—— 本文献给2023新年里想和孩子一起学习、成长的家长朋友们！

一、Arduino C是什么？

很多人把Arduino编程语言称为Arduino C，大概是因为它的语言是基于C/C++的。Arduino C封装了Arduino各种硬件的API接口，不需要学习底层知识就可以控制Arduino硬件，这样对孩子和硬件入门者都是非常友好的。

经过多年的开源，Arduino C有非常多实用的开源库，可以直接使用，用来方便的控制各类传感器，比如舵机、超声波、红外等，当然你也可以自己编写好用、实用的库，开源给别人使用，这也是Arduino的精神。

二、Arduino C的开发工具是什么？

我是使用官方的Arduino IDE工具开发和调试Arduino程序的，我在头条发过几期短视频《2分钟硬件编程系列》，里面就是使用的Arduino IDE。虽然相对于我工作中经常使用的VS和Eclipse，Arduino IDE的功能过于简单，不够智能化，但对于简单的硬件接口编程来说，已经够用了。

我目前使用的Arduino IDE工具版本是1.8.9，不过arduino.cc已经推出了最新的稳定版本2.0.3，社区反馈不错，我比较看重的是增加了自动纠错和自动补充功能，可以有效减少代码错误并提高效率，等我试用过后，下期单独写一篇文章详细介绍给大家。

IDE工具怎么得到：Arduino IDE官方

https://www.arduino.cc/en/software

我的Arduino IDE1.8.9主界面

三、Arduino C的程序结构

我在《2分钟硬件编程系列》中，每个短视频都详细介绍了每一句代码，和我们大学时代学习的C语言相比，Arduino C非常简单，很容易入门，包括10岁左右的孩子。

一个简单而完整的Arduino C程序，只需编写setup和loop函数就可以了。Setup函数里做初始化工作，而loop函数里则是主程序，所以一个完整的Arduino C程序结构就是这样简单：

• 结构第1部分：引入第三方库，定义引脚。
• 结构第2部分：setup（）初始化代码，只运行一次。
• 结构第3部分：loop（）主程序代码，可反复执行。

四、Arduino C 源码例子详解——超声波避障小车

下面看一段《2分钟硬件编程系列》中超声波小车的源代码，这段代码实现的功能很简单，就是超声波探测到小车前方有障碍物体时，完成自动停车。

源码：

//结构第1部分：

const intleftPin1=5;// 左侧电机引脚

const intleftPin2=6; // 左侧电机引脚

const intrightPin1=11; // 右侧电机引脚

const intrightPin2=3; // 右侧电机引脚

const inttrigPin=7; // 超声波trig引脚

const int echoPin=8; // 超声波echo引脚

int disVal=0;//超声波探测距离变量

//问题（1）：为什么定义引脚需要const修饰，而定义disVal不需要const修饰呢？我在后面再讲。

//结构第2部分：

void setup() {

//初始化代码，这里只运行一次：

pinMode(leftPin1,OUTPUT);//电机引脚设置为输出模式

pinMode(leftPin2,OUTPUT); //电机引脚设置为输出模式

pinMode(rightPin1,OUTPUT); //电机引脚设置为输出模式

pinMode(rightPin2,OUTPUT); //电机引脚设置为输出模式

pinMode(trigPin,OUTPUT); //超声波trig引脚设置为输出模式

pinMode(echoPin,INPUT); //超声波echo引脚设置为输入模式

}

//结构第3部分：

void loop() {

//主程序代码，会反复运行：

digitalWrite(trigPin,LOW); //超声波trig引脚输出低电平初始化，以便得到干净的高电平。

delayMicroseconds(2); //延时2微秒。

digitalWrite(trigPin,HIGH); //超声波trig引脚输出高电平，触发超声波发射8个40KHz的方波。

delayMicroseconds(10); //延时10微秒。

digitalWrite(trigPin,LOW); //超声波trig引脚输出低电平结束本次触发动作。

disVal = pulseIn(echoPin,HIGH)/58.0;

//问题（2）：这里通过一个通用的公式得到超声波探测前方障碍物的距离（单位cm），那么，这个公式原理是什么呢？这个问题也放在后面讲。

//判断前方障碍物的距离

if(disVal >10){

//如果前方障碍物的距离超过10厘米，则执行如下前进操作：

analogWrite(leftPin1,0);

analogWrite(leftPin2,130);//启动左侧电机（带动小车左轮）

analogWrite(rightPin1,0);

analogWrite(rightPin2,130); //启动右侧电机（带动小车右轮）

}else{

//如果前方障碍物的距离不超过10厘米，则执行如下停止操作：

analogWrite(leftPin1,0);

analogWrite(leftPin2,0);//停止

analogWrite(rightPin1,0);

analogWrite(rightPin2,0); //停止

}

}

这样就是一个完整的程序了，Arduino IDE编译完成后，通过串口上传至Arduino主控板即可调试。运行效果：2分钟硬件编程(3)：超声波主动避障

我搭建的超声波小车

在前面还留了两个问题：

（1） 为什么定义引脚需要const修饰，而定义disVal不需要const修饰呢？

const作为C语言中的常变量修饰符，一个变量使用const修饰之后，其值将不允许再次被改变，否则编程会出现错误。

比如用const修饰int变量leftPin1（电机引脚）：const int leftPin1=5;

这时leftPin1成为了常变量，其引脚值不能在程序中动态修改。

而超声波探测距离是实时在改变着的，所以变量disVal也是需要不停改变的，所以不能用const修饰，直接这样定义即可：intdisVal=0;

（2） pulseIn(echoPin,HIGH)/58.0这个公式原理是什么呢？

超声波发射8个40KHz的方波完成探测后，echo引脚会持续输出高电平，持续时间就是方波发射到返回的时间，pulseIn（）函数可以得到这个时间（微秒单位）。

那么我们如果把这个时间（微秒）转换成距离（厘米）呢？

方波的速度（也就是声速）是340 米/秒，可以换算为0.034cm/微秒，速度乘以时间就是距离，所以0.034*pulseIn()得到的是方波往返的距离，然后需要除2，才是真正到前方障碍物的距离，因此完整的公式是:

0.034*pulseIn()/2

这个公式可以进一步简化为：

pulseIn()/58

所有人，2023，新年好！