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Lego Mindstoms NXT - NXC プログラミング (2) 制御文、スクリーン表示

2008年01月08日 | LEGO

実際に、いくつかプログラムを作って、NXC の制御文や変数の使い
方をまとめてみる。
また、スクリーンへの文字列の表示も行う。

なお、前回と同じように★は、推測で記している箇所なので、注意
されたい。ご存知の方は、よろしければご教授ください。

「Lego Mindstomes NXT - NXC プログラミング (1)」に記したが、
制御文のところだけ再掲する。

■ 制御文

□ if 文

if (条件式) 条件式の結果が true のとき実行するボディ
if (条件式) 条件式の結果が true のとき実行するボディ else そ
うでないときに実行するボディ

□ switch 文

switch (式) ボディ

case 定数式 :
default :

□ while 文

while (条件式) ボディ

□ do while 文

do ボディ while (条件式)

□ for 文

for (初期値化式 ; 条件式 ; 更新式) ボディ

□ repeat 文

repeat (式) ボディ

C 言語にはない制御文です。式の結果の回数分だけ繰り返します。
なお、式の結果が 0 以下の場合、ボディを実行することはありま
せん。

例
---
repeat (10) {
// 繰り返すコード
}
---

□ until マクロ

つぎのように定義されています。センサーを使うときによく使いま
す。

#define until(c) while(!(c))

したがって、while キーワードの代わりに、

until (条件式) ボディ
do ボディ until (条件式)

と書くことができます。このとき、条件式の意味は、「～まで」と
いうことになるので、「条件式が true になったらループ終了」と
いうことです。

■ くり返し制御文のサンプル

それでは、TrunRight01 プログラムをくり返しの制御文を使ってそ
れぞれ作ってみましょう。繰り返す回数は 3 回です。

----------- -----------
プログラム使用制御文
----------- -----------
TrunRight02 repeat
TrunRight03 for
TrunRight04 while
TrunRight05 do - until
----------- -----------

---

/**
 * TrunRight02.nxc
 * 「トライボット」使用
 * 500ミリ秒間前進し、その後右に180度曲がる。これを3回繰り返
す。
 * @author maruno
 * @version 1.0, 2008-01-05
 * @since 1.0
 */
#include "NXCDefs.h"

#define MOVE_TIME 500
#define TURN_TIME 360

task main()
{
    repeat (3) {
        OnFwd(OUT_BC, 75);
        Wait(MOVE_TIME);
        OnRev(OUT_C, 75);
        Wait(TURN_TIME);
    }
    Off(OUT_BC);
}

---

---

/**
 * TrunRight03.nxc
 * 「トライボット」使用
 * 500ミリ秒間前進し、その後右に180度曲がる。これを3回繰り返
す。
 * @author maruno
 * @version 1.0, 2008-01-05
 * @since 1.0
 */
#include "NXCDefs.h"

#define MOVE_TIME 500
#define TURN_TIME 360

task main()
{
    for (int i = 0; i <3; i++) {

---



for 文を使っています。C 言語と違い、初期値化式でローカル変数

を宣言することもできます。





---

/**
 * TrunRight04.nxc
 * 「トライボット」使用
 * 500ミリ秒間前進し、その後右に180度曲がる。これを3回繰り返
す。
 * @author maruno
 * @version 1.0, 2008-01-05
 * @since 1.0
 */
#include "NXCDefs.h"

#define MOVE_TIME 500
#define TURN_TIME 360

task main()
{
    int i = 0;
    while (i <3) {

---





---

/**
 * TrunRight05.nxc
 * 「トライボット」使用
 * 500ミリ秒間前進し、その後右に180度曲がる。これを3回繰り返
す。
 * @author maruno
 * @version 1.0, 2008-01-05
 * @since 1.0
 */
#include "NXCDefs.h"

#define MOVE_TIME 500
#define TURN_TIME 360

task main()
{
    int i = 0;
    do {
        OnFwd(OUT_BC, 75);
        Wait(MOVE_TIME);
        OnRev(OUT_C, 75);
        Wait(TURN_TIME);
        i++;
    } until (i >= 3);

    Off(OUT_BC);
}


---



until マクロを使っています。マクロ展開後は、



    do {

        ...

    } while (!(i >= 3));



になります。







■ 分岐制御文を使ったサンプル



ランダムにトライボットが 10 秒間動きます。

ランダムな時間値やパワー値の取得は、Random 関数を使っていま

す。



---

/**
 * Random01.nxc
 * 「トライボット」使用
 * ランダムに10秒間動く。
 * @author maruno
 * @version 1.0, 2008-01-05
 * @since 1.0
 */
#include "NXCDefs.h"

#define MOVE_LIMIT_TIME 1000 * 10
#define TURN_TIME 180

task main()
{
    int move_total_time = 0;
    do {
        int outputs;
        switch (Random(3)) {  // (1)
        case 0:
            outputs = OUT_B;
            break;
        case 1:
            outputs = OUT_C;
            break;
        default:
            outputs = OUT_BC;
            break;
        }

        int move_time = Random(500);
        OnFwd(outputs, Random(201) - 100);  // (2)
        Wait(move_time);
        move_total_time += move_time;

        Off(OUT_BC);  // (3)
    } while (move_total_time <MOVE_LIMIT_TIME);

---



□ switch (Random(3)) {  // (1)



モーター B、C、BC を動かすので、どのモーターを動かすかを乱数

(0, 1, 2)を使って決めます。





□ Random 関数



Random 関数は、オーバーロードされています。上限を引数で渡し

て、「0 以上 上限未満」の値を返す上の関数の方が使い勝手はい

いでしょう。



---

Random(n) Value

16 ビットの符号なしの乱数値(0 以上 n 未満)を返します。



例:

x = Random(10); // return a value of 0..9

---



---

Random() Value

16 ビットの符号つきの乱数値を返します。



例:

x = Random();

---





□ OnFwd(outputs, Random(201) - 100);  // (2)



乱数で決まったモーターを、また、乱数値で指定されたパワーで動

かします。

OnFwd 関数のパワーは、-100 ~ 100 です。負数の場合は、後退す

る OnRev 関数と同じ意味になります。





□ Off(OUT_BC);  // (3)



今回はループの中に入れています。一度、モーターを停止させない

と、停止させられるまで動き続けるからです。すなわち、モーター

 B を動かしてからつぎに モーター C を動かす場合、モーター B 

も停止しないと、つぎのモーター C では、モーター BC が動くこ

とになります。（これはこれでおもしろい動きになるかもしれませ

んが)







■ 情報をスクリーンに表示する



C 言語や C++ 言語の最初に学習するのは、標準出力に "Hello Wor

ld!" を表示する、というものでしょう。CUI のアプリケーション

では、何かしらの形で表示しないと動きがわかりません。でも、ロ

ボットを使ったプログラムでは、モーターなど、標準出力に表示し

なくても動きがわかったりします。

ただ、センサーから入力した値などは、表示しないとわかりません。

ここでは、スクリーンに文字列を表示してみましょう。

描画や画像を表示することもできますが、これは別の機会に。





□ "Hello World!" の表示



まずは、定番の "Hello World!" を表示してみます。



---

/**
 * HelloWorld01.nxc
 * 「トライボット」使用
 * スクリーンに "Hello World!" を示する。
 * @author maruno
 * @version 1.0, 2008-01-05
 * @since 1.0
 */
#include "NXCDefs.h"
task main(){
     TextOut(0, LCD_LINE3, "Hello World!");  // (1)
     TextOut(0, LCD_LINE6, "12345678901234567890");  // (2)
     Wait(5000);
}


---



このプログラムで、スクリーンの 3 行目に "Hello World!" が、

また、6 行目に "1234567890123456" が 5 秒間表示されたと思い

ます。



文字列の表示には、TextOut 関数を使います。





□ TextOut

---

TextOut(x, y, msg, clear = false) Function



文字列をスクリーンの座標 (x ,y) から書きます。y にはつぎの値

を指定します。

    LCD_LINE1、LCD_LINE2、...、LCD_LINE8



引数 clear は、この文字列を表示する前にスクリーンをクリアす

るかどうかを指定します。指定がなければ、クリアしません(デフ

ォルト値が false です)



例:

TextOut(0, LCD_LINE3, "Hello World!");

---



なお、引数の最後に「clear = false」とあるのは、この引数は省

略してもいいし、省略しなくてもいい。省略した場合は、デフォル

ト値として、「false」を指定したのと同じことになる、というこ

とです。これも、C++ ではおなじみの「デフォルト引数」というも

のですね。





□ TextOut(0, LCD_LINE3, "Hello World!");  // (1)



TextOut 関数によって、指定された文字列を 3 行目に表示します。





□ TextOut(0, LCD_LINE6, "12345678901234567890");  // (2)



20 文字分指定されていますが、実際に表示されるのは最初の 16 

文字だけです。

スクリーンは、一行 16 文字分だけ表示されます。







■ 文字列を編集して表示する



プログラム Random01 は、10 秒間ランダムに動きます。どのよう

に動くかは、実際に動かしてみないとわかりません。このときの動

く値を、スクリーンに表示してみましょう。



---

/**
 * Random02.nxc
 * 「トライボット」使用
 * ランダムに10秒間動く。そのときの情報をスクリーンに表示す
る。
 * @author maruno
 * @version 1.0, 2008-01-05
 * @since 1.0
 */
#include "NXCDefs.h"

#define MOVE_LIMIT_TIME 1000 * 10
#define TURN_TIME 180

task main()
{
    int move_total_time = 0;
    do {
        int outputs;
        string moter;
        switch (Random(3)) {
        case 0:
            outputs = OUT_B;
            moter = "B";
            break;
        case 1:
            outputs = OUT_C;
            moter = "C";
            break;
        default:
            outputs = OUT_BC;
            moter = "BC";
            break;
        }
        int power = Random(201) - 100;
        int move_time = Random(100) * 10;
        OnFwd(outputs, power);

        string msg;
        string num;
        
        msg = StrCat("moter = ", moter);  // (1)
        TextOut(0, LCD_LINE3, msg);

        num = NumToStr(power);  // (2)
        msg = StrCat("power = ", num);
        TextOut(0, LCD_LINE4, msg);

        num = NumToStr(move_time);
        msg = StrCat("time = ", num);
//        TextOut(0, LCD_LINE5, StrCat("time = ", NumToStr(m
ove_time)));  // (3)
        TextOut(0, LCD_LINE5, msg);

        Wait(move_time);
        move_total_time += move_time;

        Off(OUT_BC);

    } while (move_total_time <MOVE_LIMIT_TIME);

---



□ msg = StrCat("moter = ", moter);  // (1)



StrCat 関数は、文字列を連結し、その結果を返す関数です。





□ StrCat 関数

---

StrCat(str1, str2, ..., strN) Value



引数で指定された複数の文字列を連結して返します。



例:

msg = StrCat("test", "please"); // returns "testplease"

---





□ num = NumToStr(power);  // (2)



NumToStr 関数は、数値を文字列に変換する関数です。





□ NumToStr 関数

---

NumToStr(value) Value



指定された数値 num を文字列に変換して返します。



例:

msg = NumToStr(-2); // returns "-2" in a string

---





□ TextOut(0, LCD_LINE5, StrCat("time = ", NumToStr(move_tim

e)));



なお、このように指定したいところですが、コンパイルエラーにな

ります。

どうやら、NXC は、関数のネストができないようです。★







以上

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