Raspberry Pi Pico Kurs – #7 – Code-Korrekturen und eigene Funktionen

Werfen wir einen ersten Blick auf ein Programm, das funktioniert, aber wie Sie sich wahrscheinlich denken können, werden wir es im weiteren Verlauf des Artikels noch optimieren. Der Code besteht größtenteils aus bekannten Befehlen, obwohl wir uns einige von ihnen noch einmal ansehen werden. Darüber hinaus ist es sinnvoll, das Programm als Ganzes zu analysieren, damit wir seine Struktur und die anschließenden Schritte zu seiner Verbesserung besser verstehen können.

Der Hauptfunktion main gingen, wie üblich, Bibliotheken und Definitionen voraus. In dem Programm verwenden wir einen Analog-Digital-Wandler. Daher müssen wir den Code mit hardware/adc.h ergänzen. Um nicht digitale Bezeichnungen für die einzelnen Leads verwenden zu müssen, wurden ihnen außerdem intuitivere Begriffe zugewiesen.

Auch der Anfang des Hauptteils des Programms kommt Ihnen vielleicht bekannt vor. Die Funktionen zur Initialisierung der Mikrocontroller-Pins, an die die LEDs und die Taste angeschlossen sind, finden Sie hier. Außerdem wird der ADC ausgelöst, zusammen mit der zugehörigen Leitung 26, an die der Fotowiderstand angeschlossen ist. Neu in diesem Teil des Codes ist die Funktion adc_set_temp_sensor_enabled(true);, mit der der im Inneren der CPU befindliche Temperatursensor aktiviert wird. Es ist auch erwähnenswert, dass der Befehl adc_select_input(), der festlegt, welches Signal an den A/D-Wandler übergeben wird, noch nicht erschienen ist. Dies ist eine bewusste Entscheidung, denn, wie Sie bereits wissen, ist der RP2040 mit nur einem ADC-Modul ausgestattet, an das mehrere Eingänge angeschlossen sind. In diesem Projekt werden wir zwei davon verwenden, für den Fotowiderstand und den Temperatursensor, so dass wir später im Code zwischen ihnen wechseln werden.

Am Anfang der unendlichen while-Schleife erscheint der Code, den wir bereits im vorherigen Projekt verwendet haben. Hier lesen wir den vom Fotowiderstand erzeugten Wert ab, um ihn später in eine Spannung umzuwandeln und ihn dank der Funktion printf an den Computerbildschirm zu senden. Beachten Sie, dass wir hier auch den Eingang auswählen, von dem das Signal an den ADC weitergeleitet wird. Die Ausgabennummer 26 entspricht der Null, also ist dies die Ziffer, die in die Funktion eingefügt werden muss.

Im nächsten Teil des Codes gab es eine Kaskadenbedingung, die vom Wert von photores_read abhing, einer Variablen, in der die dem Signal des Fotowiderstands entsprechende Zahl gespeichert ist. Wie Sie bereits wissen, können die gelesenen Daten in einem 12-Bit-Konverter einen Wert zwischen 0 und 4095 annehmen. Ich habe beschlossen, den Bereich in drei Teile zu unterteilen: von 0 bis 2500, von 2501 bis 3500 und von 3501 bis 4095. Liegt der Wert von photores_read im ersten dieser Bereiche, wird eine grüne LED aktiviert, beim zweiten Bereich ist es ein gelbes Lichtelement und beim letzten ein rotes Lichtelement. Außerdem ist in der Bedingung eine Sicherung für den Fall vorgesehen, dass die Variable einen ‘anderen’ Wert annimmt. Auf dem Computerbildschirm erscheint dann die Meldung Photoresistor error.

Wir müssen auch über die Konstruktion der Bedingungen selbst sprechen. Bisher haben wir eine Variable mit bestimmten Werten gleichgesetzt, dank der beiden Gleichheitszeichen “==”. In diesem Fall müssen wir sie jedoch mit den zuvor beschriebenen Bereichen vergleichen. Mit anderen Worten, wir müssen prüfen, ob die Variable größer oder kleiner als eine bestimmte Zahl sein wird. Wie in der Mathematik können wir hier die Zeichen Minderheit “<“, Mehrheit “>”, Moll gleich “<=” und Dur gleich “>=” verwenden. In der ersten if-Anweisung prüfen wir den ersten Bereich. Wir vergleichen also, ob photores_read kleiner oder gleich 2500 ist. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass eine solche Notation nicht ideal ist, da die Bedingung auch für negative Zahlen erfüllt wird, die nicht im Bereich enthalten sind, aber damit werden wir uns später beschäftigen. Wir sehen die gleiche Situation bei der dritten Bedingung, wenn der letzte Bereich überprüft wird. Wenn der Wert des Fotowiderstands größer als 3501 ist, wird die rote LED aktiviert. Beachten Sie auch, dass die Bedingung selbst auf zwei Arten geschrieben werden kann: photores_read > 3500 oder photores_read >= 3501. Sie sind gleichwertig und werden aktiviert, wenn der Wert der Variablen mindestens 3501 beträgt. In der zweiten Bedingung, bei der wir den mittleren Wertebereich prüfen, passiert mit Abstand am meisten. In diesem Fall muss ein bestimmter Wertebereich beschrieben werden und alle Zahlen unterhalb oder oberhalb eines bestimmten Wertes können nicht einfach so hingenommen werden. Damit die gelbe LED nur dann aktiviert wird, wenn der photores_read-Wert zwischen 2501 und 3500 liegt, müssen wir sozusagen zwei Bedingungen schaffen, die durch das mysteriöse “&&” verbunden sind. Die erste prüft, ob die Variable größer als 2500 ist – photores_read > 2500, während die zweite prüft, ob die Zahl 3500 nicht überschritten hat – photores_read <= 3500. Die ‘&&’-Konstruktion zwischen zwei Vergleichen ist der logische Operator AND. Sie können logische Operatoren mit Mathematik oder Logikgattern in Verbindung bringen. In der Sprache C ist neben AND auch OR, geschrieben als “||”, verfügbar. Mit dieser Notation wird die bedingte Funktion nur erfüllt, wenn beide Vergleiche wahr sind, d.h. der Wert von photores_read liegt innerhalb des beschriebenen Bereichs. Wenn die der Variablen zugewiesene Zahl außerhalb des Bereichs liegt, ist nur eine der Bedingungen erfüllt, so dass das gesamte if unmöglich ist. Man kann also sagen, dass die bedingte Funktion dank des Operators AND nur ausgeführt wird, wenn alle Bedingungen erfüllt sind. Das logische OR funktioniert etwas anders. Wenn wir es innerhalb einer Funktion platzieren würden, würde die Diode immer leuchten, denn in diesem Fall genügt es, dass eine der Bedingungen erfüllt ist und die bedingte Funktion ausgeführt wird.

Der zweite Teil des Programms enthält den Code für die Bedienung der Taste und die Temperaturanzeige. Zunächst erstellen wir eine Variable button_state, in der der logische Zustand der Schaltfläche gespeichert wird. Wenn diese Taste gedrückt wird, wird der in der bedingten Funktion enthaltene Code ausgeführt. Im ersten Schritt ändern wir das Signal, das an den ADC weitergeleitet wird. Zuvor wurde ein Fotowiderstand ausgewählt, dieses Mal wollen wir den Wert des Temperatursensors lesen, der der vierten Stelle zugewiesen ist. Wir erstellen dann die Variable adc_temp, der der gelesene Wert zugewiesen wird. Um jedoch die Celsius-Temperatur aus einem reinen ADC-Wert zu erhalten, müssen wir ihn entsprechend transformieren. Hierfür benötigen wir den Fließkomma conversion_factor, in dem das Ergebnis der Operation 3.3/(1 gespeichert wird.<<12)-1. Diese etwas rätselhafte Notation ist nichts anderes als die Aktion 3.3/4095, die wir bereits mit dem Fotowiderstand verwendet haben. (1<<12) ist eine Bitverschiebungsoperation nach links. Das bedeutet, dass wir die Eins in der Nullvariablen an die zwölfte Stelle verschieben und so die Zahl 4096 erhalten, von der wir am Ende Eins subtrahieren.