Język C dla małych urządzeń. Krótki kod o wielkich możliwościach - ebook

Wydawałoby się, że język C najlepsze lata ma już za sobą. Opracowano w końcu mnóstwo łatwych w użyciu i efektywnych wysokopoziomowych języków programowania. W rzeczywistości język C wciąż okazuje się niezastąpiony do tak ważnych celów, jak programowanie sterowników, systemów operacyjnych, kart graficznych, a także niewielkich mikrokontrolerów o ograniczonych zasobach. Właśnie teraz, w czasach burzliwego rozwoju internetu rzeczy, język C udowadnia swoją przydatność. Wystarczy nauczyć się tworzyć w nim czysty kod o niewielkich rozmiarach.

W tym podręczniku do praktycznej nauki programowania w języku C szczególną uwagę zwrócono na pisanie kodu umożliwiającego uzyskanie wysokiej wydajności w środowiskach o bardzo małych zasobach. Znalazło się tu gruntowne omówienie podstaw dobrego programowania w języku C. Opisano struktury kontrolne, operatory, funkcje i inne elementy składni C, a także zasady dobrego programowania i wzorce, dzięki którym można zmniejszać rozmiar skompilowanego programu. Przeanalizowano również środowisko Arduino, które jest świetną platformą docelową dla niewielkich programów napisanych w C. Zawarte tu informacje przydadzą się jednak każdemu, kto chce się zająć programowaniem dla systemów wbudowanych.

W książce między innymi:

• podstawy języka C, w tym typy danych, przepływ sterowania i funkcje
• zarządzanie pamięcią i działanie programów w prostych urządzeniach
• tworzenie czytelnego i łatwego w utrzymaniu kodu w języku C
• optymalizacja kodu pod kątem wydajności
• testowanie istniejących bibliotek i tworzenie własnych

Programowanie niskopoziomowe? Czysta radość z czystego C!

Wstęp

Rozdział 1. Podstawy języka C

• Mocne i słabe strony języka C
• Pierwsze kroki
  • Wymagane narzędzia
  • Tworzenie programu "Witaj, świecie"
  • Kompilowanie kodu
  • Uruchamianie kodu
• Kolejne kroki

Rozdział 2. Przechowywanie danych i wykonywanie instrukcji

• Instrukcje w języku C
  • Separatory instrukcji
  • Kolejność wykonywania instrukcji
• Zmienne i typy
  • Uzyskiwanie danych od użytkownika
  • Łańcuchy i znaki
  • Liczby
  • Nazwy zmiennych
  • Przypisywanie zmiennych
• Funkcje printf() i scanf()
  • Formaty funkcji printf()
  • Formatowanie danych wyjściowych
  • Instrukcja scanf() i parsowanie danych wejściowych
• Operatory i wyrażenia
  • Operatory arytmetyczne
  • Kolejność działań
  • Rzutowanie typów
• Kolejne kroki

Rozdział 3. Sterowanie przepływem

• Wartości logiczne
  • Operatory porównania
  • Operatory logiczne
• Rozgałęzienia
  • Instrukcja if
  • Instrukcja switch
• Operator trójargumentowy i przypisanie warunkowe
• Instrukcje pętli
  • Instrukcja for
  • Instrukcja while
  • Wersja do/while
• Zagnieżdżanie
  • Zagnieżdżone pętle i obsługa tabel
  • Zakres zmiennych
• Ćwiczenia
• Kolejne kroki

Rozdział 4. Bity i wiele bajtów

• Przechowywanie wielu danych w tablicach
  • Tworzenie i modyfikowanie tablic
  • Łańcuchy
  • Tablice wielowymiarowe
  • Dostęp do elementów w tablicach wielowymiarowych
• Przechowywanie bitów
  • Liczby dwójkowe, ósemkowe i szesnastkowe
  • Literały ósemkowe i szesnastkowe w języku C
  • Wprowadzanie i wyświetlanie wartości ósemkowych i szesnastkowych
  • Operatory bitowe
• Łączenie bitów i bajtów
• Wyniki konwersji
• Kolejne kroki

Rozdział 5. Funkcje

• Znane funkcje
• Działanie funkcji
• Proste funkcje
• Przesyłanie informacji do funkcji
  • Przekazywanie typów prostych
  • Przekazywanie łańcuchów do funkcji
  • Różne typy
  • Wychodzenie z funkcji
• Informacje zwracane
  • Użycie zwracanych wartości
  • Ignorowanie wartości zwracanych
• Wywołania zagnieżdżone i rekurencja
  • Funkcje rekurencyjne
• Zakres zmiennych
  • Zmienne globalne
• Funkcja main()
  • Zwracanie wartości przez funkcję main()
  • Argumenty wiersza poleceń i funkcja main()
• Kolejne kroki

Rozdział 6. Wskaźniki i referencje

• Adresowanie w języku C
  • Wartość NULL i błędy związane ze wskaźnikami
  • Tablice
  • Zmienne lokalne i stos
  • Zmienne globalne i sterta
• Arytmetyka wskaźników
• Wskaźniki do tablic
• Funkcje i wskaźniki
• Zarządzanie pamięcią tablic
  • Przydzielanie pamięci za pomocą malloc()
  • Zwalnianie pamięci za pomocą free()
• Struktury w języku C
  • Definiowanie struktur
  • Przypisywanie wartości do składowych struktur i dostęp do nich
  • Wskaźniki do struktur
  • Funkcje i struktury
• Podsumowanie składni wskaźnikowej
• Kolejne kroki

Rozdział 7. Biblioteki

• Biblioteka standardowa języka C
  • Nagłówek stdio.h
  • Nagłówek stdlib.h
  • Nagłówek string.h
  • Nagłówek math.h
  • Nagłówek time.h
  • Nagłówek ctype.h
• Połączenie wszystkich składników
  • Praca z łańcuchami
  • Obliczanie odsetek
• Wyszukiwanie potrzebnych bibliotek
• Kolejne kroki

Rozdział 8. Arduino - realne programowanie

• Zintegrowane środowisko programistyczne Arduino (Windows, Mac, Linux)
  • Instalacja w systemie Windows
  • Instalacja w systemie macOS
  • Instalacja w systemie Linux
• Pierwszy projekt w Arduino
  • Wybór płytki
  • Witaj, diodo LED!
  • Dodanie zewnętrznej diody LED
• Biblioteki Arduino
  • Zarządzanie bibliotekami
  • Użycie bibliotek Arduino
• Szkice Arduino i język C++
  • Obiekty i zmienne języka C++
  • Więcej ćwiczeń z obiektami
  • Rozważania dotyczące języka C++
  • Obiektowe zadanie domowe
• Kolejne kroki

Rozdział 9. Mniejsze systemy

• Środowisko Arduino
  • Wartości specjalne
  • Typy specjalne
  • Wbudowane funkcje
  • Przetestowanie możliwości środowiska Arduino
• Wejścia i wyjścia mikrokontrolera
  • Czujniki i wejście analogowe
  • Monitor portu szeregowego
  • Czy tu jest gorąco?
  • Wyświetlacze wielosegmentowe
  • Przyciski i cyfrowe wejścia
  • Jak bardzo gorąco jest?
• Zarządzanie pamięcią w środowisku Arduino
  • Pamięć flash (PROGMEM)
  • Pamięć statyczna
  • Pamięć EEPROM
  • Zapamiętywanie wyborów
• Przerwania
  • Program obsługi przerwania
  • Programowanie sterowane przerwaniami
• Ćwiczenia
• Kolejne kroki

Rozdział 10. Szybszy kod

• Konfiguracja
• Obliczenia za pomocą liczb zmiennoprzecinkowych i całkowitych
  • Alternatywne rozwiązania do obliczeń zmiennoprzecinkowych
  • Obliczenia matematyczne a brak obliczeń
  • Tabele przeglądowe
  • Obecny stan projektu
• Potęga potęgi 2
• Optymalizacje pętli
  • Rozwijanie dla zabawy i zysku
  • Rekurencja i iteracja
• Typ string i char[\
• Ostateczna wersja projektu
• Kolejne kroki

Rozdział 11. Tworzenie własnych bibliotek

• Tworzenie własnej biblioteki
  • Dyrektywy preprocesora
  • Makra preprocesora
  • Definicje własnych typów
  • Projekt modelu samochodu
• Projekty wykorzystujące wiele plików
  • Tworzenie plików .ino
  • Pliki nagłówkowe
• Importowanie bibliotek niestandardowych
  • Implementacja komunikacji
  • Modernizacja samochodu
  • Budowanie urządzenia sterującego modułem radiowym
  • Tworzenie biblioteki
  • Uaktualnienie projektu samochodu
  • Kontrolowanie sytuacji
  • Ale jazda!
  • Dokumentacja i dystrybucja
• Kolejne kroki

Rozdział 12. Jeszcze dalsze kroki

• Zagadnienia średnio zaawansowane i zaawansowane
  • Internet rzeczy i Arduino
  • Kody źródłowe dostępne w środowisku Arduino
• Inne mikrokontrolery
• Profesjonalne zastosowanie języków C i C++
• Powrót do przyszłości

Dodatek A. Sprzęt i oprogramowanie

Dodatek B. Opis specyfikatorów formatu