечный результат могут быть очень разными, что станет очевидно чуть позже.

Генерация устроена так, что в конечном итоге всё превращается в текст по тем или иным правилам. Это описано в аспекте TextGen. Например:

Как видно, генератор начнёт обрабатывать экземпляр концепта JSONDocument (см. выбранную вкладку), представляющий JSON-документ. В нём хранится JSON-объект, представленный концептом JsonObject, который является корневым элементом для JSON-структуры. Далее будет вызван TextGen-генератор для JsonObject. В свою очередь JsonObject будет вызывать TextGen для всего, что находится у него внутри. Таким образом, генераторы вызывают друг друга — получается своего рода матрёшка из результатов генераторов.

JSONSupport превращает модели в json-файлы, а WiringLang превращает модели в ino-файлы. Именно эти файлы использует симулятор ардуино wokwi.com. Но основной смысл в другом языке — MpsDemo. Этот язык превращает модели, написанные на нём, в модели JSON и Wiring. В этом случае используется специальный механизм шаблонов:

Чтобы понимать, как это устроено, советую пройти все обучающие материалы MPS из раздела Generator Demos, а также урок Shapes — an introductory MPS tutorial.

Приведу небольшой пример того, как выглядит шаблон для генератора:

Таким образом модель, написанная на MpsDemo, превращается в модели, написанные на JSON и Wiring DSL’ах. Те в свою очередь превратятся в текст.

Предлагаю на этом закончить краткий экскурс в то, как всё устроено изнутри, и рассмотреть один практический пример, ради которого вы читали весь этот текст =)

Симуляция с человеческим языком

Наша задача — описать следующую схему:

Симуляция будет строиться на основе платы Arduino Uno. У нас есть две лампочки красного цвета и одна кнопка. Мы хотим настроить эту схему так, чтобы при нажатии кнопки лампочки загорались.

Чтобы это заработало, нам нужно подключить к земле (GND на плате) катоды и один из контактов кнопки. Аноды подключим к одному пину платы, а ещё один контакт кнопки — к другому пину на плате.

Писать это самому на Wiring и в JSON не очень приятно. Хочется иметь помощь от инструмента: выпадающие списки, фильтрацию, подсвечивание ошибок. Кроме того, хочется описать симуляцию на человеческом языке.

Посмотрим на пример StopSig_test:

Как видно, описание сценария для симуляции написано понятным языком. Кроме того, в MPS можно реализовать перевод редакторов на разные языки (у нас есть английский и русский).

Дополнительные бонусы MPS

Кроме того, благодаря тому, что MPS — это фреймворк и IDE, мы можем воспользоваться различными средствами. Например, при помощи CTRL+SHIFT+I мы можем посмотреть информацию по тому объекту, где в данный момент установлен курсор. Например, тип создаваемых компонентов реализован при помощи специального концепта ComponentDefinition, экземпляры которого хранятся в аспекте, называемом Accessories Models. Это позволяет реализовать что-то вроде справочника. Встанем курсором на тип любого компонента (например, на LED) и нажмём CTRL+SHIFT+I:

Как Вы могли уже догадаться, первая часть нашего описания должна будет стать JSON’ом. Описание же поведения из нижней части сценария станет скетчем из WiringLang.

Вообще генератор при выполнении Rebuild для модели сохраняет результат генерации туда, куда указал генератор. Но проще всего смотреть через контекстное меню и опцию Preview Generated Text. Если мы откроем превью для нашего сценария, то увидим следующее:

Если мы создадим новую симуляцию на wokwi.com и вставим туда результаты генерации, то увидим работающую схему, где нажатие кнопки приводит к тому, что загораются LED.

Таким образом составитель этой схемы не писал ничего в JSON, не писал ничего на Wiring. Он просто написал человеческим текстом сценарий, а наш DSL превратил его в формат, который умеет читать симулятор. DSL выступил своего рода переводчиком между человеком и машиной, унифицировал способ описания сценария, а также предоставил удобный UI. Благодаря MPS нам доступна такая разработческая вещь, как интеграция с системой контроля версий. Кроме того, при необходимости мы можем написать собственный плагин для MPS, о чём подробно говорится в MPS User’s Guide: Plugin.

Стандартный компилятор vs. Wokwi

Вы спросите: а чем стандартный компилятор под ардуино не устраивает? Ведь описанную в статье историю с кнопкой и лампочкой можно написать в стандартном IDE. Так вот. Компилятор всем устраивает — wokwi просто позволяет, не имея ни ардуино, ни стандартного IDE, пощупать, как всё можно применить, и понять идею DSL. Это как онлайн-компиляторы под Java, которые помогают быстро посмотреть на код и что-нибудь быстро изучить, не устанавливая себе IDE.

Альтернатива DSL — визуальные редакторы, но они не являются частью данной статьи. При этом DSL — одно из возможных решений, и в качестве альтернативы ему можно предложить визуальный редактор. Например, такой. Выбор остаётся за потребителем и зависит напрямую от того, какой функционал и насколько качественно представлен в том или ином продукте.

Вывод

JetBrains MPS — действительно мощный инструмент. Написание DSL для генерации файлов с инструкциями/конфигурациями — лишь одно из возможных применений. MPS может быть встроен в обычный Java-проект при помощи плагина для системы сборки. MPS может не использовать генерацию, а просто позволять создавать модели и выполнять, зная про эту модель, какой-то Java-код. MPS — гибкий инструмент, он предоставляет широкие возможности, развивается и поддерживается, что тоже является огромным плюсом.

Из минусов — чем глубже погружаешься «в кишки» MPS, тем меньше документации. К MPS нужно привыкнуть, пройдя все стадии от отрицания до принятия. Надеюсь, вам как и мне, понравится этот путь.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *