Arduino程序函数详解与实际案例

一、Arduino程序的核心架构与函数解析

Arduino程序的核心由两个函数构成：setup() 和 loop()。这两个函数是所有Arduino代码的骨架，它们的合理使用决定了程序的结构和功能。

1.1 setup() 函数：初始化阶段

setup() 函数在程序启动时仅执行一次，用于完成初始化配置，例如设置引脚模式、启动串口通信或初始化外设。

示例代码

void setup() {pinMode(13, OUTPUT);  // 设置13号引脚为输出模式（LED）Serial.begin(9600);   // 初始化串口通信，波特率9600
}

编程知识扩展

1. 引脚模式配置：

   • pinMode(pin, INPUT/OUTPUT)：定义引脚为输入或输出。
   • 输入模式：用于读取传感器数据（如按钮状态）。
   • 输出模式：用于控制外设（如LED亮度）。

2. 串口通信：

   • Serial.begin(baudRate)：初始化串口，波特率需与PC端一致（如9600）。
   • Serial.print() / Serial.println()：向串口发送数据，便于调试和实时监控。

实际应用

• 调试工具：通过串口打印传感器数据（如温度、湿度），验证硬件连接是否正常。
• 错误提示：在初始化失败时输出错误信息，帮助快速定位问题。

1.2 loop() 函数：主循环逻辑

loop() 函数无限循环执行，包含程序的主要逻辑，例如控制LED闪烁、读取传感器数据或响应用户输入。

示例代码

void loop() {digitalWrite(13, HIGH);  // 点亮LEDdelay(1000);             // 延时1秒digitalWrite(13, LOW);   // 熄灭LEDdelay(1000);             // 延时1秒
}

编程知识扩展

1. 延时函数：

   • delay(milliseconds)：阻塞式延时，适用于简单定时任务。
   • 非阻塞延时：使用时间戳计算避免程序卡顿（见下文“高级延时策略”）。

2. 状态机设计：

   • 通过定义多个状态（如“等待”、“运行”、“结束”）管理复杂逻辑，提高代码可读性和可维护性。

实际应用

• LED控制：实现呼吸灯效果（通过PWM调节亮度）。
• 传感器采集：周期性读取环境数据并存储。

二、编程知识扩展：从基础到进阶

2.1 串口通信的高级应用

串口通信不仅是调试工具，还可实现与外部设备的数据交换。

示例代码：读取模拟传感器数据

void setup() {Serial.begin(9600);
}void loop() {int sensorValue = analogRead(A0);  // 读取模拟输入