Arduino编程语言.docx
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Arduino编程语言
Arduino编程参考手册
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程序结构
变量
根本函数
setup（）
loop（）
控制结构
if
if...else
for
switchcase
while
do...while
break
continue
return
goto
相关语法
;分号
{大括号
//单行注释
/**/多行注释
#define宏定义
#include文件包含
算术运算符
=赋值
+（加）
-（减）
*（乘）
/（除）
%（取模）
比拟运算符
==等于
!
=（不等于）
<（小于）
>（大于）
<=（小于等于）
>=（大于等于）
布尔运算符
&&（逻辑与）
||（逻辑或）
!
（逻辑非）
指针运算符
*指针运算符
&地址运算符
位运算
&（位与）
|（位或）
^（位异或）
~（位非）
<<（左移）
>>（右移）
复合运算符
++（自加）
--（自减）
+=（复合加）
-=（复合减）
*=（复合乘）
/=（复合除）
&=（复合与）
|=（复合或）
范围
HIGH|LOW
INPUT|OUTPUT
true|false
整型常量
浮点数常量
数据类型
void
boolean
char
unsignedchar
byte
int
unsignedint
word
long
unsignedlong
float
double
string
String（c++）
array
数据类型转换
char（）
byte（）
int（）
word（）
long（）
float（）
变量作用域
变量作用域
static（静态变量）
volatile（易变变量）
const（不可改变变量）
辅助工具
sizeof（）（sizeof运算符）
ASCII码表
数字I/O
pinMode（）
digitalWrite（）
digitalRead（）
模拟I/O
analogReference（）
analogRead（）
analogWrite（）
指高级I/O
shiftOut（）
pulseIn（）
时间
millis（）
delay（ms）
delayMicroseconds（us）
数学库
min（）
max（）
abs（）
constrain（）
map（）
pow（）
sqrt（）
三角函数
sin（rad）
cos（rad）
tan（rad）
随机数
randomSeed（）
random（）
random（）
位操作
lowByte（）
highByte（）
bitRead（）
bitWrite（）
bitSet（）
bitClear（）
bit（）
设置中断函数
attachInterrupt（）
detachInterrupt（）
interrupts（）
noInterrupts（）
串口通讯
begin（）
available（）
read（）
flush
print（）
println（）
write（）
peak（）
serialEvent（）
程序结构
（本节直译自Arduino官网最新Reference）
在Arduino中,标准的程序入口main函数在内部被定义,用户只需要关心以下两个函数:
setup（）
当Arduino板起动时setup（）函数会被调用。
用它来初始化变量，引脚模式，开始使用某个库，等等。
该函数在Arduino板的每次上电和复位时只运行一次。
loop（）
在创立setup函数，该函数初始化和设置初始值，loop（）函数所做事的正如其名，连续循环，允许你的程序改变状态和响应事件。
可以用它来实时控制arduino板。
例如：
intbuttonPin=3;
voidsetup（）
{
Serial.begin（9600）;//初始化串口
pinMode（buttonPin,INPUT）;//设置3号引脚为输入模式
}
voidloop（）
{
if（digitalRead（buttonPin）==HIGH）
serialWrite（'H'）;
else
serialWrite（'L'）;
delay（1000）;
}
控制语句
if
if，用于与比拟运算符结合使用，测试是否已到达某些条件，例如一个输入数据在某个范围之外。
使用格式如下：
if（value>50）
{
//这里参加你的代码
}
该程序测试value是否大于50。
如果是，程序将执行特定的动作。
换句话说，如果圆括号中的语句为真，大括号中的语句就会执行。
如果不是，程序将跳过这段代码。
大括号可以被省略，如果这么做，下一行〔以分号结尾〕将成为唯一的条件语句。
if（x>120）digitalWrite（LEDpin,HIGH）;
if（x>120）
digitalWrite（LEDpin,HIGH）;
if（x>120）{digitalWrite（LEDpin,HIGH）;}
if（x>120）{
digitalWrite（LEDpin1,HIGH）;
digitalWrite（LEDpin2,HIGH）;
}//都是正确的
圆括号中要被计算的语句需要一个或多个操作符。
if...else
与根本的if语句相比，由于允许多个测试组合在一起，if/else可以使用更多的控制流。
例如，可以测试一个模拟量输入，如果输入值小于500，那么采取一个动作，而如果输入值大于或等于500，那么采取另一个动作。
代码看起来像是这样：
if（pinFiveInput<500）
{
//动作A
}
else
{
//动作B
}
else中可以进行另一个if测试，这样多个相互独立的测试就可以同时进行。
每一个测试一个接一个地执行直到遇到一个测试为真为止。
当发现一个测试条件为真时，与其关联的代码块就会执行，然后程序将跳到完整的if/else结构的下一行。
如果没有一个测试被验证为真。
缺省的else语句块，如果存在的话，将被设为默认行为，并执行。
注意：
一个elseif语句块可能有或者没有终止else语句块，同理。
每个elseif分支允许有无限多个。
if（pinFiveInput<500）
{
//执行动作A
}
elseif（pinFiveInput>=1000）
{
//执行动作B
}
else
{
//执行动作C
}
另外一种表达互斥分支测试的方式，是使用switchcase语句。
for
for语句
描述
for语句用于重复执行被花括号包围的语句块。
一个增量计数器通常被用来递增和终止循环。
for语句对于任何需要重复的操作是非常有用的。
常常用于与数组联合使用以收集数据/引脚。
for循环的头部有三个局部：
for（初始化局部;条件判断局部;数据递增局部）{
//语句块
。
。
。
}
初始化局部被第一个执行，且只执行一次。
每次通过这个循环，条件判断局部将被测试;如果为真，语句块和数据递增局部就会被执行,然后条件判断局部就会被再次测试，当条件测试为假时，结束循环。
例如：
//使用一个PWM引脚使LED灯闪烁
intPWMpin=10;//LED在10号引脚串联一个470欧姆的电阻
voidsetup（）
{
//这里无需设置
}
voidloop（）
{
for（inti=0;i<=255;i++）{
analogWrite（PWMpin,i）;
delay（10）;
}
}
编码提示：
C中的for循环比在其它计算机语言中发现的for循环要灵活的多，包括BASIC。
三个头元素中的任何一个或全部可能被省略，尽管分号是必须的。
而且初始化局部、条件判断局部和数据递增局部可以是任何合法的使用任意变量的C语句。
且可以使用任何数据类型包括floats。
这些不常用的类型用于语句段也许可以为一些罕见的编程问题提供解决方案。
例如，在递增局部中使用一个乘法将形成对数级增长：
for（intx=2;x<100;x=x*1.5）{
println（x）;
}
输出:
2,3,4,6,9,13,19,28,42,63,94
另一个例子，在一个for循环中使一个LED灯渐渐地变亮和变暗：
voidloop（）
{
intx=1;
for（inti=0;i>-1;i=i+x）{
analogWrite（PWMpin,i）;
if（i==255）x=-1;//在峰值切换方向
delay（10）;
}
}
switchcase
switchcase语句
就像if语句，switch...case通过允许程序员根据不同的条件指定不同的应被执行的代码来控制程序流。
特别地，一个switch语句对一个变量的值与case语句中指定的值进行比拟。
当一个case语句被发现其值等于该变量的值。
就会运行这个case语句下的代码。
break关键字将中止并跳出switch语句段，常常用于每个case语句的最后面。
如果没有break语句，switch语句将继续执行下面的表达式〔“持续下降〞〕直到遇到break，或者是到达switch语句的末尾。
例如：
switch（var）{
case1:
//当var等于1执行这里
break;
case2:
//当var等于2执行这里
break;
default:
//如果没有匹配项，将执行此缺省段
//default段是可选的
}
语法
switch（var）{
caselabel:
//statements
break;
caselabel:
//statements
break;
default:
//statements
}
参数
var:
与不同的case中的值进行比拟的变量
label:
相应的case的值
while
while循环
描述：
while循环将会连续地无限地循环，直到圆括号〔〕中的表达式变为假。
被测试的变量必须被改变，否那么while循环将永远不会中止。
这可以是你的代码，比方一个递增的变量，或者是一个外部条件，比方测试一个传感器。
语法：
while（expression）{
//statement（s）
}
参数：
expression-一个〔布尔型〕C语句，被求值为真或假
例如：
var=0;
while（var<200）{
//做两百次重复的事情
var++;
}
do...while
do循环
do循环与while循环使用相同方式工作，不同的是条件是在循环的末尾被测试的，所以do循环总是至少会运行一次。
do
{
//语句块
}while（测试条件）;
例如：
do
{
delay（50）;//等待传感器稳定
x=readSensors（）;//检查传感器的值
}while（x<100）;
break
break用于中止do，for，或while循环，绕过正常的循环条件。
它也用于中止switch语句。
例如：
for（x=0;x<255;x++）
{
digitalWrite（PWMpin,x）;
sens=analogRead（sensorPin）;
if（sens>threshold）{//bailoutonsensordetect
x=0;
break;
}
delay（50）;
}
continue
continue语句跳过一个循环的当前迭代的余下局部。
〔do，for，或while〕。
通过检查循环测试条件它将继续进行随后的迭代。
例如：
for（x=0;x<255;x++）
{
if（x>40&&x<120）{//createjumpinvalues
continue;
}
digitalWrite（PWMpin,x）;
delay（50）;
}
return
终止一个函数，并向被调用函数并返回一个值，如果你想的话。
语法：
return;
returnvalue;//bothformsarevalid
参数：
value:
任何类型的变量或常量
例如：
//一个函数，用于对一个传感器输入与一个阈值进行比拟
intcheckSensor（）{
if（analogRead（0）>400）{
return1;
else{
return0;
}
}
return关键字对测试一段代码很方便，不需“注释掉〞大段的可能是错误的代码。
voidloop（）{
//在此测试代码是个好想法
return;
//这里是功能不正常的代码
//这里的代码永远也不会执行
}
goto
在程序中转移程序流到一个标记点
语法：
label:
gotolabel;//sendsprogramflowtothelabel
提示：
在C程序中不建议使用goto，而且一些C编程书的作者主张永远不要使用goto语句，但是明智地使用它可以简化某些代码。
许多程序员不赞成使用goto的原因是，无节制地使用goto语句很容易产生执行流混乱的很难被调试程序。
尽管如是说，仍然有很多使用goto语句而大大简化编码的实例。
其中之一就是从一个很深的循环嵌套中跳出去，或者是if逻辑块，在某人些条件下。
例如：
for（byter=0;r<255;r++）{
for（byteg=255;g>-1;g--）{
for（byteb=0;b<255;b++）{
if（analogRead（0）>250）{gotobailout;}
//其它语句。
。
。
}
}
}
bailout:
相关语法
分号
用于一个语句的结束
例如
inta=13;
提示
忘记在一行的末尾加一个分号将产生一个编译器错误。
该错误信息可能是明显的，且会提及丧失分号，但也许不会。
如果出现一个不可理喻的或看起来不合逻辑的错误，其中一个首先要做的事就是检查分号丧失。
编译器会在前一行的附近发出抱怨。
大括号
大括号〔又称括弧或花括号〕是C语言的主要组成局部。
它们用在几个不同的结构中，大致如下，这可能会令初学者感到困惑。
一个左大括号必须有一个右大括号跟在后面。
这是一个常被称为平衡括号的条件。
ArduinoIDE〔集成开发环境〕包含一个方便的特性以检验平衡大括号。
只需选择一个大括号，甚至直接在一个大括号后面点击插入点，然后它的逻辑上的同伴就会高亮显示。
目前此功能有些许错误，因为IDE经常在文本中〔错误地〕发现一个已经被注释掉的大括号。
初级程序员，和从BASIC转到C的程序员常常发现使用大括号令人困惑或畏缩。
毕竟，用同样的大括号在子例程〔函数〕中替换RETURN语句，在条件语句中替换ENDIF语句和在FOR循环中替换NEXT语句。
由于大括号的使用是如此的多样，当插入一个需要大括号的结构时，直接在打出开括号之后打出闭括号是个不错的编程实践。
然后在大括号之间插入一些回车符，接着开始插入语句。
你的大括号，还有你的态度，将永远不会变得不平衡。
不平衡的大括号常常导致乖僻的，难以理解的编译器错误，有时在大型程序中很难查出。
因为它们的多样的使用，大括号对于程序的语法也是极其重要的，对一个大括号移动一行或两行常常显著地影响程序的意义。
大括号的主要用法
//函数
voidmyfunction（datatypeargument）{
statements（s）
}
//循环
while（booleanexpression）
{
statement（s）
}
do
{
statement（s）
}while（booleanexpression）;
for（initialisation;terminationcondition;incrementingexpr）
{
statement（s）
}
//条件语句
if（booleanexpression）
{
statement（s）
}
elseif（booleanexpression）
{
statement（s）
}
else
{
statement（s）
}
注释
注释是程序中的一些行，用于让自己或他人了解程序的工作方式。
他们会被编译器忽略，而不会输出到控制器，所以它们不会占用Atmega芯片上的任何空间。
注释唯一的目的是帮助你理解〔或记忆〕你的程序是怎样工作的，或者是告知其他人你的程序是怎样工作的。
标记一行为注释只有两种方式：
例如
x=5;//这是一个单行注释。
此斜线后的任何内容都是注释
//直到该行的结尾
/*这是多行注释-用它来注释掉整个代码块
if（gwb==0）{//在多行注释中使用单行注释是没有问题的
x=3;/*但是其中不可以使用另一个多行注释-这是不合法的*/
}
//别忘了加上“关闭〞注释符-它们必须是平衡的
*/
提示
当实验代码时，“注释掉〞你的程序的一局部来移除可能是错误的行是一种方便的方法。
这不是把这些行从程序中移除，而是把它们放到注释中，所以编译器就会忽略它们。
这在定位问题时，或者当程序无法编译通过且编译错误信息很乖僻或没有帮助时特别有用。
define
#define宏定义
宏定义是一个有用的C组件，它允许程序员在程序编译前给常量取一个名字。
在arduino中定义的常量不会在芯片中占用任何程序空间。
编译器在编译时会将这些常量引用替换为定义的值。
这虽然可能有些有害的副作用，举例来说，一个已被定义的常量名被包含在一些其它的常量或变量名中。
那样的话该文本将被替换成被定义的数字〔或文本〕。
通常，用const关键字定义常量是更受欢送的且用来代替#define会很有用。
Arduino宏定义与C宏定义有同样的语法
语法
#defineconstantNamevalue
注意‘#’是必须的
例如：
#defineledPin3
//编译器在编译时会将任何提及ledPin的地方替换成数值3。
提示
#define语句的后面分号。
如果你加了一个，编译器将会在进一步的页面引发奇怪的错误。
#defineledPin3;//thisisanerror
类似地，包含一个等号通常也会在进一步的页面引发奇怪的编译错误。
#defineledPin=3//thisisalsoanerror
include
#include包含
#include用于在你的sketch中包含外部的库。
这使程序员可以访问一个巨大的标准C库〔预定义函数集合〕的集合。
AVRC库〔AVR是Atmel芯片的一个基准，Arduino正是基于它〕的主参考手册页在这里。
注意#include和#define相似，没有分号终止符，且如果你加了，编译器会产生奇怪的错误信息。
例如
该例如包含一个用于输出数据到程序空间闪存的库，而不是内存。
这会为动态内存需求节省存储空间且使需要创立巨大的查找表变得更实际。
#include
prog_uint16_tmyConstants[]PROGMEM={0,21140,702,9128,0,25764,8456,
0,0,0,0,0,0,0,0,29810,8968,29762,29762,4500};
算术运算符
赋值
=赋值运算符〔单个等号〕
把等号右边的值存储到等号左边的变量中。
在C语言中单个等号被称为赋值运算符。
它与在代数课中的意义不同，后者象征等式或相等。
赋值运算符告诉微控制器求值等号右边的变量或表达式，然后把结果存入等号左边的变量中。
例如
intsensVal;//声明一个名为sensVal的整型变量
senVal=analogRead（0）;//存储〔数字的〕0号模拟引脚的输入电压值到sensVal
编程技巧
赋值运算符〔=号〕左边的变量需要能够保存存储在其中的值。
如果它缺乏以大到容纳一个值，那个存储在该变量中的值将是错误的。
不要混淆赋值运算符[=]〔单个等号〕和比拟运算符[==]〔双等号〕，后者求值两个表达式是否相等。
加，减，乘，除
描述
这些运算符〔分别〕返回两人运算对象的和，差，积，商。
这些操作受运算对象的数据类型的影响。
所以，例如，9/4结果是2，如果9和2是整型数。
这也意味着运算会溢出，如果结果超出其在相应的数据类型下所能表示的数。
〔例如，给整型数值32767加1结果是-32768〕。
如果运算对象是不同的类型，会用那个较大的类型进行计算。
如果其中一个数字〔运算符〕是float类型或double类型，将采用浮点数进行计算。
例如
y=y+3;
x=x-7;
i=j*6;
r=r/5;
语法
result=value1+value2;
result=value1-value2;
result=value1*value2;
result=value1/value2;
参数：
value1:
任何变量或常量
value2:
任何变量或常量
编程技巧：
要知道整型常量默认为int型，因此一些常量计算可能会溢出〔例如：
60*1000将产生负的结果〕
选择一个大小足够大的变量以容纳你的最大的计算结果。
要知道你的变量在哪一点将会“翻转〞且要知道在另一个方向上会发生什么，例如：
〔0-1〕或〔0-32768〕。
对于数学需要分数，就使用浮点变量，但是要注意它们的缺点：
占用空间大，计算速度慢。
使用强制类型转换符例如：
〔int）myFloat以在运行中转换一个变
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