15、可测试机器人程序编写与Arduino IDE调试

可测试机器人程序编写与Arduino IDE调试

1. 通信协议分析与程序可测试性

在机器人开发中，通信协议的分析至关重要。例如，通过采样信号能看到SPI协议解码器的输出，可观察到从Arduino传输到MCP3008的各个位和对应的三个字节，以及MCP3008同时返回给Arduino的位和字节。从这些数据可知，Arduino请求MCP3008通道0上的单端模拟电压电平，MCP返回10位二进制值1101001101（即845），在参考电压为5V时，对应测量电压为4.13V。

sigrok具备内置的协议解码器，能轻松查看传输的数据，这在调试通信问题时非常有用，可将实际情况与组件数据手册要求进行对比。

编写可测试的机器人程序也很关键。了解运行在Arduino上的程序内部工作原理比调试机器人电子系统更难，因此从一开始就要考虑程序的可测试性。可测试性的关键在于模块化，它能让我们运行只包含部分整体程序的小模块并独立测试。之前学过的合作式多任务处理和面向对象编程（OOP）就是实现模块化的重要技术。若程序由多个合作任务同时运行，可禁用其他任务只测试一个；若有能执行特定核心功能的类，如Blinker类，只需测试一次，确认其按预期工作后，就可在未来程序中可靠使用。

2. 编写可测试、模块化程序的方法

编写可测试、模块化程序需要前期的努力和设计考量。以基于距离传感器输入控制机器人位置的控制器为例，该控制器应仅实现控制算法，传感器采样和电机控制应在单独的函数中进行。这样，控制器成为独立模块，接收数据（可来自距离传感器）并输出控制信号（用于控制电机）。可以使用不同信号（如电位器信号）生成测试输入，在Arduino IDE的串行绘图仪中观察输出进行调优和调试，即使