Arduino: tipi di dati – ripasso

Noto che durante le sperimentazioni condotte dagli allievi, l’uso dei tipi di dati provoca alcune incertezze, pertanto ho pensato di aggiungere a quanto già pubblicato in passato, una tabella riepilogativa da prendere come riferimento durante le eseritazioni aggiungendo inoltre qualche precisazione. Noto che nella dichiarazione di variabili la scelta più comune del tipo di dato utilizzato è l’int (intero), però molto spesso può essere non necessario o addirittura può aggiungere imprecisioni o errori.

Sebbene il tipo di dati int (abbreviazione di intero) sia la scelta più comune per valori numerici incontrati nelle applicazioni Arduino, è possibile utilizzare le tabelle che segue per determinare il tipo di dati più opportuno, che si adatta all’intervallo di valori previsto dal vostro programma. La tabella mostra i tipi di dati per le schede a 8 bit come Arduino UNO R3.

Tipo di dato

Byte

Intervallo

Uso

int 2 –32768 a 32767 Rappresenta valori interi positivi e negativi.
unsigned int 2 0 a 65535 Rappresenta solo valori interi positivi.
long 4 –2147483648 a 2147483647 Rappresenta un intervallo di interi negativi e positivi molto più estesa rispetto agli int.
unsigned long 4 0 a 4294967295 Rappresenta solo valori interi positivi con intervallo più ampio degli unsigned int.
float 4 3.4028235E+38 a –3.4028235E+38 Rappresenta numeri con la virgola, da utilizzare per rappresentare e approssimare valori che giungono dal mondo reale.
double 4 Come i float In Arduino, double ha lo stesso utilizzo e significato di float, un sinonimo (ciò non è vero per schede a 32 bit).
bool 1 TRUE (1) o FALSE (0) Rappresenta valori veri o falsi.
char 1 –128 a 127 Rappresenta un singolo carattere. Può anche rappresentare un intero con segno compreso tra –128 e 127.
byte 1 0 a 255 Simile al tipo char, ma per valori senza segno.
String Rappresenta una sequenza di caratteri tipicamente utilizzata per contenere il una stringa di testo.
void Utilizzato solo nelle dichiarazioni di funzione in cui non viene restituito alcun valore.

In generale, come potete vedere anche negli sketch di esempio presenti nell’IDE di Arduino, gran parte delle variabli utilizzate è di tipo int, inoltre se non è richiesta la massima efficienza della memoria di Arduino l’uso di int non è un errore, ma ovviamente il tipo int può essere utilizzato solo se i valori che state gestendo non superano l’intervallo degli int e non è necessario lavorare con numeri decimali.

Certamente molto spesso è necessario utilizzare un tipo di dato specifico per la propria applicazione, ciò accade quando ad esempio utilizziamo specifiche funzioni di libreria che restituiscono valori che non appartengono all’intervallo del tipo int.

A scopo di esempio considerate la funzione millis che restituisce il numero di millisecondi trascorsi dall’avvio del programma.

unsigned long ora;

void setup() {
  // inizializzazione della erial Monitor
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  Serial.print("Ora: ");
  ora = millis();

  Serial.println(ora); // stampa l'ora (in millisecondi) dall'avvio dello sketch
  delay(1000);         // attesa di un secono, viene utilizzato per non stampare
                       // velocemente una grande quantità di valori sulla Serial Monitor
}

Il tipo di valore restituito, come indicato nel reference, è un unsigned long valori compresi tra 0 e 4294967295.

Se usate un tipo int su una scheda a 8 bit per memorizzare un valore restituito da millis() non riceverete un messaggio di errore dal compilatore, ma verranno restituiti valori numerici sbagliati perché un int non è abbastanza grande da contenere il valore massimo di un unsigned long. Se provate a cambiare tipo nello sketch indicato sopra vedrete che dopo aver raggiunto il valore 32.767, il conteggio passerà a -32768.

Se invece provate a sostituire un long, –2147483648 a 2147483647 con un
unsigned int (intero senza segno) 0 a 65535, tornerete a zero dopo aver superato il massimo massimo (65535).

Alcune precisazioni

  • Durante le vostre sperimentazioni avrete bisogno a volte di valori con segno e a volte no, ecco perché sono stati resi disponibili tipi di dati con segno (signed) e senza segno (unsigned). I valori senza segno sono sempre positivi;
  • tutti i tipi che NON recano davanti la parola: unsigned possono assumere valori negativi e positivi;
  • una variabile senza segno (unsigned) può memorizzare il doppio dei valori numerici di una variabile con segno (signed);
  • nella notazione è esplicitato sempre quando la variabile è di tipo unsigned perché in questo modo viene reso evdente che quella variabile non assume valori negativi.

Dalla tabella si può notare che i tipi bool (booleani) hanno due possibili valori: vero o falso. Questo tipo di dato viene utilizzato in genere per memorizzare valori che rappresentano una condizione ON/OFF oppure in altro modo SI/NO.

Potresete vedere tipi booleani utilizzati al posto delle costanti HIGH e LOW utilizzati all’interno ad esempio di una digitalWrite() per impostare l’uscita di un pin digitale, qundi le scritture:

digitalWrite(pinLed,HIGH);
e
digitalWrite(pinLed,1);

digitalWrite(pinLed,LOW);
e
digitalWrite(pinLed,0);

Indicano la stessa cosa.

La stessa cosa accade per una digitalRead() nel caso in cui noi si debba leggere lo stato di un pin digitale. Potete qundi utilizzare true o false al posto di HIGH e LOW o ancora 1 o 0.

Esercizi per i miei studenti

Esercizio 1
Partendo dall’esempio indicato in questa lezione sulla stampa del valore restituito dalla funzione millis(), realizzare un programma che restituisca i valori di millis() memorizzati in tre variabili di tipo diverso:

unsigned long ora1;
int ora2;
unsigned int ora3;

stampare il valore delle tre variabili sulla Serial Monitor per dimostrare quanto affermato in questa lezione.

Esercizio 2
Realizzare le stese funzionalità dell’esercizio precedete aggiungendo un pulsante che se premuto azzera le tre variabili e fa ripartire (partendo da zero) la stampa sulla Serial Monitor.

Esercizio 3
Realizzare le stesse funzionalità dell’eserizio 2 aggiungendo 3 LED, ciascuno indicherà per un tempo di accensione di 10 secondi il superamento del limite del range del tipo di variabile a cui si riferisce es.:

LED1 -> ora1
LED2 -> ora2
LED3 -> ora3

Buon Making a tutti 🙂

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