Пульт из Serial: switch по букве и число в придачу

Паяльник в правой руке, лампа на кронштейне в левой — и нужна третья, чтобы напечатать в монитор порта слово on целиком. Через несколько таких сессий мои команды съёжились до одной буквы: o — включить, f — выключить, m — маяк. И тут вскрылось, что пульт на строках из урока про управление светодиодом из Serial для однобуквенных команд избыточен: readStringUntil копит строку, подрезает края, сравнивает целиком — а я шлю один байт. Одному байту нужны однобайтовые замки.

Пульт собирается из двух уже знакомых деталей. Коммутатор switch из урока про режимы умеет метки-символы: 'o' — это просто число-код, и case 'o': такой же законный, как case 2:. Посимвольный приём — Serial.read из урока про available и read. Нового здесь два: фильтр переводов строки до switch и команды с параметром — «b 500» — где букву читает read, а число добирает parseInt.

К финалу будет консоль из четырёх команд с ответами платы, таблица «напечатал — сделано — получено в ответ» и три грабли монитора порта, каждая из которых стоит вечера, если встретить её без предупреждения.

Символ в C++ — маленькое целое: 'o' — это код 111, 'f' — 102, и switch по символу делает тот же прыжок на метку, что switch по числам. Отсюда главное отличие от строкового пульта: Serial.read() отдаёт один байт, switch(c) одним прыжком попадает в ветвь, и никаких сравнений строк целиком. Десяток команд влезает в один экран, каждая ветвь — два-три вызова, и лестницы if/else с прилипающими else не заводится в принципе.

Бонус из прошлого урока здесь работает на регистр: case 'o': case 'O': — две метки подряд над одним телом, и сосед, печатающий большими буквами, остаётся в игре. То же на цифрах: case '1': case '2': case '3': — быстрый выбор из списка, если однобуквенных имён не хватает. А вот кириллическая тёзка латинской буквы кодом не совпадёт никогда — это к граблям, они ниже.

Но сначала фильтр. Монитор порта к каждой посылке приклеивает перевод строки, а при настройке Both NL & CR — ещё и возврат каретки: это байты с кодами 10 и 13. Без фильтра каждая команда приезжает с двумя пустышками вдогонку, и default сыплет в лог мусор. Одна строка if отсеивает служебные байты до switch — и пульт перестаёт отвечать на пустоту. Это же место — точка входа для своих служебных символов, если приручите другой терминал: расширяется фильтр, а не switch.

Смотрите на default: он печатает код непонятого байта, а не молчит. В симуляторе кириллическая буква доедет по одному коду на символ; на настоящей плате монитор шлёт UTF-8, и каждая русская буква приходит двумя байтами — у «о» это коды 208 и 190. Глазом кириллическую тёзку от латинской не отличить, а вот код в логе отвечает мгновенно: два числа вместо одного — значит, раскладка съехала. Молчаливый default превращает это в загадку, говорящий — в ответ на экране.

Статус по запросу — маленькая привычка с большим сроком службы. Команда s печатает текущий режим, и пульт сам становится отладчиком: когда команд станет десять, вы будете спрашивать плату «что у тебя?» не потому, что забыли, а чтобы сверить, дошла ли предыдущая посылка. Я вешаю такую команду на любой новый пульт первой — раньше, чем рабочие ветви. Сюда же примыкает эхо-ответ при смене параметра: строка poluperiod=500 подтверждает, что число дошло ровно такое, какое вы отправили, без обрезанных нулей и лишних пробелов.

Рано или поздно команды перестают помещаться в буквы: частота маяка, яркость, номер пина. Универсальная раскладка — буква и число: «b 500» — маяк с полупериодом 500 мс. Читается она в два приёма: букву берёт Serial.read(), а число добирает Serial.parseInt() — правила разбора чисел мы уже раскладывали в уроке про parseInt, и здесь они играют на нашу сторону: parseInt пропускает всё нецифровое до первого числа, поэтому «b500» и «b 500» равнозначны, пробел можно не печатать.

Разбор останавливается на первом нецифровом символе после цифр — хвостовой перевод строки закрывает команду сам. Обратная сторона: если после 'b' числа так и не пришло, parseInt дождётся таймаута — 1000 мс по умолчанию, меняется Serial.setTimeout() — и вернёт 0. Ноль в роли полупериода — это маяк без пауз, то есть светодиод, который дёргается каждый проход loop; поэтому прочитанное число сразу зажимается constrain-ом, и пульт не может сломать себе скетч одной опечаткой.

Один параметр — и раскладка растёт сама: «d 128» — половина яркости, «b 100» — быстрый маяк, «p 7» — свет на седьмом пине. Это уже язык, а не список команд: буква — глагол, число — дополнение. Код приёма при этом не меняется ни на символ.

Скобки вокруг тела case 'b' — не украшение: внутри заводится int pauza, а объявление переменной внутри ветви switch в C++ требует собственного блока. Без скобок компилятор свяжет pauza со всей конструкцией switch и заупрямится — грабля мелкая, но на скетчах из сети узнаваемая. Пауза здесь — полупериод: маяк горит poluperiod миллисекунд и столько же темнит, значит полный период вдвое больше, и «b 100» — это пять миганий в секунду, бодро, но ещё читаемо глазом.

И про доставку посылки. Монитор отправляет строку одним куском, но loop вправе заглянуть в порт в середине передачи: read заберёт букву, а числа в буфере ещё не будет — тогда parseInt прождёт свой таймаут и вернёт ноль, зажатый constrain-ом до 50. На 9600 бод байт едет порядка миллисекунды, и пять символов посылки доезжают за пять, но loop успевает прокрутиться сотни раз за это время, так что разрезанная посылка — не теория, а будни. Пульт от этого не ломается: плата отвечает poluperiod=50, и вы видите, что посылка приехала половинами — просто отправьте ещё раз.

Куда расти. Когда команд наберётся с десяток, ветви распухнут — тогда каждая превращается в функцию-обработчика из урока про свои функции, и switch остаётся диспетчером: одна строка на команду, тела спрятаны. Вторая ступень — параметры: «d 128» для яркости — тот же read плюс parseInt, только результат уезжает в analogWrite из урока про ШИМ. И эхо-контроль: на каждое изменение параметра плата возвращает принятое число, и рассинхрон между отправленным и принятым ловится в ту же секунду, а не через неделю на странном поведении маяка.

И подумайте о порядке ответа. Плата, которая молчит после команды, — загадка; плата, которая печатает подтверждение на каждый байт, — болтун, засыпающий лог. Я держу правило: подтверждение — на команду, статус — по запросу, и никак иначе. На s в пульте выше это правило уже работает — проверьте его сами, отправив s три раза подряд и посчитав строки в логе.