LEDky & Tlačítka

Čas je relativní

• Neměli bychom čekat, že událost nastane v nějakém čase

constexpr int PERIOD = 10;
int lastTime = 0;

void loop() {
    int currentTime = millis();
    if (currentTime - lastTime == PERIOD) { // Don't do this!
        lastTime = currentTime;
        doSomething();
    }
}
    

• Při velké zátěži může jeden běh loop trvat více milisekund
  • Např. millis() vrací: 1, 3, 4, 6, 9, 11, ...

if (currentTime - lastTime >= PERIOD) {     // Don't do this either!
    ...
}
    

• Nyní máme jistotu, že čas nebude přeskočen
  • Průměrná perioda ale bude větší, než 10 ms

Čas je relativní

constexpr int PERIOD = 10;
int lastTime = 0;

void setup() {
    lastTime = millis();                    // Don't forget this!
}

void loop() {
    int currentTime = millis();
    if (currentTime - lastTime >= PERIOD) { // Do this instead
        lastTime += PERIOD;
        doSomething();
    }
}
    

• Ideální řešení
  • Čas nebude nikdy přeskočen
  • V dlouhodobém průměru se limitně blížíme k 10 ms

Pravidlo #3 - DRY

• Don't Repeat Yourself
• Vše je napsáno jen jednou
  • Rychlejší vývoj, snadnější změny
  • Lepší kontrola chyb, optimalizace
  • Větší přehlednost
• Nástroje - funkce, konstanty, smyčky, objekty, ...
• Čemu se vyhnout:
  • Sjednocování příliš různorodého kódu
  • Horší rozšiřitelnost, plno if-else podmínek
  • Zbytečně moc abstrakcí

KISS

• Keep It Simple, Stupid
• Jednodušší systémy jsou lepší, než složitější
  • Rychlejší vývoj, snadnější změny
  • Lepší kontrola chyb, optimalizace
  • Větší přehlednost
• Může však být v rozporu s velmi DRY kódem
  • Abstrakce, "obecná" řešení, ...
• Úspěsná kombinace obou principů je skutečným uměním

Cvičení #1

• Vytvořte funkci, která zobrazí číslo na LEDkách
  • Modulo 16
  • Převedení do binární soustavy
  • Zobrazení bitů pomocí čtyř LED
• Hint: binární operátory
  • & (and), | (or), ~ (negation)
  • <<, >> (left shift, right shift)

7 & 2  // 0111 & 0010 -> 0010 = 2
7 | 8  // 0111 | 1000 -> 1111 = 15

2 << 1 // 0010 -> 0100 = 4
3 << 2 // 0011 -> 1100 = 12
    

Cvičení #2

• Vytvořte čítač, který se periodicky inkrementuje
  • Hodnotu vypisujte pomocí funkce ze cvičení #1
  • Modulo není nutně potřeba - stejně jde jen o poslední čtyři bity

Tlačítka

• Nastavení pinu pro čtení
  • Je to tak sice defaultně, ale stejně by se to mělo dělat kvůli čitelnosti

void setup() {
    pinMode(BUTTON1_PIN, INPUT);
}
    

• Čtení je podobné jako zapisování
  • Pokud funkce vrátí ON, tlačítko je zapnuté

void loop() {
    bool isPressed = digitalRead(BUTTON1_PIN) == ON;
}
    

Cvičení #3

• Zařiďte, aby LEDka svítila právě tehdy, když je stisknuté tlačítko
• Bonus: Druhé tlačítko přepíná, která LEDka to bude

#include <funshield.h>

void setup() {
    pinMode(LED1_PIN, OUTPUT);
    pinMode(BUTTON1_PIN, INPUT);
}

void loop() {
    digitalWrite(LED1_PIN, digitalRead(BUTTON1_PIN));
}
    

Cvičení #4

• Vytvořte čítač, který se periodicky inkrementuje pokud je stisknuto tlačítko
  • Vyjděte z úlohy #2
  • Čas se měří jen pokud je stisknuto tlačítko
    • Pozor, reálný čas samozřejmě běží pořád

Cvičení #5

• Vytvořte čítač, který se inkrementuje stisknutím tlačítka
  • Hodnota se časem (sama) nijak nemění
  • Při stisknutí tlačítka se zvýší o 1
  • Je nutné rozlišit, ve kterém průběhu loop bylo tlačítko stisknuto, tj. kdy digitalRead poprvé vrátila false
• Bonus: Debounce
  • Tlačítko může oscilovat, neboli několikrát rychle za sebou změnit stav
  • Řešení - po každém stisknutí jej na chvíli zablokujte
  • Vyzkoušejte různé délky blokačního intervalu

Cvičení #6

• Přidejte další tlačítka
  • Jedno dekrementuje čítač
    • Tady už bude nutné použít modulo
    • x = (x + 15) % 16
  • Druhé jej zvýší o 5
  • Všechna tři tlačítka pracují se stejným čítačem
• Všimněte si, že všechna tlačítka dělají v podstatě to samé
  • Zaměřte se na odstranění duplicitní logiky
  • Dále si můžete všimnout, že už je tu neprakticky moc proměnných ...

Lepší řešení

• Cílem je oddělit logiku tlačítek od logiky počítání času a dalších částí programu
  • K tomu se hodí funkce
  • Ale vyžadují předávání příliš mnoha proměnných
  • Navíc neoddělují data, pouze funkcionality
• Struktury:

struct Button {
    int pin;
    bool isPressed;
};

void processButton(Button &button) {
    if (digitalRead(button.pin) == ON && !button.isPressed)
        ... // Handle the click event
}

Button buttons[3];
processButton(buttons[0]);
    

• Navíc mohou obsahovat i funkce
  • Kombinují data s funkcionalitami, které se jich týkají
• Pro každý prvek lze specifikovat viditelnost
  • public vs. private
  • Defaultně je vše public
• Třídy - úplně stejné jako struktury, akorát že defaultně je vše private

class Button { // This class does exactly the same thing as the previous structure
public:
    int pin;
    bool isPressed;
};
    

• Používejte výhradně třídy
  • Struktury jsou specifikem C/C++
  • Jinde se nepoužívají
  • Proto mohou být dost matoucí

Domácí úkol #3

• Vytvořte tlačítka, která inkrementují čítač jak spojitě, tak diskrétně
  • Tlačítko inkrementuje čítač ihned po stisknutí
  • Zároveň, pokud jej držíte dostatečně dlouho, začne samo periodicky inkrementovat čítač