Serial Plotter в IDE 2: серии, подписи и масштаб

Два датчика на одном графике слились в паутину, легенда назвала линии «1» и «2», а на пятом запуске они тихо поменялись местами — я полчаса читал график вверх ногами и делал выводы про «деградацию» сенсора, который был совершенно здоров. Урок обошёлся в вечер и одно правило: плоттер — это разборщик строк, и пока вы не договорились с ним о формате, он рисует свою версию реальности.

Базовый формат пар и первый двухрядный график уже были в уроке про Serial Plotter, бюджет кадров от бодов и ловушки autoscale — в уроке про плоттер как осциллограф. Здесь — механика разборщика: как строка делится на серии, откуда берутся подписи, почему легенда иногда едет и как удержать ряды разной природы в одном масштабе. Это те три вещи, из-за которых график читается сам, а не после получаса расшифровки.

Правило разборщика одно, и из него следует всё остальное: перевод строки завершает кадр. Всё, что скетч напечатал между двумя println, плоттер рисует как один такт времени — если вы пускаете три значения отдельными Serial.print без перевода строки, они слипнутся в одну точку кадра, а не в три ряда. Внутри строки значения разделяются пробелом, табом или запятой; голые числа — например 512, 480, 1 — поедут рядами без имён, привязанными к позиции: первое число — первый ряд, второе — второй. Пары имя:значение дают подписанные линии, имена видны в легенде справа; в документации формат с двоеточием, в живых примерах и старых уроках встречается вариант со знаком равенства — свежие сборки переваривают оба, но проверьте на своей: если подпись не всплыла, смените разделитель. Числа бывают отрицательные и дробные — println(x, 2) печатает два знака после запятой, и плоттер это ест.

Строки без чисел разборщик игнорирует молча — заголовок прогона вроде «start test» безопасен. А вот строка с числом посреди текста рождает мусорный ряд: печать «pot=512» склеенная с чем-то ещё, где разборщик найдёт лишнюю цифру, добавит линию, которой не существует. Отсюда дисциплина кадра: один println на такт, внутри только пары, между кадрами — ничего. Стоп-кадр делается не кнопкой, а условием в скетче: выключили печать — график замер, включили — поехал дальше, и никакая прокрутка не нужна.

Отсюда же — поведение кривой при срыве датчика. Библиотека вернула nan, скетч напечатал строку t=nan — для разборщика это текст без числа, кадр пропущен, и ряд честно рвётся: на графике разрыв, а не яма до нуля. Подстановка нуля вместо пропуска — худший вариант: провал до нуля на кривой комнатной температуры выглядит как заморозок посреди июля. Разрыв — самая честная запись о пропуске, и ради неё не жалейте пустых кадров.

Безымянные ряды — главная ловушка легенды: они привязаны к позиции в кадре, и стоит набору рядов смениться от кадра к кадру — скажем, датчик отключили и вы печатаете два значения вместо трёх, — как линии перетасовываются по позициям, и «первый ряд» внезапно показывает другого датчика. Именованные пары привязаны к подписи: ряд «pot» останется «pot», даже когда соседей нет. Моё правило после вечера с перетасованными линиями: имена короткие, три-шесть символов, и одинаковые от проекта к проекту — рука перестаёт сверяться с легендой глазами, она уже знает, где чья кривая.

Те же пары — рабочая валюта монитора: подстрока в поле фильтра выцепляет свою серию из плотного потока мгновенно, о чём говорилось в разборе панели монитора IDE 2. Один формат на оба окна — монитор для чтения, плоттер для взгляда — экономит отдельный протокол отладки. Печать кадров по таймеру на millis, а не в каждый проход loop, я держу и здесь: равномерные кадры — ровная ось времени, а как устроен такой таймер, показывал в уроке про millis вместо delay.

Цвета — отдельная история: палитру плоттер раздаёт сам, по порядку появления рядов, и ни красный, ни зелёный не приклеены к вашему датчику. Переставили серии в строке — цвета поехали за ними, и старый скриншот с «зелёным температурным» больше не подтверждение, а путаница. Моё лекарство: не расшифровывать палитру глазами, а читать легенду и подписи, а для презентаций печатать ряды в осмысленном порядке и не менять его между прогонами. Спорить с палитрой средствами Arduino бесполезно: у разборщика свой рендер, и он не спрашивает разрешения.

Дисциплина набора рядов, которая экономит вечера: добавляйте по одному. Один ряд — смотрите, дышит ли масштаб; второй — сверяете легенду; третий — проверяете, что флаговая полка не расплющила соседей. Три серии, запущенные разом в первом прогоне, рисуют три картинки сразу, и искать, чья кривая уехала, приходится по всем. По одному — и виновник находится мгновенно, без журнала расследований; к четвёртому ряду вы уже знаете, как ведёт себя каждый.

Autoscale честно вместит всё окно, но кривые разной природы он уравнять не может: сырое АЦП гуляет в 0-1023, выход ШИМ живёт в 0-255, температура лежит в -10..40 — и мелкий ряд тонет у нуля, пока большой занимает весь экран. Приём из моей практики — общий план: каждый ряд приводится через map к одному диапазону, чаще всего 0-100. В скетче выше raw и сглаженный дубль оба свёрстаны к сотне, и разница между ними — теперь честная, читаемая, а не «где-то там внизу». Цена приёма: вы теряете сырые единицы, поэтому для АЦП-значений рядом держу ряд-линейку известного уровня, по которому глаз калибруется, — деталь разобрана в уроке про осциллографный режим, здесь не повторяю.

Ряды с отрицательной половиной — температура зимой, ток заряда — приводятся к проценту от своего диапазона с учётом минуса: map(temp, -10, 40, 0, 100) разложит их в общий план без наложений. Флаговые линии — состояние кнопки, порога, реле — печатаю двумя полками 0 и 100: они превращаются в ступеньки-разделители, которые ржут о событиях, не мешая кривым. Если рядов набирается больше четырёх, читаемость умирает быстрее, чем успевает помочь autoscale: группируйте серии по смыслу и печатайте группами — первая группа в первом прогоне, вторая во втором.

Пропуски — тихий нарушитель позиций: пусть серия печатается по условию, скажем второй датчик опрашивается раз в пять кадров, — в кадрах, где её нет, безымянные позиции съезжают, и ряды меняются местами без предупреждения. Лечение совпадает с лечением легенды: все серии в каждом кадре. Для редких датчиков печатайте последнее известное значение, а не пропуск — ряд замрёт ровно там, где его оставили, вместо карусели. Именованные пары смягчают беду — ряд привязан к имени, — но пауза в печати и с ними видна как разрыв линии, что честнее подмены значений.

Последняя грань масштаба — темп: даже идеально свёрстанные ряды не читаются, когда кадры прут двести в секунду. Печать по таймеру 40 мс даёт глазу цепляться за форму, а стоп-кадр через условие — рассмотреть пик спокойно. Живой пример двух рядов с их диапазонами — график температуры и порога реле; там же видно, как флаговая полка и кривая сосуществуют в одном окне. Дисциплина формата стоит одной строки в скетче и возвращает её сторицей: график, который читается сам, экономит вечера.

Честное ограничение напоследок: у плоттера нет экспорта. Скриншот — максимум, что можно унести с собой; CSV из окна не выгрузить, история умирает вместе с вкладкой. Если показания нужны файлом — либо пишите их прямо на карту памяти скетчем, как разобрано в уроке про логирование на SD, либо снимайте поток внешней утилитой и стройте график уже на компьютере. Я пользуюсь простым правилом: плоттер — для взгляда здесь и сейчас, файл — для значений, которые обещают пригодиться. Переоценка плоттера в роль логгера обходится потерянным ночным прогоном.

Про ось времени скажу прямо: у плоттера её нет. Горизонталь — номера кадров, не секунды, и подписывать их нечем; перевод во время делается делением: при кадре раз в 40 мс экран проживает 25 точек в секунду, а минута прогона — полторы тысячи кадров. Отсюда привычка печатать в монитор рядом с кадром метку millis хотя бы раз в секунду: по ней на скриншоте всегда можно восстановить, какой минуте соответствовала та или иная форма кривой.