Arduino语言

Arduino使用C/C++编写程序，虽然C++兼容C语言，但这是两种语言，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。
通常我们说的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，简称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。例如，使用AVR单片机的Arduino的核心库是对AVR-Libc（基于GCC的AVR支持库）的二次封装。
传统开发方式中，你需要厘清每个寄存器的意义及之间的关系，然后通过配置多个寄存器来达到目的。

而在Arduino中，使用了清楚明了的API替代繁杂的寄存器配置过程，如以下代码：
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代码
001
002
pinMode(13,OUTPUT);
digitalWrite(13,HIGH);

pinMode(13,OUTPUT)即是设置引脚的模式，这里设定了13脚为输出模式；而digitalWrite(13,HIGH) 是让13脚输出高电平数字信号。

这些封装好的API，使得程序中的语句更容易被理解，我们不用理会单片机中繁杂的寄存器配置，就能直观的控制Arduino，增强程序的可读性的同时，也提高了开发效率。

在上一章我们已经看到第一个Arduino程序Blink，如果你使用过C/C++语言，你会发现Arduino的程序结构与传统的C/C++结构的不同——Arduino程序中没有main函数。

其实并不是Arduino没有main函数，而是main函数的定义隐藏在了Arduino的核心库文件中。Arduino开发一般不直接操作main函数，而是使用Setup和loop这个两个函数。

通过Arduino IDE菜单>文件>示例>01.Basics>BareMinimum可以看到Arduino程序的基本结构：
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代码
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009
voidsetup()
{
  // 在这里加入你的setup代码，它只会运行一次：
}
 
voidloop()
{
  // 在这里加入你的loop代码,它会不断重复运行：
}



Arduino程序基本结构由setup() 和loop() 两个函数组成：
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代码
001
setup()

Arduino控制器通电或复位后，即会开始执行setup() 函数中的程序，该部分只会执行一次。
通常我们会在setup() 函数中完成Arduino的初始化设置，如配置I/O口状态，初始化串口等操作。
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代码
001
loop()

在setup() 函数中的程序执行完后，Arduino会接着执行loop() 函数中的程序。而loop()函数是一个死循环，其中的程序会不断的重复运行。
通常我们会在loop() 函数中完成程序的主要功能，如驱动各种模块，采集数据等。

1.1   C\C++语言基础
C\C++语言是国际上广泛流行的计算机高级语言。绝大多数硬件开发，均使用C/C++语言，Arduino也不例外。使用Arduino，需要有一定的C\C++基础，由于篇幅有限，本书仅对C\C++语言基础进行简单的介绍。此后章节中我们还会穿插介绍一些特殊用法及编程技巧。
1.1   
1.1.1  数据类型
在C\C++语言程序中，对所有的数据都必须指定其数据类型。数据又有常量和变量之分。
需要注意的是，Genuino 101与AVR做核心的Arduino中的部分数据类型所占用的空间和取值范围有所不同。
变量
在程序中数值可变的量称为变量。其定义方法如下
 
l  类型 变量名;
 
例如，定义一个整型变量i：
 
int i;
 
我们可以在定义时为其赋值，也可以定义后，对其赋值，例如：
 
int i;
 
i=95;
 
和
 
int i=95;
 
两者是等效的。
常量
在程序运行过程中，其值不能改变的量，称为常量。常量可以是字符，也可以是数字，通常使用语句
 
const 类型 常量名 = 常量值
 
定义常量。
还可以用宏定义来达到相同的目的。语句如下：
 
#define 宏名 值
 
如在Arduino核心库中已定义的常数PI，即是使用
 
#define PI  3.1415926535897932384626433832795
 
定义的。
l 整型
整型即整数类型。Genuino 101可使用的整型类型及取值范围如下
表 2‑1 整型与取值范围
 
类型
     
取值范围
说明
int
–2,147,483,648                                                                      2,147,483,647
 
（–      – 1）
整型
unsigned int
0     4,294,967,295
 
（0      – 1）
无符号整型
long
–2,147,483,648      2,147,483,647
 
（–      – 1）
长整型
unsigned long
0     4,294,967,295
 
（0      – 1）
无符号长整型
short
–32,768     32,767
 
（–      – 1）
短整型
l 浮点型
浮点数也就是常说的实数。在Arduino中有float和double两种浮点类型，在Genuino 101中，float类型占用4个字节（32位）内存空间，double类型占用8个字节（64位）内存空间。
浮点型数据的运算，速度较慢且可能有精度丢失。通常我们会把浮点型转换为整型来处理相关运算。如9.8cm，我们通常把换算为98mm来计算。
l  字符型
字符型，即char类型，也是一种整形，占用一个字节内存空间，常用于存储字符变量。存储字符时，字符需要用单引号引用，如
 
char col=’C’;
 
字符都是以整数形式储存在char类型变量中的，数值与字符的对应关系，请参照附录中ASCII码表。
l  布尔型
布尔型变量，即boolean。它的值只有两个：false（假）和true（真）。boolean会占用1个字节的内存空间。
1.1.2 运算符与表达式
C\C++语言中有多种类型的运算符，常见运算符见表2-2：
表 2‑2 常见C\C++运算符
 
运算符类型
     
运算符
说明
算术运算符
=
赋值
+
加
-
减
*
乘
/
除
%
取模
比较运算符
==
等于
!=
不等于
<
小于
>
大于
<=
小于或等于
>=
大于或等于
逻辑运算符
&&
逻辑与运算
||
逻辑或运算
!
逻辑非运算
复合运算
++
自加
--
自减
+=
复合加
-=
复合减
1.1.3表达式
通过运算符将运算对象连接起来的式子，我们称之为表达式。如
 
5+3、a-b、1<9等。
 
1.1.4数组
数组是由一组相同数据类型的数据构成的集合。数组概念的引入，使得在处理多个相同类型的数据时，程序更加清晰和简洁。
其定义方式如下：
 
l  数据类型  数组名称[数组元素个数];arduino字符串转数组
 
如，定义一个有5个int型元素的数组：
 
int a[5];
 
如果要访问一个数组中的某一元素，需要使用
 
l  数组名称[下标]
 
需要注意的是数组下标是从0开始编号的。如，将数组a中的第1个元素赋值为1：
 
a[0]=1;
 
你可以使用以上方法对数组赋值，也可以在数组定义时，对数组进行赋值。如：
 
int a[5]={1,2,3,4,5};
 
和
 
int a[5];
 
a[0]=1; a[1]=2; a[2]=3; a[3]=4; a[4]=5;
 
是等效的。
1.1.5 字符串
字符串的定义方式有两种，一种是以字符型数组方式定义，另一种是使用String类型定义。
 
l  char字符串名称[字符个数];
 
使用字符型数组的方式定义，使用方法和数组一致，有多少个字符便占用多少个字节的存储空间。
大多数情况下，我们使用String类型来定义字符串，该类型中提供一些操作字符串的成员函数，使得字符串使用起来更为灵活。
 
l  String  字符串名称;
 
如
 
String   abc;
 
即可定义一个名为abc的字符串。你可以在定义时为其赋值，或在定义后为其赋值，如
 
String   abc;
 
abc = “Genuino 101”;
 
和
 
String   abc = “Genuino 101”;
 
是等效的。
相较于数组形式的定义方法，使用String类型定义字符串会占用更多的存储空间。
1.1.6注释
/*与*/之间的内容，及 // 之后的内容均为程序注释，使用它可以更好的管理代码。注释不会被编译到程序中，不影响程序的运行。
为程序添加注释的方法有两种：
单行注释：
 
// 注释内容
 
多行注释：
 
/*
 
注释内容1
 
注释内容2
 
……
 
*/

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