2022.06.02 2023.03.01

【Arduino初級】機能をまとめてloopをスッキリ！関数の使い方を解説！

blog_admin

記事内に商品プロモーションを含む場合があります

ロボットに色んな動きをさせたい！
そう思ってloopの中にたくさんプログラムを書くと、ごちゃごちゃしますよね。
プログラムがごちゃついてきた…と思ったら、関数の出番です。

CHA

関数を使うと、すっきりしたプログラムが書けます。
機能をひとまとめにして1行で書くことが出来るんです！

関数はArduinoだけでなく、いろんな言語に使われている仕組みです。
なのでプログラミングをする上では必須の知識です。

ぜひ、関数を使ってプログラムをスッキリ書けるようになりましょう！＼(^o^)／

この記事で解説すること

関数とは？
関数の作り方と使い方3パターン
1. 引数なしの場合
2. 引数1個の場合
3. 引数2個の場合

この記事を読むことで関数の使い方が理解できますよ。

Contents

解説動画
関数とは？
関数の作り方と使い方を3パターン解説！
まとめ: 【Arduino初級】機能をまとめてloopをスッキリ！関数の使い方を解説！

解説動画

今回の記事の解説動画はこちらです。

関数とは？

関数とは機能をまとめて1行で使えるようにしたものです。

digitalWriteやdelayも関数なんです！
digitalWriteは、指定したピンからHIGHまたはLOWを出力する機能をまとめて1行で使えるようにした関数。
delayは、指定した時間待つという機能をまとめて1行で使えるようにした関数。

さらに見た目は全然違いますが、setupやloopも関数だったんです！！

みなさん無意識のうちにすでに関数を使っちゃってたので、怖がらなくて大丈夫そうですね＾＾

関数の作り方と使い方を3パターン解説！

関数の作り方にはいろいろあります。
今回は下記の3パターンを解説したいと思います！

引数なし→単純に指示をまとめて実行できるようにしたもの
引数1個→delayのように実行するときに数値を指定できるもの
引数2個→analogWriteのように指定できる数値が2個あるもの

※引数・・・関数を使うときに入れる数値

引数なし: 単純に指示をまとめて実行できるようにしたもの

まずは、関数の作り方を説明します。
今回作る関数は、これです。

シンプルに、ロボット（NR-02）を前進させる関数を作ります。
中身は、左右の車輪を正転させるだけですね＾＾

setup関数をマネして作ります。
新規作成で自動的にsetupとloop関数が出てきますよね？
下の図のように、オリジナルの関数は、setup関数の上に改行でスペースを作って書くのがオススメです！
形はsetup関数をマネしちゃいましょう＾＾

そして、下の図のように、中括弧{ }の間に前進させるためのプログラムを書けば、関数の出来上がりです！

関数を使うときは、関数の名前を書くだけでOK！
プログラムを上から実行しているときに、関数名にたどり着いたときに、その中身が実行されることになります！
下の図のようなイメージです！

それでは、定数や変数を作ったり、後退や右旋回、左旋回、ストップの関数も作った全文をココでお見せしますね！
ぜひ、マネして作ってみてください＾＾

1const int PIN_MOTOR_L_A = 6;  //左モータA
2const int PIN_MOTOR_L_B = 9;  //左モータB
3const int PIN_MOTOR_R_A = 5;  //右モータA
4const int PIN_MOTOR_R_B = 3;  //右モータB
5const int PIN_BUTTON = 8;  //押しボタンスイッチ
6
7int Power = 0;  //モータのパワー
8
9//前進
10void moveForward() {
11  Power = 160;  //パワー設定
12  analogWrite(PIN_MOTOR_L_A, Power);  //左A
13  analogWrite(PIN_MOTOR_L_B, 0);  //左B
14  analogWrite(PIN_MOTOR_R_A, Power);  //右A
15  analogWrite(PIN_MOTOR_R_B, 0);  //右B
16}
17
18//後退
19void moveBackward() {
20  Power = 160;  //パワー設定
21  analogWrite(PIN_MOTOR_L_A, 0);  //左A
22  analogWrite(PIN_MOTOR_L_B, Power);  //左B
23  analogWrite(PIN_MOTOR_R_A, 0);  //右A
24  analogWrite(PIN_MOTOR_R_B, Power);  //右B
25}
26
27//右旋回
28void turnRight() {
29  Power = 160;  //パワー設定
30  analogWrite(PIN_MOTOR_L_A, Power);  //左A
31  analogWrite(PIN_MOTOR_L_B, 0);  //左B
32  analogWrite(PIN_MOTOR_R_A, 0);  //右A
33  analogWrite(PIN_MOTOR_R_B, Power);  //右B
34}
35
36//左旋回
37void turnLeft() {
38  Power = 160;  //パワー設定
39  analogWrite(PIN_MOTOR_L_A, 0);  //左A
40  analogWrite(PIN_MOTOR_L_B, Power);  //左B
41  analogWrite(PIN_MOTOR_R_A, Power);  //右A
42  analogWrite(PIN_MOTOR_R_B, 0);  //右B
43}
44
45//ブレーキ
46void stopBreak() {
47  digitalWrite(PIN_MOTOR_L_A, LOW);  //左A
48  digitalWrite(PIN_MOTOR_L_B, LOW);  //左B
49  digitalWrite(PIN_MOTOR_R_A, LOW);  //右A
50  digitalWrite(PIN_MOTOR_R_B, LOW);  //右B
51}
52
53//フリー
54void stopFree() {
55  digitalWrite(PIN_MOTOR_L_A, HIGH);  //左A
56  digitalWrite(PIN_MOTOR_L_B, HIGH);  //左B
57  digitalWrite(PIN_MOTOR_R_A, HIGH);  //右A
58  digitalWrite(PIN_MOTOR_R_B, HIGH);  //右B
59}
60
61void setup() {
62  //ピンの出力(Output)or入力(Input)設定
63  pinMode(PIN_MOTOR_L_A, OUTPUT);  //左モータA
64  pinMode(PIN_MOTOR_L_B, OUTPUT);  //左モータB
65  pinMode(PIN_MOTOR_R_A, OUTPUT);  //右モータA
66  pinMode(PIN_MOTOR_R_B, OUTPUT);  //右モータB
67  pinMode(PIN_BUTTON, INPUT);  //スイッチ
68
69  //スタートボタンを押されるのを待つ
70  while(digitalRead(PIN_BUTTON)==0);
71  delay(1000);  //1秒待つ
72}
73
74void loop() {
75  moveForward();  //前進
76  delay(1000);
77  stopBreak();  //ブレーキ
78  delay(500);
79  moveBackward();  //後退
80  delay(1000);
81  stopBreak();  //ブレーキ
82  delay(500);
83  turnRight();  //右旋回
84  delay(1000);
85  stopBreak();  //ブレーキ
86  delay(500);
87  turnLeft();  //左旋回
88  delay(1000);
89  stopBreak();  //ブレーキ
90  delay(500);
91}

引数1個: delayのように実行するときに数値を指定できるもの

上で解説したプログラムのデメリットは、モータのパワーを変化させたいときにパワー別に関数を作成しなければならないことです。

CHA

値が違うだけの関数を複数作るのは面倒です。
そこで引数を1個使って値を都度指定できる関数を作ります。

作り方は意外と簡単で、関数名のすぐ後ろにある括弧（）の中に変数を作るだけ！
そうすると、関数を使うときに、括弧の中に数値を入れられるようになります。
括弧の中に書いた数値は、括弧の中で作った変数に入るんです！！

例えば、下の図の場合。
powerに160が入って、analogWriteで160のパワーが出力されることになります。

関数名の後ろの括弧（）の中に作った変数や、関数を使うときに入れた数値160のこと。
これが【引数】（ひきすう）です。

ちなみに、引数powerは、その関数の中（中括弧の外）だけで使うことができます。

それでは、引数を使って関数を作り直したプログラムを全文書いておきます！
これなら、場合によってパワーを変えたいときにも、臨機応変に数値を調整できますね＾＾

1const int PIN_MOTOR_L_A = 6;  //左モータA
2const int PIN_MOTOR_L_B = 9;  //左モータB
3const int PIN_MOTOR_R_A = 5;  //右モータA
4const int PIN_MOTOR_R_B = 3;  //右モータB
5const int PIN_BUTTON = 8;  //押しボタンスイッチ
6
7//前進
8void moveForward(int power) {
9  analogWrite(PIN_MOTOR_L_A, power);  //左A
10  analogWrite(PIN_MOTOR_L_B, 0);  //左B
11  analogWrite(PIN_MOTOR_R_A, power);  //右A
12  analogWrite(PIN_MOTOR_R_B, 0);  //右B
13}
14
15//後退
16void moveBackward(int power) {
17  analogWrite(PIN_MOTOR_L_A, 0);  //左A
18  analogWrite(PIN_MOTOR_L_B, power);  //左B
19  analogWrite(PIN_MOTOR_R_A, 0);  //右A
20  analogWrite(PIN_MOTOR_R_B, power);  //右B
21}
22
23//右旋回
24void turnRight(int power) {
25  analogWrite(PIN_MOTOR_L_A, power);  //左A
26  analogWrite(PIN_MOTOR_L_B, 0);  //左B
27  analogWrite(PIN_MOTOR_R_A, 0);  //右A
28  analogWrite(PIN_MOTOR_R_B, power);  //右B
29}
30
31//左旋回
32void turnLeft(int power) {
33  analogWrite(PIN_MOTOR_L_A, 0);  //左A
34  analogWrite(PIN_MOTOR_L_B, power);  //左B
35  analogWrite(PIN_MOTOR_R_A, power);  //右A
36  analogWrite(PIN_MOTOR_R_B, 0);  //右B
37}
38
39//ブレーキ
40void stopBreak() {
41  digitalWrite(PIN_MOTOR_L_A, LOW);  //左A
42  digitalWrite(PIN_MOTOR_L_B, LOW);  //左B
43  digitalWrite(PIN_MOTOR_R_A, LOW);  //右A
44  digitalWrite(PIN_MOTOR_R_B, LOW);  //右B
45}
46
47//フリー
48void stopFree() {
49  digitalWrite(PIN_MOTOR_L_A, HIGH);  //左A
50  digitalWrite(PIN_MOTOR_L_B, HIGH);  //左B
51  digitalWrite(PIN_MOTOR_R_A, HIGH);  //右A
52  digitalWrite(PIN_MOTOR_R_B, HIGH);  //右B
53}
54
55void setup() {
56  //ピンの出力(Output)or入力(Input)設定
57  pinMode(PIN_MOTOR_L_A, OUTPUT);  //左モータA
58  pinMode(PIN_MOTOR_L_B, OUTPUT);  //左モータB
59  pinMode(PIN_MOTOR_R_A, OUTPUT);  //右モータA
60  pinMode(PIN_MOTOR_R_B, OUTPUT);  //右モータB
61  pinMode(PIN_BUTTON, INPUT);  //スイッチ
62
63  //スタートボタンを押されるのを待つ
64  while(digitalRead(PIN_BUTTON)==0);
65  delay(1000);  //1秒待つ
66}
67
68void loop() {
69  moveForward(160);  //前進
70  delay(1000);
71  stopBreak();  //ブレーキ
72  delay(500);
73  moveBackward(160);  //後退
74  delay(1000);
75  stopBreak();  //ブレーキ
76  delay(500);
77  turnRight(160);  //右旋回
78  delay(1000);
79  stopBreak();  //ブレーキ
80  delay(500);
81  turnLeft(160);  //左旋回
82  delay(1000);
83  stopBreak();  //ブレーキ
84  delay(500);
85}

引数2個：analogWriteのように指定できる数値が2個あるもの

上のプログラムを見ると、動作の後に必ずその動作の継続時間を設定するためのdelayが入っていますよね。
delayも関数の中に入れて、一気にスッキリさせちゃいましょう！

関数を使うときに指定できる数値は1個だけとは限らない！
(例)analogWriteはピン番号とパワーの2個の数値を指定している

オリジナルの関数で2個の数値を指定できるようにする（引数を2個にする）には、下の図のように括弧（）の中で、コンマ（,）で区切って、変数を2個作ればいいんです！
もしかして、予想通りでした？

下の例ではduration（間隔）という変数（引数）を追加して、動作の継続時間を設定するためのdelayの中に入れていますね。

複数の引数を持つ関数を使うときには、数値を書く順番に気を付けてくださいね！

最後に、動作継続時間も指定することができるように、引数を2個使った関数に書き換えたプログラムを全文載せておきます。
ついに、loopの中がたった8行になっちゃいましたね！！

1const int PIN_MOTOR_L_A = 6;  //左モータA
2const int PIN_MOTOR_L_B = 9;  //左モータB
3const int PIN_MOTOR_R_A = 5;  //右モータA
4const int PIN_MOTOR_R_B = 3;  //右モータB
5const int PIN_BUTTON = 8;  //押しボタンスイッチ
6
7//前進
8void moveForward(int power, int duration) {
9  analogWrite(PIN_MOTOR_L_A, power);  //左A
10  analogWrite(PIN_MOTOR_L_B, 0);  //左B
11  analogWrite(PIN_MOTOR_R_A, power);  //右A
12  analogWrite(PIN_MOTOR_R_B, 0);  //右B
13  delay(duration);
14}
15
16//後退
17void moveBackward(int power, int duration) {
18  analogWrite(PIN_MOTOR_L_A, 0);  //左A
19  analogWrite(PIN_MOTOR_L_B, power);  //左B
20  analogWrite(PIN_MOTOR_R_A, 0);  //右A
21  analogWrite(PIN_MOTOR_R_B, power);  //右B
22  delay(duration);
23}
24
25//右旋回
26void turnRight(int power, int duration) {
27  analogWrite(PIN_MOTOR_L_A, power);  //左A
28  analogWrite(PIN_MOTOR_L_B, 0);  //左B
29  analogWrite(PIN_MOTOR_R_A, 0);  //右A
30  analogWrite(PIN_MOTOR_R_B, power);  //右B
31  delay(duration);
32}
33
34//左旋回
35void turnLeft(int power, int duration) {
36  analogWrite(PIN_MOTOR_L_A, 0);  //左A
37  analogWrite(PIN_MOTOR_L_B, power);  //左B
38  analogWrite(PIN_MOTOR_R_A, power);  //右A
39  analogWrite(PIN_MOTOR_R_B, 0);  //右B
40  delay(duration);
41}
42
43//ブレーキ
44void stopBreak(int duration) {
45  digitalWrite(PIN_MOTOR_L_A, LOW);  //左A
46  digitalWrite(PIN_MOTOR_L_B, LOW);  //左B
47  digitalWrite(PIN_MOTOR_R_A, LOW);  //右A
48  digitalWrite(PIN_MOTOR_R_B, LOW);  //右B
49  delay(duration);
50}
51
52//フリー
53void stopFree(int duration) {
54  digitalWrite(PIN_MOTOR_L_A, HIGH);  //左A
55  digitalWrite(PIN_MOTOR_L_B, HIGH);  //左B
56  digitalWrite(PIN_MOTOR_R_A, HIGH);  //右A
57  digitalWrite(PIN_MOTOR_R_B, HIGH);  //右B
58  delay(duration);
59}
60
61void setup() {
62  //ピンの出力(Output)or入力(Input)設定
63  pinMode(PIN_MOTOR_L_A, OUTPUT);  //左モータA
64  pinMode(PIN_MOTOR_L_B, OUTPUT);  //左モータB
65  pinMode(PIN_MOTOR_R_A, OUTPUT);  //右モータA
66  pinMode(PIN_MOTOR_R_B, OUTPUT);  //右モータB
67  pinMode(PIN_BUTTON, INPUT);  //スイッチ
68
69  //スタートボタンを押されるのを待つ
70  while(digitalRead(PIN_BUTTON)==0);
71  delay(1000);  //1秒待つ
72}
73
74void loop() {
75  moveForward(160, 1000);  //前進
76  stopBreak(500);  //ブレーキ
77  moveBackward(160, 1000);  //後退
78  stopBreak(500);  //ブレーキ
79  turnRight(160, 1000);  //右旋回
80  stopBreak(500);  //ブレーキ
81  turnLeft(160, 1000);  //左旋回
82  stopBreak(500);  //ブレーキ
83}