Перевод string в char arduino

Содержание

Строки и массивы символов в Arduino

Мы с вами уже познакомились с символами в уроке про типы данных. Напомню: символ является переменной (или константой) типа char и хранит в себе код буквы в таблице символов. Создан для удобства программиста, чтобы он мог работать не кодами, а с читаемыми символами. Как и в жизни, символы соединяются в слова, здесь они называются строки. У нас есть два набора инструментов по работе с ними: обычные строки (массивы символов) и String-строки.

Массив символов (с англ. char array) – это просто массив данных типа char , про массивы мы уже недавно говорили и вы должны понять, о чём идёт речь. Основные особенности: максимальный размер массива строки должен быть известен заранее, и к каждому элементу такой строки можно обратиться при помощи квадратных скобок. Любой текст, явно заключённый в «двойные кавычки» , воспринимается программой как массив символов.
- Информация для тех, кто читал урок про указатели: будучи обычным массивом, строка является указателем на свой первый элемент (то есть программа конкретно знает только о том, где строка начинается). Встроенные функции по работе со строками ориентируются на нулевой символ, который обязательно находится в конце строки. Таким образом и определяется длина строки: от начала и до нулевого символа.
Основным отличием String-строки от массива символов является то, что строка – динамический массив, у которого не нужно указывать размер, он может меняться в процессе работы программы. Также строка является не просто типом данных, а объектом очень мощного класса одноимённой библиотеки String , которая автоматически подключается в код и добавляет огромную кучу удобных инструментов для работы с текстом: разделением, обрезкой, поиском и заменой и т.д. Строка может быть создана из любого типа данных и преобразована обратно почти во все из них.

String-строки

Давайте рассмотрим большой пример, из которого будет понятно, как объявить строку и как с ней работать, а также учтены некоторые тонкости:

Как вы могли заметить, строки можно объявлять большим количеством способов, а также буквально складывать строки, как числа, оператором + . Я уже говорил, что строки являются объектами класса String , и у этого класса есть огромное количество удобных методов по работе со строками, далее мы их все рассмотрим с некоторыми примерами. Но для начала запомните вот что: строки – очень тяжёлый инструмент, очень медленный и занимающий кучу памяти: уже просто само наличие строк (от одной и более) в прошивке занимает +5% Flash памяти, т.к. подключается сам “инструмент” – класс String . Для небольших проектов это не страшно, памяти всегда будет навалом. Также неаккуратное использование строк может приводить к фрагментации оперативной памяти и зависанию программы, подробнее читайте ниже.

Инструменты для String

Помимо набора методов, библиотека String имеет несколько перегруженных операторов, благодаря которым мы можем:

Работать с элементами String-строки как с массивами: myString[2] = ‘a’;
Сравнивать String-строки между собой: if (myString1 == myString2)
Сравнивать String-строки с массивами символов: if (myString1 == «kek»)
Инициализировать String-строки любым численным типом данных, символом, массивом символов и массивом символов внутри макроса F(): String myString = 10.0;
Прибавлять к строке любой численный тип данных, символ или массив символов: myString += 12345;

Во всех перечисленных случаях можно считать, что данные “сами превратятся в String” и будут взаимодействовать со String-строкой, стоящей слева от оператора. Это не совсем так, но для понимания достаточно.

Итак, методы для работы со строками. Как и все методы, они применяются к своим объектам (к строкам) через точку. В рассмотренных ниже примерах строка называется myString.

Источник

ОБОРУДОВАНИЕ
ТЕХНОЛОГИИ
РАЗРАБОТКИ

Блог технической поддержки моих разработок

Урок 30. Текстовые строки в Ардуино. Конвертирование данных в строки и наоборот. Класс String.

В уроке рассказываю о текстовых строках в Ардуино, о классе String, о преобразовании различных типов данных в текстовые строки и об обратной операции — преобразовании строк в числа.

Собирался разрабатывать драйвер шагового двигателя с управлением от компьютера, но столкнулся с необходимой для разработки темой, которую мы еще не изучали. Поэтому на один урок я отвлекусь от шаговых двигателей и расскажу о текстовых строках и операциях с ними.

Текстовые строки в Ардуино.

Текстовая строка это массив символов, завершающийся специальным символом – признаком конца строки. Признак необходим для того, чтобы функции работы со строками определяли, где заканчиваются символы строки и не считывали лишние данные, не принадлежащие ей.

В Ардуино признаком конца строки является число 0, в текстовом виде ‘\0’. При объявлении строковых переменных в некоторых случаях необходимо явно указывать признак конца строки, а в некоторых он формируется по умолчанию.

Способы объявления и инициализации текстовых строк.

Объявлен символьный массив определенного размера. При заполнении его символами необходимо позаботиться о записи в конце строки байта со значением 0 – признака окончания строки.

Объявлен массив и присвоено значение элементам. В конце строки компилятор прибавит признак конца строки автоматически.

То же самое, только завершающий признак мы объявили явно.

char myStr4 [ ] = “Start”;

Массив инициализирован строковой константой. Компилятор автоматически задаст размер массива и добавит завершающий символ.

char myStr5 [6 ] = “Start”;

То же самое, только размер массива указан явно.

char myStr 6[20 ] = “Start”;

Можно явно указать больший размер массива, например, если он будет использован для строк разной длины.

Строковые константы объявляются внутри двойных кавычек ( ”Start” ).
Отдельные символы задаются внутри одинарных ( ‘S’ ).

Длинные строки допускают объявление в таком виде:

char myStr7 [] = “Текстовая строка может быть”
“ объявлена”
“ таким образом”;

Ничего не мешает задавать массивы строк. Поскольку сами строки являются массивами, массивы строк будут двумерными массивами.

Массивы строк объявляют как массив указателей. Это связано с тем, что строки могут иметь разную длину, и приходится резервировать двумерный массив данных, рассчитанный на самую длинную строку. А указатели требуют одинаковое количество ячеек памяти.

Управляющие символы.

В текстовых строках могут содержаться не только текстовые символы, но и управляющие. Управляющие символы не отображаются на экране в графическом виде. Они используются для управления передачей данных и выводом на экран. Таких символов несколько десятков. Я выделю наиболее важные.

Код символа в HEX (DEC)	Название	Обозначение
0 (0)	Конец строки	\0	Признак конца строки
0D (13)	Возврат каретки	\r	Перемещает курсор в крайнюю левую позицию
0A (10)	Перевод строки	\n	Перемещает курсор на одну строку вниз

Для того чтобы вывести текст с новой строки необходимо использовать символы ‘\r’ и ‘\n’.

Простая программа, демонстрирующая использование управляющих символов для печати с новой строки.

// управляющие символы
void setup() <
Serial.begin(9600); // скорость 9600
>

void loop() <
Serial.println(«\r\n Begin \r\n next string»
«\r\n 3 empty strings \r\n\r\n\r\n»); // вывод сообщения в нескольких строках
delay(1000);
>

На экране монитора последовательного порта увидим:

Часто управляющие символы ‘\r’ и ‘\n’ применяют для завершения команды в символьном виде, например AT команды. Такой способ управления будем использовать в следующем уроке для драйвера шагового двигателя.

Конвертирование различных типов данных Ардуино в текстовую строку.

Задача преобразования различных типов данных в символьный вид и наоборот возникает:

при выводе данных на дисплей или индикаторы;
передаче данных на другие устройства, например компьютер;
некоторые электронные компоненты требуют обмена данными с помощью AT команд в символьном виде, например GSM модемы, WiFi модули и т.п.

Существует достаточно много способов для решения этой задачи. Я подробно опишу несколько из них, на мой взгляд, самых удачных.

Конвертирование данных в строку через встроенные функции классов ввода-вывода.

Самый удобный, предпочтительный способ преобразования данных в символьный вид. Многие библиотеки ввода-вывода имеют функции преобразования данных в текстовый формат.

Если необходимо передавать данные через последовательный порт, почему бы не воспользоваться стандартными функциями класса Serial (урок 12).

Преобразование	Функция класса Sreial
int в DEC текст	print(int d)	Преобразует переменную int в строку с десятичным представлением числа
int в DEC текст	print(int d, DEC)	Преобразует переменную int в строку с десятичным представлением числа
int в HEX текст	print(int d, HEX)	Преобразует переменную int в строку с шестнадцатеричным представлением числа
int в OCT текст	print(int d, OCT)	Преобразует переменную int в строку с восьмеричным представлением числа
int в BIN текст	print(int d, BIN)	Преобразует переменную int в строку с двоичным представлением числа
float в текст	print(float d)	Преобразует переменную float в строку с двумя знаками после запятой
float в текст	print(float d, N)	Преобразует переменную float в строку с N знаками после запятой

Например, конвертирование числа int в строку будет выглядеть так.

Преобразование переменной float в строку можно выполнить так.

Преобразование будет выполнено при передаче данных на другое устройство. Функции класса Serial подробно описаны в уроке 12.

Если выводите данные на LCD дисплей с помощью библиотеки LiquidCristal, то для преобразования данных типа int можно использовать метод print (урок 23).

Преобразование	Функция класса LiquidCristal	Описание
int в DEC текст	print(int d, DEC)	Преобразует переменную int в строку с десятичным представлением числа
int в HEX текст	print(int d, HEX)	Преобразует переменную int в строку с шестнадцатеричным представлением числа
int в OCT текст	print(int d, OCT)	Преобразует переменную int в строку с восьмеричным представлением числа
int в BIN текст	print(int d, BIN)	Преобразует переменную int в строку с двоичным представлением числа

В библиотеке LiquidCristal нет функции для вывода данных типа float. Можно воспользоваться способом, предложенным в уроке 20 для библиотеки Led4Digits. Стандартная функция класса Led4Digits позволяет отображать на LED индикаторах только целые числа, но добавив простые вычисления можно легко выводить данные с плавающей запятой.

Конвертирование целочисленных данных в строку через функции itoa, ltoa, ultoa.

Функции простые, позволяют конвертировать числа целых форматов в текстовую строку.

itoa (int data, char* string, int radix); // преобразование int

ltoa (long data, char* string, int radix); // преобразование long

ultoa (unsigned long data, char* string, int radix); // преобразование unsigned long

data – это конвертируемая переменная;
char* string – указатель на строку (имя массива);
radix – система исчисления результата в строке:
- 10 для DEC;
- 8 для OCT;
- 16 для HEX;
- 2 для BIN.

Например, конвертирование переменой x типа int в строку myStr1 можно сделать так.

itoa(x, myStr1, 10); // в десятичном виде
itoa(x, myStr1, 8); // в восьмеричном виде
itoa(x, myStr1, 16); // в шестнадцатеричном виде
itoa(x, myStr1, 2); // в двоичном виде

Вот программа для проверки работы этих функций.

// проверка преобразования числа в текстовую строку
int x=0; // переменная, которая выводится
char myStr[20]; // текстовый массив

void loop() <
// подготовка буфера строки
for (int i=0; i заполнение пробелами
myStr[18]=’\r’; // возврат каретки
myStr[19]=’\n’; // перевод строки

// преобразование переменной int x
itoa(x, myStr, 10); // int -> DEC
//itoa(x, myStr, 8); // int -> OCT
//itoa(x, myStr, 16); // int -> HEX
//itoa(x, myStr, 2); // int -> BIN

// преобразование переменной long x
//ltoa(x, myStr, 10); // long -> DEC
//ltoa(x, myStr, 8); // long -> OCT
//ltoa(x, myStr, 16); // long -> HEX
//ltoa(x, myStr, 2); // long -> BIN

// преобразование переменной unsigned long x
//ultoa(x, myStr, 10); // long -> DEC
//ultoa(x, myStr, 8); // long -> OCT
//ultoa(x, myStr, 16); // long -> HEX
//ultoa(x, myStr, 2); // long -> BIN

В цикле каждые 0,5 секунд происходит:

Текстовая строка myStr заполняется пробелами, в конце добавляются управляющие символы возврат каретки и перевод строки.
Переменная x конвертируется одной из функцией. Результат оказывается в буфере myStr.
Функция Serial.write(myStr, 20); передает через последовательный порт 20 байтов массива myStr в виде байтов.
Прибавляется 1 к переменной x.

Чтобы проверить нужную функцию необходимо освободить ее от признака комментарий. Я проверил все.

Для вывода чисел с плавающей запятой можно опять предложить метод из урока 20.

Конвертирование данных в строку с помощью функции sprintf.

Это самый удобный, универсальный метод. Недостаток такого способа заключается в том, что функция sprintf просто пожирает ресурсы микроконтроллера. В критичных по времени и объему памяти приложениях ее лучше не применять.

sprint это функция форматированного вывода. Ее широко используют в приложениях на компьютерах. Она дает самые широкие возможности для преобразования данных в строку. Но в системе Ардуино sprintf не поддерживает формат чисел с плавающей запятой.

int sprintf( char *string, const char *format , argument1, argument2 . )

Функция возвращает число преобразованных символов. В случае ошибки возвращает число – 1.

argument – это переменные, которые необходимо преобразовать;
format – управляющая строка:

% [флаг] [ширина] тип_формата

Флаг и ширина — необязательные поля.

Тип формата	Тип выходных данных
c	Символ
s	Символьная строка
d, i	Целое десятичное число
u	Целое без знаковое десятичное число
o	Целое восьмеричное число
x	Целое шестнадцатеричное число

Знак	Действие
—	Выравнивание результата влево
+	Выводит знак числа
Пробел	Выводит знак пробел перед положительными числами
0	Заполняет поле 0

Ширина – минимальный размер поля для вывода символов. Если длина числа меньше, то добавляются пробелы. Если перед шириной стоит 0, то добавляются нули.

На примерах из таблицы все должно быть понятно.

int x= 125; int y= 34;

Функция	Выведет в myStr
sprintf(myStr2,»%d»,x );	125
sprintf(myStr2,»%5d»,x );	125
sprintf(myStr2,»%05d»,x );	00125
sprintf(myStr2,»%+05d»,x );	+00125
sprintf(myStr2,»Цикл %d закончен»,x );	Цикл 125 закончен
sprintf(myStr2,»Цикл %d закончен y= %d»,x,y );	Цикл 125 закончен y= 34
sprintf(myStr2,»%o»,x );	175
sprintf(myStr2,»%x»,x );	7d

Можете загрузить следующую программу и проверить работу sprintf в реальном контроллере Ардуино.

// проверка преобразования числа в текстовую строку
// с помощью sprintf
int x=0; // переменная, которая выводится
char myStr[20]; // текстовый массив

// преобразование переменной int x в строку
sprintf(myStr,»%d»,x ); // int -> DEC
//sprintf(myStr,»%5d»,x ); // int -> DEC
//sprintf(myStr,»%05d»,x ); // int -> DEC
//sprintf(myStr,»%+05d»,x ); // int -> DEC
//sprintf(myStr,»Cycle %d is over»,x ); // int -> DEC с текстом
//sprintf(myStr,»%o»,x ); // int -> OCT
//sprintf(myStr,»%x»,x ); // int -> HEX

Конвертирование данных типа float в текстовую строку.

Самый простой способ преобразования float в текстовую строку – использование функции dtostrf.

char* dtostrf(double data, signed char width, unsigned char prec, char *string)

data – это конвертируемая переменная;
width – число значащих разрядов;
prec – число разрядов после запятой;
char* string – указатель на строку (имя массива).

float x= 12.728;
dtostrf(x, 2, 3, myStr3); // выводим в строку myStr3 2 разряда до, 3 разряда после запятой

Вот программа для проверки такого способа.

// проверка преобразования числа в текстовую строку
// с помощью dtostrf
float x=0; // переменная, которая выводится
char myStr[20]; // текстовый массив

// преобразование переменной float x в строку
dtostrf(x, 2, 3, myStr);

Serial.write(myStr, 20);
x+= 0.01;
delay(500);
>

Конвертирование текстовой строки в различные типы данных.

В следующем разделе речь идет об обратном преобразовании – текстовой строки в число.

Преобразование строки в данные с помощью функций atoi, atol, atof.

Хороший, удобный метод. Функции простые, имеют вид:

int atoi(const char* string); // преобразование в int

long atol(const char* string); // преобразование в long

double atof(const char* string); // преобразование в float

В качестве аргумента функций указывается указатель на строку с числом в десятичном виде. Возвращают – конвертированное значение числа.

Например, преобразование строки myStr4 в переменную x типа int будет выглядеть так.

Для чисел с плавающей запятой.

Вот программа проверки atoi и atol.

// проверка преобразования текстовой строки в число
// с помощью atoi
char myStr[]= «123»; // текстовый массив

void loop() <
Serial.println(atoi(myStr)); // преобразование строки в int
//Serial.println(atol(myStr)); // преобразование строки в long
delay(1000);
>

А в этой программе я проверил работу atof.

// проверка преобразования текстовой строки в число
// с помощью atof
char myStr[]= «123.456»; // текстовый массив

void loop() <
Serial.println(atof(myStr),3); // преобразование строки в float
delay(1000);
>

Конвертирование текстовой строки в числа с помощью функции sscanf.

Функция является обратной функцией для sprintf с такими же недостатками и достоинствами. Но она позволяет конвертировать числа в восьмеричном и шестнадцатеричном форматах. Тип float эта функция на Ардуино не поддерживает.

int sscanf( char *string, const char *format , address1, address2 . )

Все аргументы и форматы такие же, как у sprintf. Только указываются адреса переменных ( address1, address2 . ).

Конвертирование строки myStr5 в переменную x типа int будет выглядеть так.

int x;
sscanf(myStr5,»%d», &x); // для десятичных чисел
sscanf(myStr5,»%o», &x); // для восьмеричных чисел
sscanf(myStr5,»%x», &x); // для шестнадцатеричных чисел

Вот скетч проверки функции для целочисленных операций.

// проверка преобразования текстовой строки в число
// с помощью sscanf
int x;
char myStr[]= «123»; // текстовый массив

void loop() <
sscanf(myStr,»%d», &x);
Serial.println(x); // преобразование строки в int
delay(1000);
>

Класс String Ардуино.

В Ардуино существует класс String. Он предоставляет более широкие возможности для работы с текстовыми строками.

Надо четко различать:

char myStr [ ] = “Start”; — строка символов, т.е. массив типа char с завершающим признаком в конце;
String MyStr = Start”; — экземпляр класса String.

Принято имена текстовых строк начинать как обычные переменные с маленькой буквы ( myStr ), а экземпляры String – с большой буквы ( MyStr ).

Экземпляры класса String занимают больше памяти, медленнее обрабатываются, но зато они позволяют расширять , объединять строки, производить поиск, замену символов и многое другое. Пользоваться текстовыми строками или классом String – решать Вам. В оптимальных по ресурсам приложениях лучше использовать строки.

Несколько основных функций класса String.

Я опишу только минимум функций, необходимых для работы с классом String.

String()

Конструктор, создает экземпляр класса String. Объект типа String может быть создан из разных типов данных:

String MyStr1 = «Start»; // инициализация строковой константы
String MyStr2 = String(‘d’); // преобразование символа в объект String
String MyStr3 = String(«Start»); // преобразование строковой константы в объект String
String MyStr4 = String(MyStr1 + » in 10 sec»); // конкатенация двух строк
String MyStr5 = String(67); // использование целочисленной константы
String MyStr6 = String(analogRead(1), DEC); // использование int с основанием 10
String MyStr7 = String(346, BIN); // использование int с основанием 2
String MyStr8 = String(89, HEX); // использование int с основанием 16
String MyStr9 = String(millis(), DEC); // использование long с основанием системы счисления

При создании объекта из числа, сформированная строка будет содержать ASCII (символьное) представление числа. По умолчанию используется десятичная система счисления, но можно указать другую. Т.е. функция String может осуществлять преобразование целочисленных данных в текстовую строку.

toCharArray(*buf, length)

Копирует текст экземпляра класса String в указанный массив.

buf – указатель на массив;
length – количество символов.

MyStr.toCharArray(myStr, 10); // копируем 10 символов в массив myStr

int length()

Функция возвращает длину строки String в символах без учета завершающего признака нуля.

int len =MyStr.length(); // получаем длину строки MyStr

long toInt()

Функция преобразовывает объект String в целое число.

int x = MyStr.toInt(); // конвертирование строки MyStr в int

Конвертирование данных в строку String.

Для целочисленных форматов все очень просто.

String MyStr;
int x;
MyStr= String(x, DEC); // для десятичных чисел
MyStr= String(x, HEX); // для шестнадцатеричных чисел
MyStr= String(x, BIN); // для двоичных чисел

Программа для проверки.

// проверка преобразования числа в String
int x=0; // переменная, которая выводится
String MyStr;

MyStr= String(x, DEC); // int -> DEC
//MyStr= String(x, HEX); // int -> HEX
//MyStr= String(x, BIN); // int -> BIN

Для плавающей запятой надо использовать функцию dtostrf(). С помощью нее получить строку-массив, а затем занести ее в объект String.

float x=2.789;
String MyStr;
char myStr8[10];
dtostrf(x, 2, 3, myStr8); // выводим в строку myStr8 2 разряда до, 3 разряда после запятой
MyStr = myStr8;

Программа для проверки преобразования float.

// проверка преобразования числа в String
float x=0; // переменная, которая выводится
String MyStr;
char myStr[10];

dtostrf(x, 2, 3, myStr); // выводим в строку myStr 2 разряда до, 3 разряда после запятой
MyStr = myStr;

Serial.println(MyStr);
x += 0.01;
delay(500);
>

Конвертирование строки String в различные типы данных.

Для целых чисел используем функцию toInt().

String MyStr = «123»;
int x = MyStr.toInt();

// проверка преобразования String в число
// с помощью toInt
String MyStr = «123»;

void loop() <
Serial.println(MyStr.toInt()); // преобразование строки в int
delay(1000);
>

Для плавающей запятой.

Получим данные из объекта String в массив и выполним преобразование функцией atof().

String MyStr = «34.123»;
char myStr8[10];
MyStr.toCharArray(myStr8, MyStr.length()); // копирование String в массив myStr8
float x = atof(myStr8); // преобразование в float