2023年元旦新篇章——我的Arduino C 硬件编程入门，献给家长朋友们（arduino编程指南75个硬件pdf）
—— 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 int leftPin1=5;// 左侧电机引脚
const int leftPin2=6; // 左侧电机引脚
const int rightPin1=11; // 右侧电机引脚
const int rightPin2=3; // 右侧电机引脚
const int trigPin=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 ：
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：int disVal=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
五、Arduino C 近期一些源码例子推荐
我的红外超声波小车
再有10分钟就是新年了！
2022年注定是所有人刻骨铭心的一年，很多人永远地离开了，包括自己的一些亲人。但我们依旧希望这个世界一年比一年好 。
虽然会很难，但”希望“永远是人类存在的价值 ，我们相信希望 ，我们带着美好的希望在新的2023年里继续努力，希望可以激发学习和生活的动力 ，希望可以激发创造的力量 ，希望可以让文明更进步。
借用《基督山伯爵》的结尾，人生的智慧都集中在两个词，希望与等待 。
所有人，2023，新年好！
