3.01. Типы данных и переменные.md

---

Теперь, когда вы знаете базовую структуру программы для Рудирона, давайте научимся работать с её главным строительным материалом 0 данными. Представьте, что вы создаёте устройство, которое считает, сколько раз нажали кнопку, или показывает температуру в комнате. Для этого программе нужно где-то хранить эту информацию. Место для хранения данных называется переменной.

Переменные - ваши помощники в коде

Переменная - это, по сути, именованная ячейка в памяти микроконтроллера, в которую мы можем положить какие-то данные. Это как подписанная коробка, в которой можно хранить число, символ или логическое значение.

Главное удобство переменных в том, что их содержимое можно изменять в любой момент. Если вам нужно, чтобы светодиод мигнул не 5, а 10 раз, вы просто меняете число в «коробке», а не переписываете всю программу.

Память микроконтроллера Рудирон ограничена. Представьте её как небольшой шкаф с полками. Каждая переменная занимает в этом шкафу определённое место. Чтобы использовать это пространство эффективно, для каждого типа данных существует своя «коробка» подходящего размера - тип данных.

Основные типы данных

Ядро Рудирона следует стандартам C++, предоставляя набор типов данных, адаптированных для программирования микроконтроллеров. Выбор правильного типа - это как выбор правильного контейнера: для хранения одного яблока не нужна огромная коробка.

Тип данных	Назначение и диапазон	Размер в памяти
bool	Логические значения: true или false.	1 байт
byte	Маленькие целые числа: от 0 до 255.	1 байт
char	Один символ (например, ‘A’, ‘%’).	1 байт
int	Целые числа: от -2,147,483,648 до 2,147,483,647.	4 байта
float	Дробные числа (6-7 знаков после запятой).	4 байта
double	Дробные числа повышенной точности (до 15 знаков).	8 байт
String	Текстовые строки любой длины.	Переменный

• int. Идеально подходит для счётчиков (нажатия кнопок, шаги, обороты).
  Пример: int clickCount = 0;
• float. Используется для хранения результатов измерений с датчиков, где важна дробная часть (температура, напряжение, расстояние).
  Пример: float temperature = 24.5;
• double. Нужен для сложных научных или математических расчётов, где важна максимальная точность. В большинстве проектов достаточно float.
  Пример: double pi_precise = 3.1415926535;
• char. Хранит один-единственный символ. Незаменим при работе с текстовыми протоколами, где нужно анализировать команды посимвольно.
  Пример: char command = 'A';
• String. Удобный тип для работы с целыми текстовыми строками - например, для вывода сообщений в монитор порта.
  Пример: String message = "System OK";
• bool. Основа всей логики. Хранит только два состояния: «да» (true) или «нет» (false). Идеален для переменных-флагов (например, isLightOn).
  Пример: bool isButtonPressed = false;
• byte. Очень экономный тип. Используйте его вместо int для значений, которые точно не превысят 255 (например, яркость ШИМ или RGB-компонента цвета).
  Пример: byte pwmValue = 128;

Истина и ложь в C++

Тип bool напрямую хранит логические значения true и false. Они помогают вашей программе принимать решения, но в C++ понятие истины и лжи немного шире.

В C++ любое числовое значение может быть интерпретировано как логическое:

• Ноль (0) всегда считается ложью (false).
• Любое ненулевое значение (1, 42, -5) всегда считается истиной (true).

Это очень удобное свойство. Оно позволяет писать более короткий и читаемый код при проверке состояний.

Пример:

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  
  bool isReady = true;

  Serial.println(isReady); // Выведет: 1
  
  isReady = false;
  Serial.println(isReady); // Выведет: 0

  int sensorValue = 42;
  // Так как sensorValue не равен 0, он будет обработан как true
  Serial.println(sensorValue != 0); // Выведет: 1 (true)

  sensorValue = 0;
  // Так как sensorValue равен 0, он будет обработан как false
  Serial.println(sensorValue != 0); // Выведет: 0 (false)
}

void loop() {}

Примечание. Serial.println() при выводе bool печатает 1 для true и 0 для false. Это наглядно показывает, как микроконтроллер представляет эти значения внутри себя.

Квалификаторы типов: short, long и unsigned

Иногда стандартные типы данных нужно немного «модифицировать» - сделать их диапазон больше, меньше или убрать отрицательные числа. Для этого существуют квалификаторы.

• short. Уменьшает int до 2 байт (диапазон от -32,768 до 32,767). Полезно для экономии памяти, когда вы уверены, что число не будет большим.
  Пример: short smallCounter = 500;
• long. На некоторых платформах увеличивает размер int, но на Рудироне (32-битная архитектура) long int занимает те же 4 байта, что и int. Однако существует long long, который занимает 8 байт и позволяет хранить огромные числа.
  Пример: long long veryBigNumber = 10000000000;
• unsigned. Этот квалификатор убирает знак у числового типа, делая его только положительным. Это удваивает его верхний предел. Например, unsigned int хранит значения от 0 до 4,294,967,295 (4 байта).
  Пример: unsigned int timerMillis = 3600000; // Хранит время в мс, оно не бывает отрицательным

Работа с символами и таблица ASCII

Тип char хранит не просто букву, а её числовой код из таблицы ASCII. Это стандарт, который сопоставляет каждому символу (букве, цифре, знаку препинания) уникальное число от 0 до 127. Например, символ 'A' — это на самом деле число 65, а символ '0' — это число 48.

Ниже приведена часть таблицы ASCII для справки:

Код	Символ	Код	Символ	Код	Символ	Код	Символ	Код	Символ	Код	Символ
32	(пробел)	48	0	64	@	80	P	96	`	112	p
33	!	49	1	65	A	81	Q	97	a	113	q
34	"	50	2	66	B	82	R	98	b	114	r
35	#	51	3	67	C	83	S	99	c	115	s
36	$	52	4	68	D	84	T	100	d	116	t
37	%	53	5	69	E	85	U	101	e	117	u
38	&	54	6	70	F	86	V	102	f	118	v
39	’	55	7	71	G	87	W	103	g	119	w
40	(	56	8	72	H	88	X	104	h	120	x
41	)	57	9	73	I	89	Y	105	i	121	y
42	*	58	:	74	J	90	Z	106	j	122	z
43	+	59	;	75	K	91	[	107	k	123	{
44	,	60	<	76	L	92	\	108	l	124	|
45	-	61	=	77	M	93	]	109	m	125	}
46	.	62	>	78	N	94	^	110	n	126	~
47	/	63	?	79	O	95	_	111	o

Как создать переменную?

Объявление переменной - это первый шаг в написании почти любой программы.
1. Выберите тип данных (int, float и т.д.).
2. Дайте переменной понятное имя, отражающее её назначение (например, speed для скорости). Имя должно следовать правилам:

• Может содержать только латинские буквы, цифры и знак _.
• Не может начинаться с цифры.
• Чувствительно к регистру (speed и Speed - это разные переменные).
• Не может совпадать с зарезервированными словами (int, void, for и т.д.).

1. При необходимости укажите начальное значение с помощью знака =.

Пример:

int clicks = 10; // Переменная clicks хранит количество нажатий

Проверка работы через Serial

Как узнать, что происходит внутри программы и какие значения хранят ваши переменные? Рудирон позволяет отправлять сообщения на компьютер через последовательный порт (Serial).

Для использования Serial нужно: 1. Инициализировать его в setup(): Serial.begin(9600); 2. Отправлять данные: Serial.print() (вывод без переноса строки) или Serial.println() (вывод с переносом на новую строку). 3. Смотреть результат в Мониторе порта в Arduino IDE (Tools → Serial Monitor). Не забудьте выставить ту же скорость (9600) в окне монитора.

Пример:

void setup() {
  Serial.begin(9600); // Начать связь с компьютером
  int counter = 42;
  delay(2000);
  Serial.print("Initial value: ");
  Serial.println(counter); // Отправить значение на компьютер
}

void loop() {}

Загрузив этот код и открыв монитор порта, вы увидите сообщение «Initial value: 42». Это подтвердит, что ваша переменная создана и имеет правильное значение.

Зачем это нужно?

Переменные и типы данных - это основа ваших программ. Они позволяют хранить состояния, результаты измерений и счётчики. Правильный выбор типа данных делает вашу программу эффективной и экономит драгоценную память микроконтроллера. А Serial - это ваше «окно» во внутренний мир Рудирона, незаменимый помощник в поиске ошибок и отладке.

---

Вы освоили переменные и типы данных, которые позволяют вашей плате Рудирон запоминать числа, текст и состояния. Теперь переходите к следующему параграфу, чтобы узнать, как использовать операторы для выполнения вычислений и управления устройствами. А чтобы закрепить знания, попробуйте выполнить задания к этому параграфу.