Analisando o DigitalReadSerial

• No último encontro não analisamos passo a passo o que o programa está realizando. Façamos isto agora.
• Documentação

• Declaração da variável pushButton

  // digital pin 2 has a pushbutton attached to it. Give it a name:
  int pushButton = 2;

• int pushButton indica um espaço na memória que será usado para armazenar um número (tipo int). A variável deve sempre ser definida antes de ser utilizada!
• Para manipular esta informação na memória podemos nos referir ao nome pushButton.
• Na sequência, o operador atribuição (=) armazena o valor 2 na posição de memória associada à pushButton
• Em outras palavras, se nenhuma modificação for realizada em pushButton e perguntarmos o seu valor posteriormente, obteremos 2.

• Detalhe: uma dada variável só pode ser acessada em um dado escopo [parte do código entre colchetes {} (variável local), ou é acessível a todas as funções se estiver fora das funções (variável global)]

Tipos de variáveis

• Há vários tipos de variáveis que podemos definir, não apenas do tipo int. Ver por exemplo Data Types em arduino.cc/en/Reference
• A maior parte dos tipos trabalha com números inteiros e está associada a quantidade de espaço utilizado na memória para armazenar o respectivo número.

Variáveis para armazenar números inteiros

• Definição: 1 byte corresponde a 8 bits.
• Alguns números em base 2: 2⁸ = 256, 2¹⁶ = 65, 536, 2³² = 4, 294, 967, 295

• Os valores abaixo são válidos para o arduino uno (ATmega328), mas podem variar conforme o microcontrolador utilizado.

  Tipo	Bits (bytes)	Mínimo	Máximo
  int	16(2)	-32.768	32.767
  unsigned int	16(2)	0	65535
  long	32(4)	-2,147,483,648	2,147,483,647
  unsigned long	32(4)	0	4,294,967,295
  short	16(2)	-32.768	32.767
  word	16(2)	0	65535

• Na prática, utilizaremos int's e long's, signed ou unsigned.

Operações matemáticas

• Voltemos à declaração da variável pushButton. Poderíamos ter definido a variável de uma maneira alternativa:

  int pushButton; \\Declaração da variável global
  
  void setup(){
    pushButton = 2;
    (...)
  }

• Ou ainda, no lugar de pushButton = 2; poderíamos ter escrito pushButton = 1+1; (Verifiquem!)

Analisando pushButton = 1+1;

• No início, o programa considerará 2 valores (1 e 1)
• Realizará a operação de soma entre os 2 valores acima (1+1=2)
• O resultado final da soma será armazenado em pushButton
• Detalhe: em programação não podemos reescrever a expressão acima como sendo 1+1=pushButton;

Operações matemáticas

• Podemos realizar outras operações matemáticas, como soma(+), subtração('-'), multiplicação('*'), divisão('/'). Podemos também obter o resto da divisão de um inteiro por meio do operador módulo(%). Operações matemáticas podem ser agrupadas utilizando-se parênteses (1+2)/3==1

• Consideremos o programa abaixo:

  void setup() {
    Serial.begin(9600); // Inicia o envio de dados via comunicacao serial
  }
  void loop() {
    int var; //Declaracao da variavel local
    var = 1+1;
    Serial.println(var); //Envia o valor da variavel via serial
    delay(100);
  }

Exercícios

Façamos algumas operações matemáticas. Calcular:

1. 1 mais 1
2. 3 menos 5
3. 2 vezes -3
4. 7 dividido por 3
5. Resto da divisão de 7 por 3

Nota:

• Lembrando que é bastante rotineiro usar números inteiros, é sempre importante ter cuidado com operações de divisão.
• 7 = 3 * 2 + 1
• Resultado da divisão 7/3: 2
• Resto da divisão 7/3 (7%3): 1

• Comentário: o resto da divisão costuma ser útil em procedimentos que são periódicos. Ex.:

  0%3==0, 1%3==1, 2%3==2,
  3%3==0, 4%3==1, 5%3==2,
  6%3==0, 7%3==1, 8%3==2, (...)

• Resultados = 0, 1, 2, 0, 1, 2, 0, 1, 2,...

• É possível obter 7/3=2,33?

Variáveis de ponto flutuante

• Para representar números reais, utilizamos variáveis tipo ponto flutuante.
• tipos principais (linguagem C): float e double.
• declaração: float x = 1.135;
• Separador decimal: .
• No ATmega, float e double são equivalentes.
• Num programa em C para computador, o double possui o dobro de bits, e pode ser usado para cálculos de maior precisão.
• Em alguns compiladores existem também variáveis tipo quad, com precisão maior que double...

Detalhe importante sobre o cálculo com ponto flutuante

• Consideremos o exemplo abaixo (trocar int por float no código anterior):

  void setup() {
    Serial.begin(9600); // Inicia o envio de dados via comunicacao serial
  }
  void loop() {
    float var; //Declaracao da variavel local
    var = 1+1;
    Serial.println(var); //Envia o valor da variavel via serial
    delay(100);
  }

• Compare a saida no monitor serial
• Pergunta: o que vocês esperam que aconteça se trocarmos var = 1+1; por var = 3/2;? (Não façam no programa ainda!)

• Agora vejam o resultado no programa.

Detalhe importante sobre o cálculo com ponto flutuante

• Ao avaliar expressões numéricas cujo resultado é um ponto flutuante, é importante indicar que os números iniciais são do tipo float. Caso contrário, o compilador interpretará a equação como sendo no domínio dos inteiros!
• Testem agora var = 3./2.;
• O número contendo um separador decimal é automaticamente interpretado como float.
• Detalhe final: cálculos envolvendo float's são bem mais complicados para o processador do que aqueles envolvendo inteiros. Desta forma, se quisermos cálculos mais rápidos devemos evitar usar float.

Variável Booleana

• bool é usado para armazenar informações binárias, tipo true ou false.
• Declaração: bool var = true;
• Muito útil para expressões lógicas, cujo resultado é verdadeiro ou falso.
• Em algum encontro mais adiante veremos algumas operações na álgebra de Boole, e como aplicá-la ao arduino.

Exemplo

• Voltemos à IDE. Vejamos a operação de negação ! sobre uma dada variável.

  void setup() {
    Serial.begin(9600); // Inicia o envio de dados via comunicacao serial
  }
  bool var = true;  //Declaracao da variavel global
  void loop() {
    var = !var;     //Operação lógica de negação do valor anterior
    Serial.println(var); //Envia o valor da variavel via serial
    delay(100);
  }

• Pergunta: o que acontece se var for declarada localmente no loop()?

Exercício

• Retornem ao exemplo DigitalReadSerial, implementem o circuito conforme o esquema abaixo, mas implementem um software em que o sinal na porta serial seja 1 quando o botão não está pressionado.

• Componentes necessários:
• Botão
• Resistor 10 KOhm
• Fios

Manipulação de texto: char

• Até agora vimos apenas como armazenar variáveis numéricas. Mas é muito importante também armazenar e manipular texto.
• Variável tipo char: armazena um único caractere.
• Declaração: char var = 'A';
• Usa-se aspas simples ('A') para representar cada letra.
• Um char ocupa 1 byte de memória (8 bits), e no fundo também é um número.
• Exemplo equivalente ao acima: char var = 65; Codificação ASCII. Podemos mudar o caractere usando expressões matemáticas...
• char é signed: varia entre -128 a 127. Existe também o unsigned char, mas para este caso é mais usual usar uma variável tipo byte.

Exemplo da tabela ASCII

tabela ascii

Sequências de caracteres: string

• Podemos manipular caractere por caractere para exibir um texto, entretanto isto seria uma tarefa bastante trabalhosa.
• A string representa uma sequência (array) de caracteres.
• Declaração básica: char str[10]; permite armazenar 10 caracteres em str.
• Declaração simplificada: char str[]="teste"; o compilador verifica automaticamente que espaço de memória deve ser reservado.
• Importante: strings são definidas utilizando aspas duplas ".
• Ver mais exemplos em arduino.cc/en/Reference/String.

Voltando ao exemplo de comunicação serial

• Vejamos o exemplo abaixo: (atenção para o comando print utilizado!)

  void setup() {
    Serial.begin(9600); // Inicia o envio de dados via comunicacao serial
  }
  void loop() {
    Serial.print("Ola\n"); //Envia o valor da variavel via serial
    delay(100);
  }

• Nota: '' equivale a um único caractere que representa o ato de "apertar Enter". Originalmente o n indica newline, ou nova linha.

Exercício

• Modifique o exemplo de leitura do botão para que a mensagem no monitor serial contenha um pequeno texto explicando qual o estado do botão (se está pressionado ou não.)