Code Struktur

Bisher haben wir unseren gesamten Code in der main.py geschrieben. Und die Bibliotheken für die Sensoren lagen im gleichen Ordner. Das funktioniert für kleine Projekte gut, aber wenn der Code wächst, wird es schnell unübersichtlich. In diesem Kapitel schauen wir uns an, wie wir unseren Code sinnvoll auf mehrere Dateien und Ordner aufteilen können.

Warum Struktur wichtig ist

Stellen Sie sich vor, Sie suchen einen Fehler in Ihrem Code. Wenn alle 300 Zeilen in einer einzigen main.py stecken, ist das wie die Suche nach einer Nadel im Heuhaufen.

Gute Code-Struktur bringt folgende Vorteile:

Übersichtlichkeit – Sie finden sofort, was Sie suchen.
Wiederverwendbarkeit – Einzelne Module können in anderen Projekten genutzt werden.
Teamarbeit – Mehrere Personen können gleichzeitig an unterschiedlichen Modulen arbeiten.
Testbarkeit – Einzelne Teile lassen sich gezielt testen.

Empfohlene Verzeichnisstruktur

Für ein Micromouse-Projekt empfehlen wir folgende Aufteilung:

micromouse/
│
├── main.py              # Einstiegspunkt – startet das Programm
├── controller.py        # State Machine & Hauptschleife
├── config.py            # Zentrale Konfiguration (Pins, Konstanten)
│
├── lib/                 # Drittanbieter-Treiber (unverändert übernommen)
│   ├── hcsr04.py
│   └── mpu6050.py
│
└── components/          # Eigene Logikklassen
    ├── motor.py         # DCMotor – Motoransteuerung
    └── sensor.py        # UltrasonicSensor, IMUSensor, ...

Die Idee dahinter ist eine klare Trennung in drei Ebenen:

Ebene	Ordner	Inhalt
Steuerung	`/` (root)	`main.py`, `controller.py`, `config.py`
Eigene Logik	`components/`	Ihre eigenen Klassen für Motoren und Sensoren
Fremde Treiber	`lib/`	Unveränderte Bibliotheken von Drittanbietern

Was kommt wohin?

`main.py` – Der Startpunkt

Die main.py ist die erste Datei, die nach dem Booten ausgeführt wird. Sie sollte so kurz wie möglich sein und nur das Nötigste tun:

Den Controller importieren
Eine Instanz erstellen
Den Controller starten

from controller import Controller

robot = Controller()
robot.run()

Mehr gehört hier nicht rein. Die eigentliche Logik liegt in controller.py.

`config.py` – Die Konfiguration

Alle Pin-Nummern, Schwellwerte und Konstanten gehören in eine zentrale Konfigurationsdatei. So müssen Sie bei einer Änderung der Verkabelung nur eine Datei anpassen.

# --- Motor Pins (IN1, IN2) ---
LEFT_MOTOR_PINS  = (5, 18)
RIGHT_MOTOR_PINS = (19, 21)

# --- Sensor Pins (TRIGGER, ECHO) ---
FRONT_SENSOR_PINS = (26, 25)

# --- Schwellwerte ---
WALL_DISTANCE_CM = 15     # Ab wann gilt eine Wand als vorhanden?
BASE_SPEED       = 40000  # Standard-Fahrgeschwindigkeit (0–65535)

`controller.py` – State Machine & Steuerzentrale

Der Controller ist das Herzstück Ihres Roboters. Er kennt alle Komponenten und koordiniert ihr Zusammenspiel. Die Hauptschleife fragt in jedem Durchlauf den aktuellen Zustand ab und entscheidet, was als nächstes passiert – das nennt man eine State Machine.

from components.motor import DCMotor
from components.sensor import UltrasonicSensor
from config import LEFT_MOTOR_PINS, RIGHT_MOTOR_PINS, FRONT_SENSOR_PINS

class Controller:
    def __init__(self):
        self.left_motor  = DCMotor(*LEFT_MOTOR_PINS)
        self.right_motor = DCMotor(*RIGHT_MOTOR_PINS)
        self.sensor      = UltrasonicSensor(*FRONT_SENSOR_PINS)

    def run(self):
        while True:
            self._update()

    def _update(self):
        pass  # Hier kommt die State Machine hin

State Machine Zustände, Übergänge und wie sie in controller.py umgesetzt werden.

`components/motor.py` – Die Motorsteuerung

Die DCMotor-Klasse für diese Datei haben Sie bereits im Kapitel Motoren ansteuern kennengelernt. Legen Sie sie einfach als components/motor.py auf Ihrem Gerät ab.

Motoren ansteuern Klasse DCMotor – Motoransteuerung mit einer H-Brücke

`components/sensor.py` – Die Sensorik

Alle eigenen Sensorklassen kommen in diese Datei. Sie importieren die rohen Treiber aus lib/ und fügen darüber eine saubere, einheitliche Schnittstelle hinzu – z.B. Fehlerbehandlung oder Einheitenumrechnung.

from lib.hcsr04 import HCSR04
from lib.mpu6050 import MPU6050

class UltrasonicSensor:
    def __init__(self, trigger_pin, echo_pin):
        self._sensor = HCSR04(trigger_pin=trigger_pin, echo_pin=echo_pin)

    def distance_cm(self):
        try:
            return self._sensor.distance_cm()
        except OSError:
            return 999  # Kein Echo empfangen → Hindernis außer Reichweite


class IMUSensor:
    def __init__(self, i2c):
        self._imu = MPU6050(i2c)

    def heading(self):
        """Gibt die aktuelle Ausrichtung in Grad zurück."""
        return self._imu.heading()

`lib/` – Drittanbieter-Treiber

In diesem Ordner landen alle Bibliotheken, die Sie von außen übernehmen – zum Beispiel hcsr04.py oder mpu6050.py. Sie werden unverändert auf das Gerät kopiert und von den Klassen in components/ genutzt.

lib/
├── hcsr04.py     # Treiber für den Ultraschallsensor HC-SR04
└── mpu6050.py    # Treiber für das Gyroskop/Beschleunigungssensor MPU-6050

Zusammenfassung

Datei / Ordner	Zuständigkeit
`main.py`	Einstiegspunkt, startet den Controller
`controller.py`	State Machine, Hauptschleife, koordiniert alle Komponenten
`config.py`	Pins, Konstanten, Schwellwerte
`components/motor.py`	`DCMotor` – Geschwindigkeit und Richtung
`components/sensor.py`	Eigene Sensorklassen mit sauberer Schnittstelle
`lib/`	Unveränderte Drittanbieter-Treiber

Ich habe verstanden, dass diese Struktur eine Hilfe sein soll und nicht zwingend so umgesetzt werden muss.

Code Struktur

Warum Struktur wichtig ist

Empfohlene Verzeichnisstruktur

Was kommt wohin?

main.py – Der Startpunkt

config.py – Die Konfiguration

controller.py – State Machine & Steuerzentrale

components/motor.py – Die Motorsteuerung

components/sensor.py – Die Sensorik

lib/ – Drittanbieter-Treiber