Raspberry Pi Pico Kurs – #4 – Erste Schritte in der Programmierung

Das erste Programm, das wir ausführen werden, ist das Programm, dessen Code Sie oben sehen können. Im Moment sieht es vielleicht noch etwas geheimnisvoll aus, aber in Kürze, wenn ich Ihnen seine Struktur erkläre, wird alles klar werden. Das Ganze besteht eigentlich aus vier Arten von Befehlen, die mehrmals mit unterschiedlichen Parametern wiederholt werden. Beginnen wir unsere Analyse mit dem Kern des Codes, d. h. mit den Anweisungen innerhalb der Hauptfunktion.

Die ersten drei Befehle sind gpio_init, und wenn man sie betrachtet, ist ihre Bedeutung leicht zu verstehen – init steht für initialization, während gpio für general purpose input/output steht. gpio_init ist also nichts anderes als ein Initialisierungsbefehl für Ein-/Ausgabeanschlüsse (I/O), mit dem der Mikrocontroller bestimmte externe Leitungen für den Betrieb vorbereitet. Die Zahl in den Klammern bestimmt, welche Leitungen dies sind. 0, 1, 2 sind die Anschlüsse GP0, GP1 und GP2, an die wir zuvor die LEDs angeschlossen haben. Es wäre auch nützlich, anzugeben, in welchem Modus wir diese Ports verwenden werden. Derzeit weiß der RP2040 nur, dass wir drei Pins verwenden wollen, aber ihr Zweck bleibt ein Geheimnis. Um dies zu ändern, verwendet man gpio_set_dir, diese Art von Befehl ist auch recht einfach zu entwickeln. Sie kennen bereits die Bedeutung von gpio, set ist einfach set, während dir die Abkürzung für direction ist. Die im Projekt verwendeten Pins werden die Leuchtdioden steuern, daher müssen sie als Ausgänge konfiguriert werden, d. h. die Schaltung wird diese Leitungen steuern, indem der entsprechende logische Zustand an ihnen eingestellt wird. Um GP0, GP1 und GP2 als Ausgänge zu setzen, geben Sie die Pin-Nummern 0, 1, 2 und das Schlüsselwort GPIO_OUT in den Parametern der Funktion gpio_set_dir an. Beachten Sie, dass alle bisher besprochenen Befehle mit einem Semikolon enden. Ein solches Verfahren ist beabsichtigt, da es dem Compiler mitteilt, dass ein bestimmter Befehl an dieser Stelle endet.

Sobald die Leitungen konfiguriert sind, können wir damit beginnen, sie zu steuern. Dazu verwenden wir gpio_put, das es ermöglicht, den Ausgang auf Null oder Eins zu setzen. Dieser wird innerhalb der Klammern angegeben, wie der zweite Parameter, der durch die Zahl 0 oder 1 beschrieben wird. Die erste Ziffer in Klammern ist die Pin-Nummer, so dass gpio_put(0, 1); als Setzen des Zustands Eins am Pin-Null beschrieben werden kann.

Der letzte im Programm verwendete Befehl ist sleep_ms, die Bedeutung dieser Funktion ist ebenfalls recht vorhersehbar. Sie bewirkt einfach, dass der Mikrocontroller für eine bestimmte Zeitspanne pausiert, in diesem Fall Millisekunden, deren Wert in Klammern angegeben ist. Die Zahl 500 steht für 500 ms, also das Warten einer halben Sekunde.

Programme in der Sprache C werden Schritt für Schritt, Anweisung für Anweisung ausgeführt. Beachten Sie, dass wir zu Beginn die an GP0 angeschlossene Diode einschalten, dann 500 ms warten und in den nächsten Schritten die Diode, die eine halbe Sekunde lang eingeschaltet war, ausschalten und gleichzeitig ein anderes Lichtelement einschalten. Dann warten wir ein zweites Mal 500 ms, und der Zyklus des Ein- und Ausschaltens der LEDs wiederholt sich, nur dass wir jetzt die Pins GP1 und GP2 steuern. Auf diese Weise können wir die Programme analysieren und den Code in aufeinanderfolgende Schritte zerlegen, die vom Mikrocontroller ausgeführt werden.

Am Anfang des Programms finden Sie auch die mysteriöse Zeile #include “pico/stdlib.h”. Wie ich bereits erwähnt habe, werden wir oberhalb der Hauptfunktion des Programms bestimmte Konstrukte, wie z. B. Anhänge, platzieren, im Code können Sie genau so etwas sehen. Dies ist mehr eine Information für den Compiler als ein Teil des vom Chip implementierten Programms. Dank der Bibliothek, die im Code enthalten ist, können wir spezifische Funktionen und Parameter verwenden, die von der Raspberry Pi Foundation vorbereitet wurden. Wenn wir beispielsweise die Einbindung der stdlib-Bibliothek aufheben, meldet VSC einen Fehler und teilt uns mit, dass ihr etwas wie GPIO_OUT unbekannt ist. Dank einer externen Bibliothek waren wir in der Lage, den Ausgangsanschluss auf diese Weise zu deklarieren. Auch die Schreibweise dieser Direktive ist erklärungsbedürftig: Am Anfang steht das Schlüsselwort #include, gefolgt vom Pfad zur so genannten Header-Datei (Erweiterung .h) die Prototypen der Funktion enthält, die im Code verwendet werden können, vorausgesetzt natürlich, dass der entsprechende Anhang am Anfang der Datei steht. Externe Bibliotheken gibt es eine ganze Reihe, und in den folgenden Beispielen werden wir sie praktisch immer verwenden, zusätzlich zur Vorbereitung unserer eigenen Bibliothek in der Zukunft.

Damit ist unser erster Code fertig, aber ich möchte schon jetzt darauf hinweisen, dass es sich nicht um die endgültige Form handelt und wir im weiteren Verlauf des Artikels noch einige Änderungen daran vornehmen werden. Sie können den Code natürlich kopieren, aber ich empfehle, ihn selbst neu zu schreiben. Auf diese Weise kann das erworbene Wissen viel besser aufgenommen werden.