Osnove programiranja u C++ za Arduino

Osnovna struktura Arduino programa

Arduino skica (program) uvijek ima dvije osnovne funkcije: setup() i loop().

• setup(): Ova funkcija se izvršava samo jednom, odmah nakon što se mikrokontroler uključi ili resetira. U njoj postavljaš početna podešavanja, npr. koji su pinovi ulazi, a koji izlazi.

// C++
void setup() {
  pinMode(13, OUTPUT); // Pin 13 postavi kao izlaz
}

• loop(): Ova funkcija se ponavlja neprekidno dokle god je Arduino uključen. U njoj pišemo glavni dio programa koji se stalno izvršava.

void loop() {
  digitalWrite(13, HIGH); // Uključi LED na pinu 13
  delay(1000);            // Čekaj 1 s (1000 ms)
  digitalWrite(13, LOW);  // Isključi LED
  delay(1000);            // Čekaj opet 1 s
}

Promjenjive (varijable) i tipovi podataka

Varijable su spremnici u kojima program privremeno sprema podatke, npr. brojeve, tekst ili stanja.

• int – cijeli brojevi (npr. 15, -4)
• float – decimalni brojevi (npr. 3.14, -0.9)
• char – jedan znak (npr. ‘a’)
• bool – logička vrijednost (true ili false)

Deklaracija i korištenje varijable:

int x = 5;      // Cijeli broj
float y = 3.14; // Decimalni broj
bool ledOn = true;   // Logička vrijednost

Grananje programa (if uvjet)

Ponekad želimo da se neki dio programa izvrši samo pod određenim uvjetom. Za to koristimo if naredbu.

int broj = 7;
if (broj > 5) {
  // Ovaj dio će se izvršiti jer je broj veći od 5
  digitalWrite(13, HIGH);
}

Alternativa je naredba else, ako želimo uraditi nešto drugo, kada uvjet nije ispunjen:

if (broj < 5) {
  digitalWrite(13, LOW);
}
else {
  digitalWrite(13, HIGH);
}

Petlje

Petlje omogućuju da se neki dio koda izvršava više puta.

• for petlja: Kad znamo točno koliko puta želimo ponavljati nešto

for (int i = 0; i < 10; i++) {
  // Ovaj kod se izvršava 10 puta – i ide od 0 do 9
  digitalWrite(13, HIGH);
  delay(200);
  digitalWrite(13, LOW);
  delay(200);
}

For petlja ima tri osnovna parametra koji se pišu unutar okruglih zagrada, i zajedno kontroliraju koliko puta i kada će se naredbe unutar petlje izvršiti:

• Inicijalizacija (početna vrijednost) – postavlja početnu vrijednost varijable koja se koristi u petlji (najčešće brojač).
  Primjer: int i = 0

• Uvjet (test) – određuje dokle će se petlja izvršavati; provjerava da li treba pokrenuti još jedan krug, npr. dok je brojač manji od neke vrijednosti.
  Primjer: i < 10

• Promjena (korak) – uvijek se izvršava na kraju svakog prolaza petljom; obično povećava ili smanjuje vrijednost brojača.
  Primjer: i++

• while petlja: Uvjet se provjerava prije svakog ponavljanja

int brojac = 0;
while (brojac < 5) {
  digitalWrite(13, HIGH);
  delay(500);
  digitalWrite(13, LOW);
  delay(500);
  brojac += 1;
}

Operatori

Operatori su posebni simboli u programiranju na Arduinu (i C++) koji omogućuju razne matematičke i logičke operacije. Bez operatora, program ne može dodjeljivati vrijednosti, računati niti uspoređivati podatke.

• Operator dodjeljivanja (=)

Operator = se koristi za dodjeljivanje vrijednosti varijabli. S desne strane pišemo što želimo pohraniti, a lijevo je ime varijable.

int broj = 5;          // broj iznosi 5
float rezultat = 3.14; // rezultat iznosi 3.14

Operator dodjeljivanja služi za pohranu rezultata ili podatka u varijablu.

• Aritmetički operatori (+, -, *, /, %, ++, –)

Ovi operatori omogućuju osnovne matematičke računice.

int a = 10, b = 3;
int zbroj = a + b;      // zbroj = 13
int razlika = a - b;    // razlika = 7
int umnozak = a * b;    // umnozak = 30
int kolicnik = a / b;   // kolicnik = 3
int ostatak = a % b;    // ostatak = 1 (ostatak dijeljenja)
a++;                    // a se povećava za 1, sada je 11
b--;                    // b se smanjuje za 1, sada je 2
a += 10;                // a se povećava za 10, sada je 21

Operatori kao ++ i – najčešće se koriste u petljama za brojanje.
Operatori kao +=, -=, *=, /= i %= odrađuju aritmetičku operaciju i rezultat upisuju u varijablu sa lijeve strane.

• Operator usporedbe (==, !=, >, <, >=, <=)

Operatora usporedbe je uvjet koji vraća true (točno) ili false (netočno). Najčešće ga koristiš unutar grananja (if) ili petlji.

int temperatura = 25;
if (temperatura == 25) {      // jednako
  // Kod se izvršava jer je uvjet istinit
}
if (temperatura != 30) {      // nije jednako
  // Ovo je također istinito
}
if (temperatura > 10) {       // veće
  // ...
}
if (temperatura < 100) {      // manje
  // ...
}
if (temperatura >= 25) {      // veće ili jednako
  // ...
}
if (temperatura <= 25) {      // manje ili jednako
  // ...
}

Ovi operatori su ključni za reakciju programa ovisno o uvjetima.

Operator usporedbe == ima dva znaka jednakosti, kako bi se razlikovao od operatora dodjeljivanja =.

• Logički operatori (&&, ||, !)

Koriste se za spajanje više uvjeta:

• && znači i
• || znači ili
• ! znači ne

if (temperatura > 10 && temperatura < 30) {
  // Uvjet je ispunjen samo ako su oba uvjeta točna
}
if (temperatura == 25 || temperatura == 30) {
  // Kod se izvršava ako je temperatura 25 ili 30
}
if (!(temperatura < 20)) {
  // Kod se izvršava ako temperatura NIJE manja od 20
}

Funkcije

Pisanje vlastitih funkcija čini program organiziranijim, preglednijim, te omogućuje višekratnu upotrebu istog koda, čime se pojednostavljuje rad na većim projektima.

Vlastite funkcije za Arduino (i C++ općenito) pišu se tako da prvo definiraš tip vrijednosti koju funkcija vraća (najčešće void ako ne vraća ništa), zatim ime funkcije, okrugle zagrade za parametre, te tijelo funkcije unutar vitičastih zagrada.

​Evo osnovnog formata:

void mojaFunkcija() {
  // ovdje pišeš naredbe koje želiš da se izvrše kada se funkcija pozove
}

int zbroj(int a, int b) {
  int rezultat = a + b;
  return rezultat;  // funkcija vraća vrijednost
}

• Funkcija može primati parametre (ulazne vrijednosti), ali i ne mora – ako zagrade ostanu prazne.
• Svojim funkcijama daješ smisleno i opisno ime.
• Sve naredbe koje želiš izvršiti stavljaš unutar tijela funkcije, između { }.

Funkciju pozivaš upisivanjem njenog imena, npr. mojaFunkcija();.

​ Primjer korištenja vlastite funkcije u loop():

void blinkajLED(int pin, int trajanje) {
  digitalWrite(pin, HIGH);
  delay(trajanje);
  digitalWrite(pin, LOW);
  delay(trajanje);
}

void loop() {
  blinkajLED(13, 1000); // pali i gasi LED na pinu 13 svake sekunde
}

Kako bi funkcija bila vidljiva kodu u kojem se poziva, mora biti navedena prije tog koda – u cijelosti ili samo njena deklaracija. Npr. gornji kod se može napisati i ovako:

void blinkajLED(int pin, int trajanje); // ovo je deklaracija funkcije, navode se tip funkcije i parametri

void loop() {
  blinkajLED(13, 1000);                 // pali i gasi LED na pinu 13 svake sekunde
}

void blinkajLED(int pin, int trajanje) {
  digitalWrite(pin, HIGH);
  delay(trajanje);
  digitalWrite(pin, LOW);
  delay(trajanje);
}

​

Što smo naučili?

• Arduino se programira pomoću prilagođene verzije C++ jezika u Arduino IDE-u, pri čemu je program podijeljen u dvije važne funkcije: setup() za inicijalizaciju i loop() za beskonačno ponavljanje glavnog dijela programa.
• ​Osnovni pojmovi C++ uključuju varijable (spremnike za podatke), tipove podataka (int, float, bool…), operatore (npr. za zbrajanje, usporedbu, dodjeljivanje), programsko grananje (if, else) i petlje (for, while).
• Razumjeli smo važnost pravilnog imenovanja varijabli, jer jasno ime olakšava razumijevanje i suradnju s drugim programerima.
• Upoznali smo što su funkcije: posebni dijelove koda koji izvršavaju zadatak, primaju podatke kroz zagrade, a tijelo se piše unutar vitičastih zagrada. Funkcije se mogu pozivati više puta, a kod gotovih funkcija (npr. digitalWrite()) zapravo radimo s gotovim blokovima iz Arduino knjižnice.
• Proučili smo blokove naredbi – skup naredbi unutar vitičastih zagrada – te razumjeli kako se koriste za organizaciju koda (funkcija, petlji, grananja).
• Pisanjem vlastitih funkcija vlastitom logikom olakšavamo izradu složenih i preglednih programa.
• Kod for-petlje, upoznali smo parametre: inicijalizaciju brojača, uvjet ponavljanja i promjenu brojača, što omogućuje automatizirano ponavljanje zadataka u kodu.

Sve ove osnove omogućuju ti da samostalno pišeš, testiraš i proširuješ svoje Arduino projekte, razumiješ kako program razmišlja i kako možeš raditi kreativne i funkcionalne elektroničke uređaje.

Razgovaraj na Discord-u. (pridruži se)