创客开发入门(五)Arduino IDE 编程基础

一、Arduino 编程语言

Arduino 核心是 C++ 编程 ，不是纯 C 语言，但它兼容 C 语言语法，新手写简单代码时几乎感觉不到区别。

1. 官方标准 ：Arduino 基于 AVR-GCC C++ 编译器，完整支持 C++ 特性
2. 新手体验 ：默认的 setup()/loop()、数字 / 串口操作，用的是简化版 C++，写法和 C 高度相似
3. 底层本质 ：Arduino 核心库（如 digitalWrite、Serial）都是用 C++ 类、对象 编写的

Arduino 强制使用 C++ 编译，纯 C 能做的它都能做，C++ 独有的特性它也支持，比如：

• 类（Class）、对象（Object）
• 构造函数 / 析构函数
• 函数重载
• 引用（&）
• 命名空间

而 纯 C 语言不支持这些特性。

|--------|-------------------|------------------|
| 语言 | 能否在 Arduino 用 | 特点 |
| 纯 C | ✅ 兼容 | 语法简单，无面向对象 |
| C++ | ✅ 原生支持 | 包含全部 C 语法 + 高级特性 |

Arduino IDE 用 C++ 编译，你可以写 C 风格代码 入门，也可以用 C++ 高级特性 写复杂项目。

总结

1. Arduino 编程本质是 C++，不是纯 C
2. 新手写基础代码（setup/loop、引脚控制）用 C 语法 完全够用
3. 进阶开发（库、模块化、面向对象）必须用 C++ 特性
4. 所有代码最终都会被 C++ 编译器编译

二、Arduino 程序核心函数

Arduino 程序必须有这两个函数，少一个就编译报错。

void setup(){
    // 上电 / 复位，只执行 1 次
}

void loop(){
    // setup跑完之后，无限循环反复执行
}

1、void setup()函数

• 执行时机 ：板子通电、按复位按钮之后，只运行一遍，仅此一次。
• 用途：做初始化工作，只需要设置一次的代码放这里。 适合写：
• 引脚模式设置 pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
• 串口初始化 Serial.begin(9600);
• OLED、传感器初始化
• 变量初始赋值

❌不要把需要反复执行的逻辑写在这里，写完就不再跑了。

示例：

void setup() {
    pinMode(42, OUTPUT);      //把42号引脚设置为输出模式，只需要设置1次
    Serial.begin(9600);       //开启串口
}

2、void loop()函数

• 执行时机 ：setup()全部执行完毕之后，自动一遍一遍无限循环 。 loop(){A;B;C;} → 执行 A→B→C，然后立刻回到 A→B→C...... 永不停歇。
• 用途：放需要不停重复运行的逻辑。

适合写：

• 读取传感器数值
• 开关灯、电机控制
• 判断按键状态
• 串口接收数据

示例（闪烁 LED）

void loop() {
    digitalWrite(42, HIGH);   //灯亮
    delay(1000);              //等1000ms
    digitalWrite(42, LOW);    //灯灭
    delay(1000);              //等1000ms
    //执行完，自动回到loop开头重新运行
}

void 代表：这个函数没有返回值，执行完不返回任何数据给程序。

3、 完整最小样板代码

void setup() {
    Serial.begin(9600);
}

void loop() {
    Serial.println("我在循环运行");
    delay(1000);
}

上电后，串口每秒打印一行文字，无限输出。

新手容易踩坑

1. 把延时delay()写在 setup：只会执行一次，不会循环闪烁。
2. 把pinMode()写进 loop：可以跑，但每次循环重复设置引脚，属于多余浪费。引脚模式放 setup。
3. Arduino 程序入口不是main()，IDE 底层帮你封装好了main()，用户只写 setup + loop。

三、 Arduino 自定义函数

setup()、loop()是系统规定函数；自定义函数是我们自己写的，用来把重复的代码打包，简化 loop，减少复制粘贴。

使用自定义函数的好处：

1. 代码清晰，一个函数做一件事；
2. 重复逻辑只写一遍，多处调用，修改只改一处；
3. loop()不会写的几百行一大坨，可读性高。

1、 函数基本语法

返回值类型 函数名(参数列表)
{
    //函数内部代码
    return 返回的数据;  //有返回值才写return
}

两种大类

1. 无返回值函数（void）：只干活，最后不返回数据。
2. 有返回值函数（int /float/bool）：干完活返回一个结果给调用处。

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2、void 无返回不带参数

比如要实现 LED 闪烁，代码会重复写digitalWrite+delay，封装成函数。

//自定义函数：让42号LED闪烁一次
void ledBlink()
{
    digitalWrite(42, HIGH);
    delay(500);
    digitalWrite(42, LOW);
    delay(500);
}

void setup() {
    pinMode(42, OUTPUT);
}

void loop() {
    ledBlink();  //直接调用，执行函数里面全部代码
}

运行效果：LED 持续闪烁。

调用：写ledBlink();加括号加分号，就会跑函数内部代码。

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3、void带参数

参数可以向函数传递数值，让函数更加灵活。

// 函数：LED闪烁，ms毫秒由调用的时候决定
void ledBlinkTime(int ms)
{
    digitalWrite(42, HIGH);
    delay(ms);
    digitalWrite(42, LOW);
    delay(ms);
}

void setup() {
    pinMode(42, OUTPUT);
}

void loop() {
    ledBlinkTime(100);   //快速闪烁，ms=100
    ledBlinkTime(1000);  //慢速闪烁，ms=1000
}

• int ms：形式参数，相当于函数内部的局部变量。
• 调用写 ledBlinkTime(100)，此时 ms = 100。

可以写多个参数，逗号隔开：

void ledBlink(int pin, int onTime, int offTime)
{
    digitalWrite(pin,HIGH);
    delay(onTime);
    digitalWrite(pin,LOW);
    delay(offTime);
}
//调用
ledBlink(13,300,700);

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4、 有返回值函数（int/float/bool）

用return把计算结果送回去。 需求：写一个函数计算两个数字相加。

//返回int类型，接收a、b两个参数
int addNum(int a, int b)
{
    int sum = a + b;
    return sum;  //把sum返回给调用地方
}

void setup() {
    Serial.begin(9600);
}

void loop() {
    int result = addNum(3,5); //调用函数，拿到返回值存入result
    Serial.println(result);   //输出8
    delay(1000);
}

逻辑：

1. addNum(3,5)执行函数内部代码
2. return sum，把结果返回 ，替换掉 addNum(3,5)这一块
3. int result = 8;

return 执行之后，函数立刻结束，return 后面的代码不会运行。

布尔返回值示例，判断数值是否大于 100：

bool isOver100(int val)
{
    if(val>100){
        return true;
    }else{
        return false;
    }
}

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5、 重要规则

1. 函数写在哪里？ 可以写在 setup()、loop() 的外面，全局位置。 ✅正确结构：

   void myFunc(){ }

   void setup(){ }
   void loop(){ }

❌错误：不能把函数定义写在另一个函数里面！

void loop(){
  void myFunc(){ } // 错误！Arduino C++不允许函数嵌套定义
}

1. 变量作用域（局部 vs 全局）

   void test(){
   int a = 10; //局部变量，只在test函数内部有效，外面访问不到
   }
   int b = 20; //全局变量，setup、loop、所有自定义函数都可以访问

尽量少用全局变量，多用参数传递。

1. 函数声明（当自定义写在 loop 后面时） 如果你把自定义函数写在loop()下方，需要在开头做函数声明，否则编译报错。

   void hello(); //函数声明

   void setup(){
   hello();
   }
   void loop(){}

   //定义写在后面
   void hello(){
   Serial.println("hi");
   }

Arduino IDE 有个小便利：对于简单函数，很多时候会自动帮你生成前置声明，但复杂参数建议手动写。