Как писать web-приложения на c++ arduino+

Структура программы на языке C++ для Arduino

Рассмотрим пример минимально возможной программы на C++ для Arduino, которая ничего не делает:

Разберёмся что здесь написано и почему это обязательно: почему нельзя обойтись просто пустым файлом.

Из чего состоит программа

Для начала стоит понять, что программу нельзя читать и писать как книгу: от корки до корки, сверху вниз, строку за строкой. Любая программа состоит из отдельных блоков. Начало блока кода в C/C++ обозначается левой фигурной скобкой < , его конец — правой фигурной скобкой >.

Блоки бывают разных видов и какой из них когда будет исполняться зависит от внешних условий. В примере минимальной программы вы можете видеть 2 блока. В этом примере блоки называются определением функции. Функция — это просто блок кода с заданным именем, которым кто-то затем может пользоваться из-вне.

В данном случае у нас 2 функции с именами setup и loop . Их присутствие обязательно в любой программе на C++ для Arduino. Они могут ничего и не делать, как в нашем случае, но должны быть написаны. Иначе на стадии компиляции вы получите ошибку.

Классика жанра: мигающий светодиод

Давайте теперь дополним нашу программу так, чтобы происходило хоть что-то. На Arduino, к 13-му пину подключён светодиод. Им можно управлять, чем мы и займёмся.

Скомпилируйте, загрузите программу. Вы увидите, что каждую секунду светодиод на плате помигивает. Разберёмся почему этот код приводит к ежесекундному миганию.

В наши ранее пустые функции мы добавили несколько выражений. Они были размещены между фигурными скобками функций setup и loop . В setup появилось одно выражение, а в loop сразу 4.

Каждое выражение — это приказ процессору сделать нечто. Выражения в рамках одного блока исполняются одно за другим, строго по порядку без всяких пауз и переключений. То есть, если мы говорим об одном конкретном блоке кода, его можно читать сверху вниз, чтобы понять что делается.

Теперь давайте поймём в каком порядке исполняются сами блоки, т.е. функции setup и loop . Не задумывайтесь пока что значат конкретные выражения, просто понаблюдайте за порядком.

Если пронумеровать выражения по порядку, как они исполняются, получится:

Ещё раз напомним, что не стоит пытаться воспринимать всю программу, читая сверху вниз. Сверху вниз читается только содержимое блоков. Мы вообще можем поменять порядок объявлений setup и loop .

Результат от этого не изменится ни на йоту: после компиляции вы получите абсолютно эквивалентный бинарный файл.

Что делают выражения

Теперь давайте попробуем понять почему написанная программа приводит в итоге к миганию светодиода.

Как известно, пины Arduino могут работать и как выходы и как входы. Когда мы хотим чем-то управлять, то есть выдавать сигнал, нам нужно перевести управляющий пин в состояние работы на выход. В нашем примере мы управляем светодиодом на 13-м пине, поэтому 13-й пин перед использованием нужно сделать выходом.

Это делается выражением в функции setup :

Выражения бывают разными: арифметическими, декларациями, определениями, условными и т.д. В данном случае мы в выражении осуществляем вызов функции. Помните? У нас есть свои функции setup и loop , которые вызываются чем-то, что мы назвали «нечто». Так вот теперь мы вызываем функции, которые уже написаны где-то.

Конкретно в нашем setup мы вызываем функцию с именем pinMode . Она устанавливает заданный по номеру пин в заданный режим: вход или выход. О каком пине и о каком режиме идёт речь указывается нами в круглых скобках, через запятую, сразу после имени функции. В нашем случае мы хотим, чтобы 13-й пин работал как выход. OUTPUT означает выход, INPUT — вход.

Уточняющие значения, такие как 13 и OUTPUT называются аргументами функции. Совершенно не обязательно, что у всех функций должно быть по 2 аргумента. Сколько у функции аргументов зависит от сути функции, от того как её написал автор. Могут быть функции с одним аргументом, тремя, двадцатью; функции могут быть без аргументов вовсе. Тогда для их вызова круглые скобка открывается и тут же закрывается:

На самом деле, вы могли заметить, наши функции setup и loop также не принимают никакие аргументы. И загадочное «нечто» точно так же вызывает их с пустыми скобками в нужный момент.

Вернёмся к нашему коду. Итак, поскольку мы планируем вечно мигать светодиодом, управляющий пин должен один раз быть сделан выходом и затем мы не хотим вспоминать об этом. Для этого идеологически и предназначена функция setup : настроить плату как нужно, чтобы затем с ней работать.

Перейдём к функции loop :

Она, как говорилось, вызывается сразу после setup . И вызывается снова и снова как только сама заканчивается. Функция loop называется основным циклом программы и идеологически предназначена для выполнения полезной работы. В нашем случае полезная работа — мигание светодиодом.

Пройдёмся по выражениям по порядку. Итак, первое выражение — это вызов встроенной функции digitalWrite . Она предназначена для подачи на заданный пин логического нуля ( LOW , 0 вольт) или логической единицы ( HIGH , 5 вольт) В функцию digitalWrite передаётся 2 аргумента: номер пина и логическое значение. В итоге, первым делом мы зажигаем светодиод на 13-м пине, подавая на него 5 вольт.

Как только это сделано процессор моментально приступает к следующему выражению. У нас это вызов функции delay . Функция delay — это, опять же, встроенная функция, которая заставляет процессор уснуть на определённое время. Она принимает всего один аргумент: время в миллисекундах, которое следует спать. В нашем случае это 100 мс.

Пока мы спим всё остаётся как есть, т.е. светодиод продолжает гореть. Как только 100 мс истекают, процессор просыпается и тут же переходит к следующему выражению. В нашем примере это снова вызов знакомой нам встроенной функции digitalWrite . Правда на этот раз вторым аргументом мы передаём значение LOW . То есть устанавливаем на 13-м пине логический ноль, то есть подаём 0 вольт, то есть гасим светодиод.

После того, как светодиод погашен мы приступаем к следующему выражению. И снова это вызов функции delay . На этот раз мы засыпаем на 900 мс.

Как только сон окончен, функция loop завершается. По факту завершения «нечто» тут же вызывает её ещё раз и всё происходит снова: светодиод поджигается, горит, гаснет, ждёт и т.д.

Если перевести написанное на русский, получится следующий алгоритм:

Как писать web-приложения на C++

Обзорная статья, посвященная разработке бэкенд-систем для web-приложений на языке программирования C++. Приведена общая архитектура, план действий, перечислены популярные библиотеки и альтернативные решения. Полезно для людей, которым необходимо создать веб-приложение на этом стеке технологий, но они не знают, с чего начать.

При этом самый классический из классических язык программирования, C++, почему-то обходят стороной. Он считается недостаточно высокоуровневым для создания web-бэкенда. Написание кода логики серверной принимающей части в умах разработчиков связано с накидыванием огромного количества кода и реализацией всей низкоуровневой части этой логики. Наконец, люди боятся создавать многопоточное приложение на C++. И совершенно напрасно.

Под C++ нет общепризнанных стандартов для создания бэкенда. Библиотек очень много и в их обилии легко запутаться. Это отпугивает. Действительно, требуется высокая квалификация, чтобы написать базу для своего web-сервиса, да и сам порог вхождения в технологию куда выше, чем в том же Go. Код получается несколько громоздким, не существует решения, позволяющего инициализировать бэкенд в 5-6 строчек кода, как в Node.js.

Однако у C++ есть и ряд преимуществ по сравнению с ориентированными на web конкурентами. Прежде всего, это высокая производительность. Сравниться по скорости с компилируемыми языками интерпретируемым практически невозможно, а большинство высокоуровневых языков для создания бэкендов как раз интерпретируемые. Конечно, для них существуют хорошие инструменты повышения производительности. Но ни один из них не позволит обогнать C++-решение по скорости работы. Такие ускорители требуют настройки, дополнительного изучения и поддержки со стороны системного программиста.

C++, который работает даже на микроволновке, является образцом технологии переносимого кода. Бэкенд на C++ можно собрать под любую платформу, даже самую редкую и специфичную, а часть кодов спокойно позаимствовать из открытых библиотек и предыдущих проектов. Мощная объектно-ориентированная парадигма позволяет создавать невероятную по сложности бизнес-логику. В наличии большая общая база кодов, включающая машинное обучение, численные методы, работу с big data, компьютерное зрение. Она позволяет создавать любое приложение, каким бы специфичным оно ни было.

К слову, для базы web-бэкенда нужно реализовать не так много «низкоуровневых» компонентов — принимающую http-часть (поверх которой сейчас модно создавать RESTful API), маршалинг объектов, парсинг JSON (реже XML, еще реже разбираются различные кастомные бинарные форматы), многопоточную обработку клиента и связь с любой популярной СУБД. При выдаче результатов клиенту в браузер зачастую нужен еще шаблонизатор.

Для создания REST API в C++ недавно появился классный фреймворк от Microsoft – C++ REST SDK. Также хорошая реализация локального web-сервера с нужным инструментарием, парсингом JSON и XML, оберткой над популярными базами данных имеется в POCO. Можно написать собственный http-сервер на основе boost::io, это несложно.

На boost также быстро пишется распараллеливание (а также на OpenMP и OpenCL), парсинг JSON и XML. Для баз данных же C++ – стандарт, поэтому большинство СУБД официально имеют клиентское API в виде библиотек под плюсы, например, для самой популярной из реляционных баз данных, Postgresql, это библиотеки libpqxx и libpq++. В качестве шаблонизатора можно присмотреться к Wt.

Великолепная для разработки пользовательского интерфейса надстройка над C++, Qt, хотя и обладает классным API для построения web-бэкенда, все же не рекомендуется к использованию. Qt обладает крайне низкой производительностью и большим количеством подводных камней.

В целом, если есть возможность не писать web-бэкенд на C++, то лучше ею воспользоваться. Аналогичный код на Golang или RoR выйдет более поддерживаемым и емким. Однако при повышенным требованиям к скорости работы или узкой специфике целевой платформы нужно держать в голове, что создание web-бэкенда на C++ – процесс сравнительно безболезненный и не лишенный изящества.

Как писать web-приложения на c++ arduino+

Исторически так сложилось, что программная часть Arduino состоит из интегрированной программной среды (IDE), позволяющей писать, компилировать, а также загружать написанный код в аппаратную часть. Cреда ArduinoIDE, и сам язык Wiring основаны, в первую очередь, на Processing, косвенно – на С/C++. По сути, Arduino IDE являет собой большую сборную солянку, не смеха ради, а удобства для.

В функции setup() происходят начальные установки переменных, регистров. После завершения setup() управление переходит к функции loop() , которая являет собой бесконечный цикл, записанный в теле (между < >). Именно эти команды и совершают все алгоритмические действия контроллера.

Аппаратный « Hello, world!» – мигание светодиодом.
То, с чего начинается первое знакомство с Arduino на стыке программной и аппаратной части — это мигание светодиодом.


Сперва необходимо дополнить минимальную программу. У Arduino (например UNO), к 12 пину и GND подключим светодиод (цвет самого светодиода выбирается из личных предпочтений).

Делаем Ctrl+C -> Ctrl+V, компилируем, загружаем, властвуем. Видим светопредставление, длящееся не более секунды. Разбираемся, почему происходит именно так.

В ранее пустые блоки мы добавили несколько выражений. Они были размещены между фигурными скобками функций setup и loop .
Каждое выражение – инструкция для процессора. Выражения в рамках одного блока исполняются друг за другом, строго по порядку без всяких пауз и переключений. То есть, если мы говорим об одном конкретном блоке кода, его можно читать сверху вниз, чтобы понять, что делается.

Что же происходит между < > ?
Как известно, пины Arduino могут работать как на выход так и на вход. Когда мы хотим чем-то управлять, то нам нужно перевести управляющий пин в состояние работы на выход. Это делается выражением в функции setup :
В данной ситуации в выражении осуществляется вызов функции. В pinMode устанавливается заданный по номеру пин в заданный режим (INPUT или OUTPUT). О каком пине и о каком режиме идёт речь, указывается в круглых скобках, через запятую. В нашем случае мы хотим, чтобы 12-й пин работал как выход. OUTPUT означает выход, INPUT — вход. Уточняющие значения, такие как 12 и OUTPUT называются аргументами функции. Сколько у функции аргументов зависит от сути функции и воли ее создателя. Функции могут быть без аргументов вовсе, как это происходит на примере setup и loop.

Далее переходим к блоку loop, по порядку:
-вызов встроенной функции digitalWrite. Она предназначена для подачи на заданный пин логического нуля (LOW, 0 вольт) или логической единицы (HIGH, 5 вольт) В функцию digitalWrite передаётся 2 аргумента: номер пина и логическое значение.
-вызов функции delay. Это, опять же, встроенная функция, которая заставляет процессор «уснуть» на определённое время. Она принимает всего один аргумент: время в миллисекундах, которое следует спать. В нашем случае это 100 мс. Как только 100 мс истекают, процессор просыпается и тут же переходит к следующему выражению.
– вызов встроенной функции digitalWrite. Только на этот раз вторым аргументом является LOW. То есть устанавливаем на 12-м пине логический ноль -> подаём 0 вольт -> гасим светодиод.
– вызов функции delay. На этот раз «спим» чуть подольше – 900 мс.

Как только выполнена последняя функция, блок loop завершается и все происходит снова и снова. На самом деле условия, представленные в примере, достаточно вариативны, и вы можете поиграться со значениями delay, подключить несколько светодиодов и сделать подобие светофора или полицейской мигалки (все зависит от фантазии и воли создателя).

Вместо заключения, немного о чистоте.
На самом деле все пробелы, переносы строк, символы табуляции не имеют большого значения для компилятора. Там, где стоит пробел, может быть перенос строки и наоборот. На самом деле 10 пробелов подряд, 2 переноса строки и ещё 5 пробелов — это всё эквивалент одного пробела.

С помощью пустого пространства можно сделать программу понятной и наглядной, или же наоборот изуродовать до неузнаваемости. Например, программу, указанную в качестве примера можно изменить так:

Arduino.ru

С++ и Arduino

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Сразу скажу, что в теме по Arduino я новичок, но для PC писал программы и на классическом С и на С++.

Поэтому вопрос больше не про программирование конкретной задачи, а общий.

Просмотрел достаточно много текстов программ для Arduino. Практически нигде не встречаются определения классов, а если встречаются, то их применение ограничивается использованием статических объектов этих классов.

Для диалекта С++ Arduino вообще не предусмотрена работа с динамически создаваемыми объектами классов (понятия конструктор и деструктор)?

PS: Всё, написанное на С может быть скомпилировано с небольшими доработками синтаксиса компилятором (транслятором) С++ , а компилятор С программу на C++ никогда не сможет откомпилировать.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Вопрос: а какие еще языки вы знаете?

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Видите ли, ksv1959.

Никто не мешает пользоваться всеми возможностями ООП. но при программировании микроконтроллеров существует некоторая специфика:

1. Очень ограниченные ресурсы. Поэтому, например, таблица виртуальных методов – это уже накладно.

2. Зачастую, класс – это библиотека работы с конкретным прибором. Для возможных предков и потомков посто не существуют соответствующих приборов.

3. Некоторая специфика инициализации. Например, когда мы загружаем некоторую программу в память ПК, у нас уже и все драйвера установлены и все железо настроено. В случае же микроконтроллера, например, конструктор статического класса запускается ДО того, как настроено железо. Соответственно, многие полезные функции на этот момент могут просто не работать. Поэтому зачастую конструктор делают пустым (куда ж без него?), а всю инициализацию пеомещают в метод init() или begin().

4. Программы для МК не выгружаются из памяти, поэтому деструктор часто вообще не нужен. От слова “совсем”. Но если хочется – почему нет?

Другими словами: можно – очень многое, но далеко не все из того, что можно, – целесообразно.

Источники:

http://arduinoplus.ru/pishem-web-prilozhenia-c-plus-plus/

http://www.systop.ru/arduino/46-osnovy-programmirovanie-arduino-na-yazyke-c-c.html

http://arduino.ru/forum/programmirovanie/s-i-arduino

http://xn--18-6kcdusowgbt1a4b.xn--p1ai/%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%BA%D0%BB%D1%8E%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B1%D0%BB%D1%8E%D1%82%D1%83%D0%B7-%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D1%83%D0%BB%D1%8F-%D0%BA-%D0%B0%D1%80%D0%B4%D1%83%D0%B8%D0%BD%D0%BE/

Ссылка на основную публикацию