Arduino编程

Arduino编程基础

参考资料：http://jsrun.net/t/YdpKp

关键字

if、if……else、for、switch、case、while、do……while、break、coninue、return、goto 。

语法符号

每条语句以“;”结尾，每段程序以“{}”括起来。

数据类型

boolean、char、int、unsigned int、long、unsigned long、float、double、string、array、void。

常量

HIGH或者LOW，表示数字I/O引脚的电平（1、0）；
INPUT或者OUTPUT，表示数字I/O引脚的方向，INPUT表示输入（高阻态），OUTPUT表示输出（AVR能提供5V电压，40mA电流）；
TRUE或者FALSE,表示真假（1、0）；

程序结构

主要包括两部分，即void setup()和void loop() 。

void setup()：
声明变量(int val)及引脚名称(ledPin = 13)、初始化变量和引脚模式(pinMode(ledPin,OUTPUT))、调用库函数等。

void loop()：
编程主体，不断地循环执行。

运算符

算数运算符

加 + ，减 - ，乘 * ，除 / ，取余 %

关系运算符

相等： ==
不等： !=
小于<，大于>，小于等于<=，大于等于>=

逻辑运算符

或： ||
与： &&
非：！

递增递减运算符

加1： ++
将运算符左边的值自增1，例如： x++ ,表示在使用x之后，再使x值加1。

减1： --
将运算符左边的值自减1，例如： x-- ,表示在使用x之后，再使x值减1。

函数

数字I/O引脚

pinMode(pin,mode) 一般在setup()里，先设置再使用
pin 参数表示要配置的引脚；mode设置模式为INPUT（输入）或OUTPUT（输出）。

digitalWrite(pin, value)
设置引脚的输出电压电压为高电平或低电平。value参数HIGH（高电平）或LOW（低电平）。

digitalRead(pin)
设置引脚为输入时，可以获取引脚的电压情况：HIGH（高电平）或LOW（低电平）。

//使用时需先在void setup()中初始化
  pinMode(pin,INPUT);// 引脚用作输入
  digitalWrite(pin, HIGH);// 引脚通过一个开关连接到接地，这里预设它默认值是HIGH

模拟I/O引脚

analogReference(type) 一般不使用
用于配置模拟引脚的参考电压，type类型参数3个，分别为：

DEFAULT 默认模式，参考电压是5V；
INTERNAL 低电压模式，使用片内基准电压2.56V；
EXTERNAL 扩展模式，通过AREF引脚获取参考电压。

注意：若不使用该函数，默认参考电压是5V。若使用AREF作为参考电压，需接一个5k欧的上拉电阻。

analogRead(pin) 模拟量输入
读取引脚的模拟量电压值，每读取一次需要用100微秒。参数pin为要取值的引脚，返回类型是int 。（返回值：0~1023）

analogWrite(pin,value) 模拟量输出
通过PWM（脉冲宽度调制）的方式在引脚（带“~”号的）上输出模拟量。主要应用于LED亮度、直流电机转速等控制。
value参数范围：0 ~ 255

高级I/O引脚

pulseIn(pin,state,timeout) 用于读取引脚脉冲的时间长度
state参数HIGH或LOW。如果是HIGH，该函数先将引脚变为高电平，然后开始计时，直到变为低电平停止计时。返回脉冲持续时间（单位ms），超时则返回0 （timeout参数也可以不填）。

时间函数

delay() 延时函数，单位毫秒 ms
参数是延时时长。延时1秒示例：delay(1000);

delayMicroseconds() 延时函数，单位微秒 μs
1ms = 1000μs

millis() 计时函数，单位是ms
单片机通电到现在运行的时间长度，单位是ms，最长记录到9小时22分钟（超出从0开始）。返回值j = millis();,是unsigned long型。

micros（） 计时函数，单位微秒 μs
单片机通电到现在运行的时间长度，70min（分钟）溢出。

中断函数

attachInterrupt(interrupt,function,mode) 用于设置中断
interrupt 中断源，可选0或1，对应数字引脚2或3号。

function 中断处理函数，是一段子程序，当中断发生时执行。

mode 触发模式，有4种：

LOW（低电平触发）
CHANGE(变化时触发)
RISING(低电平变为高电平触发)
FALLING(高电平变为低电平触发)

detachInterrupt(interrupt) 取消中断
interrupt参数是要取消的中断源。

串口通信函数

Serial.begin() 用于设置串口的波特率例如：Serial.begin(9600);

Serial.available() 判断串口是否收到数据，返回值为int型，不带参数。

Serial.read() 该函数不带参数，只将串口数据读入。返回值为串口数据，int型。

Serial.print() 该函数向串口发送数据，可以发送变量或字符串

Serial.print(“Hello”); //发送字符串
Serial.print(x, DEC); //以十进制发送变量x
Serial.print(x, HEX); //以十六进制发送变量x

Serial.println() 与Serial.print()类似，只是多了换行功能

Arduino的库函数

与C、C++一样，也有相关的库函数，与C语言的头文件使用类似，需要#include 语句，如#include <Servo.h>

程序实例

环境：win10电脑安装Arduino IDE 1.8.16软件（113MB；下载：国内、官方），通过usb线连接Arduino UNO开发板usb口。

串口打印Hello World

void setup() {
  Serial.begin(9600);//打开串口，设置波特率为9600bps
}
void loop() {
  Serial.println("Hello world!");
  delay(1000);
}

串口接收单字符数据

int ledPin = 13;
int val;
void setup() {
  pinMode(ledPin,OUTPUT);
  Serial.begin(9600);//打开串口，设置波特率为9600bps
}
void loop() {
  val = Serial.read();
  if(-1 != val){
    Serial.println(val);
    if('H' == val){
      digitalWrite(ledPin, HIGH);
      delay(1000);
      digitalWrite(ledPin, LOW);
      }
    }
}

串口接收多个字符数据

参考：[Arduino] 在串口读取多个字符串，并且转换为数字数组

int sensor = A0;
int led = 9;
int ledPin = 13;
int val;
//定义一个comdata字符串变量，赋初值为空值
String comdata = "";
int mark = 0;
void setup() {
  pinMode(ledPin,OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
   //不断循环检测串口缓存，一个个读入字符串，
    while (Serial.available() > 0)
    {
      //读入之后将字符串，串接到comdata上面。
      comdata += char(Serial.read());
      //延时一会，让串口缓存准备好下一个数字，不延时会导致数据丢失，
      delay(2);
      //标记串口读过数据，如果没有数据的话，直接不执行这个while了。
      mark = 1;
    }
     
    if(mark == 1)  //如果接收到数据则执行comdata分析操作，否则什么都不做。
    {
      //显示刚才输入的字符串（可选语句）
      Serial.println(comdata);
      //显示刚才输入的字符串长度（可选语句）
      Serial.println(comdata.length());
      Serial.println(comdata[0]); ////接收的第1位字符
      Serial.println(comdata[1]); //接收的第2位字符
      //Serial.println(comdata);
      if('H' == comdata[0] && 'A' == comdata[1]) {
        digitalWrite(ledPin, HIGH);
        Serial.println("LED H on");
        delay(3 * 1000);
        digitalWrite(ledPin, LOW);
        Serial.println("LED H off");
      }
      if('A' == comdata[0]){
        digitalWrite(ledPin, HIGH);
        Serial.println("LED H5 on");
        delay(1000);
        digitalWrite(ledPin, LOW);
        Serial.println("LED H5 off");
        
        delay(1000);
        digitalWrite(ledPin, HIGH);
        Serial.println("LED H5 on");
        delay(1000);
        digitalWrite(ledPin, LOW);
        Serial.println("LED H5 off");
      }
      if ('g' == comdata[0] && 'a' == comdata[1]) {
        get_a();
      }
        comdata = "";
        mark = 0;
    }  //if(mark == 1)
}
void get_a() 
  {
  int v; 
  v = analogRead(sensor);
  Serial.println(v,DEC);//观察读取的模拟量
  analogWrite(led,v/4);//读取值范围是0~1023，除以4才能得到0~255的区间值
  }

控制13号引脚LED小灯亮灭

/*
 重复开关LED间隔1000ms=1s
 */
//多数Arduino开发板的13引脚都有LED
//定义引脚名称
int led = 13;
//setup()程序通电时执行一次
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode(led, OUTPUT);
}
//loop()程序不断重复执行
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  digitalWrite(led, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(led, LOW);
  delay(1000);
}

用按钮（数字引脚）控制LED小灯

int button = 9;
int ledPin = 13;
void setup() {
  pinMode(button,INPUT);// 9号口用作输入
  digitalWrite(button, HIGH);// 9号口通过一个开关连接到接地，这个口其实只会有两个状态：HIGH，LOW，这里预设它默认值是HIGH 
  pinMode(ledPin,OUTPUT);
}
void loop() {
  if(digitalRead(button) == LOW) 
    digitalWrite(ledPin,HIGH);
  else 
    digitalWrite(ledPin,LOW);
}

用9号引脚（输出）控制舵机

#include <Servo.h>
Servo myservo;
int pos = 0;
void setup(){
  myservo.attach(9);
}
void loop(){
  //左转
  for(pos = 0; pos <= 180; pos += 1)
  {
    myservo.write(pos);
    delay(0);
  }
  //右转
  for(pos = 180; pos >= 0; pos -= 1)
  {
    myservo.write(pos);
    delay(30);//控制速度
  }
}

模拟输入控制输出

A0引脚连电位器信号输出脚；D9连LED小灯

int sensor = A0;
int led = 9;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  int v; 
  v = analogRead(sensor);
  Serial.println(v,DEC);//观察读取的模拟量
  analogWrite(led,v/4);//读取值范围是0~1023，除以4才能得到0~255的区间值
}