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[讨论] Arduino编程语言教程，Arduino和单片机的区别

本帖最后由 Mary 于 2021-7-20 15:01 编辑

众所周知，Arduino是一个开放性源码电子平台，拥有灵活、易用的硬件和软件。Arduino作为知名度很高的微控制器，已经融入到好多领域。现在很多中小学生、老师、创客们、设计师、艺术家等都在玩arduino。
Arduino可以接受各种传感器的输入信号从而检测出运行环境，并通过控制光源，电机以及其他驱动器来影响其周围环境。板上的微控制器使用Arduino编程语言和Arduino开发环境，Arduino可以独立运行也可以与计算机进行通信。

那Arduino编程语言入门难吗？很多朋友会问，其实如果你会编程语言C或者C++的话那一点都不难，如果您是小白用户那估计要费点功夫学习了。

Arduino使用C/C++编写程序，虽然C++兼容C语言，但这是两种语言，C语言是一种面向过程的编程语言，C++是一种面向对象的编程语言。早期的Arduino核心库使用C语言编写，后来引进了面向对象的思想，目前最新的Arduino核心库采用C与C++混合编写而成。

通常我们说的Arduino语言，是指Arduino核心库文件提供的各种应用程序编程接口（Application Programming Interface，简称API）的集合。这些API是对更底层的单片机支持库进行二次封装所形成的。例如，使用AVR单片机的Arduino的核心库是对AVR-Libc（基于GCC的AVR支持库）的二次封装。
这些封装好的API，使得程序中的语句更容易被理解，我们不用理会单片机中繁杂的寄存器配置，就能直观的控制Arduino，增强程序的可读性的同时，也提高了开发效率，这也是arduino与单片机的最大区别，使用更简单，效率更高。

下面我们就来学习下arduino编程语言入门教程：
1. 关键字
语法符号：
;
;是一条语句结束的标志，供编译器识别，必须得有。

{}
{}将多条语句合成一个复合语句，能划分语句的作用域，增强整体整体的可读性。
//
//行注释，该行//后的所有语句，文字将不被编译器所编译、执行。相似的，还有，在中的所有语句，文字将不被编译器所编译、执行。

if(表达式)
{
语句A;
}

if(表达式1)
{
语句1；
}
else if(表达式2)
{
语句2；
}
      ...
   else if(表达式n)
            {
            语句n；
            }
               else
                     {
                     语句n+1；
                     }

for(初始表达式；条件表达式；循环变量表达式)
{
循环体语句；
}

switch(表达式)
{
case 表达式常量1:语句序列1；
case 表达式常量2:语句序列2；
   ...
case 表达式常量i:语句序列i；
case 表达式常量n:语句序列n；
default:语句序列n+1；
}

while(条件表达式)
{
循环语句；
循环变量表达式；
}

do
{
循环体语句；
}while(条件表达式);

break;

continue；

return x;

goto 语句标号；

2. 数据类型： Arduino编程语言教程，Arduino和单片机的区别图1

3. 常量
HIGH | LOW 表示数字IO口的高低电平。HIGH 表示高电（1），LOW 表示低电平（0）。
INPUT | OUTPUT 表示数字IO口的方向，INPUT 表示输入（高阻态），OUTPUT  表示输出（AVR单片机能提供5V电压 40mA电流）。
true | false  true 表示真（1），false表示假（0）。

4. 程序结构
声明变量及接口名称（例如：int i;int ledPin=13;）。
void setup() 函数在程序开始时使用，初始化变量，管脚模式，调用库函数等（例如：pinMode(ledPin,OUTUPT);）。
void loop()  在void setup()函数之后，即初始化之后，loop() 让你的程序循环地被执行。使用它来运转Arduino。

5. 数字 I/O
以下型号为UNO
pinMode(pin, mode);
数字IO口输入输出模式定义函数，pin表示为0～13， mode表示INPUT或OUTPUT。
digitalWrite(pin, value) ;
数字IO口输出电平定义函数，pin表示为0～13，value表示为HIGH或LOW。
必须先定义为输入或输出模式digitalWrite才能生效。
int digitalRead(pin);
数字IO口读输入电平函数，pin表示为0～13，value表示为HIGH或LOW。比如可以读数
字传感器。

6. 模拟IO
int analogRead(pin);
模拟IO口读函数，pin表示为0～5（ArduinoDiecimila为0～5，Arduino nano为0～7）。比如可以读模拟传感器（10位AD，0～5V表示为0～1023）。
analogWrite(pin, value) - PWM
数字IO口PWM输出函数，Arduino数字IO口标注了PWM的IO口可使用该函数通常在引脚的旁边标注~，pin表示3, 5, 6, 9,10, 11，value表示为0～255。比如可用于电机PWM调速或音乐播放。

7. 扩展 I/O
shiftOut(dataPin, clockPin, bitOrder,value)；
SPI外部IO扩展函数，通常使用带SPI接口的74HC595做8个IO扩展，dataPin为数据口，clockPin为时钟口，bitOrder为数据传输方向（MSBFIRST高位在前，LSBFIRST低位在前），value表示所要传送的数据（0～255），另外还需要一个IO口做74HC595的使能控制。

unsigned long pulseIn(pin, value)；脉冲长度记录函数，返回时间参数（us），pin表示为0～13，value为HIGH或LOW。比如value为HIGH，那么当pin输入为高电平时，开始计时，当pin输入为低电平时，停止计时，然后返回该时间。

8. 时间函数
unsigned long millis()；返回时间函数（单位ms），该函数是指，当程序运行就开始计时并返回记录的参数，该参数溢出大概需要50天时间。
delay(ms)；延时函数（单位ms）。
delayMicroseconds(us)；延时函数（单位us）。

9. 数学函数
min(x, y) ;求最小值。
max(x, y) ;求最大值。
abs(x) ; 计算绝对值。
constrain(x, a, b) ; 约束函数，下限a，上限b，x必须在ab之间才能返回。
map(value, fromLow, fromHigh, toLow,toHigh);约束函数，value必须在fromLow与toLow之间和fromHigh与toHigh之间。
pow(base, exponent);开方函数，base的exponent次方。
sq(x); 平方。
sqrt(x);开根号。
三角函数：
sin(rad);
cos(rad);
tan(rad);

10. 随机数函数
randomSeed(seed)；随机数端口定义函数，seed表示读模拟口analogRead(pin)函数。
long random(max)；随机数函数，返回数据大于等于0，小于max。
long random(min, max)；随机数函数，返回数据大于等于min，小于max。

11. 外部中断函数
attachInterrupt(interrupt, , mode；外部中断只能用到数字IO口2和3，interrupt表示中断口初始0或1，表示一个功能函数，mode：LOW低电平中断，CHANGE有变化就中断，RISING上升沿中断，FALLING 下降沿中断。
detachInterrupt(interrupt)；中断开关，interrupt=1 开，interrupt=0 关。
interrupts()；中断使能函数，用于使能中断。
noInterrupts()；中断禁止函数，禁止中断。

12. 串口收发函数
Serial.begin(speed)；串口定义波特率函数，speed表示波特率（串行每秒传输数据位数的速率），如9600，19200等。
int Serial.available()  判断缓冲器状态。
int Serial.read()；读串口并返回收到参数。
Serial.flush()；清空缓冲器。
Serial.print(data)；串口输出数据。Serial.print(数据，数据的进制) 默认为十进制（DEC）
Serial.println(data)；串口输出数据并带回车符。

13. 重要
以上列举了一些较常用的函数，事实上，在Arduino的安装目录下的libraries还有众多函数可以根据需要进行调用和学习。
也可以自己编写函数然后按照libraries目录下其他函数的格式打包好。放置在libraries目录下，然后自己就可以在IDE环境下调用自己编写的函数了。
Arduino编程语言教程，Arduino和单片机的区别图2