Arduino 系列：Arduino Nano 33 IoT 系列 (基于 SAMD21)_27.高级功能：硬件抽象层.docxVIP

PAGE1

PAGE1

27.高级功能：硬件抽象层

27.1硬件抽象层概述

硬件抽象层（HardwareAbstractionLayer,HAL）是一种编程方法，通过将硬件相关的功能封装在库中，使得应用程序开发者可以更加容易地使用硬件资源而无需深入了解底层硬件的细节。ArduinoNano33IoT系列基于SAMD21微控制器，提供了丰富的HAL库，使得开发者可以高效地进行硬件开发。

HAL库的主要优点包括：

易用性：通过简化的API，开发者可以轻松地调用硬件功能，如GPIO、定时器、ADC等。

可移植性：HAL库的设计使得代码可以在不同的硬件平台上轻松移植，而无需修改底层硬件代码。

安全性：HAL库提供了对硬件资源的安全访问机制，避免了直接操作硬件寄存器可能带来的问题。

27.2GPIO控制

27.2.1GPIO概述

GPIO（GeneralPurposeInput/Output）是微控制器中最基本的输入输出接口。通过HAL库，ArduinoNano33IoT提供了对GPIO的高级控制功能，包括设置引脚模式、读取引脚状态、写入引脚状态等。

27.2.2GPIO模式设置

在使用GPIO之前，需要设置引脚的工作模式。Arduino提供了pinMode函数来设置引脚模式，常见的模式有INPUT、OUTPUT和INPUT_PULLUP。

//设置引脚模式

voidsetup(){

//设置引脚13为输出模式

pinMode(13,OUTPUT);

//设置引脚2为输入模式

pinMode(2,INPUT);

//设置引脚3为上拉输入模式

pinMode(3,INPUT_PULLUP);

}

27.2.3GPIO状态读取和写入

通过digitalRead和digitalWrite函数，可以读取和写入GPIO引脚的状态。

voidloop(){

//读取引脚2的状态

intbuttonState=digitalRead(2);

//根据按钮状态控制LED

if(buttonState==HIGH){

//如果按钮被按下，点亮LED

digitalWrite(13,HIGH);

}else{

//如果按钮未被按下，熄灭LED

digitalWrite(13,LOW);

}

}

27.3ADC模拟输入

27.3.1ADC概述

ADC（Analog-to-DigitalConverter）是将模拟信号转换为数字信号的电路。ArduinoNano33IoT集成了多个ADC通道，通过HAL库可以轻松地读取模拟输入值。

27.3.2读取模拟输入

使用analogRead函数可以读取指定引脚的模拟输入值。模拟输入值的范围通常是0到1023，对应于0V到3.3V的电压范围。

voidsetup(){

//初始化串口通信

Serial.begin(9600);

}

voidloop(){

//读取A0引脚的模拟输入值

intanalogValue=analogRead(A0);

//打印模拟输入值

Serial.println(analogValue);

//延迟1秒

delay(1000);

}

27.4PWM脉冲宽度调制

27.4.1PWM概述

PWM（PulseWidthModulation）是一种通过改变脉冲宽度来模拟模拟信号的技术。ArduinoNano33IoT提供了多个PWM引脚，通过HAL库可以轻松地生成PWM信号。

27.4.2生成PWM信号

使用analogWrite函数可以生成PWM信号。该函数接受一个引脚号和一个0到255之间的值，用于控制PWM信号的占空比。

voidsetup(){

//设置引脚9为PWM输出模式

pinMode(9,OUTPUT);

}

voidloop(){

//生成50%占空比的PWM信号

analogWrite(9,128);

//延迟1秒

delay(1000);

}

27.5串行通信

27.5.1串行通信概述

串行通信（SerialCommunication）是微控制器之间或微控