Arduino之程序结构（setup与loop函数）

一、blink源程序分析

–》源程序如下（注释已翻译）：

// setup函数只运行一次
void setup() {
  // 初始化LED_BUILTIN引脚为输出引脚
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

// loop函数会一直循环运行
void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);   // 点亮LED（配置引脚输出高电平）
  delay(1000);                       // 等待1s
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);    // 熄灭LED（配置引脚输出低电平）
  delay(1000);                       // 等待1s
}

这是先说一下电平的概念：

• 高电平就相当于高电位或高电势；
• 低电平就相当于低电位或地电势；
• 两点之间存在电平差就相当于存在电位差或者电势差，从而存在电压。

程序首先把LED_BUILTIN引脚配置为输出引脚，意思是板子可以控制该引脚输出为高电平或者低电平，LED引脚一端接在板子控制端口，而另外一端是接在参考地上，可以认为参考地是零电平或者低电平。当loop函数开始执行的时候，把控制端引脚输出为高电平，而参考地是低电平，所以LED被点亮，同理把控制端引脚输出为低电平，两点之间没有电位差，因此LED熄灭。

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二、程序结构

• setup()函数

Arduino板子通电或复位后，即会开始执行setup() 函数中的程序，该部分只会执行一次。通常我们会在setup() 函数中完成Arduino的初始化设置，如配置I/O口状态，初始化串口等操作。

–》示例程序：

// 给13号引脚连接的设备设置一个别名“led”
int led = 13;
// 在板子启动或者复位重启后， setup部分的程序只会运行一次
void setup(){
  // 将“led”引脚设置为输出状态
  pinMode(led, OUTPUT);     
}

• loop()函数

在setup() 函数中的程序执行完后，Arduino会接着执行loop() 函数中的程序。而loop()函数是一个死循环，其中的程序会不断的重复运行。通常我们会在loop() 函数中完成程序的主要功能，如驱动各种模块，采集数据等。

–》示例程序：

// setup部分程序运行完后，loop部分的程序会不断重复运行
void loop() 
{
  digitalWrite(led, HIGH);   // 点亮LED
  delay(1000);           // 等待一秒钟
  digitalWrite(led, LOW);   // 通过将引脚电平拉低，关闭LED
  delay(1000);           // 等待一秒钟
}

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*三、Arduino程序main函数结构解析

这里作为拓展，以下分析需要C/C++基础！

在进行Arduino开发时，没有像传统C/C++程序使用入口函数main。实际上main函数存在于Arduino核心库中，且仍然是程序的入口。

在Arduino核心库中可见main.cpp文件，其内容如下：

#include 

// Declared weak in Arduino.h to allow user redefinitions.
int atexit(void (* /*func*/ )()) { return 0; }

// Weak empty variant initialization function.
// May be redefined by variant files.
void initVariant() __attribute__((weak));
void initVariant() { }

void setupUSB() __attribute__((weak));
void setupUSB() { }

int main(void)
{
    init();
    initVariant();
#if defined(USBCON)
    USBDevice.attach();
#endif
    setup();
    for (;;) {
        loop();
        if (serialEventRun) serialEventRun();
    }
    return 0;
}

通过以上程序可见，Arduino程序中编写的setup和loop函数，都在main函数中调用了。
loop的循环执行，是通过for循环实现的，且每次loop结束后，都会进行串口事件判断，也正是因为这种设计，串口事件不能实时响应。