# Arduino编程语句参考 # Arduino编程语句参考 Arduino程序可以分为三个主要部分：**结构，数值（变量与常量）和函数**。 > 提示：本文同时兼容 AVR‑Arduino 和 ESP32‑S3，部分函数行为会因硬件平台略有差异。 --- ## 结构 ### 基础程序结构 | 语法 | 说明 | |---|---| | `setup()` | 上电/复位后**仅运行一次**，用于初始化引脚、串口、外设。无返回值。 | | `loop()` | setup执行完毕后无限循环执行，项目主业务逻辑写在此函数内。无返回值。 | ### if...else #### 说明 `if...else` 用于条件判断。当if后的表达式结果为真，则执行if内代码；表达式为假时，执行else分支的代码。可以实现二选一的逻辑判断。 #### 结构 ```cpp if(条件表达式){ // 条件为真执行语句块 } else { // 条件为假执行语句块 } ``` #### 代码示例 ``` int val = analogRead(A0); if(val > 512){ digitalWrite(2,HIGH); } else { digitalWrite(2,LOW); } ``` #### 注意要点 1. 区分赋值运算符`=`和判断相等`==`，新手极易写错； 2. else 不能单独使用，必须搭配 if； 3. 支持多分支 `if‑else if‑else` 链式判断。 ### while #### 说明 while 循环将会连续地循环，直到圆括号`()`中的表达式变为假。被测试的表达式变量必须被改变，否则 while 循环将永远不会中止。可以在代码内部改变测试变量，比如让该变量递增；或者通过外部条件改变测试变量，比如将一个传感器的读数赋值给测试变量。 #### 结构 ``` while(表达式/循环条件){ 语句块/循环体 } ``` > > 其中表达式称为循环条件，语句块称为循环体。 > while 语句的意思是：**先计算表达式的值，当值为真（非 0）时，执行循环体语句；执行完循环体语句，再次计算表达式的值，如果为真，继续执行循环体…… 这个过程会一直重复，直到表达式的值为假（0）才退出循环。** #### 代码示例 ``` int i = 0; while(i < 10){ Serial.println(i); i++; // 修改条件变量，避免死循环 } ``` #### 注意要点 1. while 是**先判断，后执行**；条件初始为假，循环体一次都不会运行； 2. 循环体内必须有改变条件的逻辑，否则死循环卡死 MCU； 3. `while(1)` 代表无限死循环。 ### do... while #### 说明 do‑while 属于后判断循环，先执行循环体内代码，之后再判断条件表达式。无论条件真假，循环体**至少执行一次**。 #### 结构 ``` do{ 语句块/循环体 } while(表达式/循环条件); ``` > > ⚠️末尾 while 括号后面**必须加分号**。 #### 代码示例 ``` int i = 20; do{ Serial.println(i); i++; } while(i <10); // i初始20，条件不成立，但依旧打印一次 ``` #### 注意要点 1. 末尾分号不要遗漏，编译报错； 2. 至少执行一次，这是和 while 最大区别。 ### for #### 说明 for 循环多用于已知循环次数的场景，将变量初始化、循环条件、变量更新写在一行，代码更加紧凑。 #### 结构 ``` for(初始化表达式; 循环条件; 更新表达式){ 循环体语句块 } ``` #### 代码示例 ``` for(int i=0; i<10; i++){ Serial.println(i); } ``` #### 注意要点 1. 三个表达式之间使用**分号**分隔，不是逗号； 2. 初始化仅在循环最开始执行 1 次； 3. 更新表达式每轮循环体结束后执行。 ### switch case #### 说明 多分支条件判断，用于匹配变量离散的取值，替代大量`if‑else if`。 #### 结构 ``` switch(变量){ case 常量值1: 语句; break; case 常量值2: 语句; break; default: 都不匹配时执行; } ``` #### 代码示例 ``` int key = 2; switch(key){ case 1: Serial.println("按键1"); break; case 2: Serial.println("按键2"); break; default: Serial.println("未知按键"); } ``` #### 注意要点 1. `case`后面只能写常量，不能写范围表达式； 2. **不要忘记`break`，缺少 break 会发生 case 穿透，顺序执行后面 case 代码**； 3. default 是可选分支。 ### break #### 说明 跳出当前`for/while/do‑while`循环，或者跳出`switch‑case`语句，直接结束当前循环 /switch。 #### 结构 ``` break; ``` #### 代码示例 ``` for(int i=0;i<10;i++){ if(i ==5){ break; // i等于5直接跳出for循环 } Serial.println(i); } ``` #### 注意要点 1. 仅跳出**当前一层循环**，嵌套循环不会一次性全部跳出； ### continue #### 说明 跳过本次循环剩余代码，直接进入下一轮循环条件判断，不会终止整个循环。 #### 结构 ``` continue; ``` #### 代码示例 ``` for(int i=0;i<10;i++){ if(i ==5){ continue; // i=5时跳过打印，直接下一轮 } Serial.println(i); } ``` #### 注意要点 1. 只跳过**本轮**，不会结束整个循环； ### return #### 说明 提前结束当前函数，若是有返回值函数，需要携带返回数据。 #### 结构 ``` return; // 带返回值 return value; ``` #### 代码示例 ``` int add(int a,int b){ return a+b; } ``` #### 注意要点 1. `void`类型函数使用`return;`不带数值； 2. return 之后的代码不会执行。 ### goto #### 说明 跳转到标记的代码位置，语法支持，但普通项目不推荐使用，容易打乱程序执行流程。 #### 结构 ``` goto label_name; // ... label_name: ``` #### 注意要点 - 仅建议在极端出错复位场景少量使用，业务逻辑尽量避免。 --- ## 数值 ### 常量 - IO 电平常量：`HIGH` / `LOW` - 引脚模式常量：`INPUT` / `OUTPUT` / `INPUT_PULLUP` - 布尔常量：`true` / `false` - 整数常量：支持十进制、十六进制`0x`、八进制`0`开头 - 浮点数常量：带小数点数字，例如`3.14` > > 注意：ESP32**没有 INPUT_PULLDOWN**，该常量仅部分 AVR 板子支持。 ### 数据类型 表格 | 类型 | 中文名称 | 说明 | | --- | --- | --- | | `void` | 无返回值 | 仅用于函数声明，代表函数不返回任何数据，不能用来定义变量 | | `boolean` | 布尔型 | 取值 `true` / `false`；底层存储为 1 字节 | | `char` | 字符型 | 单个字符，1 字节；AVR 是有符号 (-128~127)，ESP32 char 默认为无符号 | | `unsigned char` | 无符号字符型 | 1 字节，数值范围 `0‑255` | | `byte` | 字节型 | 等价 `unsigned char`，范围`0‑255`，硬件位操作常用 | | `int` | 整型 | AVR：16 位 `-32768 ~ 32767`；**ESP32 是 32 位 int**，范围大幅扩大 | | `word` | 字型 | 无符号 16 位，取值 `0‑65535` | | `long` | 长整型 | 32 位带符号整数 | | `float` | 单精度浮点型 | 4 字节，保存小数 | | `double` | 双精度浮点 | AVR 为 8 字节；**ESP32 下 double 和 float 完全等价，没有更高精度** | | `String` | 字符串对象 | Arduino 封装类，方便文本操作；内存碎片风险，嵌入式谨慎高频使用 | | `array` | 数组 | 相同类型数据集合；`int arr[10];` 定义数组 | ### 类型转换函数 > > 强制把数据转为对应类型 - `char()` 转为 char - `byte()` 转为 byte - `int()` 转为 int - `word()` 转为 word - `long()` 转为 long - `float()` 转为 float ### 变量范围与限定符 - **变量作用域** - 全局变量：写在所有函数外面，整个程序全部函数都可以访问；上电初始化一次 - 局部变量：写在函数 / 大括号`{}`内部，仅该代码块内有效；每次进入代码块重新创建 - `static`：静态局部变量；函数退出后，变量数值保留，不会销毁 - `volatile`：易变限定符；阻止编译器优化读取，**中断服务函数访问共享变量必须加 volatile** - `const`：常量，赋值后数值不可修改 ### 运算符 #### 算术运算符 - `=` 赋值运算符，把右侧值存入左侧变量，不等于数学等于 - `+` 加法 - `-` 减法 - `*` 乘法 - `/` 除法；整数相除结果为整数，舍弃小数 - `%` 取模（求余数）；**仅支持整数，不能用于浮点数** #### 关系运算符（比较运算，返回 true/false） - `==` 判断是否相等，**不要和赋值`=`混淆** - `!=` 判断不等于 - `<` 小于 - `>` 大于 - `<=` 小于等于 - `>=` 大于等于 #### 布尔逻辑运算符（逻辑与 / 或 / 非） - `&&` 逻辑与，两边条件全部为真结果才为真 - `||` 逻辑或，任意一边条件为真结果即为真 - `!` 逻辑非，取反，真变假，假变真 #### 位运算符 - `&` 按位与 - `|` 按位或 - `^` 按位异或 - `~` 按位取反 - `<<` 位左移 - `>>` 位右移 #### 指针运算 - 指针的概念 - 指针变量 > > 提示：普通 Arduino 项目很少用到指针，高级 C 语言特性。 ### 工具 - `sizeof()` 获取变量 / 数据类型占用内存字节大小 --- ## 函数 ### 通信 Serial（串口通讯） ``` Serial.begin(波特率); Serial.print(); // 打印不换行 Serial.println(); // 打印并换行 Serial.read(); // 读取1字节串口数据 Serial.available(); // 获取接收缓冲区可用字节数量 ``` ### 数字 I/O - `pinMode(pin, mode)` 设置引脚模式：`INPUT` / `OUTPUT` / `INPUT_PULLUP` - `digitalWrite(pin, val)` 输出引脚电平：`HIGH` / `LOW` - `digitalRead(pin)` 读取数字引脚电平，返回`HIGH`或`LOW` ### 模拟 I/O - `analogRead(pin)` 读取 ADC 模拟输入；返回采样数值；ESP32 ADC 存在噪声 - `analogWrite(pin, duty)` PWM 脉冲宽度调制输出；**不是 DAC 模拟电压输出** ### 高级 I/O - `tone(pin, freq)` 在指定引脚输出方波，常用于驱动蜂鸣器 - `noTone(pin)` 停止 tone 方波输出 - `shiftOut(dataPin, clockPin, bitOrder, value)` 串行移位输出 - `shiftIn(dataPin, clockPin, bitOrder)` 串行移位输入 - `pulseIn(pin, value)` 读取引脚上指定电平脉冲持续时间（微秒） ### 时间函数 > > millis/micros 为非阻塞，推荐优先使用；delay 是阻塞延时，程序卡在该处不能做别的任务 - `millis()` 返回系统上电运行总毫秒数，返回 unsigned long - `micros()` 返回系统上电运行总微秒数，返回 unsigned long - `delay(ms)` 毫秒级阻塞延时 - `delayMicroseconds(us)` 微秒级阻塞延时 ### 数学函数 - `min(a,b)` 返回两个数最小值 - `max(a,b)` 返回两个数最大值 - `abs(x)` 返回绝对值 - `constrain(x,min,max)` 将数值限制在 min‑max 区间，超出直接截断到边界 - `map(val,in_min,in_max,out_min,out_max)` 将输入区间线性映射到输出区间 - `pow(base,exp)` 幂运算，求 base 的 exp 次方，返回 float - `sqrt(x)` 平方根运算 ### 三角函数 > > ⚠️ 参数单位是**弧度，不是角度**，角度需要先转换 `角度 * PI / 180` - `sin(rad)` 正弦 - `cos(rad)` 余弦 - `tan(rad)` 正切 ### 随机数 - `random(max)` / `random(min,max)` 获取随机整数；范围 [min, max‑1]，上限不包含 - `randomSeed(seed)` 设置随机数种子；通常用`analogRead(悬空引脚)`获取噪声做种子 ### 位与字节操作 - `lowByte()` 获取 16 位数值低字节 - `highByte()` 获取 16 位数值高字节 - `bitRead()` 读取指定 bit 位 - `bitWrite()` 修改指定 bit 位 - `bitSet()` 将指定 bit 置 1 - `bitClear()` 将指定 bit 置 0 - `bit()` 返回第 n 位掩码数值 --- > 作者: [Buray](http://www.buray.top) > URL: http://www.buray.top/posts/arduino-program-reference/