玩转Mixly – 3、Arduino AVR编程 之 控制

张十三 张十三的博客 2020年05月25日 09:18




以下内容源自Mixly官方技术文档:

https://mixly.readthedocs.io/zh_CN/latest/Arduino/AVR/02Control.html


控制

控制类别中包括了时间延迟、条件执行、循环执行、获取运行时间、初始化、Switch执行等 控制模块中主要执行的内容是对程序结构进行的相应控制。

图片

1.初始化

图片

1

2

pinMode(3, OUTPUT);

  digitalWrite(3,HIGH);


1.1 描述

在Arduino中程序运行时将首先调用 setup()函数。用于初始化变量、设置针脚的输出输入类型、配置串口、引入类库文件等等。

1.2 范例1

初始化时声明变量。

图片

1

2

3

4

5

6

volatile int item;

void setup(){

  item = 0;

}

void loop(){

}


1.3 范例2

在初始化时定义中断函数。

图片

 1

 2

 3

 4

 5

 6

 7

 8

 9

10

void attachInterrupt_fun_2() {

  digitalWrite(13,HIGH);

}

void setup(){

  pinMode(2, INPUT);

  pinMode(13, OUTPUT);

  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2),attachInterrupt_fun_2,RISING);

}

void loop(){

}


注意

每次 Arduino 上电或重启后，setup 函数只运行一次。

2.while 循环

图片

2.1 描述

while循环会无限的循环，直到括号内的判断语句变为假。必须要有能改变判断语句的东西，要不然while循环将永远不会结束。你可以使用一个传感器的值，或者一个变量来控制什么时候停止该循环。

2.2 参数

·满足条件：为真或为假的一个条件。

2.3 范例

当温度高于30度时，亮灯，否则灭灯。

图片

1

2

3

4

5

6

7

8

9

void setup(){

  pinMode(13, OUTPUT);

}

void loop(){

  while (analogRead(A0)*0.488 > 30) {

digitalWrite(13,HIGH);

  }

  digitalWrite(13,LOW);

}


3.延时

图片

1

delay(1000);


3.1 描述

使程序暂定设定的时间（单位毫秒）。（一秒等于1000毫秒）。

3.2 参数

·毫秒：暂停的毫秒数。

3.3 范例

13号引脚灯亮1秒，灭1秒，往复循环。

图片

1

2

3

4

5

6

7

8

9

void setup(){

  pinMode(13, OUTPUT);

}

void loop(){

  digitalWrite(13,HIGH);

  delay(1000);

  digitalWrite(13,LOW);

  delay(1000);

}


注意

虽然创建一个使用delay()的闪烁LED很简单，并且许多例子将很短的delay用于消除开关抖动。

但delay()确实拥有很多显著的缺点。在delay函数使用的过程中，读取传感器值、计算、引脚操作均无法执行，因此，它所带来的后果就是使其他大多数活动暂停。大多数熟练的程序员通常避免超过10毫秒的delay(),除非arduino程序非常简单。

利用定时器，就可以解决这个问题，可以避免由于delay()带来的CPU暂停，也能很好地实现每隔一定时间执行动作。

4.如果(if)

图片

1

2

if (false) {

  }


4.1 描述

if 语句与比较运算符一起用于检测某个条件是否达成，如某个传感器的值是否等于某个值。

4.2 参数

·条件：比较表达式

4.3 用法

增加条件：如果需要增加条件，可以点开齿轮，然后将左侧的“否则如果”或者“否则”模块拖到右侧的“如果”之中。

图片

4.4 范例1

当连接在2号引脚的按键按下时，点亮13号引脚的灯。

图片

1

2

3

4

5

6

7

8

9

void setup(){

  pinMode(2, INPUT);

  pinMode(13, OUTPUT);

}

void loop(){

  if (digitalRead(2) == 1) {

    digitalWrite(13,HIGH);

  }

}


如果判断的条件大于等于1时，可以省略等于判断，因为只要 该表达式的结果不为0，则为真。

所以，上面的写法与下面的写法等效。

图片

1

2

3

4

5

6

7

8

9

void setup(){

  pinMode(2, INPUT);

  pinMode(13, OUTPUT);

}

void loop(){

  if (digitalRead(2)) {

    digitalWrite(13,HIGH);

  }

}


4.5 范例2

当连接在2号引脚的按键按下时，点亮13号引脚的灯;当按键松开时，灯灭。

图片

 1

 2

 3

 4

 5

 6

 7

 8

 9

10

11

void setup(){

  pinMode(2, INPUT);

  pinMode(13, OUTPUT);

}

void loop(){

  if (digitalRead(2)) {

    digitalWrite(13,HIGH);

} else {

  digitalWrite(13,LOW);

  }

}


注意

另外一种进行多种条件分支判断的语句是switch case语句。

5.如果(switch)

图片

1

2

switch (NULL) {

  }


5.1 描述

和if语句相同，switch…case通过设定的在不同条件下执行的代码控制程序的流程。

特别地，switch语句将变量值和case语句中设定的值进行比较。当一个case语句中的设定值与变量值相同时，这条case语句将被执行。

关键字break可用于退出switch语句，通常每条case语句都以break结尾。如果没有break语句，switch语句将会一直执行接下来的语句（一直向下）直到遇见一个break，或者直到switch语句结尾。

5.2 参数

·var: 用于与下面的case中的标签进行比较的变量值

·label: 与变量进行比较的值

5.3 用法

增加case：如果需要增加条件，可以点开齿轮，然后将左侧的“case”或者“default”模块拖到右侧的“switch”之中。

图片

5.4 范例

当连接在2号引脚的按键按下时，点亮13号引脚的灯，否则13号引脚的灯灭

图片

 1

 2

 3

 4

 5

 6

 7

 8

 9

10

11

void setup(){

  pinMode(2, INPUT);

  pinMode(13, OUTPUT);

}

void loop(){

  switch (true) {

    case digitalRead(2):

    digitalWrite(13,HIGH);

    break;

  }

}


注意

每个switch可以有多个case，但是最多不超过一个default，当不满足任何一个case时，执行default中的程序。

6.for循环

图片

1

2

for (int i = 1; i <=< span=""> 10; i = i + (1)) {

  }


6.1 描述

for循环用于重复执行一段的程序。通常使用一个增量计数器计数并终止循环。

for循环用于重复性的操作非常有效，通常与数组结合起来使用来操作数据、引脚。

6.2 参数

·变量名：用于记录for循环次数的变量名。

·起始值：循环的计数起始值，一般从0开头，也可以从其他数值开始。

·终点值：循环的计数终点值。

·步长：每次循环的步长，一般为1，也可以是其他整数。

6.3 用法

可自行设置循环的变量名称，并确定循环的开始和终止以及循环方向，最后一个数字可以为负数。

图片

6.4 范例

将连接在3号引脚的灯制作成呼吸灯，每一次亮度变化之间间隔50毫秒

图片

 1

 2

 3

 4

 5

 6

 7

 8

 9

10

11

12

void setup(){

}

void loop(){

  for (int i = 0; i <=< span=""> 255; i = i + (1)) {

    analogWrite(3,i);

    delay(50);

}

  for (int i = 255; i >= 0; i = i + (-1)) {

    analogWrite(3,i);

    delay(50);

  }

}


注意

for循环中定义的变量有名字，可以用字母i,j,k或单词red,state等有意义的词语表示。

7.跳出循环

图片

1

break;


7.1 描述

跳出循环用于终止一段重复的程序，一般使用时作为条件语句的执行部分，当循环中的变量满足某个条件时，执行跳出循环语句。

跳出循环在处理循环中的特殊情况时十分有用。

7.2 参数

·操作：可以选择跳出循环和跳到下一个循环两种操作，结果不同。

7.3 范例

引脚3上的数字从0到255逐一增加，每一次增加之间间隔50毫秒，当数字增加到150时停止增加

图片

 1

 2

 3

 4

 5

 6

 7

 8

 9

10

11

12

void setup(){

  pinMode(3, INPUT);

  }

void loop(){

  for (int i = 0; i <=< span=""> 255; i = i + (1)) {

    if (digitalRead(3) == 150) {

      break;

    }

    analogWrite(3,i);

    delay(50);

  }

}


注意

注意跳到下一个循环的使用，可以方便的将循环中不需要的步骤跳过。

8.系统运行时间

图片

1

2

millis();

micros();


8.1 描述

返回自硬件启动或重启以来的时间值。

8.2 返回

自硬件启动或重启以来的时间，毫秒数或者微秒数。

8.3 范例

自动换行打印系统运行时间

图片

1

2

3

4

5

6

7

8

9

void setup(){

  Serial.begin(9600);

  pinMode(2, INPUT);

}

void loop(){

  if (digitalRead(2)) {

    Serial.println(millis());

  }

}


9.MsTimer2 定时器

图片

1

MsTimer2::set(500, msTimer2_func);


9.1 描述

每隔设置的毫秒数执行相应的程序

9.2 范例

利用定时器控制13号引脚LED每隔1秒亮灭一次。

图片

 1

 2

 3

 4

 5

 6

 7

 8

 9

10

11

12

13

14

#include

volatile boolean state;

void msTimer2_func() {

  state = !state;

  digitalWrite(13,state);

}

void setup(){

  state = false;

  pinMode(13, OUTPUT);

  MsTimer2::set(1000, msTimer2_func);

  MsTimer2::start();

}

void loop(){

}


注意

利用定时器可以提高硬件的工作效率。

但在一个程序中只能使用一个MsTimer2定时器，如果要实现多个时间的定时，可以配合变量计数来完成。

10.MsTimer2 定时器启动

图片

1

MsTimer2::start();


10.1 描述

MsTimer2定时器开始计时

11.MsTimer2 定时器停止

图片

1

MsTimer2::stop();


11.1 描述

MsTimer2定时器停止计时

12.简单定时器

图片

1

2

3

4

5

6

7

8

9

SimpleTimer timer;

void Simple_timer_1() {

}

void setup(){

  timer.setInterval(1000L, Simple_timer_1);

}

void loop(){

  timer.run();

}


12.1 描述

设置不同的简单定时器，每隔指定秒数执行相应的程序常用于多任务处理。

12.2 范例

D12,D13分别连接LED灯，每隔200ms，D12引脚LED灯切换亮灭；每隔300ms,D13引脚LED灯切换亮灭；

图片

 1

 2

 3

 4

 5

 6

 7

 8

 9

10

11

12

13

14

15

16

SimpleTimer timer;

void Simple_timer_1() {

digitalWrite(12,(!digitalRead(12)));

}

void Simple_timer_2() {

digitalWrite(13,(!digitalRead(13)));

}

void setup(){

  pinMode(12, OUTPUT);

  timer.setInterval(200L, Simple_timer_1);

  pinMode(13, OUTPUT);

  timer.setInterval(300L, Simple_timer_2);

}

void loop(){

  timer.run();

}


13.允许中断

图片

1

interrupts();


13.1 描述

允许输入/输出模块中管脚中断的运行

13.2 范例

使用按钮模拟开关，每次按下，LED灯切换亮灭

图片

 1

 2

 3

 4

 5

 6

 7

 8

 9

10

11

void attachInterrupt_fun_2() {

  digitalWrite(10,(!digitalRead(10)));

}

void setup(){

  pinMode(2, INPUT);

  pinMode(10, OUTPUT);

  interrupts();

  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2),attachInterrupt_fun_2,RISING);

}

void loop(){

}


14.禁止中断

图片

1

noInterrupts();


14.1 描述

禁止输入/输出模块中管脚中断的运行

14.2 范例

在允许中断范例的基础上，尝试禁止中断

图片

 1

 2

 3

 4

 5

 6

 7

 8

 9

10

11

void attachInterrupt_fun_2() {

  digitalWrite(10,(!digitalRead(10)));

}

void setup(){

  pinMode(2, INPUT);

  pinMode(10, OUTPUT);

  noInterrupts();

  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2),attachInterrupt_fun_2,RISING);

}

void loop(){

}


15.SCoop Task

图片

 1

 2

 3

 4

 5

 6

 7

 8

 9

10

11

12

13

14

defineTask(scoopTask1)

void scoopTask1::setup()

{

}

void scoopTask1::loop()

{

}

void setup(){

  mySCoop.start();

}

void loop(){

  yield();

  sleep(1000);

}


15.1 描述

SCoop模块用于执行多线程任务，最多支持8个任务。

15.2 范例

利用SCoop，控制13号引脚LED灯以2秒的频率闪烁，同时控制12号引脚的LED灯以200毫秒的频率闪烁。

图片

 1

 2

 3

 4

 5

 6

 7

 8

 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

#include "SCoop.h"

defineTask(scoopTask1)

void scoopTask1::setup()

{

  pinMode(13, OUTPUT);

}

void scoopTask1::loop()

{

  digitalWrite(13,HIGH);

  sleep(1000);

  digitalWrite(13,LOW);

  sleep(1000);

}

defineTask(scoopTask2)

void scoopTask2::setup()

{

  pinMode(12, OUTPUT);

}

void scoopTask2::loop()

{

  digitalWrite(12,HIGH);

  sleep(100);

  digitalWrite(12,LOW);

  sleep(100);

}

void setup(){

  pinMode(13, OUTPUT);

  mySCoop.start();

  pinMode(12, OUTPUT);

}

void loop(){

  yield();

}