Kurs Raspberry Pi Pico – #7 – Poprawki w kodzie i własne funkcje

Na pierwszy ogień przyjrzyjmy się programowi, który działa, ale jak pewnie się domyślacie, w dalszej części artykułu będziemy go poprawiać. Kod złożony jest we większości ze znanych już poleceń, choć kilku z nich przyjrzymy się ponownie. Poza tym warto jest przeanalizować program jako całość, tak aby lepiej zrozumieć jego strukturę i późniejsze kroki, które wykonamy, aby go poprawić.

Główna funkcja main została jak zwykle poprzedzona bibliotekami oraz definicjami. W programie korzystamy z przetwornika analogowo-cyfrowego, tak więc musimy uzupełnić kod o hardware/adc.h. Poza tym, aby nie musieć korzystać z cyfrowych oznaczeń poszczególnych wyprowadzeń przypisane do nich zostały bardziej intuicyjne określenia.

Początek głównej części programu również może wyglądać znajomo. Znalazły się tutaj funkcje inicjalizujące piny mikrokontrolera, do których podłączone są diody LED oraz przycisk. Dodatkowo uruchomiony zostaje przetwornik ADC wraz z przypisanym do niego wyprowadzeniem 26, do którego podłączony jest fotorezystor. Nowością w tej części kodu jest funkcja adc_set_temp_sensor_enabled(true);, dzięki niej aktywowany zostaje umieszczony we wnętrzu procesora sensor temperatury. Warto zwrócić też uwagę, że jak dotąd nie pojawiło się jeszcze polecenie adc_select_input(), definiujące, który z sygnałów przekazany zostanie do przetwornika analogowo-cyfrowego. Jest to świadoma decyzja, ponieważ jak już wiecie RP2040 wyposażony jest tylko w jeden moduł ADC, do którego podłączonych jest kilka wejść. W typ projekcie korzystać będziemy z dwóch, dla fotorezystora i czujnika temperatury, dlatego w dalszej części kodu będziemy się między nimi przełączać.

Na początku nieskończonej pętli while pojawił się kod, który wykorzystywaliśmy już w poprzednim projekcie. Odczytujemy tutaj wartość generowaną przez fotorezystor, aby przekształcić ją później na napięcie i dzięki funkcji printf wysłać na ekran komputera. Zauważcie, że właśnie tutaj wybieramy też wejście, z którego sygnał przekazany zostanie do przetwornika ADC. Wyprowadzeniu o numerze 26 odpowiada zero, tak więc właśnie tą cyfrę należy umieścić wewnątrz funkcji.

W kolejnej części kodu znalazł się kaskadowy warunek zależny od wartości photores_read, czyli zmiennej, w której zapisana jest liczba odpowiadająca sygnałowi z fotorezystora. Jak już wiecie, w 12 bitowym przetworniku odczytane dane mogą przyjąć wartość z zakresu od 0 do 4095. Zakres ten postanowiłem podzielić na trzy części: od 0 do 2500, od 2501 do 3500 oraz od 3501 do 4095. Jeśli wartość photores_read znajdzie się w pierwszym z nich, uruchomiana zostanie zielona dioda LED, przy drugim zakresie będzie to żółty element świecący, a przy ostatnim czerwony. Poza tym w warunku umieszczone zostało zabezpieczenie na wypadek, gdyby zmienna przyjęła jakąś „inną” wartość. Wówczas na ekranie komputera pojawi się komunikat Photoresistor error.

Omówić musimy też samą konstrukcję warunków. Do tej pory przyrównywaliśmy zmienną do konkretnych wartości, dzięki dwóm znakom równości „==”. W tym przypadku jednak musimy porównać ją z wcześniej opisanymi zakresami. Innymi słowy, musimy sprawdzić, czy zmienna będzie większa lub mniejsza od konkretnej liczby. Podobnie jak w matematyce posłużyć możemy się tutaj znakami mniejszości „<”, większości „>”, mniejszy równy „<=” oraz większy równy „>=”. W pierwszym ifie sprawdzimy pierwszy zakres, tak więc porównujemy czy photores_read jest mniejszy bądź równy 2500. Trzeba jednak pamiętać, że taki zapis nie jest idealny, ponieważ warunek spełni się również przy okazji liczb ujemnych, których zakres nie obejmuje, ale tym zajmiemy się później. Bliźniaczą sytuację możemy zauważyć przy okazji trzeciego warunku, gdy sprawdzany jest ostatni zakres. Jeśli wartość z fotorezystora będzie większa niż 3501, aktywowana zostanie czerwona dioda LED. Zauważcie też, że sam warunek można zapisać na dwa sposoby photores_read > 3500 lub photores_read >= 3501, są one równoznaczne i aktywowane zostaną, gdy wartość zmiennej przyjmie co najmniej 3501. W drugim warunku, gdzie sprawdzamy środkowy zakres wartość dzieje się zdecydowanie najwięcej. W tym przypadku opisać trzeba konkretny zakres wartości i nie można przyjmować na wiarę wszystkich liczb poniżej lub powyżej jakiejś wartości. Aby żółta dioda LED uruchamiana była tylko, gdy wartość photores_read znajdzie się w zakresie od 2501 do 3500, stworzyć musimy niejako dwa warunki, połączone tajemniczym „&&”. Pierwszy z nich sprawdza, czy zmienna jest większa od 2500 –  photores_read > 2500, druga natomiast czy liczba nie przekroczyła 3500 – photores_read <= 3500. Konstrukcja „&&” umieszczona między dwoma porównaniami jest operatorem logicznym AND. Operatory logiczne kojarzyć możecie z matematyki lub bramek logicznych. W języku C poza AND dostępny jest też OR zapisywany jako „||”. Dzięki takiemu zapisowi funkcja warunkowa zostanie spełniona tylko, gdy oba porównania będą prawdziwe, innymi słowy wartość photores_read będzie mieścić się w opisanym zakresie. W przypadku, gdy przypisana do zmiennej liczba będzie poza zakresem, spełniony zostanie tylko jeden z warunków, przez co if jako całość nie będzie mógł być spełniony. Tak więc można powiedzieć, że dzięki operatorowi AND funkcja warunkowa zostanie wykonana tylko, gdy wszystkie warunki zostaną spełnione. Logiczny OR działa nieco inaczej, gdybyśmy umieścili go wewnątrz funkcji, dioda świeciłaby zawsze, ponieważ w takim przypadku wystarczy, że jeden z warunków zostanie spełniony i funkcja warunkowa zostanie wykonana.

W drugiej części programu znalazł się kod obsługujący przycisk oraz odczyt temperatury. Początkowo tworzymy zmienną button_state, do której zapisany zostanie logiczny stan przycisku. Jeśli ten zostanie wciśnięty, uruchomi się kod umieszczony wewnątrz funkcji warunkowej. W pierwszym etapie zmieniamy sygnał przekazywany do przetwornika ADC. Wcześniej wybrany był fotorezystor, tym razem chcemy odczytać wartość sensora temperatury, który przypisany jest do cyfry cztery. Następnie tworzymy zmienną adc_temp, do której przypisana zostaje odczytana wartość. Jednak, aby z czystej wartości ADC uzyskać temperaturę Celsjusza, musimy ją odpowiednio przekształcić. Do tego celu potrzebna będzie nam zmiennoprzecinkowa conversion_factor, w której zapisany zostanie wynik działania 3.3/(1<<12)-1. Ten dość tajemniczy zapis jest niczym innym, jak działaniem 3.3/4095, z którego korzystaliśmy już wcześniej przy fotorezystorze. (1<<12) to operacja przesunięcia bitowego w lewo. Oznacza to, że w zerowej zmiennej przesuniemy jedynkę na dwunaste miejsce, uzyskując w ten sposób liczbę 4096, od której na końcu odejmujemy jeden.