Arduino

开发板介绍

微控制器

端口

数字输入/输出

0/1 充当开关作用

其中rx/tx端口是用来和电脑进行数据传输的

模拟输入

模拟输入是指连续变化的电压或电流信号，它可以在一定范围内取任意值。这种信号通常来自传感器、测量设备或其他模拟信号源，如温度、压力、声音等物理量的变化都可以转换为模拟信号。模拟信号的特点是连续、平滑，可以反映物理量的细微变化。

电源

5v 、3.3v、G

arduino程序

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void setup(){
}

void loop(){
}


引脚三种模式

INPUT、OUTPUT、INPUT_PULLUP

INPUT_PULLUP 输入上拉模式 启动板载电阻，使该引脚可以直接连接 5V 电压而不需要在之间另加电阻，但 不能接负电位，不能接大于 5V 的电压。

随机函数

random()

randomSeed()

一般可以采用randomSeed(空引脚)获取一个随机数种子，使得arduino每次开机随机数不同

模拟输入输出

模拟输出

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analogWrite(ledPin,brightness);//引脚编号，参数：pwn频率值（0~255）

在调用analogWrite()函数前，无需使用pinMode()函数来设置该引脚。

pwn

Arduino基础篇（四）– 如何玩转Arduino的PWM_arduino pwm-CSDN博客

PWM（Pulse Width Modulation）是一种方波控制信号。采用不同的占空比来模拟“模拟输出”。

作用：

  1. 提供模拟输出；如果数字输出被过滤，则其模拟电压将介于0%至100%之间。

  2. 生成音频信号。

  3. 控制灯光亮度，为电机提供变速控制。

  4. 生成调制信号，例如驱动用于远程控制的红外LED

使用

传统方式

1、analogWrite(pin,dutyCycle)

img

由1.3的图可知，在 UNO 中3，5，6，9，10，11 接口（带~）可以通过简单语句 analogWrite(pin, dutyCycle) 来实现一个指定占空比的 PWM。其中 pin 的值选择（3，5，6，9，10，11），dutyCycle 的值在0～255之间，0为占空比0%，255为占空比100%，对应电压从0到+5V。在调用 analogWrite() 函数之后，引脚将产生指定占空比的稳定方波，直到下一次调用 analogWrite() 或在相同引脚上调用 digitalRead() 或 digitalWrite() 。但是这种方式 PWM 信号的频率是固定的默认值，大多数引脚上的 PWM 信号频率约为490 Hz。在 Uno 和类似的板上，引脚5和6的频率约为980Hz。Leonardo上的引脚3和11也以980Hz运行。提示：在使用PWM时，可以使用示波器检测一下频率。

示例代码：

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// 引脚命名

# define 3 analogPin

void setup()
{
	pinMode(analogPin,OUTPUT);
}
void loop()
{
	analogWrite(analogPin,100);		// 输出PWM，占空比为 100/255
}

2、手动实现 PWM

通过 delayMicroseconds() 手动实现频率可调的 PWM，也被称作数字IO轮转法，使用方法：

两次的digitalWrite输出状态必须相反；
可以用delay()实现毫秒级延迟，用delayMicroseconds()实现微秒级延迟。
示例代码：

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void setup()
{
  pinMode(8, OUTPUT);				// 设置8号引脚为输出模式
}

void loop()
{
  digitalWrite(8, HIGH);
  delayMicroseconds(100); 			// 输出PWM，占空比为100/1000=10%
  digitalWrite(8, LOW);
  delayMicroseconds(1000 - 100); 	// 修改这里的1000可以调整频率，总周期为1000us,所以频率为1000Hz.
    //delayMicroseconds()与delay()函数都可用于暂停程序运行。不同的是，delayMicroseconds()的参数单位是微秒（1毫秒＝1000微秒）。
}

上面这段代码会产生一个PWM=0.1的，周期为1ms的方波（1kHz），这种方式的优缺点很明显:

PWM的比例可以更精确；
周期和频率可控制；
所有的pin脚都可以输出，不局限于那几个脚；
缺点：CPU干不了其他事情了；

使用寄存器

(这部分还不太懂，先放弃。。。。。)

对 Arduino 时钟的介绍，请参考Arduino中断的使用。时钟一般可以有多种不同的运行模式。常见的模式包括“快速PWM”和“相位修正PWM”。

Arduino除了常用的比较匹配寄存器外，还有一些其他的寄存器用来控制时钟。

TCCRnA 和 TCCRnB 就是用来设置时钟的计数位数。
脉冲生成模式控制位（WGM）：用来设置时钟的模式
时钟选择位（CS）：设置时钟的预定标器
输出模式控制位（COMnA和COMnB）：使能/禁用/反相 输出A和输出B
输出比较器（OCRnA和OCRnB）：当计数器等于这两个值时，输出值根据不同的模式进行变化
不同时钟的这些设置位稍有不同，所以使用的时候需要查一下资料。其中Timer1是一个16位的时钟，Timer2可以使用不同的预定标器。

1、快速PWM

对于快速 PWM 来说，时钟都是从0计数到255。当计数器=0时，输出高电平1，当计数器等于比较寄存器时，输出低电平0。所以输出比较器越大，占空比越高。这就是传说中的快速PWM模式。后面的例子会解释如何用OCRnA和OCRnB设置两路输出的占空比。很明显这种情况下，这两路输出的周期是相同的，只是占空比不同。

参考示例

下面这个例子以 Timer2 为例，把 Pin3 和 Pin11 作为快速PWM的两个输出管脚。其中：

WGM 的设置为 011，表示选择了快速PWM模式；
COM2A 和 COM2B 设置为 10，表示A和B输出都是非反转的 PWM；
CS的设置为100，表示时钟周期是系统时钟的1/64；
OCR2A和OCR2B分别是180和50，表示两路输出的占空比；

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pinMode(3, OUTPUT);  
pinMode(11, OUTPUT);  
TCCR2A = _BV(COM2A1) | _BV(COM2B1) | _BV(WGM21) |_BV(WGM20); 
TCCR2B = _BV(CS22);  
OCR2A = 180;  
OCR2B = 50;  
// _BV(n)的意思就是1<< COM2A1，表示COM2A的第1位为1，由于寄存器一般是倒序，最后一位为0，所以_BV(COM2A1)表示COM2A = 10
//#define _BV(  bit) (1UL << (bit))

在Arduino Due 开发板，上面这几行代码的结果为：

输出 A 频率: 16 MHz / 64 / 256 = 976.5625Hz
输出 A 占空比: (180+1) / 256 = 70.7%
输出 B 频率: 16 MHz / 64 / 256 = 976.5625Hz
输出 B 占空比: (50+1) / 256 = 19.9%
频率的计算里都除以了256，这是因为除以64是得到了时钟的计数周期，而256个计数周期是一个循环，所以PWM的周期指的是这个循环。另外，占空比的计算都加了1，这个是因为从0开始计数。

2、相位修正PWM

另外一种 PWM 模式是相位修正模式，也有人把它叫做“双斜率PWM”。这种模式下，计数器从0数到255，然后从255再倒数到0。当计数器在上升过程中遇到比较器的时候，输出0；在下降过程中遇到比较器的时候，输出1。

相位修正PWM的例子

继续以 Timer2 为例，设置 Pin3 和 Pin11 为输出管脚。其中WGM设置为001，表示相位修正模式，其他位设置和前面的例子相同：

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pinMode(3, OUTPUT);  
pinMode(11, OUTPUT);  
TCCR2A = _BV(COM2A1) | _BV(COM2B1) | _BV(WGM20);  
TCCR2B = _BV(CS22);  
OCR2A = 180;  
OCR2B = 50;

​ 在Arduino Due开发板，上面这几行代码的结果为：

输出 A 频率: 16 MHz / 64 / 255 / 2 = 490.196Hz
输出 A 占空比: 180 / 255 = 70.6%
输出 B 频率: 16 MHz / 64 / 255 / 2 = 490.196Hz
输出 B 占空比: 50 / 255 = 19.6%
提示：与快速 PWM 相比，相位校正 PWM 将频率除以2，因为定时器同时上下运行。有些令人惊讶的是，频率被255除，而不是256除，占空比计算不加一作为快速脉宽调制。

一般来说，普通用户是不需要设置这些时钟参数。Arduino 默认有一些设置，所有的时钟周期都是系统周期的1/64。Timer0 默认是快速 PWM，而 Timer1 和 Timer2 默认是相位修正 PWM。具体的设置可以查看Arduino源代码中writing.c的设置。
需要特别特别注意的是，Arduino的开发系统中，millis()和delay()这两个函数是基于Timer0时钟的，所以如果你修改了Timer0的时钟周期，这两个函数也会受到影响。直接的效果就是delay(1000)不再是标准的1秒，也许会变成1/64秒，这个需要特别注意。
如果想要修改时钟频率，以及时钟的计数上限，请参考文章后面的链接。

参考

调整 PWM 频率： https://playground.arduino.cc/Main/TimerPWMCheatsheet/
Arduino PWM 的秘密——英文教程：http://www.righto.com/2009/07/secrets-of-arduino-pwm.html
Arduino PWM 的秘密——中文教程：http://www.diy-robots.com/?p=852

模拟输入

电位器

引脚、电阻值（1、3引脚间）、旋钮（往哪转哪边电阻减小）

微信图片_20240330195435

微信截图_20240330195807!]

05v映射到 01023

analogRead()

示例程序：

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void setup(){
Serial.begin(9600);
}
void loop(){
int analogInputVal=analogRead(A0);//读取模拟输入值
Serial.println(analogInputVal);//打印到串口显示器
}

Arduino控制器读取一次模拟输入许需要消耗100微秒的时间。每秒一万次。

语法：analog Read(Pin);

应用

示例程序：

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void setup(){
Serial.begin(9600);//串口通讯初始化
pinMode(9,OUTPUT);
}

void loop(){
int analogInputval=analogRead(A0);
int britness=map(analogInputVal,0,1023,0,255);//将模拟输入数值（1-1023）等比映射到模拟输出数值（0-255）
analogWrite(9,britness);
}

Arduino编程语句参考

结构, 数值 (变量与常量) 和函数

结构

略

数值

数据类型

BYTE=unsigned char(完全等同)//1字节
WORD=unsigned short(完全等同)//2字节
DWORD=unsigned long(完全等同)//4字节

  • byte（字节）

​ byte类型变量可存储8位无符号数，其存储数值范围是 0 – 255。

​ byte类型变量在控制LED时显得格外有用，因为Arduino控制LED亮度或色彩时常常使用的数值是在0-255之间。

转换

char(x)

byte(x)

int(x)

word(x)

……

x：任何类型的值

函数

通信

stream

当我们使用ESP8266开发板或者Arduino开发板来开发项目时，可以使用基于Stream类的库来处理Stream数据。以下列表中的库都是基于Stream类所建立的。

库 类
Serial Serial
SoftwareSerial SoftwareSerial
Ehternet EthernetClient
ESP8266FS File
SD File
Wire Wire
GSM GSMClient
WifiClient WiFiClient
WiFiServer WiFiServer
WiFiUDP WiFiUDP
WiFiClientSecure WiFiClientSecure
函数

具体使用方法：

子类名**.**函数名

例：

Serial.available()
wifiClient.available()

serial(串行通信)

串行端口用于Arduino和个人电脑或其他设备进行通信。个人电脑可以通过USB端口与Arduino的引脚0(RX)和引脚1(TX) 进行通信。

函数见上

ASCII

数字I/O

pinMode()
digitalWrite()
digitalRead()

模拟I/O

analogRead()
analogWrite()

高级I/O

tone()//发声
noTone()//停止发声
shiftOut()//移位？？还不懂
shiftIn()
pulseIn()//读取脉冲信号（HIGH/LOW）

时间

millis()//millis函数可以用来获取Arduino开机后运行的时间长度，该时间长度单位是毫秒,最长可记录接近50天左右的时间。如果超出记录时间上限，记录将从0重新开始。
micros()//micros函数可以用来获取Arduino开机后运行的时间长度，单位为微秒，最长可记录接近70分钟的时间。如果超出记录时间上限，记录将从0重新开始。
delay() //毫秒
delayMicroseconds()//微秒

数字

min() 最小值
max() 最大值
abs() 绝对值
constrain() 数值限制//constrain(x, a, b)
map() 映射函数//map (x, in_min, in_max, out_min, out_max)
pow() 指数函数
sqrt() 开方函数

三角函数

sin() -正弦函数
cos() -余弦函数
tan() -正切函数

随机数

random()
randomSeed()

位与字节

lowByte()
highByte()
bitRead()
bitWrite()
bitSet()
bitClear()
bit()

外部中断

attachInterrupt() – 设置中断
detachInterrupt() – 取消中断