Arduino 基本语法

这里给你提供一个Arduino语法函数的操作指令讲解。

详细内容请参考：http://arduino.cc/en/Reference/HomePage

程序结构

一个Arduino程序分为两部分：

void setup（）

在这个函数里防止初始化Arduino的程序，使主循环程序在开始之前设置好相关参数。

void loop（）

这是Arduino的主函数。这套程序会一直重复执行，直到电源被断开。

特殊标点及符号

Arduino语言运用了一些符号来描绘程序代码，例如，注释和程序部分。

；（分号）

Arduino每条指令（代码行）都以分号结束。这样的语法可以让你自由安排车刚需代码，甚至可以将两条指令放在同一行，只要你用一个分号把它们隔开就行了（然而，这样做会让你的程序代码更难以阅读）。

例如：

delay(100);

{}（大括号）

用来注释程序代码的分区。例如，当你为loop()函数编写代码时，必须咱编码的前后用大括号括起来。

例如：

void loop(){

serial.println(“TSRobot”);

}

注释

这是Arduino程序编译中忽略的一部分，但是它有助于提醒你自己或别人这小段程序代码的功能。

在Arduino里有两种形式的注释。

//单行注释：这行会被忽略掉

/*多行注释：

你可以

在这里

写出

一整首诗

常量

Arduino语言有一些特殊意义的关键字。

例如：

HIGH和LOW用来表示你打开或关闭（高电平或者低电平）；

Arduino的一个引脚（pin），INPUT和OUTPUT用来设定某个特定引脚是输入接口还是输出接口；

INPUT_PULLUP用来设定某个引脚为输入，并且被拉高；

True和False，像它们的字面意思一样；表示一个条件或一个运算是真还是假。

变量

变量保存在Arduino内存中，它可以用来保存数据，你可以应用这个变量的数据来计算或者将这个数据应用到程序中。正如字面意思，变量在程序中是可以随便更改的。

因为Arduino是一个非常简单的微处理器，所以当你声明一个变量时，还必须指定它的类型。这意味着告诉处理器为你所要存储的数据留出多大的空间。

下面是一些常见的数据类型：

Boolean（布尔）

只能是真或者假两种值。

char（字符）

保存一个字符，如“A”。和任何计算机一样，Arduino将字符存储为一个数字，虽然你拷打的是文字。当字符用数字里存储时，数值范围是-128到127。

注意：在计算机系统里主要有两组有效字符：ASCII和UNICODE。ASCII有127个可用字符，主要用于串行终端之间文本的传输，相应的计算机系统的例子如大型机、小型机之间传送文本。UNICODE在现代计算机操作系统中有大量的实用字符，可以代表多种语言。在传输短字节语言方面，ASCII仍很实用，如只用拉丁文（意大利语、英语）、阿拉伯数字、常见的打印机符号、标点符号等情况。

byte（字节）

存储0-255的数字。像char一样，byte只能用一个字节（8位）的存储空间。

int（整型）

用2个字节表示一个内存空间，从-32768到32767之间的整数，这是用于Arduino的最普遍的数据类型之一。

unsigned int（无符号整型）

像int一样，也用2个字节的空间，但是无符号的前缀意味着它不能存储负数，它的范围是0-65535。

long（长整型）

它是int的两倍大小。能够存储-2147483648到2417483647之间的数字。

unsigned long（无符号长整型）

无符号长整型的范围是0到4294967295

float（浮点型）

它的存储空间很大，能够存储浮点值，你能用它存储带小数的数字，每个浮点型会用掉四个字节，所以要谨慎使用。

double（双精度浮点型）

双精度浮点数最大值为1.797 693 134 862 315 7乘以10的308次方。哇，非常大！

string（字符串）

用一组ASCII字符来存储文本信息（你可以用字符串通过串口发送一条信息、或者在LCD显示屏上展示）。字符串的每一个字符会占用一个字节的存储空间，加上一个零字符。表示字符串的结束。

用两种表达方：

char string1[] = “Arduino”; //7个字符 + 1个零字符

char string2[] = “Arduino”; //同上

array（数组）

数组就是通过索引存取的变量列表，它们用来建立数值的表格。例如，如果你想存储不同亮度的LED值，你固然可以创立6个变量，分别为light01、light02等，但更好的方法是用一个像int light[6] = {0,20,50,75,100,150};这样的数组。

array这个词实际上不用在变量声明：数组用符号[]和｛｝来表示即可。

控制指令

Arduino利用了一些关键字控制了程序的执行流程。

If…else

If后面的括号里必须要有一个表示判断的表达式。如果表达式为真，则继续执行下面的语句；如果是假，则下面的代码将被跳过，执行else下的指令代码。你也可以只用if而不搭配else。

例如：

If(val == 1){

digtalWrite(LED,HIGH);

}

for

用来指明一段代码重复的次数。

例如：

for(int I = 0; i< 10; i++){

Serial.print(“TSRobot”);

}

switch case

如果说if就像程序的岔路口，那么switch case就像一个多选择环形路口。switch case根据变量的数值让程序有了更多的选择，比起一长串的if函数，switch case可以让程序看上去更为简洁。

例如：

switch (sensorValue){

case 23:

digitalWrite(13,HIGH);

break;

case 46:

digitalWrite(12,HIGH);

break;

default: //以上条件都不满足时执行预设指令

digitalWrite(13,LOW);

digitalWrite(12,LOW);

}

While

当whileh后的条件成立时，执行大括号内的程序代码。

例如：

// 当sensor值小于512时，让LED闪烁

sensorValue = analogRead(1);

while(sensorValue < 512){

digitalWrite(13,HIGH);

delay(100);

digitalWrite(13,LOW);

delay(100);

sensorValue = aalogRead(1);

}

do…while

与while相似，但不同之处在于：while函数是先判断while后的表达式；而do…while是先执行do后的程度段，再对while后的表达式进行判断。因此do…while的主程序段至少会被执行一次。

例如：

do {

digtialWrite(13,HIGH);

delay(100);

digtialWrite(13,LOW);

delay(100);

sensorVaule = analogRead(1);

} while(sensorVaule < 512);

break

这个语句可以让程序跳出一个循环，然后继续执行循环之后的程序代码段。也用于分隔switch case语句的不同部分。

例如：

// 当sensor值小于512时，让LED闪烁。

do {

// 当按键按下时跳出循环

If(digitalRead(7) == HIGH)

Break;

digtialWrite(13,HIGH);

delay(100);

digtialWrite(13,LOW);

delay(100);

sensorVaule = analogRead(1);

} while(sensorVaule < 512);

continue

在循环程序中使用，能让你跳过程序里的某些部分，然后再次判断表达式。

例如：

for( light = 0; light <255; light++){

// 忽略介于140至200之间的数值

If((x > 140) && (x < 200))

continue;

analogWrite(PWMpin, light);

delay(10);

}

return

用return在一个函数的结尾返回一个数值。例如，现在有一个函数叫做computeTemperature()，你想要传回储存在目前变量中的温度值，你可以这样写程序：

int computeTemperature(){

int temperature = 0;

temperature = (analogRead(0) + 45) / 100;

return temperature;

}

运算符

你可以通过特殊语法让Arduino去做一些复杂的运算。+和–就是我们在学校学习的加减法，乘法用*表示，除法用/表示。

例如：

a = 2 + 2;

light = ((12 * sensorValue) – 5 ) / 2;

remainder = 3 % 2; // 返回1，因为3除以2余1

比较运算符

当你在运用if，while，for，函数时，可以用到下列比较运算符：

==等于

!=不等于

<小于

>大于

<=小于等于

>=大于等于

布尔运算符

当你要结合多个判断条件时，可以用到布尔运算符。

例如，你要检测一个传感器的返回值是否是5至10之间的数，你可以这样写程序：

if((sensor >= 5) && (sensor <= 10))

布尔运算符有三种：&&逻辑与、||逻辑或、!逻辑非

复合运算符

这些运算符常用唉类似于“递增”这些常见的函数中，让程序代码看上去更整洁。

例如，让变量自身加1可以写成：

value = value + 1；

但也可以使用复合运算符把上面的式子简化成：

value++；

递增和递减（++和 —）

当对一个数值进行递增或递减时，要注意一点，那就是i++和++i之间的不同。i++是将i的值加1使i的值等于i+1；而当使用++i时，i在第一次执行程序时是i，直到第二次执行程序时才会被加1。这个原理同样适用于—。

+=，-=，*=及/=

这些运算符可以使程序运算式更加精简，下面是两个等价式：

a = a + 5;

a += 5;

输入输出函数

Arduino有一些处理输入输出功能的函数，在书中的一些例程里我们已经用到了一些。

pinMode(pin, mode)

将一个引脚配置成输入或者输出。

例如：

pinMode(7, INPUT); // 将引脚7定义为输入接口

digitalWrite(pin, value)

打开一个数值引脚并将其赋值高电平或者低电平，此引脚必须是前面定义过的输入或者输出模式，否则digitalWrite不生效。

例如：

digitalWrite(8, HIGH); // 给8号引脚高电平

int digitalRead(pin)

读取一个输入状态的引脚值。当引脚处于高电平状态时返回HIGH，否则返回LOW。

例如：

val = digitalRead(7); // 读取7号引脚的值并赋值给val

int analogRead(pin)

读取模拟输入引脚的值，并将其表示为0至1023之间的数值，对应0至5V的电压。

例如：

val = analogRead(0); // 读取模拟接口0的值，并赋值给val

analogWrite(pin, value)

改变该引脚的PWM输出数值，引脚（pin）可以是3、5、6、9、10、11。PWM值的改变范围是0至255，对应的电压输出值是0至5V。

例如：

analogWrite(9, 128); // 将9号引脚的LED点亮至50%亮度

shiftOut(dataPin, clockPin, bitOrder, value)

发送数据到移位寄存器，用来扩大数字输出范围，此函数使用时有一个引脚作为数据输出，另一个引脚用来表示时钟，bitOrder用来表示字节的格式（LSBFIRST是最低有效位，MSBFIRST是最高有效位），value则要输出字节的值。

例如：

shiftOut(dataPin, clockPin, LSBFIRST, 255);

unsigned long pulseIn(pin, value)

读取一个引脚的脉冲持续时间，例如使用红外传感器或者加速度计时。它们都是利用单位时间不同的脉冲来获得状态值的传感器。

例如：

time = pulseIn(7,HIGH); // 读取7号引脚持续为高电平的时间

时间函数

计算与控制芯片执行程序的时间。

unsigned long millis()

检测程序执行开始到当前的时间。

例如：

duration = millis()-lastTime; //表示从lastTime到当前的时间

delay(ms)

延迟一定毫秒的时间。

例如：

delay(500); // 延迟500ms

delayMicroseconds(us)

延迟一定微秒的时间。

例如：

delayMicroseconds(1000); //延时1000us

数学函数

Arduino也有很多自带的数学函数，包括三角函数等。

min(x, y)

x和y中返回最小值。

例如：

val = min(10, 20); // val 的值为10

max(x, y)

x和y中返回最大值。

例如：

val = max(10, 20); // val 的值为20

abs(x)

传回x的绝对值，正数的绝对值是其本身，负数的绝对值是其相反的数。例如：

val = abs(-5); // val 的值是5

constrain(x, a, b)

判断x与a和b的关系，若x小于a，则传回a；若x介于a与b之间，则传回x本身；若大于b，则传回b。

例如：

val = constrain(analogRead(0), 0, 255); // 忽略大于255的数

map(value, fromLow, fromHigh, toLow, toHigh)

将value的值按照fromLow与fromHigh的范围，对等转换至toLow与toHigh的范围。通常应用于读取相似信号，并将其转换到程序中所需的范围。

例如：

val = map(analogRead(0), 0,1023, 100, 200);

//将模拟接口0读取的0~1023的值转换成0~100的值

double pow(base, exponent)

传回一个数（base）的指数（exponent）的值

例如：

double x = pow(y, 32); //使x是y的32次方

double sqrt(x)

去x的平方根。

例如：

double a = sqrt(1138); // 1138的平方根是33.73425674438

double sin(rad)

传回某个角度（用弧度单位）的正弦值。

例如：

double sine = sin(2); // 2弧度的正弦值近似为0.90929737091

double cos(rad)

传回某个角度（用弧度单位）的余弦值。

例如：

double cosine = cos(2); // 2弧度的余弦值近似为 -0.41614685058

double tan(rad)

传回某个角度（用弧度单位）的正切值。

例如：

double tangent = tan(2); // 2弧度的正切值近似为 -2.18503975868

随机数函数

如果你需要随机数，你可以利用Arduino的随机数函数来产生随机数。

randomSeed(seed)

复位Arduino的随机数发生器，会产生一系列的随机数，虽然这些数字貌似是随机产生，但是它们的顺序其实还是可以被预测的。所以如果我们需要真正的一组随机数，我们就要重新设定随机数的种子。若我们没有连接一个模拟值引脚，它可以从周围环境（无线电波、宇宙射线、手机或者荧光灯的电磁干扰等）获得随机噪声。

例如：

randomSeed(analogRead(5)); // 利用5号引脚的噪声

long random(max)

long random(min, max)

传回指定区间的长整型随机数。如果没有规定最小值，则默认最小值为0。

例如：

long randnum = random(o, 100); //传回一个介于0~100之间的数

long randnum = random(11); //传回一个介于0~10之间的数

串行通信

前面实验课我们介绍过，可以通过USB与Arduino进行串口通信。下面我们介绍一些相关串口通信的函数。

Serial.begin(speed)

为与Arduino串口通信做准备，我们可以通过Arduino的上位机软件检测返回值，这里设置通信的波特率，我们通常使用9600，我们也可以使用其他的通信波特率，但最大值是115200.

例如：

Serial.begin(9600);

Serial.print(data)

Serial.print(data, encoding)

将数据通过串口传回，encoding指明数据传回类型，默认为纯文本格式。

例如：

Serial.print(75); //显示75

Serial.print(75, DEC); //同上

Serial.print(75, HEX); //“4B”（75的十六进制表达）

Serial.print(75,OCT); //“113”（75的八进制表达）

Serial.print(75, BIN); //“1001011”（75的二进制表达）

Serial.print(75, BYTE); //“K”（K的ASCII码值是75）

Serial.println(data)

Serial.println(data, encoding)

与Serial.print(data)相同，只是在传回数据的末尾多加一个换行符（\r\n）。换行符的意义就等于你在输入一些文字后敲入的回车键。

例如：

Serial.println(75); //显示“75\r\n”

Serial.println(75, DEC); //同上

Serial.println(75, HEX); //“4B\r\n”

Serial.println(75,OCT); //“113\r\n”

Serial.println(75, BIN); //“1001011\r\n”

Serial.println(75, BYTE); //“K\r\n”

int Serial.available()

传回一个数值，告诉上位机有多少字节没有被read()函数读取，若Serial.available()返回值是0，则代表串行数据都已被read()读取。

例如：

int count = Serial.available();

int Serial.read()

读取一个字节的串行数据

例如：

int data = Serial.read();

Serial.flush()

因为数据传输的速度要大于Arduino程序处理速度，所以Arduino会将数据先存放在缓存区中。如果有需要，我们可以利用Serial.flush()函数来清空缓存区，以确保缓存区的数据是最新的。

例如：

Serial.flush();

语法的学习很重要，它是我们与Arduino主板交流互动的桥梁，当然你也不用一口气全学会，可以先学习基础的，以后的实验中再累积！

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