Текстовое меню в Serial: переключаем режимы

На балконе у меня висит самодельная гирлянда-ночник: цепочка диодов на пине 9 и три сценария на вкус — ровная мигалка, плавное «дыхание» и морзянка SOS на аварийный случай. Всё было отлично ровно до вечера, когда захотелось сменить режим с дивана. Путь оказался неблизкий: ноутбук, кабель, компиляция, заливка, проверка — полминуты возни ради одной кнопки «переключить». А когда жена попросила «сделай, чтобы помедленнее мигало», выяснилось, что темп мигалки у меня зашит в константу, и вторая перепрошивка состоялась в тот же вечер. Прибор, у которого единственный пульт — это USB-кабель и среда программирования, прибором управлять неудобно, как бы честно он ни мигал.

Решение старо как мир: меню. Точно такое, какое вы видите в банкомате или в настройках роутера: плата печатает список пунктов, вы вводите номер, программа переключается на выбранный режим — и перепрошивка ради смены настроения больше не нужна. В этом уроке соберём меню из трёх пунктов поверх строковых команд из урока про readStringUntil: разберём, почему шпаргалка печатается в setup(), чем пункты-номера лучше пунктов-слов, как отвечать на неверный ввод и как сделать пункт, который задаёт встречный вопрос — например, просит ввести скорость мигания в миллисекундах. Вся практика — в симуляторе ниже: светодиод и монитор порта прилагаются.

Меню печатается один раз при старте, поэтому его место в setup(). setup() выполняется единожды после подачи питания или ресета, и список пунктов появляется в мониторе ровно один раз — аккуратной шпаргалкой. Если перенести печать в loop(), плата будет заливать монитор одним и тем же списком несколько раз в секунду: и ваши команды, и ответы платы утонут в повторах — примерно так портится лог, если печатать строки данных без паузы, о чём мы уже говорили в уроке про таблицу данных. loop() же занят делом: в начале прохода он коротким блоком проверяет, не пришёл ли номер, а всё остальное время исполняет выбранный режим.

Номер активного пункта живёт в переменной rejim. Она объявлена на верхнем уровне скетча, а не внутри loop(), поэтому переживает каждый проход: пришла команда — меняем rejim, идёт очередной проход — исполняем то, что в rejim записано. Это разделение «ввод — в начале, исполнение — в конце» — не эстетика, а запас прочности: когда режимов станет пять, а пунктов десять, структура не поедет, и дописывать придётся только ветки.

У «напечатали и забыли» есть тёмная сторона, о которой вспоминаешь не сразу: плата стартует раньше, чем вы открываете монитор. Залили скетч, развернули окно порта через полминуты — шпаргалка уже уехала, и вы смотрите на пустой экран. Лекарство простое: держите в протоколе пункт «?», по которому плата печатает меню заново. Он же служит справкой: любая непонятная команда получает в ответ краткую подсказку с допустимыми номерами, а не молчание. Плата, которая отвечает документацией, экономит вам открытие вкладки с исходником — проверено на себе.

У пультов через порт два языка: слова и номера. Слова мы уже обкатывали — on, off, status из урока про строковые команды читаются мгновенно и не требуют объяснений в комментариях. Но у слов есть предел масштаба: для трёх команд латиница не пугает, а для десяти режимов названия либо уезжают в аббревиатуры, либо превращаются в квест «как я назвал режим с цветомузыкой — svet или disco?» Номера — язык меню: одна клавиша, никаких раскладок, регистров и опечаток в длинных словах, а новый пункт стоит одну строку println. Поэтому банкоматы, роутеры и моя гирлянда считают цифрами.

Механика такая: строку читаем знакомым Serial.readStringUntil('\n'), а число из неё достаёт метод toInt() — мы впервые встретили его в уроке про чтение команд, где из копилки с набранными цифрами получалась яркость светодиода. toInt() читает цифры с начала строки и обрывается на первом нецифровом символе: «2» станет двойкой, и «2 kg» станет двойкой. Приятный бонус против строкового сравнения: хвостовой '\r' из режима «Both NL & CR» числу не страшен — он не цифра, набор на нём обрывается, и ответ верный. Помните, как «on\r» не совпадало с «on» и требовало trim()? Числа этот грабль объезжают стороной, и в скетче меню trim не нужен.

Теперь плохая новость, к которой лучше подготовиться заранее: если цифр в строке нет вообще, toInt() молча возвращает 0. «dva», случайный пробел, скопированная с кириллицей «о» — всё превратится в честный ноль без единого предупреждения; та же беззвучность была у parseInt() в уроке про числа. Пункта «0» в моём меню не предусмотрено, поэтому мусор и честный ноль уходят в одну ветку с подсказкой — я не пытаюсь их различать, потому что и то и другое лечится одним ответом: «выберите номер». Отдельно караулит Enter без символов: пустая строка тоже даст 0, но length() подскажет, что пришло именно ничего, — такие отправки я пропускаю молча, чтобы случайный Enter не сыпал подсказками в монитор.

Исполнение — это лестница if / else if в конце loop(), которая смотрит в rejim и играет нужный сценарий. Мигалка — два digitalWrite с delay(300). Дыхание — пара циклов for, где analogWrite гонит яркость от 0 до 255 и обратно с шагом 5: это тот же ШИМ из урока про плавную яркость, только вместо потенциометра ступеньки считает счётчик цикла. SOS — морзянка: три коротких вспышки, три длинных и снова три коротких. Все три сценария живут на одном пине 9, digitalWrite и analogWrite спокойно сменяют друг друга; при смене режима я гашу светодиод, чтобы дыхание всегда начиналось с темноты, а не с середины чужой вспышки.

Два штриха отличают живое меню от учебного. Первый — подтверждение «Rejim: N» после каждой смены: это чек о том, что команда доехала, распозналась и применилась; без него вы не отличите «принял» от «промолчал» — привычка из урока про отладку через Serial. Второй — ответ на неверный ввод. В прошлый раз ветка «не понял» обслуживала слова, и одного «Ne ponyal» хватало с головой. Числа позволяют ответить конкретнее: «Net punkta 7. Est tolko 1, 2 i 3.» — видно и что именно пришло, и в каких пределах выбирать. И запаситесь терпением: команда сработает не мгновенно, а после конца текущего такта — delay() держит паузу до конца, а номер тем временем дожидается в приёмном буфере. О том, какой у этого ожидания потолок и что бывает, когда он кончается, — весь следующий урок.

Через неделю жизни с меню выяснилось, что трёх пунктов мало — не по числу режимов, а по настройкам: «помедленнее мигало» вернулось как пожелание, которое номером не выражается. Выход — пункт-вопрос: выбираешь «4 — скорость мигалки», и плата в ответ не переключает режим, а задаёт встречный вопрос: «Pauza v ms (50-3000):». Следующий ввод она трактует уже не как номер пункта, а как значение параметра. В коде это флаг zhdyomChislo: ноль — меню ждёт пункт, единица — меню ждёт число. Двухшаговый диалог — простейшая форма меню второго уровня, и для подавляющего большинства настроек устройства его хватает с запасом.

Границы диапазона здесь работают на два фронта. Сверху 3000 мс — чтобы слишком щедрая пауза не выглядела зависанием прибора. Снизу 50 — и это хитрее, чем кажется: глаз не отличит вспышку короче пятидесяти миллисекунд, а заодно диапазон защищает от классической путаницы двухступенчатого меню. Если вы в режиме ожидания параметра по ошибке отправите «2», скетч не примет её ни как паузу (меньше 50), ни как режим: ответит «Nuzhno chislo 50-3000» и попросит число заново. Заметьте и тон: подсказка называет границы прямо. Это развитие ветки «не понял» из строкового урока — там мы говорили «Ne ponyal», здесь ответ уточняет, что именно ожидалось и в каких пределах.