Arduino/Topics
بنية لغة Arduino C
مجالات استخدام لغة Arduino C
البنية الأولية للشيفرة في أردوينو
لابد لكل شيفرة من شيفرات أردوينو أن تحوي الدالتين التاليتين:
setup()
تستدعى الدالة setup() أولًا عند البدء بتنفيذ الشيفرة (المخطط [sketch] كما تُطلِق عليه أردوينو)، إذ تُستَعمل لتهيئة المتغيرات، وأوضاع الأرجل، وواجهات التخاطب، والبدء باستعمال المكتبات ...إلخ. انتبه إلى أنَّ الدالة setup() ستُنفَّذ مرةً واحدةً فقط بعد تشغيل لوحة أردوينو أو تصفيرها (reset).
loop()
بعد إنشاء الدالة setup() التي تهيئ وتضبط القيم الأولية المراد استعمالها، تعمل الدالة loop() على «تكرار» الشيفرة المكتوبة بداخلها -كما يشير اسمها بالضبط- على التوالي متيحةً بذلك لبرنامجك بالتحكم بلوحة أردوينو والتغيُّر والاستجابة للبيئة والعناصر المرتبطة بها.
بنى التحكم
break
تُستعمَل الكلمة break المفتاحية للخروج من الحلقات for، أو while، أو do...while التكرارية، إذ تتخطى الشيفرة التي بعدها وشروط الحلقة المحددِّة وتخرج منها. تُستعمَل أيضًا للخروج من التعبير switch...case البرمجي.
continue
تتخطى الكلمة continue المفتاحية الشيفرة التي تليها في حلقة التكرار (مثل الحلقات for، أو while، أو do...while التكرارية) إلى عملية التحقق من التعبير الشرطي لتلك الحلقة ثم يُستأنَف عمل حلقة التكرار بشكل طبيعي.
dowhile
تعمل الحلقة do...while التكرارية بنفس الطريقة التي تعمل بها الحلقة while باستثناء أنه يُتحقق من الشرط في نهاية الحلقة وليس في بدايتها. هذا يعني أنَّ الحلقة ستُنفَّذ مرة واحدة على الأقل.
else
يسمح التعبير if...else الشرطي بالتحكم بشكل أوسع بتسلسل عملية التحقق من عدة شروط معينة عند تنفيذ الشيفرة عوضًا عن التحقق من شرط وحيد عند استعمال التعبير if. ستُنفَّذ العبارة else (إن وجدت) إن لم يتحقق الشرط المعطى في العبارة if ( أي أعطى القيمة false). يمكن أيضًا استعمال العبارة else مع العبارة if بالشكل else if لإضافة شرط آخر للتحقق منه وبذلك يمكن إجراء عدة عمليات تحقق متتابعة في الوقت نفسه.
for
تُستعمَل الحلقة for لتكرار كتلة برمجية معينة من الشيفرة عددًا محدَّدًا من المرات. يُستعمَل في هذه الحلقة عادةً عدادٌ لتتبع عدد مرات تكرار الشيفرة ومقاطعتها عند الوصول إلى عدد محدَّد. يمكن استعمال الحلقة for مع أية عملية تكرارٍ، وتُستعمَل بكثرة مع المصفوفات لتنفيذ عملية معينة على عناصرها التي قد تكون بيانات عادية أو أرجل معينة.
goto
تنقل الكلمة goto المفتاحية البرنامج إلى موضع معين ضمن الشيفرة.
if
يتحقَّق التعبير if الشرطي من شرط معيَّن وينفِّذ الكتلة البرمجية المكتوبة ضمنه إن كان محقَّقًا (أي كانت قيمته true).
return
تقاطع الكلمة return المفتاحية تنفيذ أيَّ دالةٍ وتعيد قيمةً من الدالة إلى من استدعاها إن حدُّدت.
switchcase
يتحقَّق التعبير switch...case -كما في if- من قيمة محدَّدة بطريقة تسمح للمبرمج بتحديد عدة شيفرات تُنفَّذ إحداها بناءً على تلك القيمة المفحوصة.
while
تكرِّر الحلقة while تنفيذ الكتلة البرمجية التي ضمنها بشكل مستمر ولا نهائي ما دامت قيمة الشرط المنطقي الموجود بين القوسين هي true (اطلع على البينة العامة في توثيق الحلقة)؛ متى ما أصبحت قيمة الشرط المنطقي false، تتوقف الحلقة وتخرج.
صيغ إضافية
#define
التعبير #define هو أحد العناصر المفيدة في C، إذ يسمح بإعطاء اسمٍ لقيمةٍ ثابتةٍ قبل أن يُفسَّر البرنامج. الثوابت المعرَّفة باستعمال هذا التعبير في أردوينو لا تحتل أيَّة مساحةٍ من ذاكرة البرنامج على الشريحة (chip). سيبدِّل المفسِّر (compiler) القيمة المعرَّفة مكان المراجع التي تشير إلى هذه الثوابت أثناء عملية تصريف الشيفرة.
#include
يُستعمَل التعبير #include لتضمين مكتبات خارجية في شيفرتك. هذا يساعد المبرمج على الوصول إلى مجموعة أكبر من مكتبات C القياسية (التي هي مجموعة من الدوال المُنشَأ مسبقًا) والمكتبات التي كُتبَت خصِّيصًا لأردوينو.
;
تُستعمَل الفاصلة المنقوطة ; لإنهاء كل تعبير برمجي في لغة أردوينو C.
{}
القوسان المعقوصان {} (curly braces، أو braces فقط أو curly brackets) هما جزءٌ لا يتجزأ من لغة C. يستعملان في بُنى عديدة مثل بنى التحكم وغيرها وهذا يربك أحيانًا المبتدئين أثناء تعلمهم اللغة.
//
تبدأ التعليقات السطرية بخطين مائلين متجاورين // وتنتهي بنهاية السطر بشكل تلقائي. سيُتجاهل أي شيء يلي الرمزين // حتى نهاية السطر أثناء تفسير الشيفرة.
/* */
تبدأ التعليقات الكتلية (block comment) أو التعليقات متعددة الأسطر (multi-line comment) بالرمز */ وتنتهي بالرمز /*. يمكن أن يمتد هذا التعليق على عدَّة أسطر بحسب الحاجة؛ ومتى ما قرأ المفسِّر الرمز */، سيتجاهل كل ما كُتِب بعده حتى يصل إلى الرمز /*.
المعاملات في لغة أردوينو C
المعاملات الحسابية
تجري المعاملات الحسابية (Arithmetic Operators) العمليات الحسابية الأساسية الأربعة (الجمع والطرح والضرب والقسمة) بالإضافة إلى عمليات أخرى مثل حساب باقي القسمة وإسناد قيمٍ إلى متغيراتٍ.
معاملات الموازنة
تجري معاملات الموازنة (Comparison Operators) عمليةَ موازنةٍ -كما هو اسمها- بين قيمتين أو متغيِّرين أو متغير وقيمة معينة ثم تعيد قيمة منطقية تمثِّل حالة أحد المعاملين (أكبر أو أصغر أو يساوي ...إلخ) نسبةً للآخر.
المعاملات المنطقية
تجري المعاملات المنطقية (Boolean Operators) العمليات المنطقية (العملية AND أو العملية OR أو العملية NOT) على القيم أو التعابير المنطقية ثم تعيد القيمة المنطقية الناتجة.
معاملات وصول المؤشر
معاملات وصول المؤشر هي (Pointer Access Operators) هي المعاملات التي تُستعمَل مع المؤشرات لتوفير وصول المؤشر إلى عناوين المتغيرات في الذاكرة والإشارة إليها، وإمكانية وصول المتغيرات إلى القيم المحتواة في عناوين الذاكرة التي تشير إليها المؤشرات.
معاملات الأعداد الثنائية
تجري معاملات الأعداد الثنائية (Bitwise Operators) جميع العمليات المنطقية وعمليات الإزاحة على بتات الأعداد والقيم الثنائية ثم تعيد القيمة الناتجة.
معاملات مركَّبة
تستعمل المعاملات المركبة (Compound Operators) في كتابة الشيفرات في أردوينو بكثرة لتصفير وضبط وقلب بتات معينة في القيم الثنائية وغيرها من العمليات المهمة التي تسهِّل وتبسِّط عملية كتابة الشيفرة كثيرًا.
أنواع البيانات
الكائن string
تنشئ الدالة String() نسخةً من الصنف String الذي يوفِّر الكثير من الأدوات للتعامل مع السلاسل النصية وإجراء عمليات عليها.
array
المصفوفة هي مجموعة من المتغيرات والثوابت الموضوعة في وعاء واحد والتي يمكن الوصول إليها والتعامل معها عبر رقم فهرس كلٍّ منها.
bool
يخزِّن المتغير الذي يصرَّح عنه بأنَّه من النوع bool إحدى القيمتين المنطقيَّتين التاليتين: true، أو false عبر حجز بايتٍ واحدٍ من الذاكرة فقط.
boolean
النوع boolean هو نوع غير قياسي، وهو اسمٌ بديل للنوع bool المُعرَّف في أردوينو.
byte
يُخزِّن النوع byte عددًا عديم الإشارة بحجم 8 بت.
char
يحجز النوع char بايتًا واحدًا من الذاكرة ويخزِّن فيه قيمة محرف محدَّد.
double
يحجز النوع double أربعة بايتات من الذاكرة فقط في لوحات أردوينو Uno (والتي تعتمد على متحكمات ATMega) أو ثمانية بايتات في اللوحات Due لتخزين عدد عشري فيها.
float
يحجز النوع float أربعة بايتات من الذاكرة لتخزين عدد عشري فيها.
int
يحجز النوع int حجمًا مقداره 2 بايت من الذاكرة في لوحات أردوينو Uno (وتلك التي تعتمد على متحكمات ATMega) أو 4 بايت في لوحات أردوينو Due (وتلك التي تعتمد على متحكمات SAMD) لتخزين عدد صحيح فيه.
long
تحجز النوع long حجمًا كبيرًا من الذاكرة مقداره 4 بايت يُستعمَل لتخزين الأعداد التي تتسم بأنَّها طويلة.
short
يحجز النوع short في جميع لوحات أردوينو (التي تعتمد على المتحكمات ATMega و ARM) حجمًا من الذاكرة مقداره 2 بايت لتخزين عدد قصير فيه.
string
يمثِّل النوع string سلسلةً نصيةً مؤلفةً من عدة محارف مرتبطة مع بعضها بعضًا. تُستعمَل مصفوفة من المحارف لتخزين هذا النوع من البيانات واستدعائها والتعامل معها لاحقًا.
unsigned char
يحجز النوع unsigned char حجمًا من الذاكرة مقداره 1 بايت فقط.
unsigned int
يحجز النوع unsigned int حجمًا من الذاكرة مقداره 2 بايت في لوحات أردونيو Uno واللوحات التي تعتمد على متحكمات ATMega أو 4 بايت في لوحات أردوينو Due لتخزين عدد صحيح عديم الإشارة فيها.
unsigned long
يحجز النوع unsigned long حجمًا كبيرًا من الذاكرة مقداره 4 بايت يُستعمَل لتخزين الأعداد عديمة الإشارة التي تتسم بأنَّها طويلة.
void
تُستعمَل الكلمة المفتاحية void مع الدوال التي يُعرِّفها المبرمج في الشيفرة لتُشير إلى أنَّه لا يُتوقَّع أن تعيد هذه الدالة بعد انتهاء تنفيذها أيَّة بيانات إلى من استدعاها.
word
تُخزِّن المتغيرات التي من النوع word عددًا عديم الإشارة بحجم 2 بايت.