第2章 Maple的Arduino兼容函数库
2.1 基本程序结构
Maple的基本程序结构有两个入口函数，setup()与loop()。setup()中的代码只会在启动时执行一次，loop()中的代码会无限循环地执行下去。代码清单2-1为Maple的基本程序结构。
代码清单2-1 Maple的基本程序结构
void setup(){
//这里是初始化使用的程序段，只在启动时执行一次
}
void loop(){
//主程序位于这里，在这个函数中的程序会无限循环地执行
}
Maple中，与底层相关的大量操作都被隐藏起来了，尽管Maple使用的是C++作为编程语言，但是几乎不会出现复杂的C++语法，使得它很适合于对编程与寄存器操作了解不多的初学者使用。
2.2 Maple静态变量关键字
Maple中提供了一些静态变量关键字来替代一些常数和引脚，它们可以规避不同型号开发板所产生的兼容性问题。使用这些静态变量有助于提高程序的可移植性与可读性。如表2-1所示为静态变量关键字，如表2-2所示为串口相关的常量。
表2-1 静态变量关键字
表2-2 串口相关的常量
2.3 通用输入输出
通用输入输出(GPIO)是Maple最基本、最常用的功能，用来实现基本的数字量输入和输出。GPIO的控制主要依赖pinMode()、digitalWrite()、digitalRead()三个函数。
由于Maple使用的STM32采用了更高的工艺生产，所以数字输出的电平为高电平——3.3V的LTTL电平，而Arduino使用的是ATMGA系列芯片，制程较陈旧，输出为高电平——5V的TTL电平。如果需要将5V电平的芯片与Maple相接，则需要进行电平转换，否则5V电平的信号直接输入Maple可能会造成芯片损坏（部分引脚能够容忍5V电平，对5V电平的数字信号进行读取或是利用开漏输出方式输出5V电平的数字信号）。
2.3.1 pinMode()函数
形式：void pinMode(uint8 pin,WiringPinMode mode)
参数：pin为引脚编号。
mode为引脚的输入输出模式。
pinMode()函数常放在setup()函数中来确定引脚的功能。切记，如果在使用某引脚前没有设定pinMode()或者pinMode设置模式不正确，引脚输入输出过程可能会出现一些不可预料的错误。pinMode()输出模式种类如表2-3所示。
表2-3 pinMode()输出模式种类
代码清单2-2通过pinMode()函数设定BOARD_LED_PIN作为输出引脚，然后通过digitalWrite()函数与delay()函数使其以1/2Hz的频率闪烁。
代码清单2-2 闪烁LED
void setup() {
pinMode(BOARD_LED_PIN,OUTPUT); // 设定LED引脚为输出模式
}
void loop() {
digitalWrite(BOARD_LED_PIN,HIGH); // 设定LED引脚为高电平,点亮LED
delay(1000); // 等待1秒钟
digitalWrite(BOARD_LED_PIN,LOW); // 设定LED引脚为低电平,熄灭LED
delay(1000); // 等待1秒钟
}
Maple的数字引脚能够提供两种输出模式：开漏输出（OUTPUT_OPEN_DRAIN）与推挽输出（OUTP-UT）。其中最常用的是推挽输出模式"OUTPUT"。开漏输出与推挽输出在外部链接上的区别如图2-1所示。
图2-1 开漏输出（左）与推挽输出（右）
图2-1左图为开漏模式输出，需要外接一个上拉电阻才能得到输出电压，否则就不会有电压的输出，而右图的推挽输出可以直接得到输出信号。
这里列举一些需要使用开漏输出模式的情况：
1）在使用I2C总线进行信号传输的时候，由于协议的设计，必须使用开漏模式来输出信号，这样可以避免总线上多个设备传输信号产生冲突。
2）当需要输出TTL（5V）电平信号的时候。由于这个5V的电压高于了该芯片的电源电压，所以具有5V容忍能力的引脚没法得到足够高的电源电压来输出TTL信号。利用外部上拉电阻将输出引脚连接到额外的5V电源，能够使得这些5V容忍引脚向以TTL电平工作的芯片传输数据。
2.3.2 digitalWrite()函数
形式：uint32 digitalWrite(uint8 pin,uint8 value)
参数：pin为引脚编号。
value为LOW（写0，输出低电平）或HIGH（写1，输出高电平）。
将引脚配置为"OUTPUT"或"OUTPUT_OPEN_DRAIN"模式之后，可以通过该函数控制引脚输出高低电平信号。输出低电平时，将value参数设定为0或LOW；输出高电平时，设定为1或HIGH。
代码清单2-3会让Maple以数字输出模式的极限速度翻转引脚的输出值，在这种理想情况下，引脚可以达到700KHz的最高输出速度（如果增加其他函数操作，会大幅降低其输出速度）。这是由于digitalWrite()函数为了减小用户使用的复杂度，经过多层的封装使得输出速度变慢，如果希望获得更高的输出速度，可以改用底层函数来完成输出。
代码清单2-3 以数字输出模式的极限速度翻转引脚的输出值
void setup() {
pinMode(BOARD_LED_PIN,OUTPUT); //设定连接到LED的13引脚为数字输出模式
}
void loop() {
digitalWrite(BOARD_LED_PIN,HIGH); //设定输出为高电平
digitalWrite(BOARD_LED_PIN,LOW); //设定输出为低电平
}
2.3.3 digitalRead()函数
形式：uint32 digitalRead(uint8 pin)
参数：pin为引脚编号。
使用该函数读取引脚的信号时，所读取的引脚必须已经用pinMode()设定该引脚的模式为"INPUT"、"INPUT_PULLUP"或"INPUT_PULLDOWN"。
当输入信号电压在0～1.16V时该函数返回0，当输入信号在1.83～3.3V时返回1。如果输入电压在1.16～1.83V之间不确定会返回0还是1。
代码清单2-4 读取PIN0电平
void setup() {
pinMode(0,INPUT); // 设定PIN0引脚为输出模式
}
void loop() {
SerialUSB.println(digitalRead(0)); //通过USB虚拟串口返回读取的值
delay(1000); //延时1000毫秒,也就是1秒
}
代码清单2-4会每秒都向USB虚拟串口输出得到的引脚电压。如果没有外接其他电路仅仅悬空，会非常容易受到干扰，随机输出不固定的0或1。如果希望在外部电路未接上时有固定输出而不受干扰，可以将引脚设置为"INPUT_PULLUP"或是"INPUT_PULLDOWN"。
2.3.4 togglePin()
形式：uint32 togglePin(uint8 pin)
参数：pin为引脚编号。
togglePin()函数是用来反转输出引脚输出状态的，当前输出为1时将其翻转为0，当前输出为0时翻转为1。togglePin()在某些时候能够使操作更方便。
2.3.5 toggleLED()
形式：uint32 toggleLED()
toggleLED()与togglePin()类似，但是它没有参数，直接控制Maple上LED的输出翻转。该函数主要用于控制LED闪烁。请注意，如果在使用的时候没有额外的延时，必须加入额外的延时才能控制LED以指定的频率闪烁。
2.4 模拟输入输出
Maple模拟输入输出功能用来读取模拟输入引脚上的模拟电压值，或是通过PWM引脚输出模拟信号。
Maple的模拟信号输出是依靠PWM（Plus Width Modify,脉宽调制）实现的，而不是DAC。PWM的原理是通过改变占空比，通过低通滤波得到平均电压从而实现模拟输出。PWM还可以用来实现对舵机的控制。
2.4.1 analogWrite()与pwmWrite()
形式：void pwmWrite(uint8 pin,uint16 duty_cycle)
void analogWrite(uint8 pin,uint16 duty_cycle)
参数：pin为引脚编号。
duty_cycle为控制占空比的参数(0~65535)。
在使用pwmWrite()与analogWrite()前必须先将引脚定义为"PWM"或是"PWM_OPENDRAIN"，只有PIN0~PIN3、PIN5~PIN9、PIN11、PIN12、PIN14、PIN24、PIN27、PIN28引脚具有PWM输出功能。
与Arduino有区别的是，Arduino的引脚10具有PWM功能，而Maple引脚10没有。如果你希望程序在Arduino与Maple之间具有良好的兼容性和移植能力，尽量使用PIN3、PIN5、PIN6、PIN9、PIN11引脚作为PWM输出。
analogWrite()是为了与Arduino兼容而准备的，但是与pwmWrite()一样，由于STM32处理器的PWM分辨率更高，所以duty_cycle是用16位数表示，范围为0~65535，分别表示0%~100%，而Arduino中PWM分辨率为256位，用0~255来表示0%~100%。
占空比与duty_cycle参数的关系为：
在Arduino中PWM频率为490Hz，而在Maple中PWM是可以调整的，默认频率为550Hz。通过设定控制该PWM引脚的timer的预分频器就可以改变该PWM的频率，如图2-2所示。
图2-2 示波器通道1的duty_cycle为16384，示波器通道2的duty_cycle为32768
如果希望得到稳定的模拟电压输出，需要外接一个小电容来得到电压平均值。
2.4.2 analogRead()
形式：uint16 analogRead(uint8 pin)
参数：pin为引脚编号。
2.5 高级I/O
Maple提供高级I/O函数来简化I/O操作，由于库的原因，所以Arduino支持的plusin()函数在Maple开发环境中不能被支持。
shiftOut()
形式：void shiftOut(uint8 dataPin,uint8 clockPin,uint8 bitOrder,uint8 value)
参数：dataPin为数据引脚。
clockPin为时钟引脚。
bitOrder为数据输出顺序，MSBFIRST表示高位在前，从高到低位输出；LSBFIRST表示低位在前，从低到高位输出。
value为输出。
该函数采用软件方式实现串行输出，速度较慢，如果需要高速串行输出，可以使用硬件SPI以获得更好的性能，但是该函数的优势是可以任意指定输出引脚。shiftOut()每次只能输出8位的数据，如果需要输出更多数据需要多次调用该函数。在使用时，dataPin和clockPin都必须事先被设定为"OUTPUT"。
将一个16位的整型数据从高位到低位输出，如代码清单2-5所示。
代码清单2-5 将一个16位的整型数据从高位到低位输出
void setup() {
//将需要的引脚设定为数字输出
pinMode(12,OUTPUT);
pinMode(11,OUTPUT);
pinMode(10,OUTPUT);
}
void loop() {
uint16 data = 500;
// 引脚10输出高电平表示一个数据传输开始
digitalWrite(10,HIGH);
// 移出高位
shiftOut(12,11,MSBFIRST,(data >> 8));
// 移出低位
shiftOut(12,11,MSBFIRST,data);
// 引脚10输出低电平表示一个数据传输结束
digitalWrite(10,LOW);
}
通过逻辑分析仪可以得到代码清单2-5的输出结果，如图2-3所示。PIN12输出数据信号，PIN11输出时钟信号，PIN10输出使能信号。
图2-3 运行代码清单2-5所输出的时序
2.6 硬件SPI接口
SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)是由摩托罗拉最先定义设计的，常用于MCU与FLASH存储器、EEPROM存储器、传感器、实时时钟、AD转换器等外部设备的连接。
SPI常使用4个信号进行数据传输，这4个信号分别是MOSI、MISO、NSS、SCK。其中，MOSI（Master Output Slave Input）是主设备输出信号，从设备接收此信号；MISO（Master Input Slave Output）是从设备的输出信号，主设备接收此信号；NSS（或称为CS）由主设备驱动，用来控制SPI传输的开始与终止，该信号以低电平时表示有效，在多个设备共用一个SPI时也做设备选择信号；SCK也是由主设备驱动，用于为SPI传输提供时钟。
SPI传输有4种模式，由CPOL（Clock Polarity，时钟极性）与CPHA（Clock Phase，时钟相位）两个参数控制。CPOL表示在空闲时时钟的电平状态，1表示空闲时时钟为高电平，0反之；CPHA控制信号表示是在第一还是第二个边沿被采样，当CPHA=0时在使能信号后第一个时钟边沿被采样，当CPHA=1时在使能后第二个时钟边沿被采样。CPOL与CPHA参数控制的不同工作模式波形示意图如图2-4所示。
图2-4 CPOL、CPHA参数控制的不同工作模式波形示意图
硬件SPI只能通过特定的引脚输出，不能够任意指定输出引脚。这些引脚可以见表2-4，各接口与设备连接方式如图2-5所示。
图2-5 SPI 与设备连接示意图
表2-4 接口所使用的引脚分布
通过调用硬件SPI可以得到很高的传输速度，以满足一些高速期间的时序要求，并且减少对处理器时间的占用。使用硬件SPI可以提供最高每帧18MHz的传输速度，而如果使用软件方式实现SPI最高只能提供不到700KHz的速度，以至于可能无法满足某些芯片对传输频率的要求。
在使用的时候，首先要通过"HardwareSPI spi(1)"语句建立名称为"spi"的对象，如代码清单2-6所示，用于控制SPI1（"HardwareSPI spi2(2)"用来建立一个控制SPI2的对象，名称为"spi2"）。
代码清单2-6 建立一个用于控制硬件SPI1的对象"spi"
//使用SPI1 接口
HardwareSPIspi(1);
voidsetup(){
}
voidloop(){
}
“类”与“对象”是面向对象编程的概念，类通过实例化可以得到对象。类定义了一个功能的特征，而对象将这个定义具体化。类与对象的关系如同“书”与《Arduino开发实战指南：STM32卷》的关系。“书”定义了一种由纸制成的，有封面、前言、目录、内容等部分，用于记录信息的形式，而具体某本书在这个定义范围内将纸质、封面、前言、目录和内容具体化，类与对象的关系也是如此。
2.6.1 begin()
形式：void begin(SPIFrequency frequency,uint32 bitOrder,uint32 mode)
void beginSlave(uint32 bitOrder,uint32 mode)
参数：frequency为SPI传输频率。
bitOrder为传输顺序。LSBFIRST表示低位在前，MSBFIRST表示高位在前。
mode为CPOL模式与CPHA模式设定。
begin()用于初始化以主设备模式开始SPI传输。如果使用无参数的"begin()"会按照1.125MHz、MSBFIRST、CPOL=0、CPHA=0的默认参数来执行，等同于"begin(SPI_1_125MHZ,MSBFIRST,0)"。
beginSlave()将Maple初始化为以SPI从设备进行的SPI传输。如果使用无参数的"beginSlave()"会按照MSBFIRST、CPOL=0、CPHA=0的默认参数来执行，等同于"beginSlave(MSBFIRST,0)"。
frequency参数可以被设定为表2-5中的某个速率。其中140.625KHz速率由于硬件原因只能由SPI1使用。
表2-5 SPI速率表
在使用时，你需要阅读所使用的芯片数据手册，并根据数据手册中所描述的时序要求与工作模式来设定SPI的模式和速率。初始化SPI。如代码清单2-7所示。
代码清单2-7 初始化SPI
// 使用SPI1接口
HardwareSPIspi(1);
voidsetup(){
// 打开SPI1
spi.begin(SPI_18MHZ,MSBFIRST,0);
}
voidloop(){
// 执行SPI传输
}
2.6.2 write()
形式：void write(byte data)
void write(const uint8*buffer,uint32 length)
参数：data为需要传输的数据，8位。
buffer为待发送数据缓存。
length为发送数据长度。
write(byte data)函数可以每次向设备发送8位的数据，如果使用write(byte data)发送16位或是24位的数据就需要多次调用write(byte data)，这样会造成每次调用write()函数之间有时间间隔，每8位就会有停顿，可能会让传输时序超出某些外设的要求，从而无法正常通信。这样使用会降低传输速度，当SPI工作在9MHz以上频率的时候尤为明显。使用write(const uint8*buffer,uint32 length)可以降低多个字节数据间的间隔，提高传输速度。SPI收发数据如代码清单2-8所示。
代码清单2-8 SPI收发数据
//使用SPI1
HardwareSPIspi(1);
byte buf[]={3,43,52,61};
voidsetup(){
//初始化SPI接口
spi.begin(SPI_18MHZ,MSBFIRST,0);
}
voidloop(){
// 通过SPI发送长度为1字节的数245,然后等待接收数据
spi.write(245);
//通过SPI连续发送一个长度为4的byte类型数组中存储的4字节的数据
spi.Write(buf,4);
byteresponse=spi.read();
//通过USB虚拟串口显示收到的数据
SerialUSB.print("response: ");
SerialUSB.println(response,DEC);
}
2.6.3 read()
形式：byte read()
read()函数会接收一字节的数据，如果没有读取到数据，read()函数会一直等待直到接收到数据再返回读取的数值。当接收的数据不止一字节时，需要多次调用该函数。
2.6.4 transfer()
形式：byte transfer(byte data)
参数：data为需要传输的数据，8位。
transfer()函数用于发送一字节的数据并接收一字节的数据，同时将接收到的数据作为返回值输出。
2.6.5 end()
形式：void end()
end()函数用于关闭SPI接口，但是不会改变接口的输入/输出状态。
2.7 硬件USART与虚拟USB串口
USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）中文为“通用同步/异步串行接收/发送器”，也就是常说的串口（Serial），是最常用的通信协议之一。常用于Maple与计算机的连接或是处理器之间的连接。硬件串口1～3使用Serial1、Serial2、Serial3三个对象来控制。
尽管虚拟USB串口与串口放在一节中，但是它们的实质是不同的，仅仅是因为Maple为它们提供的函数类似，在编程上有类似之处。Maple所使用的STM32有一个专用的USB控制器，这个控制器被配置成一个虚拟串口设备，使用户在计算机上能通过标准的串口协议与Maple通信。
对USB虚拟串口的调用是通过SerialUSB对象实现的。大多数情况下，你可以用SerialUSB直接替代Serial1、Serial2、Serial3。每次通过USB虚拟串口发送数据至少消耗约50ms的时间，并且虚拟串口并不会检测USB接口是否真的已连接。
USART设备间的通信主要依靠TX和RX两个信号，设备A的TX接到设备B的RX，设备B的RX接到设备A的TX，如图2-6所示。
图2-6 UART 通信连接
注意，USART≠RS232，请勿将USART接口直接与RS232相连，RS232传输的信号使用±12V的电压，会损坏Maple。RS232是一种接口规范，详细规定了传输的电气特性、传输速率、连接特性和接口的机械特性等内容。与RS232类似的还有RS499、RS423、RS422和RS485等，而USART是这类串行通信接口传输协议的总称。RS232为了可靠传输使用了±12V的电压来传输信号，需要将硬件USART与专用电平转换芯片连接，将LVTTL信号转换为RS232规定的电压信号，通过9针孔D型接口连接才被叫做RS232。
PC上的COM口由于历史原因都是RS232接口。现在大部分计算机都取消了RS232接口，如果需要，可以利用专用的USB串口适配器，通常这类适配器会提供TTL电平输出，该TTL电平输出可以直接连接到Maple的USART接口。
2.7.1 begin()
形式：void begin(unsigned int baud)
参数：baud为波特率。
begin()用于设定串口工作的波特率，在进行串口通信前必须先调用begin()设定波特率，对于Maple常用的波特率有9600Hz与115200Hz。通过Maple IDE与PC通信时，虚拟串口波特率默认为9600Hz。
SerialUSB.begin()通常不需要调用，只有当使用SerialUSB.end()关闭虚拟串口后，才可以利用该函数恢复虚拟串口通信。
2.7.2 write()
形式：void write(unsigned char ch)
void write(const char*str)
void write(void*buf,unsigned int size)
参数：ch为待发送的数据。
buf为数据缓冲。
size为缓冲数据长度。
"void write(unsigned char ch)"函数是一个低层函数，通过USART发送单个字符，现在已被屏蔽。
"void write(const char*str)"函数可以通过USART发送一个带有NULL终止符的字符串。
"void write(void*buf,unsigned int size)"函数发送buf变量的前size字节数据，每个字节按照独立的字符发送。
write()函数的使用见代码清单2-9。
代码清单2-9 write()函数的使用
char c='r';
char d[6]="Maple";//"Maple"占用5字节加上一个终止符,共6字节
void setup(){
Serial1.begin(9600);
}
void loop(){
//发送字符c
Serial1.write(c);
//发送字符串d
Serial1.write(d);
//发送字符串d的前3字节
Serial1.write(e,3);
}
2.7.3 print()与println()
形式：void print(data)或void print(long data,base)
void println(data)或void println(long data,base)
参数：data为数据，可以是unsigned char、char、const char*、int、unsigned int、long、unsigned long、double类型的变量。当指定进制时只能用long类型的变量。
base表示以何种进制显示，可以在2～16进制之间设置。
print()与println()的区别是println()会自动在每次发送的数据后加入换行符。
与C++中标准的print()和println()不同，这里的print()和println()只支持直接以变量作为参数，传输的数据data可以是unsigned char、char、const char*、int、unsigned int、long、unsigned long、double类型。
println()的使用见代码清单2-10。
代码清单2-10 println()的使用
void setup(){}
void loop(){
//发送字符串
SerialUSB.println("Maple!");
//发送单个字符
SerialUSB.println('m');
//发送整数
SerialUSB.println(300);
//发送浮点数
SerialUSB.println(-0.25);
delay(1000);
}
在指定数字进制的时候可以使用BIN、DEC、HEX来表示常用的二进制、十进制、十六进制或者用2～16的数字表示用何种进制显示。例如"SerialUSB.print(255,HEX);"或"SerialUSB.print(255,BIN);"。
图2-7是一个用不同进制显示255的一个例子。
图2-7 使用不同进制显示255
2.7.4 read()
形式：unsigned char read()
返回下一个尚未读取的数据。这是一个“阻塞”的函数，如果数据缓冲区为空，则会一直等待，直到返回取得的数据后才会继续执行下面的程序。
2.7.5 available()
形式：unsigned int available()
available()函数会返回等待接收的字节数。常用于接收一长串数据。
available()的使用见代码清单2-11。
代码清单2-11 avaliable()的使用
int inByte;
void setup() {
// 以9600波特率初始化 Serial1
Serial1.begin(9600);
}
void loop() {
// 从Serial1读取数据,通过虚拟USB串口转发
if (Serial1.available()>0) {
inByte = Serial1.read();
SerialUSB.print(inByte,BYTE);
}
}
2.7.6 flush()
形式：void flush()
flush()函数用于清空串口接收缓冲，保证之后所读取到的都是全新的数据。该函数只用于Serial1、Serial2、Serial3，对于SerialUSB不需要使用此函数。
2.7.7 txPin()与rxPin()
形式：int txPin()
int rxPin()
txPin()与rxPin()函数分别会返回发送和接收引脚的编号。
2.7.8 end()
形式：void end()
end()函数用于结束串口通信，并释放其所占用的端口。"SerialUSB.end()"用于结束虚拟串口的通信。当使用"SerialUSB.end()"结束虚拟串口通信后，下载程序时不会自动复位进入bootloader模式等待下载，需要手动复位进入下载。
2.8 延时和定时器
2.8.1 delay()与delayMicroseconds()
形式：void delay(unsigned long time)
void delay Microseconds(unsigned long time)
参数：time为延时的时长。
delay()与delayMicroseconds()都用于延时，不同的是，delay()函数的参数以“毫秒”为单位，常用于长时间的延时；而delayMicroseconds()的参数以“微秒”为单位，用于进行精确延时，例如，数据传输的时序控制。
2.8.2 mills()与micros()
形式：uint32 mills()与uint32 micros()
参数：无
用于得到从程序开始运行以来的时间，mills()函数返回以毫秒表示的时间，而micros()函数返回以微秒表示的时间。当计时溢出后会自动从零开始计数，mills()函数会在程序运行约50天后溢出，而micros()会在程序运行约70分钟后溢出。
2.8.3 内部硬件定时器
对硬件定时器的独立控制部分是Maple特有的，Arduino没有相关函数。对于Arduino需要通过低层寄存器操作来控制定时器。但是Maple的Hardware Timer仍然在开发中，该库可能不稳定，在未来相关函数会继续更新，如果需要稳定可以使用libmaple中的timer.h。
在Maple使用的STM32中，有4个16位定时器可以使用，每个定时器可以计数到最大65535。每个定时器有4个比较器，每个比较器可以独立地与定时器比较触发操作，触发操作可以是PWM或产生中断。如图2-8所示，同一个定时器上的不同比较器可以以相同的频率触发，但触发的相位不同，这可以用于PWM与步进电机驱动等应用。
图2-8 定时器与触发器的关系（长线表示timer计数为0的时间）
控制硬件定时器需要实例化HardwareTimer类。注意，PWM也是由定时器控制的，在同时使用定时器和PWM时，需要尽量避免共用一个定时器或触发器，PWM引脚与定时器的对应关系请查看附录四。
形式：HardwareTimer(uint8 timerNum)
参数：timerNum指定的定时器编号。
该函数是HardwareTimer的入口函数，通过它来建立一个timer对象，如代码清单2-12所示。
代码清单2-12 建立一个名为timer1的对象，用于控制定时器1
HardwareTimer timer1(1);
形式：void pause(void)
参数：无
暂停定时器。
形式：void resume(void)
参数：无
在暂停定时器后恢复计时。
形式：uint32 getPrescaleFactor()
参数：无
获取定时器的分频系数。返回值在1～65536之间。
形式：voidsetPrescaleFactor(uint32 factor)
参数：factor设定定时器的分频系数，分频系数在1～65536之间。
设定不会立刻生效，需要在下一次定时器溢出后或是用refresh()函数重置定时器后才会生效。Maple的工作频率为72MHz，若factor为1，则定时分辨率为13.89ns（1ns=10-9s=10-6ms=10-3μs）。表2-6给出常见的定时器分频系数与分辨率、最长计时周期的关系。
表2-6 定时器分频系数与分辨率、最长计时周期的关系
形式：uint16 getOverflow()
参数：无
获得所设定的定时器溢出值。
形式：void setOverflow(uint16 val)
参数：val设定定时器的溢出值。
用于设定定时器的溢出值。溢出值用于控制定时器计数周期。
例如，代码清单2-13建立了HardwareTimer的一个实例timer，用于控制定时器1，并设定其分频器分频系数为5，溢出值为255，该计数器每计数一个值代表的时间约为69.4ns，溢出的周期为17.8μs。
代码清单2-13 设定分频器分频系数与溢出值
HardwareTimertimer(1);
voidsetup(){
timer.setPrescaleFactor(5);
timer.setOverflow(255);
}
voidloop(){
// ...
}
形式：uint16 getCount(void)
参数：无
获得定时器的当前计数值。将这个值乘以定时器的分辨率就可以得到当前时间。
形式：voidsetCount(uint16 val)
参数：val设定值。
设定定时器的当前值。
形式：uint16 setPeriod(uint32 microseconds)
参数：microseconds周期。
设定定时器的计时周期，该操作会设定分频器和溢出值，以获得尽可能接近指定周期的定时器溢出周期。
形式：void setMode(int channel,timer_mode mode)
参数：channel定时器通道。
mode定时器的工作模式有3种：TIMER_DISABLED（关闭）、TIMER_PWM（PWM，初始化后的默认模式）、TIMER_OUTPUT_COMPARE（由定时器触发中断）。
设定定时器的工作模式。
形式：uint16 getCompare(int channel)
参数：channel定时器通道。
获得定时器中指定通道的比较值。
形式：void setCompare(int channel,uint16 compare)
参数：channel定时器通道。
compare比较值，可以是0或溢出值-1。
设定定时器中指定通道的比较值，该值用于控制触发事件的相位，当比较值大于定时器溢出值时，会被设定为定时器的溢出值。定时器计数达到比较器的比较值时会触发操作，例如，PWM或是通过中断执行某个指定函数。
形式：void attachInterrupt(int channel,voidFuncPtr handler)
参数：channel定时器通道，可以是1～4的值。
handler触发的函数。
为定时器的指定通道设定一个中断。
形式：void detachInterrupt(int channel)
参数：channel定时器。
移除指定通道的触发设定
形式：void refresh(void)
参数：无
重置定时器。恢复定时器的值为0，并更新溢出值与分频器设置。
为了使用定时器中断，这里建议采用下面的步骤：
1）用pause()函数暂停定时器。
2）设定分频器与溢出值（也可用setPeriod()来设定）。
3）选择一个通道来处理中断，并将该通道工作模式设定为TIMER_OUTPUT_COMPARE。
4）设定选定通道的比较值，该值可以是0到溢出值之间的一个值，如果你不在乎具体什么值触发中断则可以忽略，默认会在计数器为1时触发。
5）连接中断到用于处理该定时器中断的函数。
6）用refresh()函数重置计数器。
7）用resume()函数恢复计数器计时。
代码清单2-14使用了定时器1中的通道1的中断来控制LED以1Hz的频率闪烁，由于定时器是外部设备，在闪烁LED时不需要占用处理器。
代码清单2-14 用定时器来闪烁LED
HardwareTimer timer1(1);
void setup(){
pinMode(BOARD_LED_PIN,OUTPUT);
timer1.pause();
timer1.setPeriod(500000);//0.5s
timer1.setMode(1,TIMER_OUTPUT_COMPARE);//设定比较器1触发中断
timer1.setCompare(1,1);//设定比较器1的值为1,当计数器计数到1时触发比较器1
timer1.attachInterrupt(1,handler_led);
timer1.refresh();
//开始计数
timer1.resume();
}
void loop(){
}
void handler_led(void) {
toggleLED();
}
代码清单2-15用来解释溢出值与比较值的关系，这个例子用到了定时器1的两个通道。首先将定时器分频器设定为65535，每计数一次大约0.91ms，为了使定时器以约1Hz的频率触发，将溢出值设定为1000，则定时器的工作周期为0.91×1000μs=0.91s。通道1在定时器计数到0时触发led_H()函数点亮LED，通道2在定时器计数到20时触发led_L()函数熄灭LED，两个比较器触发的操作间隔为20ms，让LED每隔0.91s点亮一次，每次点亮20ms。
代码清单2-15 使用定时器的两个通道同步操作
HardwareTimer timer1(1);
void setup(){
pinMode(BOARD_LED_PIN,OUTPUT);
timer1.pause();
timer1.setPrescaleFactor(65535);
timer1.setOverflow(1000);
timer1.setMode(2,TIMER_OUTPUT_COMPARE);
timer1.setMode(1,TIMER_OUTPUT_COMPARE);//设定比较器1触发中断
//定时器1的通道1在timer1计数值为1时触发点亮LED,定时器值为20时通道2触发,熄灭LED
timer1.setCompare(1,0);
timer1.setCompare(2,20);
timer1.attachInterrupt(1,led_H);
timer1.attachInterrupt(2,led_L);
timer1.refresh();
//开始计数
timer1.resume();
}
void loop(){
}
void led_H(void) {
digitalWrite(13,HIGH);
}
void led_L(void) {
digitalWrite(13,LOW);
}
利用Hardware Timer控制PWM，可以使PWM更加灵活，弥补没有Arduino中tone()函数的不足。按照表2-7或附录，找到所需引脚对应的定时器和对应通道，例如，代码清单2-16中D1输出可以由定时器2中的通道3控制。
表2-7 Maple的Timer及其通道与引脚关系
定时器的溢出值N可以在分频器的基础上再产生一个N+1分频，进一步降低工作频率。输出频率与定时器溢出值、分频器的关系为：
代码清单2-16溢出值为1，分频比为72，则会产生一个
的PWM输出。随着溢出值的增大，PWM频率会下降，PWM的分辨率会随之提高。
当定时器被用作PWM模式输出时，对应PWM引脚会直接输出比较器的比较结果，当定时器的值小于比较器设定值时，对应引脚输出低电平，当定时器的值大于等于比较器设定值时，对应引脚输出高电平。所以PWM的占空比可以用以下公式表示：
其中，compare为比较器的值。
使用Hardware Timer控制PWM首先需要调用pinMode()函数将引脚设定为PWM模式，然后如同通常操作Hardware Timer一样进行配置：创建Hardware Timer的实例、设定分频系数、溢出值、比较器值，如代码清单2-16所示。
代码清单2-16 用Hardware Timer控制PWM
HardwareTimer timer1(2);
void setup(){
pinMode(1,PWM);
timer1.pause();
timer1.setPrescaleFactor(72);
timer1.setOverflow(1);
timer1.setCompare(3,1);
timer1.refresh();
timer1.resume();
}
void loop(){}
2.9 外部中断
外部中断使得Maple能够根据外部电压的改变来唤起对某函数的执行，常用于检测外部事件。使用中断可以避免使用循环函数来监测外部电压变化，不需占用处理器时间。例如，使用中断监测外部按键是否被按下，如果事件发生，处理器会停止正在执行的程序转而执行根据使用attachInterrupt()所指定的函数，当函数执行完毕时，处理器会继续刚才所执行的程序。
所有的GPIO引脚都可以被用于接收中断信号，但是由于它们共用16个中断通道，所以最多只能够同时设置16个中断。并且不是任意16个引脚都可以被同时设定为中断，不能够同时设定两个共用同一个中断通道的引脚。例如，根据表2-8可知，Maple中不能同时选择D10与D19作为中断。
表2-8 Maple中断与引脚关系
2.9.1 interrupts()与nointerrupts()
形式：void interrupts()与void nointerrupts()
nointerrupts()用于屏蔽所有在用户程序中设定的中断。通常中断是被允许的，某些重要事务需要中断来处理，例如，Maple的USB通信功能。但是中断有时会对程序执行的时间产生轻微的影响。如果程序中有部分代码对时间非常敏感，可以使用nointerrupts()来防止中断对程序的干扰。
当使用nointerrupts()屏蔽中断后，可以使用interrupts()来恢复对中断的接收。
2.9.2 attachInterrupt()与detachInterrupt()
形式：void attachInterrupt(uint8 pin,voidFuncPtr handler,ExtIntTriggerMode mode)和void detachInterrupt(uint8 pin)
参数：pin为引脚号。
handler为中断发生时，用于处理中断的函数。
mode为中断模式。
中断模式有3种："RASING"、"FALLING"、"CHANGE"。当设定为"RASING"时，会在指定引脚输入电压从LOW变为HIGH的上升沿触发中断；当设定为"FALLING"时，会在指定引脚输入电压从HIGH变为LOW的下降沿会触发中断；当设定为"CHANGE"时，只要出现上升沿或下降沿都会触发中断。
中断处理函数是不能接受参数的，所以只能通过全局变量或静态变量等方式来与中断处理函数通信。
由引脚0的电平变化触发LED改变明暗状态的代码如代码清单2-17所示。
代码清单2-17 由引脚0的电平变化触发LED改变明暗状态
volatileintstate=LOW;// 必须被声明为 volatile
voidsetup(){
pinMode(BOARD_LED_PIN,OUTPUT);
pinMode(0,INPUT);
attachInterrupt(0,blink,CHANGE); //设定中断,当引脚0的输入电
//平改变时执行blink()函数
}
voidloop(){
digitalWrite(BOARD_LED_PIN,state);
}
voidblink(){ //翻转state的值
if(state==HIGH){
state=LOW;
}else{// state 必须为 LOW
state=HIGH;
}
}
2.10 数学与位运算操作
在Maple中，你可以使用C++标准的数学运算函数。
2.10.1 min()
形式：min(x,y)
参数：x：第一个数字，可以是任何数字类型的变量。
y：第二个数字，可以是任何数字类型的变量。
该函数会比较x与y的大小，并返回其中较小的数值。
用min()函数取较小值见代码清单2-18。
代码清单2-18 用min()函数取较小值
sensVal=min(sensVal,100);
代码清单2-18将sensVal赋值为sensVal与100中较小的值，以保证sensVal不会大于100。
注意，根据min()实现的原理，请勿在函数内对参数做其他操作，否则可能会导致错误结果，如代码清单2-19所示。
代码清单2-19 在min()函数的括号内做其他操作
min(a++,100);//错误的方法 a++;// 将操作放到括号外 min(a,100);
2.10.2 max()
形式：max(x,y)
参数：x：第一个数字，可以是任何数字类型的变量。
y：第二个数字，可以是任何数字类型的变量。
该函数会返回x、y中数值较大的一个。
用max()函数取最大值见代码清单2-20。
代码清单2-20 用max()函数取最大值
sensVal=max(sensVal,20);
代码清单2-20将sensVal设定为sensVal与20之间较大的一个，以保证sensVal值不会小于20。
与min()函数相同，请勿在函数括号内对数据做其他操作，否则可能会导致错误的结果，如代码清单2-21所示。
代码清单2-21 避免在max()函数括号内做其他操作
in(a--,100);//错误的方法 a--;// 将操作放到括号外 min(a,100);
2.10.3 abs()
形式：abs(x)
参数：x为有符号数字类型。
该函数会将x取绝对值，当x≥0时返回值等于x，当x<0时返回值为-x。与min()和max()函数一样，请勿在函数内做其他操作，否则可能会输出错误的结果，如代码清单2-22所示。
代码清单2-22 避免在括号内做其他操作
abs(a++);// 请避免这样 abs(a);// 正确的方法 a++;
2.10.4 constrain()
形式：constrain(x,a,b)
参数：x为需要被约束的变量。
a为约束的下限值。
b为约束的上限值。
将x的值约束在a到b之间。当a<x<b时返回x，当x<a时返回a，当x>b时返回b。
代码清单2-23的代码是将sensVal的值约束在10～150之间。
代码清单2-23 将sensVal的值约束在10～150之间
sensVal=constrain(sensVal,10,150);
同样，在constrain()括号内请勿做其他操作，以避免得到错误的结果。
2.10.5 map()
形式：long map(long value,long fromStart,long fromEnd,long toStart,long toEnd)
参数：value为需要被重新映射的变量。
fromStart为变量当前范围的开始。
fromEnd为变量当前范围的结束。
toStart为重映射后变量的范围开始。
toEnd为重映射后变量的范围结束。
将一个在某个区间变化的变量，按照比例重新映射到另外一个区间中，它在映射前后的函数关系为：
如果变量value值为fromStart，则重映射后变为toStart；如果变量value值为fromEnd，则重映射后变为toEnd。如果对应的开始值大于对应的结束值，输出范围会是相反的，例如map(x,0,10,10,0)，如果x为0，重映射后会变为10。
在map()函数中数字的范围是没有被fromStart与fromEnd约束的，有时这样的设定会有特别的用途。map()函数使用long型变量，只能进行整数的运算，所以任何小数都会被忽略。map()函数的使用见代码清单2-24。
代码清单2-24 map()函数的使用
map(x,0,255,10,20); //范围也可以为负值 map(x,-10,10,0,20);
2.10.6 pow()
形式：double pow(double x,double y)
参数：x为底数，该变量不能为0，并且只有当x为整数时才可以小于0。
y为幂数。
该函数计算x的y次幂，计算结果为xy。
2.10.7 sqrt()
形式：double sqrt(double x)
参数：x：需要被开方的变量，该变量不能为负。
该函数返回值为x的平方根，该值永远都不会为负。
2.10.8 sin()
形式：double sin(double x)
参数：x为以弧度表示的角度。
该函数返回值为x弧度的正弦值，该值在-1～1之间。
2.10.9 cos()
形式：double cos(double x)
参数：x为以弧度表示的角度。
该函数返回值为x弧度的余弦值，该值在-1～1之间。
2.10.10 tan()
形式：double tan(double x)
参数：x为以弧度表示的角度。
该函数返回值为x弧度的正弦值，该值的范围没有限制。
2.10.11 randomSeed()
形式：void randomSeed(unsigned int seed)
参数：seed用于初始化为随机数的种子，该值不能为0。
该函数用于设定random()函数的种子，你可以使用代码清单2-25中的代码，并将PIN0悬空，用PIN0上的电压值设定随机数的种子。由于PIN0上的电压会因电磁干扰而随机变化，所以可以生成完全随机的种子，使伪随机数难以预测。
代码清单2-25 使用模拟输入提供伪随机数种子
long randNumber;
void setup() {
pinMode(0,INPUT_ANALOG);
randomSeed(analogRead(0));
}
void loop() {
randNumber = random(10);
SerialUSB.println(randNumber);
delay(1);
}
如果使用确定的seed值，能够得到可以预测的伪随机序列。
2.10.12 random()
形式：random(long max)
random(long min,long max)
参数：max为输出随机数范围的最大值。
min为输出随机数范围的最小值。
该函数以randomSeed()设定的种子输出指定范围的整数伪随机数，random(long max)相当于random(0,long max)，输出0～max范围的整数随机数。该函数的使用可以参考代码清单2-25。
2.10.13 lowBit()
形式：lowBit(x)
参数：x可以是任何类型的变量，但是如果x为非整型，得到的值会比较奇怪。
该函数返回x变量的低8位值，返回值在0～255之间。
2.10.14 bitRead()
形式：bitRead(x,n)
参数：x为需要被读取的变量。
n为需要读取的位，从0到最高位。
该函数返回x变量n位上的值，等同于使用位操作(x>>n)&1得到的值。返回值只会是0或1。
2.10.15 bitWrite()
形式：bitWrite(x,n,b)
参数：x为需要写入的变量。
n为需要写入的位，从0到最高位。
b为写入的值，只能为0或1。
该函数向变量x的第n位上写入值b。
2.10.16 bitSet()
形式：bitSet(x,n)
参数：x为需要被操作的变量。
n为需要被设置的位。
该函数将变量x的第n位值设置为1。
2.10.17 bitClear()
形式：bitClear(x,n)
参数：x为需要被操作的变量。
n为需要被设置的位。
该函数将变量x的第n位值设置为0。
2.10.18 bit()
形式：bit(n)
参数：n为需要的位。
该函数返回一个无符号整型第n位表示的值，例如，bit(0)=1，bit(1)=2，bit(2)=4，bit(8)=128。
利用bit()函数简化程序见代码清单2-26。
代码清单2-26 利用bit()函数简化程序
int val=0;
void setup(){
for(int i=0;i<8;i++) pinMode(i,INPUT);
}
void loop(){
for(int i=0;i<8;i++){
val=val+(bit(i) * digitalRead(i));
}
SerialUSB.println(val);
val=0;
delay(1000);
}
代码清单2-26读取PIN0～PIN7上的电平，并将它们的电平高低作为并行输入的数据，以数字输出所表示的值。
2.11 Wire库
Wire库是以软件方式实现的I2C总线通信协议。Leaflab正在计划为Maple开发使用硬件I2C控制器的库。
I2C通信使用双线通信，在I2C上可以连接多个从设备。与SPI不同，I2C能够通过发送地址来与不同设备通信，由于具有总裁机制，I2C是一种真正的多主机总线。I2C总线在普通8位传输模式下具有100KB/s的传输速率，快速模式下能达到400KB/s。
I2C通信连接如图2-9所示。
图2-9 I2C通信连接
为了保证地址不冲突，I2C上能够连接的从设备最多允许256个，实际的数量会受到器件地址分配（某些器件的地址是固定的）与总线电容（不大于400pF）的限制。SCL与SDA都为双向通信线路，器件对它们的输出都是开漏模式，必须通过上拉电阻或是电流源连接到正电源，所以空闲时SDA与SCL都是高电平。上拉电阻通常选用1.5～10kΩ。
注意：如果你使用Maple IDE0.0.9～0.0.12，请从http://home.arcor.de/ala42/Wire.zip中下载Wire库解压，覆盖原有Wire库以修复原有库的bug。
2.11.1 begin()
形式：void begin(uint8 pinSDA,uint8 pinSCL)
void begin()
参数：pinSDA为SDA所用引脚。
pinSCL为SCL所用引脚。
begin()函数会以主机模式开启I2C通信，没有参数的begin()函数会以默认的引脚20作为SDA，21作为SCL。
2.11.2 beginTransmission()
形式：void beginTransmission(slave_addr)
参数：slave_addr为从设备地址。
beginTransmission()用于准备向指定的slave_addr传输数据。通过beginTransmission()设定从机地址后，调用endTransmission()，用Wire.send()准备好的数据就会发送给地址为slave_addr的从机，如代码清单2-27所示。
代码清单2-27 I2C发送数据
#include <Wire.h>
byte val = 0;
void setup()
{
Wire.begin(); // 以默认引脚启动I2C
}
void loop()
{
Wire.beginTransmission(44); // 指定器件的地址为44 (0x2c)
// 根据器件数据表中所提供的地址
Wire.send(val); // 发送1字节的数据
Wire.endTransmission(); // 停止传输
val++; // value变量的值加1
if(val == 64) // 如果val达到64
{
val = 0; // 重设val为0
}
delay(500);
}
2.11.3 send()
形式：void send(data)
void send(buffer,length)
参数：data,buffer为待发送的单字节数据，可以是uint8*、byte、char*。
length为数组长度。
send()函数将待发送的数据放入发送缓冲区，之后，endTransmission()函数才会真正将数据通过I2C发送出去。
由于缓冲的限制，每次发送的数据不能超过32字节。在使用send()之前必须使用beginTransmission()设定从机地址。send(buffer,length)形式用于发送一个长度为length字节的数组，数据的长度仍然不可以超过32字节。
2.11.4 endTransmission()
形式：state endTransmission()
参数：无
endTransmission()会将之前通过send()函数放入发送缓冲的数据发送出去。
endTransmission()的返回值有如表2-9所示的几种状态。
表2-9 end Transmission()所回值的几种状态
2.11.5 requestFrom()
形式：void requestFrom(uint8 address,int num_bytes)
参数：address表示从该地址的设备接收数据。
num_bytes为接收数据的长度，以字节为单位。
requestForm()从address地址的设备接收num_bytes字节的数据，返回的数据长度是实际所读取到的长度，之后这些读取到的数据可以由receive()函数读出。如果接收到的数据长度超过32字节，则超出32字节的部分会被忽略。
使用requestFrom()请求数据见代码清单2-28。
代码清单2-28 使用requestFrom()请求数据
#include <Wire.h>
void setup()
{
Wire.begin(); // 以主机模式启动I2C
}
void loop()
{
Wire.requestFrom(2,6); // 从地址为2的设备请求6字节的数据
while(Wire.available()) // 从设备可能发送少于6字节
{
char c = Wire.receive(); // 读出下一字节
Serial.print(c); // 显示该字符
}
delay(500);
}
2.11.6 receive()
形式：byte receive()
参数：无
在requestFrom()之后，receive()用于读出接收缓冲区中下一字节的数据。
2.11.7 available()
形式：uint8 available()
该函数返回接收缓冲区中可以读取的字节数。
2.12 Servo库
Servo库用于控制伺服舵机。舵机能够根据控制信号脉冲的宽度精确地定位在指定的角度（通常为0°～180°）。该库与Arduino的Servo完全兼容，所有的控制通过Servo类中的函数来操作。向舵机发送的角度信号是以脉冲宽度来传输的，通常用544～2400μs的脉冲表示0°～180°。
2.12.1 attach()
形式：bool attach(uint8 pin,uint16 minPulseWidth,uint16 maxPulseWidth,int16 minAngle,int16 maxAngle)
bool attach(uint8 pin)
参数：pin为控制引脚，所选用的引脚必须能够进行PWM输出。
minPulseWidth为最小脉冲宽度，以微秒为单位，其默认值为SERVO_DEFAULT_MIN_PW=544。
maxPulseWidth为最大脉冲宽度，以微秒为单位，其默认值为SERVO_DEFAULT_MAX_PW=2400。
minAngle为舵机最小角度，以度为单位，默认为SERVO_DEFAULT_MIN_ANGLE=0。
maxAngle为舵机最大角度，以度为单位，其默认值为SERVO_DEFAULT_MAX_ANGLE=180。
对pin引脚的舵机控制进行初始化。该库应该使用PWM输出，所以指定的pin必须是具有PWM功能的引脚。当使用attach(pin)时会默认设定一个运动范围在0°～180°的舵机。
初始化伺服控制器见代码清单2-29。
代码清单2-29 初始化伺服控制器
#include <Servo.h>
Sevro sev1;//建立两个伺服控制对象,sev1与sev2
Sevro sev2;
void setup(){
sev1.attach(14);//初始化一个连接到14引脚的运动范围在0°～180°的舵机
sev2.attach(12,0,360);//初始化一个连接到引脚12的运动范围在0°～360°的舵机
}
2.12.2 attached()
形式：bool attached()
attached()用于检测Maple与舵机是否已经正确连接，返回一个布尔型变量。
2.12.3 write()
形式：void write(int angle)
参数：angle为舵机角度，以度为单位。
该函数设定舵机的角度为angle度。
设定舵机角度见代码清单2-30。
代码清单2-30 设定舵机角度
#include <Servo.h> //引用舵机控制库
Servo sev; //实例化Servo
void setup(){
sev.attach(14); //设定舵机控制引脚为PIN14
}
void loop(){
//移动到0度位置,并延时两秒
sev.write(0);
delay(2000);
//移动到90度位置,并延时两秒
sev.write(90);
delay(2000);
//移动到180度位置,并延时两秒
sev.write(180);
delay(2000);
}
2.12.4 writeMicroseconds()
形式：void writeMicroseconds(uint16 pulseWidth)
参数：pulseWidth为脉冲宽度（ms）。
该函数直接设定用于控制舵机的脉冲宽度，以微秒为单位。
2.12.5 readMicroseconds()
形式：uint16 readMicroseconds()
该函数读取当前发送给舵机的脉冲宽度，以微秒为单位。
2.12.6 read()
形式：int read()
该函数读取当前为舵机设定的角度值，也就是返回最后一次write()函数所写入的角度。
2.12.7 detach()
形式：bool detach()
该函数停止驱动伺服舵机。
利用Servo库进行舵机操作见代码清单2-31。
代码清单2-31 利用Servo库进行舵机操作
#include <Servo.h> //引用舵机控制库
Servo sev; //实例化Servo
void setup(){
sev.attach(14); //设定舵机控制引脚为PIN14
}
void loop(){
//将舵机移动到0度位置,并延时两秒
sev.write(0);
delay(2000);
//将发送给舵机的脉冲宽度设定为2000 μs
sev.writeMicroseconds(2000);
delay(2000);
//读取当前发送给舵机的角度和脉冲宽度
SerialUSB.println(sev.read());
SerialUSB.println(sev.readMicroseconds());
//停止驱动舵机
sev.detach();
}
2.13 LiquidCrystal库
LiquidCrystal库用于控制Hitachi HD44780芯片或是兼容协议的液晶屏幕。大部分字符液晶屏都使用该协议（例如最常用的1602或1604字符液晶屏）。该库支持4位数据线或8位数据线传输方式。
Maple的LiquidCrystal库与Arduino中的LiquidCrystal库没有已知的兼容性问题。
控制液晶显示屏需要首先建立一个LisquidCrystal类的对象，利用该对象对液晶屏进行控制。
2.13.1 LiquidCrystal()
形式：LiquidCrystal lcd_4(rs,enable,d4,d5,d6,d7)
LiquidCrystal lcd_4(rs,rw,enable,d4,d5,d6,d7)
LiquidCrystal lcd_8(rs,enable,d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7)
LiquidCrystal lcd_8(rs,rw,enable,d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7)
参数：rs为连接到LCD rs引脚的Maple引脚。
enable为连接到LCD enable引脚的Maple引脚。
rw为连接到LCD rw引脚的Maple引脚。
d0～d7为连接到LCD各位数据的Maple引脚。
LiquidCrystal lcd(rs,enable,d4,d5,d6,d7)建立一个4线数据传输的LiquidCrystal对象。
LiquidCrystal lcd(rs,rw,enable,d4,d5,d6,d7)建立一个4线数据传输带读写控制的LiquidCrystal对象。
LiquidCrystal lcd(rs,enable,d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7)建立一个8线液晶连接。
LiquidCrystal lcd(rs,rw,enable,d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7)建立一个带读写控制的8线液晶LiquidCrystal对象。
代码清单2-32建立了一个利用4位数据线控制液晶屏的类"lcd"，用于控制一个1602字符液晶屏（需要使用3.3V的液晶屏）。PIN12设定为rs信号，PIN11设定为enable信号，LCD数据信号D4～D7分别对应Maple的PIN5～PIN2。具体电路连接可以见后面1602字符液晶显示屏实验的详细说明。
代码清单2-32 建立一个LiquidCrystal对象并显示“hello,world!”
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12,11,5,4,3,2);
void setup()
{
lcd.begin(16,2);
lcd.print("hello,world!");
}
void loop() {}
2.13.2 begin()
形式：lcd.begin(cols,rows)
参数：cols为列数。
rows为行数。
该函数设定一个有cols列rows行的显示屏。
例如，常用1602字符液晶屏设定为"lcd.begin(16,2)；"，1604字符液晶屏设定为"lcd.begin(16,4)；"。
2.13.3 write()
形式：write(data)
参数：data为需要显示的数据。
该函数在光标所在位置显示字符，所显示的字符仅限数字、英文以及自定义字符。
代码清单2-33 write()函数写字符
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12,11,5,4,3,2);
void setup()
{
lcd.begin(16,2);
}
void loop()
{
if (SerialUSB.available()) {
lcd.write(Serial.read());
}
}
2.13.4 clear()
形式：void clear()
参数：无
不论显示了什么，该函数都会将整个显示屏清空。在显示新内容前，需要将之前的内容清除并重新复位光标位置，否则新写入的内容会继续在旧内容之后显示。
使用clear()清除内容以显示新内容见代码清单2-34。
代码清单2-34 使用clear()清除内容以显示新内容
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12,11,5,4,3,2);
void setup()
{
lcd.begin(16,2);
}
void loop()
{
lcd.home();
lcd.print("First");
delay(1000);
lcd.clear();
lcd.home();
lcd.print("Second");
delay(1000);
lcd.clear();
}
2.13.5 home()
形式：void home()
参数：无
该函数将光标移动到LCD的左上角(0,0)的位置，之后的字符会从该位置开始写入。
2.13.6 cursor()与noCursor()
形式：void cursor()
void noCursor()
参数：无
字符液晶屏的光标与计算机上的光标一样，用于表示当前输入位置，通常以一条下划线表示，cursor()用以开启光标显示，noCursor()用于隐藏光标。默认情况下，光标是不显示的。
2.13.7 setCursor()
形式：void setCursor(col,row)
参数：cols为列数。
rows为行数。
该函数将光标移动到指定的行与列，之后的字符会从该位置开始写入。
2.13.8 noDisplay()与display()
形式：noDisplay()
display()
参数：无
noDisplay()关闭LCD显示，display()开启LCD显示，当执行noDisplay()后原本显示的内容会被保留，仅仅只是关闭显示的输出；而执行display()后，原本显示的内容会自动恢复。
2.13.9 blink()与noBlink()
形式：blink()
noBlink()
参数：无
blink()与noBlink()用于控制光标的闪烁，blink()开启光标闪烁，noBlink()关闭光标闪烁。
2.13.10 leftToRight()与rightToLeft()
形式：leftToRight()
rightToLeft()
参数：无
leftToRight()与rightToLeft()用于设定文本显示的方向。leftToRight()是默认方式，输入的文字会从左到右显示；rightToLeft()可以将显示方式改变为从右到左。leftToRight()与rightToLeft()不会改变之前输入文字的显示方向，只会改变之后写入文字的显示方向。
2.13.11 autoscroll()与noAutoscroll()
形式：autoscroll()
noAutoscroll()
参数：无
这两个函数开启和关闭LCD自动滚动内容功能。该功能使新写入的字符保留在原来位置而移动先前写入的字符。当屏幕定义为从左到右写入时，每写入一个字符，之前的字符向左移动一个字符位；当屏幕定义为从右到左写入时反之。
2.13.12 scrollDisplayLeft()与scrollDisplayRight()
形式：scrollDisplayLeft()
scrollDisplayRight()
参数：无
这两个函数表示将内容（包括字符与光标）向左（scrollDisplayLeft()）或是向右（scrollDisplayRight()）滚动一个字符的位置。
2.13.13 print()
形式：print(data)
print(data,BASE)
参数：BASE为自定义字符的编号。
data为需要显示的数据，可以是long、int、double、char、string等。
在光标所在位置显示数据，可以是字符串、字符、数字。该函数类似于SerialUSB.print()，进制的表示方法也类似，可以按照需要的进制显示整数数据。
2.13.14 createChar()
形式：void createChar(num,data)
参数：num为自定义字符的编号。
data表示自定义字符的byte类型数组。
createChar()可以建立至多8个5×8pixels的自定义字符。data是byte类型的8字节数组，每行占用一个字节，每个字节的低5位表示每行中的每个像素。我们可以用代码清单2-35中的数组来定义字符：
代码清单2-35 定义一个数组表示笑脸
byte smiley[8] = {
B00000,
B10001,
B00000,
B00000,
B10001,
B01110,
B00000,
};
其中，"B"表示后面的数据是以二进制表示，smiley数组定义了一个笑脸字符。
定义并显示自定义字符见代码清单2-36。
代码清单2-36 定义并显示自定义的字符
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12,11,5,4,3,2);
byte smiley[8] = { //定义一个笑脸字符
B00000,
B10001,
B00000,
B00000,
B10001,
B01110,
B00000,
};
void setup() {
lcd.createChar(0,smiley);//定义自定义字符
lcd.begin(16,2);//设定写入位置为2行16列(从左向右数)
lcd.write(0); //在2行16列的位置写入0号字符(也就是前面定义的笑脸)
}
void loop() {}