零基础入门学用Arduino 第一部分（一）

重要的内容写在前面：

该系列是以up主太极创客的零基础入门学用Arduino教程为基础制作的学习笔记。
个人把这个教程学完之后，整体感觉是很好的，如果有条件的可以先学习一些相关课程，学起来会更加轻松，相关课程有数字电路（强烈推荐先学数电，不然可能会有一些地方理解起来很困难）、模拟电路等，然后就是C++（注意C++是必学的）。
文章中的代码都是跟着老师边学边敲的，不过比起老师的版本我还把注释写得详细了些，并且个人认为重要的地方都有详细的分析。
一些函数的介绍有参考太极创客官网给出的中文翻译，为了便于现查现用，把个人认为重要的部分粘贴了过来并做了一些修改。
如有错漏欢迎指正。

视频链接：1-0 教程介绍_哔哩哔哩_bilibili

太极创客官网：太极创客 – Arduino, ESP8266物联网的应用、开发和学习资料

一、Arduino IDE界面和设置

1、选择开发板型号和端口

（1）首先将开发板通过USB线连接到电脑上。需要注意的是，USB线需要插牢，有时候USB线未插牢，开发板上的灯也会亮。

（2）选择开发板型号：

①可以通过上方的“工具”→“开发板”中选择相应的开发板型号。

②可以在下图所示的红框内选择相应的开发板型号。

（3）选择端口：

①可以通过上方的“工具”→“端口”中选择相应的端口。

②可以在下图所示的红框内选择相应的端口。

2、保存程序

3、了解软件界面

（1）快捷键区：除界面上提供的快捷按钮外，还有一些结合Ctrl键的快捷键。

①验证：检查代码区中所写的程序有没有错误（逻辑错误不会被检测出，比如死循环），并将程序翻译成计算机能够读懂的格式（即编译）。

②上传：程序编译后要上传（或者说下载、烧录）到开发板上运行。

③Ctrl+S：保存当前的项目进度。

④Ctrl+N：新建项目。

（2）代码区：编辑代码文件的区域。

（3）输出区：显示一些工作信息，比如编译程序时，可通过输出区的内容判断编译是否成功。

二、Arduino开发板基本介绍

（1）Arduino Uno R3官方板上的微控制器如下图红框所示，其上下（前后）有两排金属片引脚。

（2）将外接元器件通过导线插入板子上下两排端口，上下两排端口和微控制器的引脚是相连的，上图所示的端口分为三组，分别为数字输入/输出端口、模拟输入端口和电源端口（输入和输出是相对开发板而言的）。

（3）在数字输入/输出端口中有两个较为特殊的端口，这两个端口用于Arduino与电脑之间的数据传输，到目前为止，只要还有其它数字端口空闲，都不应该使用这两个端口。

（4）开发板通电后，标有“5V”的端口会提供5V的电压（当然这需要配合GND端口），标有“3.3V”的端口会提供3.3V的电压（当然这也需要配合GND端口）。

三、Arduino程序概述

1、初步认识Arduino程序

（1）Arduino程序使用C++进行编写，在学习Arduino之前建议先学习C++（最好是体系地学习），下面虽然会包含关于C++的一些知识，但不会介绍得很详细。

（2）程序注释：

①“//”后面跟着的是单行注释，单行注释可以跟在一行代码之后，也可以另起一行在开头进行注释；用“/* */”括起来的是多行注释。

②所有注释在编译时都会被去掉，不会影响程序本身的功能。

（3）在新建项目时，第一个代码文件总是会提供两个函数，其函数名分别为setup和loop，它们作为函数，其代码的特点是函数名右侧总有两个小括号，且后面会跟着一对大括号（或者说花括号），大括号内部则是一些函数代码（其它函数的定义代码亦是如此）。

2、变量

（1）一个变量分为变量名和变量值两部分，变量名用于访问变量，它对一个变量来说是不可变的，而一个变量的变量值在一般情况下都是可变的（但比如常变量，其变量值不可变）。

（2）每个变量都会占用计算机的一部分内存，具体占用多少空间取决于变量的类型，常用的变量类型有整型、浮点型、字符型、布尔类型等。需要注意的是，Arduino开发板中的内存空间并不是很大，在定义变量时需要合理利用内存空间，尽可能地减少内存浪费。

（3）变量的命名规则：

①只能由字母（区分大小写）、数字和下划线组成。

②开头可以是字母或下划线，不可以是数字或者其它字符。

③不能与关键字同名。（值得一提的是，在Arduino IDE中，HIGH代表1、LOW代表0，即代表高电平与低电平，它们也算是关键字，给变量命名时不能命名为HIGH和LOW）

（4）为了增加程序的可读性，变量的命名最好有实际意义，比如一个变量用来记录当前温度，则可将其命名为“current_Temperature”。

（5）在定义变量时可同时对其进行初始化，格式如下：

<变量类型> <变量名> = <变量值>; //无需初始化则省略“ = <变量值>”即可

3、程序结构

（1）根据“文件”→“示例”→“01.Basics”→“Blink”打开示例程序，该程序的功能是让开发板上的一个LED灯闪烁，闪烁周期为两秒。

//给开发板通电后或者按下复位按钮后，setup函数马上运行且仅运行一次，适合做一些初始化操作
void setup() 
{
  //初始化LED_BUILTIN数字引脚为输出模式
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
 
//在开发板通电后，loop函数会反复地运行，适合做一些带有循环性质或监测性质的操作
void loop() 
{
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);  // 点亮LED（将引脚设置为高电平-HIGH）
  delay(1000);                       // 等待1秒
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);   // 熄灭LED（将引脚设置为低电平-LOW）
  delay(1000);                       // 等待1秒
}

（2）setup函数会在给开发板通电后或者按下复位按钮后立刻执行一次，且仅执行一次，适合做一些初始化操作，比如对引脚进行控制或读取其电平前都需要对引脚进行初始化，这个操作就可以在setup函数内进行；loop函数会在给开发板通电后反复执行，适合做一些带有循环性质或监测性质的操作，比如控制电机旋转或者测量当前温度等。

4、变量操作

（1）修改上面打开的Blink程序，将其下载到板子上后，板子上的LED灯会进行闪烁，但每闪烁一次，闪烁周期就会增加（不考虑delayTime超出整型变量取值范围的情况）。

int delayTime;   //创建一个全局变量（默认初始化为0）

void setup() 
{
  // 初始化LED_BUILTIN数字引脚为输出模式
  int delayTime = 10000;   //创建一个局部变量
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

void loop() 
{
  //这里的delayTime与steup函数中的delayTime无关，它访问的是全局变量
  delayTime = delayTime + 1000;     //赋值表达式，将delayTime + 1000的计算结果赋给delayTime
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);  //点亮LED（将引脚设置为高电平）
  delay(delayTime);                 //等待delayTime毫秒
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);   //熄灭LED（将引脚设置为低电平）
  delay(delayTime);                 //等待delayTime毫秒
}

（2）对于每个变量都有其对应的作用域：

①不在函数内定义的变量是全局变量，其作用域是整个程序，在任何地方都能访问该全局变量。

②在函数内（或者说代码块，也就是一对花括号内的代码）定义的变量是局部变量，其作用域由离它最近的外层花括号指示，比如在loop函数内定义的变量，它最多只能在loop函数内使用。

③作用域没有交集的两个变量可以同名，当然，作用域有交集的两个变量也可以同名，但这种情况有点复杂，应尽量避免这种代码的产出。