فیلم آموزش برنامه نویسی پیشرفته آردوینو – جلسۀ 3 آردوینو

فیلم آموزش برنامه نویسی پیشرفته آردوینو، ادامۀ جلسۀ دوم فیلم آموزش آردوینو مقدماتی است. در جلسۀ دوم فیلم آموزش آردوینو یوبرد، به آموزش زبان برنامه نویسی آردوینو در سطح مقدماتی پرداختیم. در این جلسه، مباحث پیشرفته تر را بررسی می کنیم. از جمله مباحث مهمی که در این جلسه بررسی می کنیم، شی گرایی، کلاس و شی است. که ویژگی مهم زبان C++ و زبان برنامه نویسی آردوینو است. زبان برنامه نویسی آردوینو، C++ است، بدون وجود همۀ امکانات C++ و با وجود تفاوت هایی با C++. در جلسۀ دوم، هر آنچه که تشریح کرده ایم، تا پیش از مباحث مهمی مثل اشاره گر و شی گرایی است. در این جلسه به تکمیل مباحث برنامه نویسی آردوینو می پردازیم. اگرچه بدون دانستن مباحث این جلسه هم می توان کار با آردوینو را شروع کرد، اما این جلسه را مقدم بر مباحث مربوط به راه اندازی آردوینو و پروژه های آردوینو می دانیم. در واقع، دانش نسبت به ویژگی های C++، که در پروژه ها با آنها برخورد می کنیم، کاملاً ضروری است. بسیاری از کتابخانه هایی که در پلتفرم آردوینو وجود دارند، به زبان C++ نوشته شده اند. بنابراین به کارگیری آنها در پروژه ها، نیاز به دانش نسبت به C++ دارد. پیش از رسیدن به موضوع شی گرایی، ویژگی ها و ابزارها و ساختارهای پیشرفته ای هم وجود دارد. آنها را نیز در این جلسه از آموزش آردوینو مطرح می کنیم و سپس وارد مباحث شی گرایی در زبان آردوینو می شویم. مباحث این جلسه، با توجه به این که برخی از آنها موضوعات پیچیده ای هستند، نیاز به توجه کافی دارند. بنابراین برای تفهیم بیشتر، حین آموزش چنین مباحثی، مثال های بیشتری را مطرح کرده ایم. در ادامه سرفصل های فیلم آموزش برنامه نویسی پیشرفته آردوینو را می آوریم.

تصویر 1 – فیلم آموزش آردوینو، بررسی تفاوت ساختار زبان برنامه نویسی آردوینو و زبان C++

سرفصل های فیلم آموزش برنامه نویسی پیشرفته آردوینو

موضوعات مورد بحث آموزش برنامه نویسی آردوینو در این جلسه عبارتند از:

• تایپ دف کردن: که ابزاری برای اختصاص دادن نامی جدید به انواع متغیر است. در این بخش از جلسۀ سوم آموزش آردوینو، تایپ دف ها و نحوۀ استفاده از آنها را تشریح می کنیم.
• تایپ دف کردن استراکچر، یونیون و دادۀ شمارشی: تایپ دف برای استراکچرها و یونیون ها و enumها نیز به کار می رود. در این بخش از فیلم آموزش آردوینو، نحوۀ استفاده از آن را برای استراکچرها، یونیون ها و enumها بررسی می کنیم.
• تابع با آرگومان های فرضی: که از ویژگی های زبان C++ است و در زبان برنامه نویسی آردوینو نیز وجود دارد. با این قابلیت می توان توابعی تعریف کرد که ورودی های پیش فرض داشته باشند و اگر در هنگام فراخوانی در ورودی آنها مقداری قرار داده نشود، در هنگام کامپایل خطا به وجود نمی آید و برای آن ورودی، مقدار پیش فرض در نظر گرفته می شود. در این بخش از فیلم آموزش Arduino، تابع با آرگومان های فرضی را شرح می دهیم.
• ارسال به تابع با مقدار و با ارجاع: برای ارسال پارامتر به تابع دو روش وجود دارد. در روش ارسال مقدار، مقدار یک متغیر به تابع فرستاده می شود و هر تغییری که در متن تابع وجود داشته باشد، تأثیری روی متغیری که به عنوان ورودی به تابع ارسال شده بود، ندارد. در روش ارسال با ارجاع می توان گفت که خود متغیر به تابع ارسال می شود. اگر در متن تابع تغییراتی روی پارامتر ورودی به وجود بیاید، متغیری که به عنوان ورودی به تابع ارسال شده بود، متأثر از این تغییرات می شود. در این بخش از فیلم آموزش برنامه نویسی پیشرفته آردوینو، دو روش مذکور را با ذکر مثال و نکات مربوط بررسی می کنیم.
• Function overloading: که با این ویژگی می توان توابع هم نام داشت. از این قابلیت در برنامه نویسی آردوینو استفاده می شود و در این بخش از فیلم آموزش Arduino آن را شرح می دهیم.
• تابع بازگشتی: تابعی است که در متن خودش فراخوانی می شود. از مثال های معروف تابع بازگشتی، تابع بازگشتی فاکتوریل است. تابع باز گشتی را در این بخش از فیلم آموزش Arduino بررسی می کنیم.
• Namespace: این بخش از جلسۀ سوم فیلم آموزش Arduino به نیم اسپیس یا فضای نام اختصاص دارد که با استفاده از آن می توانیم حوزه ایجاد کنیم. و در هر حوزه می توانیم توابع و متغیرهایی همنام با توابع و متغیرهای حوزه های دیگر داشته باشیم.
• اشاره گر در آردوینو: اشاره گر یا متغیر اشاره گر، متغیرهایی هستند که محتویات آنها آدرسی از حافظه است. اشاره گر یکی از ابزارهای مهم و کاربردی برنامه نویسی است که امکانات مهمی را برای ما فراهم می آورد. مثلاً با استفاده از اشاره گرها می توانیم متغیرهای پویا داشته باشیم یا توابعی بنویسیم که چند خروجی دارند. در این بخش از فیلم آموزش Arduino مباحثی مثل تعریف اشاره گر، ارسال اشاره گر به تابع، تابع با خروجی اشاره گر، ارتباط اشاره گرها با آرایه ها و رشته ها و اشاره گر به تابع را تشریح می کنیم.

تصویر 2 – آموزش برنامه نویسی آردوینو در ویژوال استودیو، مبحث تابع با خروجی اشاره گر

• متغیر پویا در آردوینو: یکی از امکانات زبان برنامه نویسی، متغیرهای پویاست که تنها در زمان هایی که نیاز است، مکانی از حافظه را اشغال می کنند. متغیرهای پویا به صورت محلی در توابع تعریف می شوند و بخشی از حافظه را اشغال می کنند. هنگامی که کارشان تمام می شود، با اجرای دستورهایی حافظه ای که اشغال کرده اند، آزاد می شود. در این بخش از فیلم آموزش برنامه نویسی پیشرفته آردوینو، متغیرهای پویا و نحوۀ تعریف آنها را توضیح می دهیم.
• توابع و ماکروهای کتابخانه ای آردوینو: توابع و ماکروهایی مثل strlen و atoi و atof و strcpy و abs و max و min و bit و bitClear و bitSet و bitRead و bitWrite و … موضوع مورد بحث این بخش از جلسۀ سوم فیلم آموزش آردوینو هستند.
• دستورهای پیش پردازنده: دستورهای پیش پردازندۀ #if و #ifdef و #ifndef و #define و #include و #elif و #endif و … را در این بخش از آموزش کدنویسی آردوینو تشریح می کنیم.
• ماکرو: قطعه کدی است که با دستور پیش پردازندۀ #define، نامی به آن اختصاص داده می شود. در این بخش از فیلم آموزش Arduino ماکروهایی مانند min و max و abs و lowByte و highByte و … را توضیح می دهیم.
• ساخت کتابخانه در آردوینو (ساخت کتابخانه در C)
• استفادۀ بهینه از حافظه با PROGMEM و ماکروی F
• شی گرایی، کلاس و شیء و مثال هایی از آنها: در این بخش از فیلم آموزش Arduino به تشریح شی گرایی در آردوینو، کلاس و شی می پردازیم. پس از مقدمات کلاس و شیء، مثال هایی می آوریم و مباحثی را حین بررسی مثال ها بیان می کنیم. مباحثی مثل اعضای private و public و protected کلاس، ساخت شیء از کلاس، تابع سازنده، تابع سازنده با آرگومان ورودی پیش فرض، تابع مخرب، ارسال شیء به تابع، تابع با خروجی شیء، کلاس محلی و … .
• تابع دوست و کلاس دوست
• اعضای استاتیک کلاس

هر کدام از موضوعات فیلم آموزش برنامه نویسی پیشرفته آردوینو را علاوه بر بیان مقدمات و توضیحات مربوط، با ذکر مثال هایی تشریح می کنیم. بنابراین می توان گفت هیچ موضوع ابهام آمیزی وجود نخواهد داشت. همان طور که در معرفی جلسۀ دوم بیان کردیم، جلسات دوم و سوم آموزش آردوینو یوبرد می توانند یک دورۀ آموزشی مفید برای برنامه نویسی میکروکنترلرها باشند. قابل ذکر است که ما برای مشاهدۀ نتیجۀ مثال هایی که می آوریم، واحد USART آردوینو را فعال می کنیم. برد آردوینو نتیجه را برای کامپیوتر می فرستد و ما در ترمینال پورت سریال ویژوال استودیو، آن را می بینیم. (برنامه نویسی میکروکنترلرها با ویژوال استودیو)

پیش نمایش – تایپ دف و تایپ دف کردن استراکچر و یونیون و enum

نوشته های مرتبط در وبلاگ یوبرد:

راه اندازی STM32 با آردوینو

راه اندازی ADC در آردوینو

راه اندازی سون سگمنت با آردوینو