Programmierung des c't-Bots in weiteren Programmiersprachen

Stand: Version [1878]

Einleitung

Wer seinen c't-Bot nicht in C programmieren möchte, kann dies auch mit Hilfe einer zur Laufzeit interpretierten Sprache tun. Damit lassen sich Programme schreiben, die nicht compiliert und in den Flash-Speicher des Mikrocontrollers geladen werden müssen, sondern von der SD-Karte (siehe SD-Karten Dateisystem BotFS) oder aus dem EEPROM ausgeführt werden. Die Programme können dabei auf die Basisfunktionalitäten des c't-Bot-Frameworks zugreifen, um den Bot zu steuern und Sensoren auszulesen. Übertragen werden solche Programme vom c't-Sim aus über eine USB- oder (W)LAN-Verbindung, über die sie auch gestartet und beendet werden können. Alternativ lassen sie sich auch am PC auf die SD-Karte schreiben.

Das c't-Bot Framework enthält zwei verschiedene Interpreter für unterschiedliche, interpretierte Programmiersprachen:

• Der ABL-Interpreter ist besonders darauf ausgelegt, wenig Programmspeicher des Prozessors zu belegen und bietet daher nur grundlegende Funktionen, um Bot-Verhalten skriptgesteuert auszuführen.
• Deutlich umfangreicher ist der von Uwe Berger implementierte Basic-Interpreter, mit dem sich Basic-Programme zur Steuerung des c't-Bots einsetzen lassen. Frank Menzel hat diesen Interpreter als c't-Bot-Verhalten in das Framework integriert, wodurch sich von Basic-Programmen aus nicht nur alle in C implementierten Bot-Verhalten starten lassen, sondern es auch möglich ist, die Sensordaten des Bots direkt auszulesen und die Aktuatoren anzusteuern.

Die folgende Tabelle fasst die wesentlichen Features und Unterschiede der Integration beider Interpreter ins c't-Bot-Framework zusammen:

Feature1	ABL	uBasic
Ausführen von c't-Bot Verhalten	ja	ja
Zugriff auf globale Variablen des C-Frameworks	nein	ja
Kontrollstrukturen wie Schleifen und bedingte Ausführung	ja	ja
Benutzerdefinierte Variablen	nein	ja
Stack zur Datenspeicherung	ja	nein
SD-Karte erforderlich	nein	ja
EEPROM-Speicher zur Programmablage	ja	nein
Starten von verschiedenen Programmen per Fernbedienung möglich	ja	ja
Vollständige Programmiersprache (Turing-Vollständigkeit)	nein	ja
Ausführen von weiteren (Unter-) Programmen	nein	ja
Syntaxcheck des Programms vom c't-Sim aus	ja	nein

[1] Es handelt sich hierbei um die im c't-Bot-Framework implementierten und unterstützten Features.

Insgesamt ergibt sich, dass der Basic-Interpreter wesentlich mächtiger und umfangreicher ist, allerdings auch deutlich mehr Ressourcen benötigt. Letzteres spielt jedoch nur eine untergeordnete Rolle, falls ein großer Mikrocontroller (ATmega644P oder ATmega1284P) im Bot steckt.

ABL

Der ABL (Abstract Bot Language) Interpreter führt Skript-Programme aus, die auf der SD-Karte oder (wenn sie klein genug sind -- ATmega32: max. 512 Byte, ATmega644(P): max. 1536 Byte, ATmega1284P: max. 3584 Byte) im EEPROM gespeichert sein können. Die Skripte starten dabei im Wesentlichen andere Bot-Verhalten über den RemoteCall-Mechanismus. Außerdem gibt es Kontrollstrukturen (if und for), Sprünge und einen Stack. Auf dem Stack wird auch das Ergebnis jedes ausgeführten Verhaltens gespeichert, so dass das Skript darauf reagieren kann. Die Funktionsweise des Interpreters orientiert sich in Teilen an der Programmiersprache Forth.

Es handelt sich jedoch nicht um eine vollständige Programmiersprache, so gibt es z.B. keine mathematischen Befehle oder Variablen. Wer das braucht, sollte stattdessen das uBasic-Verhalten verwenden, das da deutlich mehr kann.

Ein Beispiel-Programm befindet ist im Bot-Verzeichnis unter bot-logic/abl/ zu finden und der Sim-Editor kann auf Knopfdruck ein Mini-Beispiel erzeugen. Am Anfang der Verhaltensdatei ist außerdem eine Definition der Syntax angegeben. Wer weitere Fragen zum ABL-Interpreter hat, bemüht am besten einfach die bekannten Support-Kanäle.

Das Sim-Fenster bietet außerdem die Möglichkeit, ein geladenes oder eingegebenes Programm syntaktisch zu überprüfen, der erste Fehler wird dann rot hervorgehoben. Zusätzlich zur Syntax wird dabei auch überprüft, ob ein (per RemoteCall) zu startendes Verhalten auf dem Bot überhaupt vorhanden ist, wie das folgende Bild beispielhaft zeigt:

Hier fehlt dem Bot das Verhalten bot_goto_obstacle().

uBasic

Der Basic-Interpreter uBasic für Mikrocontroller von Uwe Berger umfasst im Wesentlichen den Sprachumfang von TinyBasic und ist vollständig ins c't-Bot-Framework integriert, so dass einerseits bereits vorhandene Verhalten verwendet werden können und andererseits auch ein direkter Zugriff auf alle Sensordaten und Aktuatoren des Bots besteht.

Eine ausführliche Dokumentation des Basic-Interpreters befindet sich im Unterverzeichnis Documentation/avrbasic/ des Bot-Codes. Weitere Informationen sind außerdem auf der zugehörigen  Projektseite zu finden.

Verschiedene Beispielprogramme sind im Bot-Verzeichnis unter bot-logic/basic/ abgelegt, darunter auch derselbe Algorithmus zum Lösen eines Labyrinths, der ebenfalls als ABL-Skript existiert (s.o.).

Zum Laden, Speichern, Übertragen und Starten von Basic-Programmen dient dasselbe Sim-Fenster wie für ABL-Skripte. Außerdem existiert botseitig ein Displayscreen, über den sich Basic-Programme mit numerischen Namen ([1-9].txt) über die entsprechenden Tasten laden lassen. Mit Hilfe der Play- bzw. Stopp-Taste der Fernbedienung kann das derzeit geladene Programm gestartet bzw. abgebrochen werden:

Display-Anzeige des uBasic-Interpreters (links) und Programm-Fenster mit Editor und Management-Funktionen.