5Arduino编程语言基础Word格式.docx
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char类型
字符类型，长度为1个字节，本质为8位整型，表示范围为-128到127，可被赋值为字符或上述范围内的整数。
Charchr_a=‘a’;
Charchr_c=97;
unsignedchar类型
无符号字符类型，长度为1个字节，相当于8位无符号数，表示范围为0到255，可被赋值为字符或上述范围内的整数。
虽然Arduino所采用的单片机芯片RAM容量高于MCS-51单片机，但相比PC仍然是非常有限的，因此，依然要遵照单片机程序设计中对变量的使用“能省则省”的原则，根据变量可能的取值范围合理选择变量类型。
浮点类型
float类型
浮点数是指具有小数点的数字，浮点数通常用于近似模拟值和连续值，因为它们的分辨率高于整数。
Arduino中的浮点数长度为32位（4字节），表示范围为3.4028235E+38到3.4028235E-38。
floatnum=1.352;
double类型
在16位Arduino板上，double与float类型的长度相同，因此表示范围和精度也完全相同。
在32位Arduino板（如Due）上，双精度长度为64位（8字节），精度更高。
doublenum=45.352;
布尔类型
Boolean类型
C语言中是没有布尔类型的，C语言使用0或NULL代表“逻辑假”（false），使用非零值代表“逻辑真”（true）。
Arduino里设置了布尔类型，每个布尔变量占用1字节的内存，取值为true或false。
布尔类型使得逻辑表达式或代码更易读。
booleanval=false;
booleanstate=true;
字节与字类型
byte类型
byte类型等同于unsignedchar类型，长度为1字节，存储一个8位无符号数，表示范围从0到255。
bytem=25;
word类型
与unsignedint类型相同。
在8位Arduino板中为16位（2字节），在16位Arduino板（如Due、Zero）中，长度为32位（4字节）。
wordw=10000;
空类型
void
void关键字仅用于函数声明。
它表示该函数不会向调用它的函数返回任何信息。
数组类型
array
Arduino中数组的定义与使用与C语言完全相同。
intmyInts[6];
intmyPins[]={2,4,8,3,6};
intmySensVals[6]={2,4,-8,3,2};
charmessage[6]="
hello"
;
字符串（字符数组）
string
Arduino对字符串的处理有两种方式：
一是与传统C语言完全相同的字符数组方式，二是String对象方式。
charStr1[15];
charStr2[8]={'
a'
'
r'
d'
u'
i'
n'
o'
};
charStr3[8]={'
\0'
charStr4[]="
arduino"
charStr5[8]="
charStr6[15]="
也可以使用二维数组的形式来实现多行字符串的存储：
char*myStrings[]={"
Thisisstring1"
"
Thisisstring2"
Thisisstring3"
"
Thisisstring4"
Thisisstring5"
"
Thisisstring6"
voidsetup（）{
Serial.begin（9600）;
voidloop（）{
for（inti=0;
i<
6;
i++）{
Serial.println（myStrings[i]）;
delay（500）;
}
常量和变量
变量
Arduino的变量命名规则与C语言完全相同，变量名只能由字母、数字和下划线组成，且只能由字母和下划线开头。
与C语言一样，变量名是大小写敏感的。
与C语言相同，Arduino的变量按照作用范围分为全局变量和局部变量，全局变量在所有函数的外部声明，所有函数都可以访问全局变量的值，局部变量在函数形参及函数体内部声明，仅在声明的函数体内部可以访问。
全局变量在整个程序运行过程中始终存在，而局部变量在函数调用结束后其所占用的空间就会被释放，其值将随之消失。
常量
常量的命名规则同变量。
按照C语言的编程规约，一般常量名用全大写字母，以便于与变量名区分。
Arduino有一些内置的常量定义：
1.HIGH|LOW
通常用于表示某个引脚的高低电平，HIGH表示高电平，LOW表示低电平。
这对常量经常配合数字引脚输入输出函数（digitalWrite（）、digitalRead（））使用。
2.INPUT|OUTPUT|INPUT_PULLUP
用于表示某个引脚工作在输入或输出模式，INPUT表示输入，OUTPUT表示输出，INPUT_PULLUP表示启用内部上拉电阻的输入。
当某引脚被设定为INPUT后，如果外接到电源的上拉电阻（一般阻值为10K），则按键按下后该引脚的输入值为LOW，按键断开时该引脚的输入值为HIGH，如果接到地的下拉电阻，则相反。
如果没有外接的上拉或下拉电阻，当按键断开时，引脚将处于“浮空”状态，输入究竟是高电平还是低电平是不确定的。
为了避免这种不确定性，可以将该引脚输入模式设定为INPUT_PULLUP，这时将会启用单片机内部的上拉电阻，起到与外接上拉电阻同样的作用。
上述三个常量与pinMode（）函数配合使用，综合举例如下：
intledPin=13;
//将LED连接到13号引脚
pinMode（ledPin,OUTPUT）;
//将ledPin引脚设置为输出状态
voidloop（）
digitalWrite（ledPin,HIGH）;
//向ledPin引脚输出高电平
delay（1000）;
//延时1000毫秒
digitalWrite（ledPin,LOW）;
//向ledPin引脚输出低电平
intinPin=7;
//将一个按键连接到7号引脚
intval=0;
//用于保存按键输入状态的变量
//将ledPin设置为输出状态
pinMode（inPin,INPUT）;
//将inPin设置为输入状态
val=digitalRead（inPin）;
//将按键的状态读取到val变量
digitalWrite（ledPin,val）;
//将val变量的值输出到LED
整型常量
数制
举例
格式
十进制
123
二进制
B11010011
以“B”开头，八个0、1组成
八进制
0123
以“0”开头，数字范围为0-7
十六进制
0x123
以“0x”开头，数字范围为0-9，A-F或a-f
浮点常量
类型
纯小数
.123
纯小数可以省略小数点前的0
普通浮点数
1.234
科学计数法
1.23e4、1.23E-4
E或e均可
运算符
Arduino的运算符类型与用法与C语言完全相同。
算术运算符
=、+、-、*、/、%
比较运算符
==、<
、>
、<
=、>
=、!
=
逻辑运算符
&
、||、!
位运算符
、|、~、^、>
>
<
复合运算符
++、--、+=、-=、*=、/=、%=、&
=、|=
指针运算符
*、&
分支结构
Arduino的分支结构语法与C语言完全相同，包括if、if…else、switchcase三种结构。
单分支if结构：
if（表达式）
//若表达式为真，则执行{}内语句
双分支if…else结构：
else
//若表达式为假，则执行else后面{}内语句
多分支switchcase结构：
switch（变量）{
case常量1:
//若变量的值等于常量，则执行
break;
//跳出switch结构，应确保每个case分支最后有break
case常量2:
//语句
default:
//若前面所有常量值均不匹配，则执行default后面语句
循环结构
Arduino的循环结构与C语言完全相同，包括for、while、do…while三种结构。
也允许在循环体中使用break、continue，但为了保持结构化程序设计规则，一般不推荐使用这两条语句。
for循环：
for（初始化部分;
进入循环的条件;
循环变量值的修改）{
//一条或多条语句;
while循环：
while（表达式）{
//循环体，若表达式值为真，则执行
do…while循环：
do
//循环体
}while（表达式）;
while循环的循环体有可能没有被执行的机会（当括号中的表达式为假时），do…while循环的循环体则至少被执行一次。
Arduino编程语言本质上是一种面向过程的语言，与传统C语言类似，函数是构成Arduino程序的基本结构单位，Arduino内置函数涵盖了常用的输入输出、中断处理、数值计算、类型转换、字符处理、延时与定时等功能。
对各种外部传感器及扩展接口的支持，主要通过类库来实现，这使得Arduino语言具备了“基于对象”的特性——仅引入了类、对象、方法（函数）等面向对象的基本特性，因而并非真正“面向对象”的语言。
正是由于丰富的函数和类库的存在，极大地降低了Arduino应用系统的编程难度，诸如串行通信、I2C接口、中断处理、各种外接传感器模块的使用等都可以找到相应的函数或类库，编程者无需了解低层操作细节，只需要调用相应函数或对象的方法即可。
Arduino允许用户开发类库，Arduino社区有大量用户贡献和维护的类库。
函数
基本输入输出函数
Arduino的基本输入输出函数主要用于实现对通用I/O接口的读写操作，可以分为数字输入输出和模拟输入输出两类。
数字输入输出即向引脚读写高低电平。
模拟输入输出的含义是：
模拟输入仅适用于具有模数转换功能的引脚，即Arduino控制板上通常标注的A0、A1等引脚，其本质是模数转换，即将外加在该引脚上的电压值转换为数值存储到相应变量中；
所谓模拟输出，并非真正输出连续变化的电压或电流，而是输出一定频率的PWM信号，主要用于电机调速、舵机转向、LED调光等场景。
数字输入输出函数
与数字信号输入输出相关的函数主要有pinMode（）、digitalWrite（）与digitalRead（）三个，其中pinMode用来设定某个引脚为输入还是输出状态，也可以用来切换某个引脚的输入或输出状态，digitalWrite（）与digitalRead（）则用来实现输出与输入操作。
模拟输入函数
如前所述，模拟输入的本质是模数转换，8位Arduino控制板（如Uno、NANO等）具有6-8个模数转换引脚（编号为A0、A1等），也叫6-8个模数转换通道，每通道包含一个10位模数转换器，默认参考电压为5V的情况下，可以将加到引脚上的0-5V范围的电压对应转换为0-1023（210-1）范围的整数。
模数转换示例：
运行以下程序，调节可变电阻器，即可在串口监视器看到0-1023范围内变化的数值。
intanalogPin=3;
//可变电阻器中间引脚接Arduino控制板A3引脚
//可变电阻器另外两端分别接+5V和GND
//用于存储转换结果的变量
Serial.begin（9600）;
//初始化串口，以便输出转换结果
val=analogRead（analogPin）;
//实现模数转换
Serial.println（val）;
//从串口输出转换值
模拟输出函数
如前所述，模拟输出的本质是输出PWM信号。
并非所有的数字引脚内部都有能够支持PWM输出的硬件结构，基于ATMega328单片机的Arduino控制板（如Uno、Nano），A3、A5、A6、A9、A10及A11引脚可用于analogWrite函数的输出。
analogWrite函数有两个参数：
第一个参数指定输出的引脚，第二个参数指定PWM信号占空比，取值范围为0-255。
运行下列程序，将会看到LED的亮度随可变电阻的改变而改变。
intledPin=9;
//LED连接到数字引脚D9
//可变电阻器中间引脚连接到模拟引脚A3
//可变电阻器其余两脚分别接+5V和GND
//用于存储模数转换值的变量
//ledPin（D9）设置为输出
//模数转换
analogWrite（ledPin,val/4）;
//用模数转换值控制PWM占空比
//由于模数转换结果在0-1023之间，而PWM占空比的取值范围为0-255，因此要val/4
ATmega328
引脚名称
用作数字输入输出时Arduino编程语言中使用的编号
用作模拟输入时Arduino编程语言中使用的编号
Arduino板上标注的名称
PD0
不可用
PD1
1
PD2
2
PD3
3
3~
PD4
4
PD5
5
5~
PD6
6
6~
PD7
7
PB0
8
PB1
9
9~
PB2
10
10~
PB3
11
11~
PB4
12
PB5
13
PC0
14或A0
A0
PC1
15或A1
A1
PC2
16或A2
A2
PC3
17或A3
A3
PC4
18或A4
A4
PC5
19或A5
A5
高级输入输出函数
tone（）与noTone（）
用于输出一定频率的方波（占空比50%）信号，对Uno及近似型号，其频率范围为31-65535Hz。
语法：
tone（pin,frequency,duration）
pin：
输出引脚号，frequency：
频率，duration：
输出持续时间，单位为毫秒，数据类型为unsignedlong。
其中第三个参数为可选项，如省略，则直到调用noTone（pin）函数，相应的引脚上才停止输出。
注意，由于这两个函数均是利用了ATmega单片机中的一个定时器来实现的，所以同时只能在一个引脚上使用，如果要在多个引脚上输出，只能先停止正在输出的引脚。
例程如下：
voidsetup（）{
voidloop（）{
//将引脚8上的输出关闭
noTone（8）;
//在引脚6上输出频率为440Hz，持续时间200ms的方波
tone（6,440,200）;
delay（200）;
//将引脚6上的输出关闭
noTone（6）;
//在引脚7上输出频率为494Hz，持续时间500ms的方波
tone（7,494,500）;
//将引脚7上的输出关闭
noTone（7）;
//在引脚8上输出频率为523Hz，持续时间300ms的方波
tone（8,523,300）;
delay（300）;
shiftOut（）与shiftIn（）
这两个函数可以实现将一个或多个字节的数据诸位串行输出或输入，通常配合74HC595这类“串入并出”或“并入串出”芯片使用，达到节约单片机IO口线的目的。
shiftOut（dataPin,clockPin,bitOrder,value）
dataPin：
数据引脚，clockPin：
时钟引脚，提供驱动74HC595芯片进行移位动作的时钟脉冲，bitOrder：
移位的顺序，若从最高位开始移位，则可用系统常量MSBFIRST（MostSignificantBitFirst）表示，若从最低位开始移位，则用LSBFIRST（LeastSignificantBitFirst），value待移位输出或输入的数据，长度为1字节。
intdata=500;
//若输出的数据长度为2字节，则先通过移位运算取得其高字节（高8位）
shiftOut（dataPin,clock,MSBFIRST,（data>
8））;
//然后再输出其低8位。
注意，不管data是几个字节，shiftOut（）仅能输出其低8位
shiftOut（dataPin,clock,MSBFIRST,data）;
下面是一个完整的示例，依次在74HC595的Q0-Q7引脚上输出0-255：
//*******************************************************//
//Name:
shiftOutCode//
//Author:
CarlynMaw,TomIgoe//
//Date:
25Oct,2006//
//Version:
1.0//
//Notes:
Codeforusinga74HC595ShiftRegister//
//:
tocountfrom0to255//
//PinconnectedtoST_CPof74HC595
intlatchPin=8;
//PinconnectedtoSH_CPof74HC595
intclockPin=12;
////PinconnectedtoDSof74HC595
intdataPin=11;
//setpinstoout
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