东大比赛第二课

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arduino程序基本框架

打开Arduino IDE会显示程序模板，将在这两个函数模块里进行对应程序的编写。程序从上到下依次执行。程序保存后是一个后缀为.ino的文件。arduino的所有程序都是由图中两大块组成，分别是 setup() 函数和 loop() 函数。

引脚

开发板连接外设，主要通过INPUT（输入）,OUTPUT（输出）实现与外围设备的之间的互相控制，简称为IO，主要有三类。

IO（输入输出）	INPUT（输入）	例如	OUTPUT（输出）	例如
数字IO	digitalRead()；	开关	digitalWrite()；	LED
模拟IO	analogRead()；	旋钮开关	analogWrite()；	马达
串口IO	Serial.read()；	蓝牙从	Serial.read()；	蓝牙主

注意：板子上的引脚标记为实际芯片引脚，使用arduino编程时引脚要填写arduino官方的数字引脚与模拟端口引脚号

如设置板子的B0引脚为输出模式，则代码为pinMode(2,OUTPUT);

setup() 函数

setup()函数主要负责设置参数，这个区域内的代码只会被执行一次。各个模块与引脚的初始化程序常常被放在这个函数内。

以下是几个常见语句：

语句	功能
pinMode( 引脚编号 , INPUT )；	设置引脚为输入模式
pinMode( 引脚编号 , OUTPUT )；	设置引脚为输出模式
Serial.begin()；	设置串口

loop() 函数

loop()函数里面的代码是循环执行的。程序从第一行开始执行，setup() 里的程序执行完成后，开始执行loop() 里的程序。由于loop() 是循环执行的，第一次执行结束，程序将返回到loop() 继续执行，循环往复。

setup() 模块里面设置引脚为 OUTPUT 时，为输出信号,loop()函数写法如下

语句	功能
digitalWrite( x ,HIGH)；	x引脚输出高电平
digitalWrite( x ,LOW)；	x引脚输出低电平
analogWrite( x , i )；	x引脚输出一个PWM，PWM的占空比为 i/255
Serial.print()；	输出串口数据
delay( x )；	延迟x毫秒

例子，要让数字引脚2，1s开1s关，一直循环

LED的长脚接数字引脚2，短脚接GND

代码

// 测试Arduino 2引脚，引脚1000ms开，1000ms关
void setup() {
  // 初始化2号引脚为输出模式
    pinMode(2, OUTPUT);
}

void loop() {
  // 将2引脚设置为高电平（开）
    digitalWrite(2, HIGH);
  delay(1000);  // 保持打开1000ms
  // 将2引脚设置为低电平（关）
    digitalWrite(2, LOW);
  delay(1000);  // 保持关闭1000ms
}

实验现象：可以看到LED在闪烁

setup() 模块里面设置引脚为 INPUT 时，为输入信号，即读取,loop()函数写法如下：

语句	功能
digitalRead( x )；	读取x引脚的数据
Serial.read()；	读取串口数据

变量

类型	定义变量
整形	int+变量名
浮点型	float+变量名
双精度浮点型	double+变量名
字符型	char+变量名

给变量赋值

变量名=对应值；

语句	功能
int a; a =5；	定义整形变量a;整型变量a赋值为5
float b; b =1.1;	定义浮点型变量b;浮点型变量b赋值为1.1
char c; c ='x';	定义字符型变量c;字符型变量c赋值为x

micros () 函数

micros() 函数用于获取 Arduino 板启动当前程序后累计的微秒数（时间换算：1 秒 = 1,000 毫秒 = 1,000,000 微秒），返回值类型为 unsigned long（无符号长整型），适用于需要高精度计时的场景。

1. 核心特性

特性描述	具体说明
时间精度	远高于 `delay()`（毫秒级）和 `millis()`（毫秒级），最小计时单位为微秒
数值范围	取值范围为 0 ~ 4294967295 微秒（约 71.5 分钟），达到最大值后会溢出归零重新计数
程序影响	非阻塞式函数，调用时不会暂停程序执行，可用于并行任务的精准计时

2. 基本语法与变量定义

语法格式	功能说明	示例代码
`unsigned long 变量名 = micros();`	定义无符号长整型变量，存储当前微秒数	`unsigned long currentMicros = micros();`

应用场景：非阻塞式定时任务

替代 delay() 实现 “定时执行任务”，同时不影响其他代码运行（如并行检测传感器、刷新显示等）。

步骤	代码示例	功能说明
1. 定义变量	`unsigned long lastTime = 0; const unsigned long interval = 200000;`	`lastTime`：上一次执行任务的时间；`interval`：定时间隔（200,000 微秒 = 0.2 秒）
2. 获取当前时间	`unsigned long currentTime = micros();`	每次循环获取最新微秒数
3. 判断定时条件	`if(currentTime - lastTime >= interval)`	若当前时间与上次执行时间的差值≥定时间隔，触发任务
4. 执行任务并更新时间	`digitalWrite(2, !digitalRead(2)); lastTime = currentTime;`	翻转 LED 状态，更新上次执行时间

完整示例代码：

unsigned long lastTime = 0;       // 上一次执行任务的时间
const unsigned long interval = 200000; // 定时间隔（200,000微秒 = 0.2秒）

void setup() {
  pinMode(2, OUTPUT); // 设置2号引脚为输出模式
}

void loop() {
  unsigned long currentTime = micros(); // 获取当前微秒数
  
  // 满足定时条件时执行任务
  if(currentTime - lastTime >= interval){
    lastTime = currentTime; // 更新上次执行时间，避免重复触发
    digitalWrite(2, !digitalRead(2)); // 翻转LED状态（亮→灭/灭→亮）
  }
  
  // 其他并行代码（不会被定时任务阻塞）
  // 例如：Serial.print("当前时间："); Serial.println(currentTime);
}

4. 注意事项

注意点	详细说明
溢出处理	若需超过 71.5 分钟的计时，需在代码中添加 “溢出判断逻辑”，避免计时错误（例如：当 `currentTime < lastTime` 时，说明已溢出，需重新计算时间差）
变量类型	必须使用 `unsigned long` 类型存储返回值，若用 `int` 或 `long` 会导致数值溢出，出现错误结果