第3章〓Arduino使用的语言





3.1Arduino 使用的语言 

Arduino使用C/C++编写程序。虽然C++兼容C语言，但却是两种语言，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。

通常所说的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，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。


3.2Arduino程序结构



如图31所示，Arduino程序的基本结构由setup()和loop()两个函数组成。



图31Arduino程序结构


1.  setup()

Arduino控制器通电或复位后，即会开始执行setup()函数中的程序，该程序只会执行一次。通常是在setup()函数中完成Arduino的初始化设置。

2.  loop()

setup()函数中的程序执行完毕后，Arduino会接着执行loop()函数中的程序。而loop()函数是一个死循环，其中的程序会不断地重复运行。通常是在loop()函数中完成程序的主要功能，如采集数据和驱动模块等。

3.3数字I/O口的操作函数

数字操作即为高低电平操作(0/1)。

pinMode(pin,mode)


设置引脚模式，mode有OUTPUT(输出)，INPUT(输入)。

digitalWrite(pin,value)


设置引脚的输出电平(高低)，value为高低电平(HIGH/LOW或1/0)。其中，低电平的电压为0V,高电平的电压为5V。

digitalRead(pin)


读取输入引脚的电平情况。当Arduino以5V供电时，会将范围为-0.5~1.5V的输入电压作为低电平识别，而将范围在3~55V的输入电压作为高电平识别。

在Arduino核心库中： OUTPUT被定义为1； INPUT被定义为0； HIGH被定义为1； LOW被定义为0。


3.4模拟I/O口的操作函数

在Arduino控制器中，编号前带有“A”的引脚是模拟输入引脚。

模拟I/O口可以将0~5V的电压转换为0~1023的整数形式表示。

analogRead(pin)


读取指定引脚的模拟值。pin必须是模拟输入引脚。

analogWrite(pin,value)


其中,pin是要输出PWM波(脉冲宽度调节)的引脚，value是PWM的脉冲宽度，范围为0~255。


3.5延时函数

使用延时函数delay()可以暂停程序，并通过参数来设定延时时间，用法如下： 

delay()； 


此函数是毫秒级延时,参数的数据类型为unsigned long。


3.6常用的数据类型 


1. char 字符型 

字符型，即char类型，占用1字节的内存空间，主要用于存储字符变量。在存储字符时，字符需要用单引号引用，例如： 

Char col ='c'


字符都是以数字形式存储在char类型变量中的，数字与字符的对应关系可参照ASCII码表。

2. int 整型 

整型即整数类型，取值范围为-32768~32767(-215~215-1)。

3. float 单精度浮点型 

float即浮点型数据类型，浮点数其实就是通常所说的实数。

浮点型数据运算较慢且有一定误差，因此，通常会把浮点型转换为整型来处理。


3.7常用的控制语句 


1.  if 语句

if语句是最常用的选择结构实现方式，当给定的表达式为真时，就会运行其后的语句。

（1） 简单分支结构。

if (表达式)

{

语句； 

}

（2）  双分支结构。

if...else，当给定的表达式为假时，则运行else后的语句。

if(表达式)

{

语句1； 

}

else

{

语句2； 

}

（3） 多分支结构。

将if语句嵌套使用，即形成多分支结构，以判断多种不同的情况。

if(表达式1)

{

语句1； 

}

else if(表达式2)

{

语句2； 

}

else if(表达式3)

{

语句3； 

}

......


2.  switch...case语句

当处理比较复杂的问题时，可能会存在有很多选择分支的情况，如果还使用if...else的结构编写程序，会使程序显得冗长，且可读性差。

此时可以使用switch...case语句，其一般形式为： 

switch(表达式)

{

case 常量表达式1； 

语句1

break;

case 常量表达式2； 

语句2

break;

case 常量表达式3； 

语句3

break;

......

default :

语句 n

break;

}


需要注意的是，switch后的表达式的结果只能是整型或字符型，如果使用其他类型，则必须使用if语句。

switch结构会将switch语句后的表达式与case后的常量表达式进行比较，如果相符就运行常量表达式所对应的语句； 如果不符则会运行default后的语句； 如果不存在default部分，程序将直接退出switch结构。

在进入case判断并执行完相应程序后，一般要使用break语句退出switch结构。如果没有使用break语句，则程序会一直执行到有break的位置，才会退出或运行完switch结构再退出。


3.  循环语句

（1） while 循环。

while循环是一种“当”型循环。当满足一定条件后，才会执行循环体中的语句，其一般形式为： 

while(表达式)

{

语句； 

}

do...while 循环


do...while循环与while循环不同，是一种“直到”循环，它会一直循环到给定条件不成立为止。do...while会先执行一次do语句后的循环体，再判断是否进行下一次循环，即

do

{

语句； 

}

while(表达式)； 



（2） for循环。

for循环比while循环更灵活，而且应用广泛。它不仅适用于循环次数确定的情况，也适用于循环次数不确定的情况。while和do...while都可以替换为for循环。其一般形式为： 

for(表达式1； 表达式2； 表达式3； )

{

语句； 

}


在一般情况下，表达式1为for循环初始化语句，表达式2为判断语句，表达式3为增量语句。


4.  循环控制语句

（1） break。

break语句只能用于switch多分支选择结构和循环结构中，使用它可以终止当前的选择结构或者循环结构，使程序转到后续的语句运行。break一般会搭配if语句使用，其一般形式为： 

if(表达式)

{

break； 

}


（2） continue。

continue语句用于跳过本次循环中剩下的语句，并且判断是否开始下一次循环。同样，continue一般搭配if语句使用，其一般形式为： 

if(表达式)

{

continue； 

}


3.8相关语法 


1. 注释 

“/*”与“*/”之间的内容以及“//”之后的内容均为程序注释，使用它们可以更好地管理代码。注释不会被编译到程序中，因此不影响程序的运行。

为程序添加注释的方法有以下两种。

（1） 单行注释，语句为： 

//注释内容


（2） 多行注释，语句为： 

/*

注释内容1

注释内容2

......

*/


2. define 

define即宏定义，即使用一个特定的标识符来代表一个字符串。宏定义的一般形式为： 

#define 标识符字符串


3. include 

“include”意为“包含”。若程序中使用#include语句包含了一个文件，例如#include<EEPROM.h>,那么在预处理时，系统会将该语句替换成EEPROM.h文件中的实际内容，然后再对替换后的代码进行编译。
文件包含命令的一般形式为： 

#include<文件名>

或 #include "文件名"


两种形式的效果是一样的，只是当使用<文件名>形式时，系统会优先在Arduino库文件中寻找目标文件，若没有找到，再到当前Arduino项目的项目文件夹中查找。而使用"文件名"形式时，系统会优先在Arduino项目的项目文件夹中查找目标文件，若没有找到，再查找Arduino库文件。