Arduino开发必备的编程知识

1. 结构 (Structure)

在Arduino程序中，结构指的是程序的整体框架，包括程序的起始点和主要执行部分。

• setup()：

• setup()函数是Arduino程序的初始化部分，程序开始运行时会首先执行该函数。通常在这里进行一次性的初始化设置，例如配置引脚模式、初始化变量等。

• loop()：

• loop()函数是Arduino程序的主要执行部分，它会被无限循环执行，直到设备关闭或重新启动。在这个函数中，可以编写程序的主要逻辑，处理传感器数据、控制执行器等。

2. 控制结构 (Control Structures)

控制结构用于控制程序的执行流程，根据条件执行不同的代码块，或者根据循环次数执行代码块。

• if：

• if语句用于根据条件执行代码块，如果条件为真，则执行if后的代码块。

• if...else：

• if...else语句用于在条件为真时执行一个代码块，否则执行另一个代码块。

• for：

• for循环语句用于重复执行一段代码，通常用于已知循环次数的情况。

• switch case：

• switch case语句用于根据表达式的值执行不同的代码块，可以替代多个if...else语句。

• while：

• while循环语句用于在条件为真时重复执行一个代码块。

• do... while：

• do... while循环语句会先执行一次代码块，然后在条件为真时重复执行。

• break：

• break语句用于终止循环或switch语句的执行。

• continue：

• continue语句用于跳过循环中的当前迭代，继续下一次迭代。

• return：

• return语句用于从函数中返回一个值，并终止函数的执行。

• goto：

• goto语句用于无条件地转移到程序中的标签处。

3. 进一步的语法 (Further Syntax)

这一部分包括一些程序中常用的语法元素，例如分号、大括号、注释、预处理指令等。

• ; (分号)：

• 分号用于标记语句的结束。

• {} (大括号)：

• 大括号用于组合多个语句，形成一个代码块。

• // (单行注释)：

• 双斜线用于在一行代码后添加注释，注释内容在双斜线后。

• / / (多行注释)：

• /* */用于添加多行注释，注释内容在注释符号之间。

• #define：

• #define预处理指令用于定义一个宏。

• #include：

• #include预处理指令用于包含另一个文件的内容。

4. 算术运算符 (Arithmetic Operators)

算术运算符用于执行基本的数学运算，例如加法、减法、乘法和除法。

• = (赋值运算符)：

• 将右边表达式的值赋给左边的变量。

• + (加法)：

• 将两个数相加。

• - (减法)：

• 从第一个数中减去第二个数。

• * (乘法)：

• 将两个数相乘。

• / (除法)：

• 将第一个数除以第二个数。

• % (取模)：

• 返回第一个数除以第二个数的余数。

5. 比较运算符 (Comparison Operators)

比较运算符用于比较两个值之间的关系，并返回布尔值（true或false）。

• == (等于)：

• 如果两个值相等，则返回true；否则返回false。

• != (不等于)：

• 如果两个值不相等，则返回true；否则返回false。

• < (小于)：

• 如果第一个值小于第二个值，则返回true；否则返回false。

• > (大于)：

• 如果第一个值大于第二个值，则返回true；否则返回false。

• <= (小于等于)：

• 如果第一个值小于或等于第二个值，则返回true；否则返回false。

• >= (大于等于)：

• 如果第一个值大于或等于第二个值，则返回true；否则返回false。

6. 布尔运算符 (Boolean Operators)

布尔运算符用于对布尔值进行逻辑运算。

• && (逻辑与)：

• 如果两个条件都为true，则返回true；否则返回false。

• || (逻辑或)：

• 如果两个条件中有一个为true，则返回true；否则返回false。

• ! (逻辑非)：

• 将布尔值取反，如果原始值为true，则返回false；如果原始值为false，则返回true。

7. 指针访问运算符 (Pointer Access Operators)

指针访问运算符用于操作指针变量。

• * (解引用运算符)：

• 返回指针所指向地址的值。

• & (取地址运算符)：

• 返回变量的地址。

8. 位运算符 (Bitwise Operators)

位运算符用于对二进制位进行操作。

• & (按位与)：

• 如果两个位都为1，则返回1；否则返回0。

• | (按位或)：

• 如果两个位中有一个为1，则返回1；否则返回0。

• ^ (按位异或)：

• 如果两个位不相同，则返回1；否则返回0。

• ~ (按位取反)：

• 对操作数的每个位取反。

• << (左移位)：

• 将操作数的所有位向左移动指定的位数。

• >> (右移位)：

• 将操作数的所有位向右移动指定的位数。

9. 复合赋值运算符 (Compound Operators)

复合赋值运算符结合了赋值运算符和算术运算符，用于简化代码并提高效率。

• ++ (自增运算符)：

• 将变量的值增加1。

• -- (自减运算符)：

• 将变量的值减少1。

• += (加等于)：

• 将右侧的值加到左侧的变量上，并将结果赋给左侧的变量。

• -= (减等于)：

• 将右侧的值从左侧的变量中减去，并将结果赋给左侧的变量。

• *= (乘等于)：

• 将左侧的变量乘以右侧的值，并将结果赋给左侧的变量。

• /= (除等于)：

• 将左侧的变量除以右侧的值，并将结果赋给左侧的变量。

• &= (按位与等于)：

• 对左侧的变量和右侧的值执行按位与操作，并将结果赋给左侧的变量。

• |= (按位或等于)：

• 对左侧的变量和右侧的值执行按位或操作，并将结果赋给左侧的变量。

10. 变量 (Variables)

变量用于存储和操作数据，在程序执行过程中可以被赋予不同的值。

11. 常量 (Constants)

常量是固定不变的值，在程序中使用时不能被修改。

12. 数据类型 (Data Types)

数据类型定义了变量或常量可以存储的数据类型和范围。

• void：

• 表示无返回值的数据类型。

• boolean：

• 表示布尔值，只能是true或false。

• char：

• 表示一个字符，占用一个字节的内存空间。

• unsigned char：

• 表示无符号字符，范围为0到255。

• byte：

• 与unsigned char相同，表示一个字节的数据。

• int：

• 表示整数，占用两个字节的内存空间。

• unsigned int：

• 表示无符号整数，范围为0到65535。

• word：

• 与unsigned int相同，表示一个字的数据。

• long：

• 表示长整数，占用四个字节的内存空间。

• unsigned long：

• 表示无符号长整数，范围为0到4294967295。

• float：

• 表示单精度浮点数，占用四个字节的内存空间。

• double：

• 表示双精度浮点数，占用八个字节的内存空间。

• string - char array：

• 表示字符串，由字符数组组成。

• String - object：

• 表示字符串，是Arduino提供的字符串对象。

• array：

• 表示数组，用于存储多个相同类型的数据。

13. 转换 (Conversion)

转换函数用于将一个数据类型转换为另一个数据类型。

14. 变量作用域和限定符 (Variable Scope & Qualifiers)

变量作用域指的是变量在程序中的可见性范围，限定符用于改变变量的默认行为。

15. 实用函数 (Utilities)

实用函数用于执行常见的任务，例如获取变量的大小。

16. 函数 (Functions)

函数是用于执行特定任务的独立代码块，可以被调用和重复使用。

17. 数字输入/输出 (Digital I/O)

数字输入/输出函数用于控制Arduino板上的数字引脚，实现数字信号的输入和输出。

• pinMode()：

• 用于设置特定引脚的模式，可以是输入（INPUT）或输出（OUTPUT）。

• digitalWrite()：

• 用于向特定引脚写入数字值，可以是HIGH（高电平，即5V或3.3V）或LOW（低电平，即0V或接地）。

• digitalRead()：

• 用于读取特定引脚的数字值，返回HIGH或LOW。

18. 模拟输入/输出 (Analog I/O)

模拟输入/输出函数用于处理Arduino板上的模拟引脚，实现模拟信号的输入和输出。

• analogReference()：

• 用于设置模拟输入引脚的参考电压，默认为DEFAULT（一般是5V或3.3V）。

• analogRead()：

• 用于读取模拟输入引脚的模拟值，返回一个介于0到1023之间的整数，表示0V到参考电压之间的比例。

• analogWrite()：

• 用于向特定引脚写入模拟值，实现PWM（脉冲宽度调制）输出，可以产生模拟电压。

19. 高级输入/输出 (Advanced I/O)

高级输入/输出函数提供了一些特殊功能，如声音发生器和移位寄存器等。

• tone()：

• 用于在特定引脚产生特定频率的方波声音。

• noTone()：

• 用于停止之前通过tone()函数产生的声音。

• shiftOut()：

• 用于向外部设备（如74HC595移位寄存器）串行发送数据。

• shiftIn()：

• 用于从外部设备（如74HC165移位寄存器）串行接收数据。

• pulseIn()：

• 用于测量脉冲的持续时间。

20. 时间 (Time)

时间函数用于获取和管理时间信息。

• millis()：

• 返回自Arduino板启动以来经过的毫秒数。

• micros()：

• 返回自Arduino板启动以来经过的微秒数。

• delay()：

• 使程序暂停指定的毫秒数。

• delayMicroseconds()：

• 使程序暂停指定的微秒数。

21. 数学 (Math)

数学函数用于执行常见的数学运算。

• min()：

• 返回两个值中较小的那个。

• max()：

• 返回两个值中较大的那个。

• abs()：

• 返回一个数的绝对值。

• constrain()：

• 用于限制一个值的范围在指定的最小值和最大值之间。

• map()：

• 将一个值从一个范围映射到另一个范围。

• pow()：

• 返回一个数的指定次幂。

• sqrt()：

• 返回一个数的平方根。

22. 三角函数 (Trigonometry)

三角函数用于处理角度和三角形相关的计算。

• sin()：

• 返回给定角度的正弦值。

• cos()：

• 返回给定角度的余弦值。

• tan()：

• 返回给定角度的正切值。

23. 随机数 (Random Numbers)

随机数函数用于生成随机数。

• randomSeed()：

• 用于设置随机数生成器的种子。

• random()：

• 返回一个介于0和指定最大值之间的随机整数。

24. 位和字节操作 (Bits and Bytes)

位和字节操作函数用于处理二进制位和字节。

• lowByte()：

• 返回一个16位整数的低字节。

• highByte()：

• 返回一个16位整数的高字节。

• bitRead()：

• 读取一个字节中特定位的值。

• bitWrite()：

• 设置一个字节中特定位的值。

• bitSet()：

• 将一个字节中特定位设置为1。

• bitClear()：

• 将一个字节中特定位清零。

• bit()：

• 返回一个指定位的值。

25. 外部中断 (External Interrupts)

外部中断函数用于处理外部引脚的中断事件。

• attachInterrupt()：

• 将一个中断服务程序（ISR）与特定的引脚和中断触发条件关联起来。

• detachInterrupt()：

• 取消特定引脚上的中断服务程序（ISR）的关联。

26. 中断 (Interrupts)

中断函数用于启用和禁用中断处理。

• interrupts()：

• 启用中断处理。

• noInterrupts()：

• 禁用中断处理。

27. 通信 (Communication)

通信函数用于与其他设备或计算机进行通信。

• Serial：

• 串行通信对象，用于通过串口与计算机或其他设备进行通信。

• Stream：

• 流通信对象，用于处理数据流的输入和输出。

以上是Arduino语言参考中关于三角函数、随机数、位和字节操作、外部中断、中断和通信的一些重要知识。