数字I/O

1.pinMode(pin,mode)
pinMode用以配置引脚为输出或输出模式，它是一个无返回值函数，函数有两个参数pin（表示所要配置的引脚）和Mode（参数表示设置的模式——INPUT或者OUTPUT）。

2.digitalWrite(pin,value)
设置引脚的电压为高电压或低电平。该函数也是一个无返回值的函数，函数有两个参数分别表示：
pin参数：要设置引脚；
value参数：表示输出的电压：HIGH或者LOW。

3.digitalRead(pin)
函数可以获取引脚的电压情况——HIGH或LOW，pin表示所要获取电压值的引脚，该函数返回值为int型。

模拟I/O

1.analogReference(type)
配置模拟引脚的参考电压。在嵌入式应用中引脚获取模拟电压值之后，根据参考电压将模拟值转换到0~1023。该函数无返回值，参数为type类型。

2.analogRead(pin)
用于读取引脚的模拟量电压值，每读一次需要花μs的时间。参数pin表示所要获取模拟量电压值的引脚，该函数返回值为int型，表示引脚模拟量电压值，范围在0~1023。

analogWrite(pin,value)
anlogWrite函数通过PWM的方式在引脚上输出一个模拟量，较多的应用在LED亮度控制、电机转速等方面。
VCC：高电平值
T：PWM波的周期
D：是高电平宽度
D/T：PWM波的占空比，当上述PWM波通过一个低通滤波器后，波形中高频的部分被滤掉得到所需的波形，其平均电压为$VCC\times D/T$。

高级I/O

1.shiftOut(dataPin,clockPin,bitOrder,val)

1. shiftOut函数能够将数据通过串行的方式在引脚上输出
2. 相当于一般意义上的同步串行通信
3. 这是控制器与控制器、控制器与传感器之间的常用的通信方式。

• shiftOut函数无返回值
• dataPin：数据输出引脚，数据的每位将逐次输出。引脚模式需要设置成输出
• clockPin：时钟输出引脚，为数据输出提供时钟，引脚模式需要设置成输出。
• bitOrder：数据位移顺序选择位，该参数为byte类型，有两种类型可选择，分别是高位先入MSBFIRST和低位先入LSBFIRST
• val：所要输出的数据值

2.pulse(pin,state,timeout)
用于读取引脚脉冲的时间函数；
脉冲为HIGH时：先将等引脚变为高电平，然后开始计时，直到变为低电平为止。返回脉冲持续时间长短，单位ms。如果超时还没有多大平的话，返回0；
返回值为无符号长整型（unsigned long），三个参数分别表示脉冲输入的引脚、脉冲响应的状态（高脉冲或者低脉冲）和超时时间。

时间函数

1.mills()
应用mills函数可获取机器运行的时间长度，单位ms，系统最长记录时间为9小时22分，如果超出时间将从0开始，函数返回值unsigned long型，无参数。
如果用int型保存时间会得到错误结果

2.delay(ms)
延迟函数，单位是ms，无返回值。

3.delayMicroseconds(us)
延迟函数，单位是us。

数学库

min(x,y)
返回x，y中两者较小的。

max(x,y)
返回两者中较大的。

abs(x)
获取x的绝对值。

constrain(amt,low,high)
函数的工作过程是：如果amt小于low，则返回low；如果amt大于high，则返回high；否则，返回amt。
该函数一般可以用于将值归一化到某个区间内。

map(x,in_min,in_max,out_min,out_max)
将[in_min,in_max]范围内的x等比映射到[out_min,out_max]范围内。函数返回值为long型，原型为：

sin(rad)、cos(rad)、tan(rad)
三角函数

随机数

randomSeed(seed)
设置随机数种子，随机种子的设置对产生的随机序列有影响。函数无返回值。

random(howsmall,howbig)
函数可以生成一个随机数，两个参数howsmall和howbig决定了随机数的范围，函数的参数及返回值均为long型。

位操作

作用于设置或读取字节中某一位或几位，包括bitRead()、bitSet()、bitClear()等。

中断函数

interrputs()和nolnterrupts
负责打开和关闭中断，函数无返回值，无参数。

attachIntterrupt(interrupt,function,mode)
设置外部中断

• interrupt：中断源，可选择值0或1，在Arduino中一般对应2号和3号数字脚；
• function：中断处理函数，用来指定中断的处理函数，参数为函数的指针
• mode:触发模式有4种：LOW（低电平触发）、CHANGE(变化时触发)、RISING(低电平变为高电平触发)、FALLING(高电平变为低电平触发)。

举例：通过外部引脚触发中断函数，然后控制13号引脚的LED的闪烁。

int pin=13；
volatile int state=LOW;
void setup()
{
	pinMode(pin,OUTPUT);
	attachInterrupt(0,blink,CHANGE);
	//Z中断源：1
	//中断处理函数：blink()
	//触发模式：CHANGE(变化时触发)
}
void loop()
{
	digitalWrite(pin,state);
}
//中断处理函数
void blink()
{
	state=!state;
}

在使用attachInterrupt函数时要注意以下几点：

• 在中断函数中delay函数不能使用
• 使用mills函数始终返回进入中断前的值
• 读取串口数据的话，可能会丢失
• 中断函数中使用的变量需要定义为volatile型

串口通信

arduino中串口通信是通过HardwareSerial类来实现的，在头文件HardwareSerial类的对象Serial,直接使用类的成员函数就可以简单地实现串口通信。

串口调光器的程序为例子：

const int ledPin=9；

void setup()
{
    //设置串口波特率
    Serial.begin(9600);
    //设置LED控制引脚
    pinMode(ledPin,OUTPUT);
}

void loop()
{
	byte brightness;
	//查询串口是否收到数据
	if(Serial.available())
	//Serial.available()函数返回值为int型
	{
		//获取数据，将串口数据读入到变量bright中
		//返回值是int型的串口数据
		brightness=Serial.read();
		//控制LED亮度
		analogWrite(ledPin,brightness);
	}
}

SPI

SPI:同步串行外设接口总线，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以及交换信息。
总线采用3根或4根数据线进行数据传输，常用的是4根线，即两条控制线（芯片选择CS和时钟SCLK）以及两条数据信号SDI和SDO。

• 数据信号线SDI称为MISO（主入从出）
• 数据下划线SDO称为MOSI（主出从入）
• 控制信号线CS称为SS（从属选择）
• 将SCLK称为SCK（串行时钟）

在SPI通信中，数据是同步进行发送和接收的。数据传输的时钟基于来自主处理器产生的时钟脉冲。

SPI接口数据传输
SPI是以主从方式工作的，其允许一个主设备和多个设备进行通信，主折半通过不同的SS信号选择不同的从设备进行通信。

当主设备选中某一个设备后，MISO和MOSI用于串行数据的接收和发送，SCK提供串行通信时钟，上升沿发送，下降沿接收。

在实际应用中，未选中的从设备的MOSI信号线需要处于高阻状态，否则会影响主设备与选中的设备间的正常通信。

SPI类及其成员函数
Arduino中的SPI通信是通过SPIClass类来实现的，使用SPIclass类能够方便地将Arduino作为主设备与其他设备进行通信。SPIClass类提供了6个成员函数使用者调用：

• begin()用于初始化SPI总线
• setBitOrder()的作用是设置串行数据传输时是先传低位还是先传高位，函数有一个type类型的参数bitOrder，有LSBFIRST（最低位在前）和MSBFIRST（最高位在前）两种类型可选。
• setClockDivider()函数的作用是设置SPI串行通信的时钟，通信时钟是由系统时钟分频而得到。
• setDataMode函数的作用是设置SPI数据模式
  
• setDataMode()的type类型的参数mode有4种类型可选。
• transfer()函数用来传输一个数据，由于SPI是一种全双工、同步的通信总线，索爷传输一个数据实际上会发送一个数据，实际上接收一个数据。函数的参数为发送的数据值，返回的参数为接收的数据值。
• end()函数停止SPI总线的使用。