Introdução a linguagem C

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28/11/2023, 08:30 MCO018703 2023 2 AULA03 - MediaWiki do Campus São José
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MCO018703 2023 2 AULA03
Introdução a linguagem C
Elementos definidos pela linguagem C
Operadores e Símbolos Especiais
Tipos de dados
Estrutura da Linguagem do Arduino
Constantes e Variáveis
Lógica e Aritmética
Funções Matemáticas e de Tempo
Configurando o Arduino no Windows
Obter uma placa Arduino e um cabo USB
Fazer o download do ambiente de desenvolvimento do Arduino
Conectar a placa
Instalar os drivers
Executar o aplicativo do Arduino
Abrir o exemplo "Blink"
Selecionar a sua placa
Selecionar a porta serial
Fazer upload do programa
Segundo projeto
Responda
Referências
Introdução a linguagem C
OBJETIVOS
O aluno será capaz de:
Identificar a estrutura de linguagem do Arduino;
Aprender sobre constantes e variáveis;
Conhecer as operações lógicas e aritméticas;
Como configurar o seu Windows para receber a placa do Arduino.
METODOLOGIA
A aula será expositiva e dialogada, utilizando apresentação de texto base na Internet, onde serão
mostrados exemplos executados programas para programação de microcontroladores. Na prática
faremos os testes de comunicação serial com o Arduino através da porta USB.
Índice
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INTRODUÇÃO
A linguagem C foi criada por Dennis Ritchie, em 1972, no centro de Pesquisas da Bell
Laboratories. Sua primeira utilização importante foi a reescrita do Sistema Operacional UNIX, que
até então era escrito em assembly. Em meados de 1970 o UNIX saiu do laboratório para ser
liberado às universidades. Foi o suficiente para que o sucesso da linguagem atingisse proporções
tais que, por volta de 1980, já existiam várias versões de compiladores C oferecidas por diversas
empresas, não sendo mais restritas apenas ao ambiente UNIX, como também compatível a
outros sistemas operacionais. O C é uma linguagem de propósito geral, sendo adequada à
programação estruturada. No entanto é mais utilizada para escrever compiladores, analisadores
léxicos, bancos de dados, editores de texto, e sistemas embarcados.
A linguagem C pertence a uma família de linguagens cujas características são: portabilidade,
modularidade, compilação separada, recursos de baixo nível, geração de código eficiente,
confiabilidade, regularidade, simplicidade e facilidade de uso. Fonte: [1] (ftp://ftp.unicamp.br/pub/a
poio/treinamentos/linguagens/c.pdf) - Centro de Computação - UNICAMP
Histórico Completo (http://pt.wikipedia.org/wiki/C_%28linguagem_de_programa%C3%A7%C
3%A3o%29#Hist.C3.B3ria)
Características da Linguagem (http://pt.wikipedia.org/wiki/C_%28linguagem_de_programa%C
3%A7%C3%A3o%29#Vis.C3.A3o_geral)
O C K&R (uma especificação informal da linguagem) e o ANSI (http://www.ansi.org/) C
Linguagem imperativa (http://pt.wikipedia.org/wiki/Programa%C3%A7%C3%A3o_imperativa)
e procedural (http://pt.wikipedia.org/wiki/Programa%C3%A7%C3%A3o_procedural).
Elementos definidos pela linguagem C
Identificadores
Um identificador é um símbolo definido pelo usuário que pode ser um rótulo (label), uma
constante, um tipo, uma variável, um nome de programa ou subprograma (procedimento ou
função). Normalmente devem começar com um caractere alfabético e não podem conter espaços
em branco, podendo ter no máximo 32 caracteres, não havendo distinção entre maiúsculas e
minúsculas.
Pode-se utilizar:
Letras (alfanuméricas) Aa até Zz;
Dígitos (numéricos) - 0 até 9;
Operadores ('+', '-', '/', '*', '%');
Tipos de dados (int, char, float).
Comentários
Os comentários no programa fonte não têm função nenhuma para o compilador e serve apenas
para aumentar a legibilidade e clareza do programa, podem ser inseridos com “//” que valem de
onde começam até o fim da linha ou com “/*” e “*/”, sendo considerado comentário tudo entre “/*”
e “*/”.
Endentação
A endentação também não tem nenhuma função para o compilador e serve para tornar a listagem
do programa mais claro dando hierarquia e estrutura ao programa.
Constantes
Constantes são valores declarados no início do programa e que não se alteram na execução do
programa. Podem ser expressas em qualquer base numérica.
ftp://ftp.unicamp.br/pub/apoio/treinamentos/linguagens/c.pdf
ftp://ftp.unicamp.br/pub/apoio/treinamentos/linguagens/c.pdf
http://pt.wikipedia.org/wiki/C_%28linguagem_de_programa%C3%A7%C3%A3o%29#Hist.C3.B3ria
http://pt.wikipedia.org/wiki/C_%28linguagem_de_programa%C3%A7%C3%A3o%29#Hist.C3.B3ria
http://pt.wikipedia.org/wiki/C_%28linguagem_de_programa%C3%A7%C3%A3o%29#Vis.C3.A3o_geral
http://pt.wikipedia.org/wiki/C_%28linguagem_de_programa%C3%A7%C3%A3o%29#Vis.C3.A3o_geral
http://www.ansi.org/
http://pt.wikipedia.org/wiki/Programa%C3%A7%C3%A3o_imperativa
http://pt.wikipedia.org/wiki/Programa%C3%A7%C3%A3o_procedural
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Variáveis
Uma declaração de variável consiste do nome do tipo de dado seguido do nome da variável.
Todas as variáveis devem ser declaradas antes de serem usadas. As variáveis devem ser
declaradas no início de cada função, procedimento ou início do programa.
Operador Significado Exemplo
* multiplicação a = b * c
/ divisão a = b / c
% resto a = 13 % 3, a = 1
+ adição a = b + c
- subtração a = b - c
= atribuição a = b
== comparação compara dois operandos if(a == 10)
< menor que a < b
<= menor ou igual a <= b
> maior que a > b
>= maior ou igual a >= b
!= diferente de a=10, Se( a != 3) então verdadeiro
<< deslocamento de bit a esquerda 3 (00000011) << 1 = 6 (00000110)
>> deslocamento de bit a direita 4 (00000100) >> 1 = 2 (00000010)
& lógica E bit a bit 00000011 & 00000110 = 00000010
&& lógica E (AND) a=2, Se(a>1 && a<3) então verdadeiro
^ OU exclusivo bit a bit 00001100 ^ 00000110 = 00001010
| OU inclusivo bit a bit 00001101 = 0001101
|| lógica OU (OR) a=4, Se( a>3 || a<5) então verdadeiro
! lógica Não (NOT) Se( ! a ) equivalente a Se( a == 0)
~ complemento bit a bit ~00010101 = 11101010
" delimitador de string "Arduino"
Um Tipo de Dado define o conjunto de valores que uma variável pode assumir e as operações que
podem ser feitas sobre ela. Toda variável em um programa deve ser associada a um tipo de dado. Mais
abaixo veremos os tipos de dados mais utilizados pelo Arduino.
Inteiros (int)
Operadores e Símbolos Especiais
Tipos de dados
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são dados relacionados à números inteiros. Ex: quantidade de vezes que um botão foi
pressionado.
Flutuantes (float)
são dados relacionados à números reais, ou seja, com casas decimais. Ex: temperatura
ambiente.
Caracteres (char)
são dados como letras, números e caracteres especiais. Podem ser apenas um ou um conjunto,
formando palavras ou mensagens inteiras. Ex: mensagem mostrada em um display.
Booleanos (bool)
são dados com apenas duas possibilidades, TRUE ou FALSE. Ex: botão pressionado ou não
pressionado.
Exemplos:
int x;
float temperatura;
char dado = ‘a’;
bool R1 = TRUE;
Estrutura da Linguagem do Arduino
A estrutura básica da linguagem de programação do Arduino é bastante simples; ela é formada por
dois blocos de funções que carregam outros blocos de funções escritas em linguagem C/C++. O
primeiro bloco de funções forma a função setup(); o segundo, a função loop().
Funções
Em linguagens de programação são como sub-rotinas ou procedimentos; são pequenos blocos
de programas usados para montar o programa principal. Elas são escritas pelo programador para
realizar tarefas repetitivas, ou podem ser
importadas prontas para o programa em forma de bibliotecas.
Declaração da Função
Toda função deve ser declarada antes de ser chamada atribuindo-lhe um tipo e um nome seguido
de parênteses, onde serão colocados os parâmetros de passagem da função. Depois do nome
são definidosentre as chaves '{' e '}' os procedimentos que a função vai executar.
setup()
Essa é a primeira função a ser chamada quando o programa inicia. E é executada apenas nessa
primeira vez. Esta é uma função de preparação: ela dita o comportamento dos pinos do Arduino e
inicializa a porta serial.
loop()
A função loop( ) é chamada logo a seguir e todas as funções embarcadas nela são repetidamente
executadas. Ela fica lendo os pinos de entrada do Arduino e comandando os pinos de saída e a
porta serial.
Os Símbolos usados na construção de funções são os seguintes: { } - Dentro das chaves vão os
procedimentos (statements) que a função deve executar; ; - O ponto-e-vírgula é usado para marcar o
final de um procedimento; // - comentário de uma linha: qualquer caractere depois das duas barras é
ignorado pelo programa; /*...*/ - comentário em várias linhas: qualquer texto colocado entre esses
símbolos também é ignorado pelo programa.
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Constantes
São valores predefinidos que nunca podem ser alterados. Na linguagem C do Arduino são 3 os
grupos de constantes; os dois componentes de cada grupo sempre podem ser representados
pelos números binários 1 e 0.
TRUE/FALSE são constantes booleanas que definem estados lógicos. Verdadeiro é qualquer
valor que não seja zero. Falso é sempre o valor zero.
HIGH/LOW essas constantes definem as tensões nos pinos digitais do Arduino. Alto é uma
tensão de 5V; baixo o GND(ou 0V).
INPUT/OUPUT são constantes programadas pela função pinMode( ) para os pinos do
Arduino; eles podem ser entradas (de sensores) ou podem ser saídas (de controle).
Variáveis
São posições na memória de programa do Arduino marcadas com um nome e o tipo de
informação que irão guardar. Essas posições podem estar vazias ou podem receber um valor
inicial. Os valores das variáveis podem ser alterados pelo
programa.
Escopo da Variável é o limite ou abrangência da variável. Uma variável pode ser declarada
em qualquer parte do programa. Se for declarada logo no início, antes da função setup( ), ela
tem o escopo de Variável Global, e porisso ela pode ser vista e usada por qualquer função no
programa. Se declarada dentro de uma função ela tem o escopo de Variável Local, e só pode
ser usada por essa função.
Declaração da Variável como as funções, toda variável deve ser declarada antes de ser
chamada. Essa declaração consiste em atribuir previamente um tipo e um nome à variável.
Tipos de variáveis numéricas completas:
Tipo Descrição
byte armazena 8 bits (0-255);
int armazena números inteiros de até 16 bits;
long armazena números inteiros de até 32 bits;
float podem armazenar números fracionários de até 32 bits.
Operações Aritméticas e lógicas
As 4 operações aritméticas: divisão, multiplicação, adição e subtração, são representadas pelos
símbolos: /, *, + e -, respectivamente, separando os operandos. E são 3 os operadores lógicos na
linguagem do Arduino que são usados para comparar duas expressões e retornar a constante
TRUE/FALSE.
Símbolos compostos são aqueles que combinam os símbolos aritméticos entre si e com o sinal de
atribuição:
x++ // x=x+1 
x-- // x=x-1
Constantes e Variáveis
Lógica e Aritmética
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x += y // x=x+y
x -= y // x=x-y
x *= y // x=x*y
x /= y // x=x/y
Operadores de comparação comparam uma variável com uma constante, ou variáveis entre si.
São usados para testar se uma condição é verdadeira.
x == y // x é igual a y
x != y // x não é igual a y
x < y // x é menor que y 
x > y // x é maior que y
x <= y // x é menor ou igual a y
x >= y // x é maior ou igual a y
Operadores lógicos são usados para comparar duas expressões, retornam 1 ou 0
(verdadeiro/falso).
&& AND porta lógica 'E'
|| OR porta lógica 'OU'
! NOT porta lógica 'NÃO'
delay(ms)
Essa função pausa o programa por um período em milissegundos indicado pelo parâmetro entre
parênteses.
Exemplo:
delay(1000); // Com esse parâmetro o programa vai pausar durante 1 segundo (1000 ms).
Nota
Durante o período em que essa função está ativa qualquer outra função no programa é
suspensa. Somente as interrupções de hardware podem parar essa função.
delayMicroseconds(us)
Essa função pausa o programa por um período em microssegundos indicado pelo parâmetro
entre parênteses.
Exemplo:
delayMicroseconds(1000); // Com esse parâmetro o programa vai pausar durante 1 ms (1000 us).
Nota
As mesmas observações acima para a função delay(ms) são válidas aqui.
millis( )
Retorna o número de milissegundos desde que o Arduino começou a executar o programa
corrente.
Exemplo:
long total = millis( ); // Aqui a variável inteira longa (de 32 bits) ‘total’ vai guardar o tempo em ms desde que o 
Arduino foi inicializado.
Funções Matemáticas e de Tempo
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Nota
Essa variável vai ser resetada depois de aproximadamente 9 horas.
random(min,max)
Gera números pseudo-aleatórios entre os limites min e max especificados como parâmetros.
Exemplo:
int valor = random(100,400); // A variável "valor" vai ser atribuido um número inteiro qualquer entre 100 e 400.
Nota
O parâmetro min é opcional e se excluído o limite mínimo é 0. No exemplo variável "valor" poderá
ser qualquer número inteiro entre 0 e 400.
abs(x)
Retorna o módulo ou valor absoluto do número real passado como parâmetro.
Exemplo:
float valor = abs(-3.14); // A variável "valor" vai ser atribuído o número em ponto flutuante (e sem sinal) 3.14.
map(valor,min1,max1,min2,max2)
A função map( ) converte uma faixa de valores para outra faixa. O primeiro parâmetro "valor" é a
variável que será convertida; o segundo e o terceiro parâmetros são os valores mínimo e máximo
dessa variável; o quarto e o quinto são os novos valores mínimo e máximo da variável "valor".
Exemplo:
int valor = map(analogRead(A0),0,1023,0,255)); // A variável "valor" vai guardar a leitura do nível analógico no pino 
A0 convertida da faixa de 0-1023 para a faixa 0-255.
Nota
Com essa função é possível reverter uma faixa de valores, exemplo: int valor =
map(x,1,100,100,1);
Configurando o Arduino no Windows
Como fazer para conectar o Arduino no seu computador com Windows e rodar o seu primeiro
programa.
Você deve seguir os seguintes passos
1. Obter uma placa Arduino e um cabo USB
2. Fazer o download do ambiente de desenvolvimento do Arduino
3. Conectar a placa
4. Instalar os drivers
5. Executar o aplicativo do Arduino
6. Abrir o exemplo "Blink"
7. Selecionar a sua placa
8. Selecionar a porta serial
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9. Fazer upload do programa
Neste exemplo vamos utilzar um Arduino Uno, mas serve também para Arduino Duemilanove,
Arduino Mega 2560, Diecimila entre outros. Se você tem alguma outra placa, veja o tutorial
correspondente na página do produto.
Você também vai precisar de um cabo USB padrão (conector A para conector B): o tipo de cabo que
você conectaria a uma impressora USB, por exemplo. Para o Arduino Nano ou o Alevino com
Nanoshield USB, você vai precisar, no entanto, de um cabo com conector A para Mini-B.
Obtenha a última versão na página de download (http://arduino.cc/en/Main/Software).
Quando o download terminar, descompacte o arquivo baixado, garantindo que a estrutura das pastas
seja mantida.
Dê um duplo clique na pasta para abri-la. Deve haver alguns arquivos e subpastas dentro.
O Arduino Uno, Mega, Duemilanove, Arduino Nano e o Alevino com Nanoshield USB obtêm energia
automaticamente seja da conexão USB ou de um fonte de alimentação externa. Se você está usando
um Arduino Diecimila, é preciso configurar a placa para obter energia da conexão USB. A fonte de
energiada placa é selecionada com um jumper, uma pequena peça de plástico que se encaixa em dois
dos três pinos que ficam entre os conectores USB e de energia. Verifique que ele está nos dois pinos
mais próximos da porta USB.
Conecte o Arduino ao seu computador usando o cabo USB. O LED verde de energia (marcado como
PWR) deve acender.
Instalando drivers para o Arduino Uno ou Arduino Mega 2560 no Windows
Obter uma placa Arduino e um cabo USB
Fazer o download do ambiente de desenvolvimento do
Arduino
Conectar a placa
Instalar os drivers
https://wiki.sj.ifsc.edu.br/index.php/Arquivo:Fig34_MCO18703.jpg
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http://arduino.cc/en/Main/Software
28/11/2023, 08:30 MCO018703 2023 2 AULA03 - MediaWiki do Campus São José
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1. Conecte a sua placa e aguarde até que o Windows inicie o processo de instalação de drivers.
Depois de alguns instantes, o processo irá falhar.
2. Clique no menu iniciar e vá até o Painel de Controle
3. Selecione Sistema e Segurança > Sistema > Gerenciador de Dispositivos.
4. Procure na seção "Portas (COM e LPT)". Você deverá encontrar um porta aberta chamada
"Arduino UNO (COMxx)".
5. Clique com o botão direito na porta "Arduino UNO (COMxx)" e selecione "Atualizar Driver...".
6. Depois selecione a opção "Procurar software de driver no computador".
7. Finalmente, navegue até a pasta "drivers" dentro do aplicativo do Arduino, na pasta que foi
descompactada anteriormente, e selecione o arquivo "arduino.inf".
8. A partir daí, o Windows completará a instalação dos drivers.
Atenção
Pode haver pequenas diferenças na instalação dependendo da versão do seu Windows.
Instalando drivers para o Arduino Duemilanove, Nano, Diecimila ou Alevino com Nanoshield
USB no Windows
Quando você conectar a placa, o Windows deve iniciar o processo de instalação dos drivers, caso você
ainda não tenha usado o computador com um Arduino antes.
A janela "Adicionar novo hardware" irá aparecer
1. Nessa janela, selecione "Não, não agora" e clique em avançar.
2. Selecione "Instalar o driver de uma lista ou um lugar especifico (avançado)" e clique em avançar.
3. Verifique que "Procurar o melhor driver nesses lugares especifícos" está selecionado;
deselecione "Procurar em mídias removiveis"; selecione "Incluir este lugar na procura" e vá até o
diretório "drivers" do Arduino, dentro da pasta que você descompactou anteriormente (a versão
mais atual dos drivers pode ser encontrada no site da FTDI). Depois, clique em avançar.
4. O Windows irá procurar pelo driver e dizer que um "USB Serial Converter" foi encontrado. Clique
em finalizar.
5. A janela "Adicionar novo hardware" aparecerá novamente. Siga os mesmos passos, selecionando
as mesmas opções e o mesmo diretório. Dessa vez, uma "USB Serial Port" será encontrada.
6. Você pode verificar que os drivers foram instalados clicando no menu iniciar e depois em Painel
de Controle > Sistema e Segurança > Sistema > Gerenciador de Dispositivos. Procure por uma
"USB Serial Port" na seção "Portas (COM e LPT)".
Dê um clique duplo no aplicativo do Arduino. Se o software do Arduino abrir no idioma errado, você
pode mudá-lo na janela de preferências (File > Preferences ou Arquivo > Preferências) - veja essa
página do Arduino (http://arduino.cc/en/Guide/Environment#languages) para mais detalhes. Daqui
por diante vamos assumir que o idioma escolhido é o português do Brasil.
Abra o programa de exemplo "Blink": File > Exemplos > 1.Basics > Blink.
Executar o aplicativo do Arduino
Abrir o exemplo "Blink"
http://arduino.cc/en/Guide/Environment#languages
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Você precisa selecionar a opção do menu Ferramentas > Placa que corresponde ao seu tipo de
Arduino.
Para o Alevino com Nanoshield USB, use Arduino Nano w/ ATmega328. Para placas Duemilanove
com um ATmega328 (veja o texto no chip da placa), selecione Arduino Duemilanove or Nano w/
Selecionar a sua placa
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https://wiki.sj.ifsc.edu.br/index.php/Arquivo:Fig36_MCO18703.png
https://wiki.sj.ifsc.edu.br/index.php/Arquivo:Fig36_MCO18703.png
28/11/2023, 08:30 MCO018703 2023 2 AULA03 - MediaWiki do Campus São José
https://wiki.sj.ifsc.edu.br/index.php/MCO018703_2023_2_AULA03 11/12
ATmega328. Anteriormente, as placas Arduino vinham com um ATmega168; para elas, selecione
Arduino Diecimila, Duemilanove, or Nano w/ ATmega168 (detalhes das opções do menu de placas
estão disponíveis nessa página do Arduino (http://arduino.cc/en/Guide/Environment#languages)).
Selecione o dispositivo serial correspondente à placa do Arduino no menu Ferramentas > Porta Serial.
É provável que ele seja COM3 ou maior (COM1 e COM2 são normalmente reservados para portas
seriais nativas, e não por USB). Para descobrir, você pode desconectar o seu Arduino e reabrir o menu;
a opção que desaparecer deve ser a da placa do Arduino. Reconecte a placa e selecione a porta serial.
Na imagem acima aparece a porta COM4 como disponível, provalvelmente habilitada pelo software do
Arduino. Dependendo das aplicações o seu computador pode ter muitas outras portas COM.
Agora, simplesmente clique o botão "Carregar" no ambiente de desenvolvimento. Espere alguns
segundos - você deve ver os LEDs RX e TX na placa piscando. Se o upload for bem sucedido, a
mensagem "Transferência concluída." vai aparecer na barra de status. (Nota: Se você possui um
Arduino Mini, NG, ou outra placa não mencionada aqui, você pode ter que pressionar fisicamente o
botão de reset na placa imediatamente antes de apertar o botão de upload).
Selecionar a porta serial
Fazer upload do programa
http://arduino.cc/en/Guide/Environment#languages
https://wiki.sj.ifsc.edu.br/index.php/Arquivo:Fig38_MCO18703.png
https://wiki.sj.ifsc.edu.br/index.php/Arquivo:Fig38_MCO18703.png
https://wiki.sj.ifsc.edu.br/index.php/Arquivo:Fig37_MCO18703.png
https://wiki.sj.ifsc.edu.br/index.php/Arquivo:Fig37_MCO18703.png
28/11/2023, 08:30 MCO018703 2023 2 AULA03 - MediaWiki do Campus São José
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Alguns segundos após o upload terminar, você deve ser o LED do pino 13 na placa começar a piscar.
Se isso aconteceu, parabéns! Você conseguiu configurar o Arduino e rodar o seu primeiro programa.
Se você tiver problemas, verifique a página de resolução de problemas do site do Arduino (http://ardu
ino.cc/en/Guide/Troubleshooting).
Segundo projeto
PROJETO
Neste segundo projeto, vamos testar a comunicação através da porta serial entre computador e o
Arduino através da porta USB.
/*
Nesse código a função '''setup( )''' ativa a porta serial em 9600 bits/s 
e a função loop( ) fica transmitindo a frase "Hello World!" pela porta 
serial a cada 2 segundos. 
*/
void setup( ) 
{
 Serial.begin(9600); // inicializa a porta serial 
}
void loop( ) 
{
 Serial.println("Hello World!"); // transmite frase 
 delay(2000); 
}
Responda
1. Quais as funções que todo programa em Arduino tem que ter?
2. Para que serve a função loop() e a função setup()?
3. Qual a diferença entre constantes e variáveis?
4. Dê um exemplo de uma operação aritmética e uma operação lógica.
Referências
[1] http://ordemnatural.com.br/pdf-files/CartilhadoArduino_ed1.pdf
[2]
http://xbot.com.br/externo/OpneMoniot/Programando_Microcontroladores_PIC_Linguagem_C.pdf
[3] https://www.circuitar.com.br/tutoriais/configurando-o-arduino-no-windows/index.html
 
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http://arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting
http://arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting
http://ordemnatural.com.br/pdf-files/CartilhadoArduino_ed1.pdf
http://xbot.com.br/externo/OpneMoniot/Programando_Microcontroladores_PIC_Linguagem_C.pdfhttps://www.circuitar.com.br/tutoriais/configurando-o-arduino-no-windows/index.html
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https://wiki.sj.ifsc.edu.br/index.php/MCO018703_2023_2_AULA02
https://wiki.sj.ifsc.edu.br/index.php/MCO018703_2023_2#Aulas
https://wiki.sj.ifsc.edu.br/index.php/MCO018703_2023_2#Aulas
https://wiki.sj.ifsc.edu.br/index.php/MCO018703_2023_2_AULA04
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