Протокол SET/GET: команды с параметром из монитора

Термостат на балконе два месяца жил с порогом, зашитым в скетч: если датчик холоднее 22 градусов — реле щёлкает. Каждая правка порога означала перепрошивку, а перепрошивка — тащить коробку с балкона в комнату и откладывать то, что делается за минуту. Лечится это одним вечером: плата читает строку из монитора порта, первое слово в строке — команда, число после — новый порог. Печатаете SET 18 — и термостат уже живёт с другим порогом, без перепрошивки и без IDE. Весь этот урок про такой обмен: как устроен простейший текстовый протокол из глагола и параметра и почему для него хватает одной цепочки if-else.

Команды с числом вы уже пробовали: Serial.parseInt() выхватывает из порта первое попавшееся число — так работает урок про parseInt и числа из монитора. У подхода есть потолок, и он концептуальный: цифра без имени не говорит, что с ней делать. Рядом с помидорами на грядке приближается 40 — это новый порог? Номер канала? Минуты полива? Одинокое число превращает плату в гадалку. Протокол SET/GET добавляет к числу глагол: SET 40 — присвоить, GET — вернуть. Включать свет словом on вы уже делали в уроке про светодиод из монитора — здесь шаг дальше: команда тащит за собой параметр.

Командная строка — обычный текст до перевода строки: глагол, пробел, число. Читается она целиком через readStringUntil — как принимать строку и почему это удобнее посимвольного чтения, показано в уроке про приём строки. Дальше два движения: проверить, с какого глагола начинается строка, и отрезать глагол, чтобы осталось число. Проверка — через startsWith(), разрез — через substring(): line.substring(3) после SET отбрасывает три символа и оставляет аргумент целиком. Сравнение через == точное по всей строке — оно для GET, у которого аргумента нет и быть не должно.

Словарём я называю цепочку else if, где каждая ветка — один глагол. Звучит примитивно, и это честная примитивность: в конфигураторе поливального стенда таким словарём у меня живут восемь команд, ветки не мешают друг другу и читаются сверху вниз. Ветка SET проверяет аргумент до того, как тронет переменную: пустой аргумент — отказ с примером правильного ввода, число вне диапазона 0-100 — отказ с границей. Плата, которая молча превратит SET 900 в SET 90, однажды зальёт соседям потолок: жёсткие границы в парсере стоят дешевле последствий, и это не фигура речи, а счёт за ремонт.

Неизвестный глагол получает bad с тем, что плата услышала. Это не украшение для красоты в логе: однажды вы будете печатать команды с телефона через Bluetooth, где по дороге теряются буквы, и bad с эхом покажет, что именно доехало до парсера. Про то, что буфер порта читают только когда он не пуст, напоминает урок про available и read — здесь та же дисциплина: сначала available(), потом чтение строки. Читатель, которого зовут в пустоту, будет ждать тайм-аут и подвешивать loop — подробности в следующем уроке.

Глагол я пишу словом, а не одной буквой, и это расчёт, а не вкусовщина. Слово из трёх-пяти букв стоит при 9600 бод несколько миллисекунд по проводу — ничто по сравнению с расшифровкой через месяц: что значит S, а что ST, вспоминать не придётся. Однобуквенные команды оправданы в единственном случае — когда по линии печатает машина и шлёт сотни команд в секунду, там каждый байт на счету. Для человека за клавиатурой читаемый лог дороже пары миллисекунд, и спорить здесь можно только о вкусах.

В loop() два занятия: раз в 50 миллисекунд забрать строку из порта, если она пришла, и сравнить уровень с порогом. Скорость здесь не критична — строка лежит в буфере и никуда не убежит, а 50 мс для человека за клавиатурой неотличимы от мгновения. Когда команд станет десяток, а в loop появятся датчики с собственными таймингами, гейт от millis() из урока про millis вместо delay аккуратно разнесёт опрос порта и остальную работу по независимым веткам.

Проверьте скетч на трёх вводах подряд. SET 70 — ok с числом: переменная записана, диод теперь переключается по новому порогу. GET — тот же формат ответа с фактическим значением. SET без числа — bad с примером: это самый частый ввод с телефона одной рукой, и отказ с подсказкой здесь дороже любой проверки на честность слова. Если третий ввод вдруг ответил ok, парсер теряет пустой аргумент — и это находка за пять минут до того, как пустая команда испортит вам настройку в бою.

Скорость порта в таком протоколе — 9600 бод, то есть примерно байт в миллисекунду: команда из двадцати символов доезжает за двадцать мс, незаметно для loop(). Гнаться за 115200 ради клавиатурного ввода смысла нет: человек печатает в тысячи раз медленнее провода, а на длинных линиях и дешёвых переходниках медленные скорости как раз устойчивее. Экономия одного байта на глагол здесь ничего не покупает.

GET — половина протокола, которую чаще всего выбрасывают как лишнюю. А зря: без запроса состояния настройка живёт только в голове платы, и после недели правок вы уже не помните, стоит там порог 40 или 60. Ответ я печатаю одним и тем же форматом для SET и GET: ok: threshold = 40. Однообразная строка, которую и человек прочтёт без легенды, и скрипт на компьютере распарсит по префиксу — это качество протокола, а не скука. Порядок в ответах — фундамент, на котором позже встанет вся отладка логики через порт.

Третья команда словаря — ST: живой уровень с датчика прямо сейчас. GET возвращает настройку, ST — показание, и разделение звучит педантично, пока не выручает первый раз: если ST отвечает, а SET молчит, виноват парсер команд, а не датчик и не провод. Два разных вопроса — два разных ответа, и каждый точно указывает на свою половину схемы. В таблице ниже весь словарь скетча — он умещается в четыре строки и масштабируется добавлением ветки, а не переписыванием.

Отдельная история — первый GET после подачи питания. Переменная threshold держит то, что записал скетч при объявлении: 50. Всё, что вы наслали командами до выключения, ушло вместе с питанием, и GET честно покажет 50 — не потому что плата сбоит, а потому что RAM живёт только под током. Если настройка обязана переживать перезапуск, ей нужно другое место, энергонезависимое, и это отдельная дисциплина со своими правилами. Для старта хватит другого: GET различает настройку по умолчанию и неработающую настройку, и разницу видно с первой секунды.