Arduino程式快速入門

電子工程系車用電子與資訊組
Arduino程式快速入門
吳錫修
sswu@nkut.edu.tw
Revised on July 6, 2018
程式基本架構、程式語法、資料型別與變數、運算
子、條件敘述、迴圈敘述

Makeeachdaycount
/* 註解區 (block comment)
通常在程式檔開頭，簡述程式之功能、作者、設計日期、程式版本等訊息
ShyiShiou Wu; November 5, 2017
*/
// 單行註解 (single line comment)
// 標頭檔區，指定程式使用到的函式庫標頭檔
#include <Servo.h>
#include "config.h"
// 宣告區，程式中使用的全域變數
Servo myservo;
// 設置函式，Arduino重置時，會先執行設置函式，且只會執行⼀次
void setup(){
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(9600);
}
Arduino程式基本架構 1/2
2

Makeeachdaycount
// 程式主廻圈，Arduino會循環執行loop函式
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
}
// 其它自訂函式，依功能需求自行設計之函式
void mySub() {
// put your subroutine code here
}
Arduino程式基本架構 2/2
3

Makeeachdaycount
 引入標頭檔 (header file)
 專案資料夾(儲存*.ino的目錄)下的自訂標頭檔
#include "config.h"
 libraries資料夾下的函式庫標頭檔
#include <Servo.h>
 定義常數 (constant)
#define RED_LED 12 //不用等號與分號，通常使用⼤寫字⺟
 宣告變數 (variable)
int lightness = 0; //變數型別變數名稱 = 初始值;
Arduino程式語法 1/3
4

Makeeachdaycount
 每行指令敘述以分號結尾
int lightness = 0;
 程式碼區分⼤小寫 (case sensitive)
lightness ≠ Lightness
 程式區塊，左右⼤括弧必須成對
void setup() {
...
}
5

Makeeachdaycount
 自訂副程式 (subroutine)
 沒有回傳值
//void 副程式名稱(參數1, 參數2, ...)
void showMessage() {
//副程式程式碼
...
}
 自訂函式 (function)
 使用return回傳資料
//傳回值型別函式名稱(參數1, 參數2, ...)
int function_name(int arg1, int arg2) {
//函式程式碼
...
return (arg1 == arg2); //傳回值
}
6

Makeeachdaycount
 資料型別決定資料容器 (變數) 的格式與容量
 boolean
 只有true或false二種值 (HIGH或LOW)
 char
 字元資料，佔1 byte
 使用單引號標記字元，例如'A'
 也可使用ACSII code，例如65
 做為數值資料時，有效值-128~127
 unsigned char
 1 byte，數值0~255
Arduino Uno資料型別 1/4
7

Makeeachdaycount
 ASCII code
 控制字元
 顯示字元
8

Makeeachdaycount
 byte
 8-bit無號數，數值0~255
 int
 16-bit整數，-32,768~32,767
 unsigned int
 16-bit無號數，0~65,535
 word
 16-bit無號數，0~65,535
 short
 16-bit整數，-32,768~32,767
9

Makeeachdaycount
 long
 32-bit整數，-2,147,483,648L~2,147,483,647L
 unsigned long
 32-bit無號數，0~4,294,967,295L
 float
 4 bytes浮點數，最⼤值3.4028235E+38，最小值-3.4028235E+38
 double
 4 bytes倍精準數，同float
10

Makeeachdaycount
 ⼀般的變數只能儲存⼀個值，陣列則可以用來存放多個值
 陣列中的每個資料稱為陣列元素 (element)，程式中以索引值存取陣
列元素，索引值從0開始
byte ledPins[] = {2, 4, 8};
pinMode(ledPins[0], OUTPUT);
 二維陣列
char keypad[4][4] = { //矩陣按鍵
{'1','2','3','A'},
{'4','5','6','B'},
{'7','8','9','C'},
{'*','0','#','D'}};
陣列 (array)
11

Makeeachdaycount
 十進制 (decimal)
 123
 二進制 (binary)
 B1111011
 限用於表示8位元數值 (0 to 255)
 八進制 (octal)
 0173
 十六進制 (hexadecimal)
 0x7B
數值資料表示法 1/2
12

Makeeachdaycount
 浮點數
 10.0 10 10
 2.34E5 2.34 * 10^5 234000
 67e-12 67.0 * 10^-12 0.000000000067
數值資料表示法 2/2
13

Makeeachdaycount
 使用雙引號標記字串資料
 char str1[] = "Arduino";
 sizeof(str1)結果為8，會自動加上'0'(空字元)做為字串結束標記
 字串就是⼀種字元陣列 (char array)
 char str2[]={'A', 'r', 'd', 'u', 'i', 'n', 'o', '0'};
字串
14

Makeeachdaycount
 String物件比字元陣列提供更多便利的字串處理運算
 建構元
String str1 = String(235, BIN); //"11101011"
String str2 = String(45, HEX); //"2d"
String str3 = "Hello String"; //"Hello String"
 字串串接
int sensorValue = analogRead(A0);
String msg$ = "Sensor value: " + sensorValue;
 尋找特定字元位置索引
String html_str = "<HTML><HEAD><BODY>";
int i1 = html_str.indexOf('>'); //5
int i2 = html_str.indexOf('>', i1 + 1); //11
int lastOpeningBracket = html_str.lastIndexOf('<'); //12
String物件 1/4
15

Makeeachdaycount
 計算字串⻑度
String hello_str = "Hello! arduio ";
Serial.println(hello_str.length()); //18
hello_str.trim(); //切除字串後面多餘空白
Serial.println(hello_str.length()); //14
 ⼤小寫轉換
String arduino_str = "Arduino programming";
Serial.println(arduino_str); //Arduino programming
arduino_str.toUpperCase();
Serial.println(arduino_str); //ARDUINO PROGRAMMING
arduino_str.toLowerCase();
Serial.println(arduino_str); //arduino programming
String物件 2/4
16

Makeeachdaycount
 替換字串
String hello_str = "Hello! arduio";
Serial.println(hello_str); //Hello! arduino
hello_str.replace("Hello","Hi");
Serial.println(hello_str); //Hi! arduino
 子字串
String head_str = "Content-Type: text/html";
Serial.println(head_str.substring(14, 18)); //text
 移除子字串
String hello_str = "Hi! arduio";
hello_str.remove(2, 6); //Hiino
String物件 3/4
17

Makeeachdaycount
 比較字串
String cmd1_str = "Turn on";
String cmd2_str = "Turn off";
Serial.println(cmd1_str == "Turn on");
Serial.println(cmd2_str.equals("Turn Off"));
Serial.println(cmd2_str.equalsIgnoreCase("Turn Off"));
String物件 4/4
18

Makeeachdaycount
 在程式中用來暫存資料
 宣告變數 (declaring variables)
 語法：資料型別變數名稱 [= 初始值];
int inputVariable1;
int inputVariable2 = 0;
變數 1/4
19

Makeeachdaycount
 變數命名規則
 只能包含字⺟、數字及底線
 第⼀個字不能是數字
 不能使用保留字
 arduino IDE中保留字會標示顏色 (arduino-1.8.5libkeywords.txt)
 變數注意事項
 區分⼤小寫
 使用有意義的文字組合
 clock_pin
 clockPin 小駝峰式命名法 (lower camel case)
 ClockPin ⼤駝峰式命名法 (upper camel case)
變數 2/4
20

Makeeachdaycount
 有效範圍 (scope)
 全域變數 (global variable)，宣告在#include指令之後，提供整份
Arduino程式使用
 區域變數 (local variable)，宣告在程式區塊中，只能在所宣告的程式區塊
中使用；每次執行時變數會被動態創建 (create) 和銷毁 (destroy)
int gPWMval; //整個程式檔都可使用gPWMval變數
void setup() {
//...
}
void loop() {
int i, j; //在loop程式區塊中可使用變數i與j
//...
for (int k = 0; k < 100; k++){ //變數k只能在for程式區塊中使用
//...
}
}
變數 3/4
21

Makeeachdaycount
 靜態變數 (static variable)
 在區域變數宣告前加上static關鍵字
 程式執行期間變數內容會保留
void walk(int steps){
static int a; //每次執行walk()函式，變數a會保留上⼀次執行結果
int b; //每次執行walk()函式，變數b會重置
a = a + steps;
b = b + steps;
}
變數 4/4
22

Makeeachdaycount
int a;
void setup() {
Serial.begin(9600);
a = a + 1;
Serial.print("a = ");
Serial.println(a);
func1();
func2();
a = a + 1;
Serial.print("a = ");
Serial.println(a);
func1();
func2();
}
void loop() {
}
void func1() {
int b;
b = a + b;
Serial.print("b in func1 = ");
Serial.println(b);
}
void func2(){
static int b;
b = a + b;
Serial.print("b in func2 = ");
Serial.println(b);
}
Lab 變數測試
23

Makeeachdaycount
 程式執行過程中不會變更的數
 常數名稱通常使用⼤寫字⺟
 #define RED_LED 12
 編譯時，RED_LED會被替換成數字12
 const byte RED_LED = 12;
 保留RED_LED變數，但限定內容不可變動
 內建常數
 INPUT, OUTPUT
 HIGH, LOW
 true, false
常數
24

Makeeachdaycount
 算術運算子 (Arithmetic Operators)
 % (modulo)
 * (multiplication)
 + (addition)
 - (subtraction)
 / (division)
 = (assignment operator)
float r = 3/2; //r=1.0
float r = 3/2.0; //r=1.5
float r = 3/(float)2; //r=1.5
Arduino運算子 1/7
25

Makeeachdaycount
 比較運算子 (Comparison Operators)
 != (not equal to)
 < (less than)
 <= (less than or equal to)
 == (equal to)
 > (greater than)
 >= (greater than or equal to)
26

Makeeachdaycount
 位元運算子 (Bitwise Operators)
 & (bitwise and)
 << (bitshift left)
 >> (bitshift right)
 ^ (bitwise xor)
 | (bitwise or)
 ~ (bitwise not)
27

Makeeachdaycount
 布林運算子 (Boolean Operators)
 ! (logical not)
 && (logical and)
 || (logical or)
28

Makeeachdaycount
 遞增運算
 ++ (increment)
 x++; 等同x = x + 1;
 遞減運算
 -- (decrement)
 x--; 等同x = x - 1;
29

Makeeachdaycount
 複合運算子 (Compound Operators)
 同時執行『算數運算子或位元運算子』及『指定運算子』兩件工作
 += (compound addition)
 x += y; 等同x = x + y;
 -= (compound subtraction)
 x -= y; 等同x = x - y;
 *= (compound multiplication)
 x *= y; 等同x = x * y;
 /= (compound division)
 x /= y; 等同x = x / y;
30

Makeeachdaycount
 &= (compound bitwise and)
 x &= y; 等同x = x & y;
 |= (compound bitwise or)
 x |= y; 等同x = x | y;
 ^= (compound bitwise xor)
 x ^= y; 等同x = x ^ y;
31

Makeeachdaycount
 優先序 (Precedence)
 決定運算的先後次序
 a = b + c * d;
 結合性 (associativity)
 決定相同運算同時出存在時，要由左向右或是由右向左運算
 a = b + c + d;
 最好使用小括號明確設定運算優先序
Precedence & associativity 1/2
32

Makeeachdaycount
運算子優先序
() 1
!、~、++、−− 2
×、/ 3
+、− 4
>>、<< 5
<、<=、>、>= 6
==、!= 7
^、&、| 8
&& 9
|| 10
= 12
Precedence & associativity 2/2
33

Makeeachdaycount
 循序結構 (Sequence)
 選擇結構 (Selection)
程式的三種基本控制結構 1/2
34
truefalse

Makeeachdaycount
 重複結構 (Iteration)
程式的三種基本控制結構 2/2
35
true
false

Makeeachdaycount
 if … else
if (condition1){
//do Thing A
}
else if (condition2){
//do Thing B
}
else if (condition3){
//do Thing C
}
else {
//do Thing D
}
if敘述 1/2
36

Makeeachdaycount
 範例
byte cmd = Serial.read();
if (cmd == '1') { //從序列埠收到'1'
digitalWrite(LED, HIGH);
Serial.println("Turn LED on");
}
if (cmd == '0') { //從序列埠收到'0'
digitalWrite(LED, LOW);
Serial.println("Turn LED off");
}
if敘述 2/2
37

Makeeachdaycount
 switch…case
switch (var) { //var必須是整數或字元
case label1:
// statements
break;
case label2:
// statements
break;
default:
// statements
}
switch…case敘述 1/2
38

Makeeachdaycount
 範例
byte cmd = Serial.read();
switch (cmd){
case '0':
digitalWrite(LED, LOW);
Serial.println("Turn LED off");
break;
case '1':
digitalWrite(LED, HIGH);
Serial.println("Turn LED on");
break;
}
switch…case敘述 2/2
39

Makeeachdaycount
 for迴圏
for (initialization; condition; increment) {
//statement(s);
}
 範例
byte ledPins[] = {2, 4, 8, 3, 6};
for (int i = 0; i < 5; i++){
pinMode(ledPins[i], OUTPUT);
}
for迴圈敘述 1/3
40

Makeeachdaycount
 while迴圏
while(condition){
// statement(s)
}
 範例
int i=0;
while (i <= 255){
analogWrite(pwmPin, i);
delay(10);
i++;
}
Arduino迴圈敘述 2/3
41

Makeeachdaycount
 do … while迴圏
do {
// statement block
} while (condition);
 範例
int i=0;
do{
analogWrite(pwmPin, i);
delay(10);
i++;
} while (i <= 255);
Arduino迴圈敘述 3/3
42

Makeeachdaycount
 http://www.arduino.cc/reference/en/
Arduino語言參考資料
43

Arduino程式快速入門

More Related Content

What's hot (20)

Similar to Arduino程式快速入門 (20)

More from 吳錫修 (ShyiShiou Wu) (20)

Arduino程式快速入門