[PICO]Swich-Case

Raspberry Pi Pico 2 Switch Case 多分支选择语句

在编程中，switch case 语句是一种多分支选择结构，用于根据变量的值执行不同的代码块。与 if-else 语句相比，switch case 在处理多个离散条件时更加简洁和易读。在 Raspberry Pi Pico 2 编程中，switch case 常用于处理菜单选择、状态机、按键识别等场景。

本文将分别使用 Arduino 风格（基于 Arduino-Pico 核心）和 C/C++ 风格（基于官方 Pico SDK）来介绍 switch case 语句的用法，并提供实际案例。

1. 什么是 switch case 语句？

switch case 语句的基本结构如下：

switch (variable) {
  case value1:
    // 当 variable 等于 value1 时执行的代码
    break;
  case value2:
    // 当 variable 等于 value2 时执行的代码
    break;
  // ... 可以有更多 case
  default:
    // 当 variable 不等于任何 case 值时执行的代码
}

variable：要比较的变量（必须是整型、字符型或枚举类型）。
case：后面跟着一个常量值，如果 variable 等于这个值，则执行对应的代码块。
break：用于退出 switch 语句，防止继续执行后续的 case 代码块。
default：（可选）当 variable 不等于任何 case 值时，执行 default 代码块。

提示：每个 case 块通常以 break 结束。如果省略 break，程序会继续执行下一个 case 的代码（称为“穿透”），这在某些特殊场景下有用，但多数情况下应避免。

2. 代码示例：按钮状态控制 LED

以下是一个简单的示例，使用 switch case 语句根据按钮的状态控制板载 LED（GP25）的开关。

硬件连接

按钮：连接到 GP0 和 GND（使用内部上拉电阻）。
LED：使用板载 LED（GP25），无需额外接线。

2.1 Arduino 风格

const int LED_PIN = 25;      // 板载 LED 连接到 GP25
const int BUTTON_PIN = 0;    // 按钮连接到 GP0

void setup() {
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  pinMode(BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP); // 启用内部上拉电阻
}

void loop() {
  int buttonState = digitalRead(BUTTON_PIN); // 读取按钮状态（LOW 表示按下）

  switch (buttonState) {
    case LOW:      // 按钮按下
      digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
      break;
    case HIGH:     // 按钮松开
      digitalWrite(LED_PIN, LOW);
      break;
    default:
      // 理论上不会执行到这里
      break;
  }
}

2.2 C/C++ 风格

#include "pico/stdlib.h"

#define LED_PIN 25
#define BUTTON_PIN 0

int main() {
    stdio_init_all();
    gpio_init(LED_PIN);
    gpio_set_dir(LED_PIN, GPIO_OUT);
    gpio_init(BUTTON_PIN);
    gpio_set_dir(BUTTON_PIN, GPIO_IN);
    gpio_pull_up(BUTTON_PIN);    // 启用内部上拉电阻

    while (true) {
        int buttonState = gpio_get(BUTTON_PIN); // 读取按钮状态（0 表示按下）

        switch (buttonState) {
            case 0:      // 按钮按下
                gpio_put(LED_PIN, 1);
                break;
            case 1:      // 按钮松开
                gpio_put(LED_PIN, 0);
                break;
            default:
                break;
        }
        sleep_ms(10);    // 简单防抖
    }
    return 0;
}

代码讲解

变量定义：buttonState 存储按钮的当前状态（LOW/HIGH 或 0/1）。
switch 结构：根据 buttonState 的值选择执行哪个 case。
case LOW / case 0：当按钮按下时，点亮 LED。
case HIGH / case 1：当按钮松开时，熄灭 LED。
break：每个 case 后都有 break，确保执行完当前分支后退出 switch。

3. 实际应用场景

switch case 语句在实际应用中非常有用，尤其是在需要根据多个离散值执行不同操作的情况下。以下是一些常见场景：

菜单系统：根据用户输入的数字选择执行不同功能。
按键识别：识别多个按键（如矩阵键盘）并执行对应操作。
状态机：根据当前状态执行不同的处理逻辑。
命令解析：解析串口接收的命令字符并执行相应操作。

3.1 案例1：串口命令解析

假设我们通过串口发送字符命令来控制板载 LED：

输入 'o' 或 'O'：打开 LED
输入 'f' 或 'F'：关闭 LED
输入其他字符：输出错误提示

Arduino 风格

const int LED_PIN = 25;

void setup() {
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Enter command: o (on), f (off)");
}

void loop() {
  if (Serial.available() > 0) {
    char cmd = Serial.read();  // 读取一个字符

    switch (cmd) {
      case 'o':
      case 'O':                // 多个 case 共享同一代码块
        digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
        Serial.println("LED ON");
        break;
      case 'f':
      case 'F':
        digitalWrite(LED_PIN, LOW);
        Serial.println("LED OFF");
        break;
      default:
        Serial.print("Unknown command: ");
        Serial.println(cmd);
        break;
    }
  }
}

C/C++ 风格

#include "pico/stdlib.h"

#define LED_PIN 25

int main() {
    stdio_init_all();
    gpio_init(LED_PIN);
    gpio_set_dir(LED_PIN, GPIO_OUT);
    printf("Enter command: o (on), f (off)\n");

    while (true) {
        int ch = getchar_timeout_us(0);  // 非阻塞读取
        if (ch != PICO_ERROR_TIMEOUT) {
            char cmd = (char)ch;

            switch (cmd) {
                case 'o':
                case 'O':
                    gpio_put(LED_PIN, 1);
                    printf("LED ON\n");
                    break;
                case 'f':
                case 'F':
                    gpio_put(LED_PIN, 0);
                    printf("LED OFF\n");
                    break;
                default:
                    printf("Unknown command: %c\n", cmd);
                    break;
            }
        }
        sleep_ms(10);
    }
    return 0;
}

备注：示例中 case 'o' 和 case 'O' 共用一个代码块，展示了多个 case 对应同一处理逻辑的用法。

3.2 案例2：温度区间控制（多级风扇）

假设我们有一个模拟温度传感器连接到 GP26（ADC0），根据温度区间控制风扇转速：

温度 < 20℃：风扇关闭
20℃ ≤ 温度 < 28℃：低速（PWM 占空比 30%）
28℃ ≤ 温度 < 35℃：中速（PWM 占空比 70%）
温度 ≥ 35℃：高速（PWM 占空比 100%）

Arduino 风格

const int TEMP_SENSOR_PIN = 26;
const int FAN_PWM_PIN = 0;      // 使用 PWM 引脚

void setup() {
  pinMode(FAN_PWM_PIN, OUTPUT);
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  int raw = analogRead(TEMP_SENSOR_PIN);
  float voltage = raw * 3.3 / 4095.0;
  float temperature = voltage * 100.0;   // LM35: 10mV/℃
  
  // 将温度转换为整数区间（用于 switch case）
  int tempRange;
  if (temperature < 20) tempRange = 0;
  else if (temperature < 28) tempRange = 1;
  else if (temperature < 35) tempRange = 2;
  else tempRange = 3;

  switch (tempRange) {
    case 0:
      analogWrite(FAN_PWM_PIN, 0);      // 关闭
      Serial.println("Fan: OFF");
      break;
    case 1:
      analogWrite(FAN_PWM_PIN, 77);     // 30% of 255 ≈ 77
      Serial.println("Fan: LOW");
      break;
    case 2:
      analogWrite(FAN_PWM_PIN, 179);    // 70% of 255 ≈ 179
      Serial.println("Fan: MEDIUM");
      break;
    case 3:
      analogWrite(FAN_PWM_PIN, 255);    // 100%
      Serial.println("Fan: HIGH");
      break;
  }
  delay(1000);
}

C/C++ 风格

#include "pico/stdlib.h"
#include "hardware/adc.h"
#include "hardware/pwm.h"

#define TEMP_SENSOR_PIN 26
#define FAN_PWM_PIN 0

int main() {
    stdio_init_all();
    
    // 初始化 PWM
    gpio_set_function(FAN_PWM_PIN, GPIO_FUNC_PWM);
    uint slice = pwm_gpio_to_slice_num(FAN_PWM_PIN);
    pwm_set_wrap(slice, 255);
    pwm_set_enabled(slice, true);
    
    // 初始化 ADC
    adc_init();
    adc_gpio_init(TEMP_SENSOR_PIN);
    adc_select_input(0);
    
    while (true) {
        uint16_t raw = adc_read();
        float voltage = raw * 3.3f / 4095.0f;
        float temperature = voltage * 100.0f;
        
        int tempRange;
        if (temperature < 20) tempRange = 0;
        else if (temperature < 28) tempRange = 1;
        else if (temperature < 35) tempRange = 2;
        else tempRange = 3;
        
        switch (tempRange) {
            case 0:
                pwm_set_chan_level(slice, pwm_gpio_to_channel(FAN_PWM_PIN), 0);
                printf("Fan: OFF\n");
                break;
            case 1:
                pwm_set_chan_level(slice, pwm_gpio_to_channel(FAN_PWM_PIN), 77);
                printf("Fan: LOW\n");
                break;
            case 2:
                pwm_set_chan_level(slice, pwm_gpio_to_channel(FAN_PWM_PIN), 179);
                printf("Fan: MEDIUM\n");
                break;
            case 3:
                pwm_set_chan_level(slice, pwm_gpio_to_channel(FAN_PWM_PIN), 255);
                printf("Fan: HIGH\n");
                break;
        }
        sleep_ms(1000);
    }
    return 0;
}

提示：由于 switch 的 case 只能匹配离散常量，这里先用 if-else 将温度映射到区间索引，再使用 switch 进行处理。这种组合方式既清晰又高效。

4. 总结

switch case 语句是 Raspberry Pi Pico 2 编程中非常有用的工具，特别适合处理多个离散条件分支的情况。通过本文的学习，你应该已经掌握了：

switch case 的基本语法（两种编程风格）。
按钮状态控制 LED 的完整示例。
串口命令解析和温度区间控制等实际应用场景。

特性	说明
适用场景	变量值为有限离散常量（整数、字符、枚举）
优点	结构清晰，比多个 `if-else` 更易读
注意事项	每个 `case` 通常需要 `break`，否则会发生“穿透”

提示：在使用 switch case 时，确保每个 case 块都以 break 语句结束（除非故意需要穿透），以防止意外的代码执行。

5. 附加资源与练习

为了巩固所学知识，建议尝试以下练习：

练习 1：修改按钮控制 LED 的示例，使用 switch case 实现单击点亮 LED、双击闪烁 LED 的功能（需要结合状态机或计时器）。
练习 2：创建一个简单的菜单系统，通过串口输入数字（0-3）选择不同功能，使用 switch case 执行对应操作（如读取传感器、控制 LED 等）。
练习 3：结合矩阵键盘（如 4x4 键盘），使用 switch case 识别按下的按键并输出对应的字符。

通过完成这些练习，你将更深入地理解 switch case 语句的使用方法，并能够将其灵活应用到更复杂的 Pico 2 项目中。

Pi-Pico

#物联网 (IoT) #控制流

[PICO]Swich-Case

https://ka5fxt.cn/2026/03/30/PICO-Swich-Case/

发布于

2026年3月30日

许可协议

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