【学习笔记】Arduino与上位机的串口通讯笔记（一）

2016-09-06 1 Comments 6,870 Views 1 Times

Arduino与上位机的串口通讯相关笔记（一） Arduino下位机相关

ArduinoUnoChinese_front

0.前言
1.ARDUINO中的串口通信函数
1. 1.1 函数
2. 1.2 需要注意的一些事项
2. 下位机编程
1. 2.1 模式选择
2. 2.2 数值传递

0.前言

最近在读书籍：《ARDUINO与LABVIEW开发实战》、《Labview虚拟仪器数据采集与串口通信测控应用实战》。

看到了许多用arduino作为下位机的测控实例，感觉颇为有趣。

说到底，ARDUINO与LABVIEW等等只是工具，真正项目使用的元件取决于必须满足的要求、精度、成本和开发时间。在作者提供的测控实例中，arduino作为下位机，体现着性价比极高的特点。尤其是采样速率和精度要求不高时，可以胜任一定的需求。labview作为上位机，简单易用，其虚拟仪器的特点令软件设计可视化，同时提供了系列的前面板设计环境，所见即所得。

最近攒集的笔记主要是关于arduino与上位机通信的内容

1.ARDUINO中的串口通信函数

1.1 函数

Serial.begin(speed)
//speed为波特率，通信双方波特率相同。常用300/1200/2400/4800/9600/14400/19200

Serial.available()
//从串口读取有效的字节数，在串行接受缓冲区的数据。

//注意：串口缓冲区为64B，使用Serial.read时，读取1字节，同时从缓冲区删除

Serial.read()
//读取1字节的数据，若无可用数据，返回-1

Serial.write()
//写入二进制数据到串口，如
      Serial.write(val)
      Serial.write(str)
      Serial.write(buf,len)

Serial.print()
Serial.println()
//注意：每个数字输出使用的是ASCII字符，浮点类型同样输出的是ASCII字符，默认保留小数点后2位
//byte输出单个字符
//字符和字符串原样输出
//println输出数据自动换行


//例如

Serial.print(78); //"78"
Serial.print(1.23456);//"123"
Serial.print("N");//"N"
Serial.print("Hello");//"Hello"

Serial.print(78,BIN);//"1001110"
//可选： BIN,OCT,DEC,HEX

Serial.print（1.23456,0） //"1"


Serial.end
//停止通信

Serial.begin(speed)

//speed为波特率，通信双方波特率相同。常用300/1200/2400/4800/9600/14400/19200

Serial.available()

//从串口读取有效的字节数，在串行接受缓冲区的数据。

//注意：串口缓冲区为64B，使用Serial.read时，读取1字节，同时从缓冲区删除

Serial.read()

//读取1字节的数据，若无可用数据，返回-1

Serial.write()

//写入二进制数据到串口，如

Serial.write(val)

Serial.write(str)

Serial.write(buf,len)

Serial.print()

Serial.println()

//注意：每个数字输出使用的是ASCII字符，浮点类型同样输出的是ASCII字符，默认保留小数点后2位

//byte输出单个字符

//字符和字符串原样输出

//println输出数据自动换行

//例如

Serial.print(78); //"78"

Serial.print(1.23456);//"123"

Serial.print("N");//"N"

Serial.print("Hello");//"Hello"

Serial.print(78,BIN);//"1001110"

//可选： BIN,OCT,DEC,HEX

Serial.print（1.23456,0） //"1"

Serial.end

//停止通信

1.2 需要注意的一些事项

串口缓冲区为64B，使用Serial.read时，读取1字节，同时从缓冲区删除
注意：每个数字输出使用的是ASCII字符，浮点类型同样输出的是ASCII字符，默认保留小数点后2位
byte输出单个字符
字符和字符串原样输出
println输出数据自动换行
输出附加指令参照最后的例子

2. 下位机编程

2.1 模式选择

一般地，一个下位机可能不工作在单一的模式中，需要初始化时指定其工作模式。工作模式通过如下思路选择

volatile int mode_flag =0 ;
volatile long maxnum;
byte comdata[3]={0};
char numdata[4]={0,0,0,0};

#define A0_Command 0x10
#define A1_Command 0x11
#define A2_Command 0x20
#define A3_Command 0x21


void receive_data()
{
    int i;
    for(i=0;i<3;i++)
    {
        comdata[i]= Serial.read();
        delay(2);
      }
    for(i=0;i<4;i++)
    {
        numdata[i]= char(Serial.read());
        delay(2);
      }
  }

void test_do_data(void)
{

    int x;
    if(comdata[0] == 0x55)  // 头帧
    {
        if(comdata[1] == 0xAA) //模式选择
        {  
          switch(comdata[2])
          {
              case A0_Command:
                mode_flag = 1;
                break;
              case A1_Command:
                mode_flag = 2;
                break;
              case A2_Command:
                mode_flag = 3;
                break;
              case A3_Command:
                mode_flag = 4;
                break;
            }

          for(x=0;x<4;x++)  //传入设定数值
          maxnum=(maxnum*10+long(numdata[x]-'0'));

        }
      }

  }

volatile int mode_flag =0 ;

volatile long maxnum;

byte comdata[3]={0};

char numdata[4]={0,0,0,0};

#define A0_Command 0x10

#define A1_Command 0x11

#define A2_Command 0x20

#define A3_Command 0x21

void receive_data()

{

int i;

for(i=0;i<3;i++)

{

comdata[i]= Serial.read();

delay(2);

}

for(i=0;i<4;i++)

{

numdata[i]= char(Serial.read());

delay(2);

}

void test_do_data(void)

{

int x;

if(comdata[0] == 0x55) // 头帧

{

if(comdata[1] == 0xAA) //模式选择

{

switch(comdata[2])

{

case A0_Command:

mode_flag = 1;

break;

case A1_Command:

mode_flag = 2;

break;

case A2_Command:

mode_flag = 3;

break;

case A3_Command:

mode_flag = 4;

break;

}

for(x=0;x<4;x++) //传入设定数值

maxnum=(maxnum*10+long(numdata[x]-'0'));

}

命令监测、执行由receive_data()和test_do_data()负责

首先建立缓冲区数组

byte comdata[3]={0};
char numdata[4]={0,0,0,0};

建立flag

用于缓冲上位机传来的数据

上位机数据具有识别功能。

识别：

设定0x55位有效命令开头，开始读取下一帧

设定0xAA为模式选择开头，进入模式选择

设定各模式十六进制代码，switch选择，用flag标记模式号（1~4,0留给未选择）

最后用maxnum缓存传来的数值

然后再loop中调用函数

2.2 数值传递

上位机向下位机发送数值时，按照位传递。这里上位机下位机统一配套，统一传送。如约定传送四位十进制整数“0098”“1368”

下位机对缓冲区数据的处理：

          for(x=0;x<4;x++)
          maxnum=(maxnum*10+long(numdata[x]-'0'));

1 2	for(x=0;x<4;x++) maxnum=(maxnum*10+long(numdata[x]-'0'));

3.实验原型

对一个脉冲信号进行稀释，比率由上位机传送。

#define PIN 2
volatile long count =0;
volatile int flag = 0;
volatile int mode_flag =0 ;
volatile long maxnum;
byte comdata[3]={0};
char numdata[4]={0,0,0,0};

#define A0_Command 0x10
#define A1_Command 0x11
#define A2_Command 0x20
#define A3_Command 0x21

void receive_data(void);
void test_do_data(void);


void setup() {

  Serial.begin(9600);
//  void init();
  pinMode(PIN,INPUT);
  pinMode(13,OUTPUT);
  pinMode(8,OUTPUT);
  attachInterrupt(0,blinkA,FALLING);

}



void loop() {

  if(Serial.available()>0)
  {
      receive_data();
      test_do_data();
    }

  delay(100); //自己发出脉冲信号测试
  digitalWrite(8,HIGH);
  digitalWrite(8,LOW); 
}




void receive_data()
{
    int i;
    for(i=0;i<3;i++)
    {
        comdata[i]= Serial.read();
        delay(2);
      }
    for(i=0;i<4;i++)
    {
        numdata[i]= char(Serial.read());
        delay(2);
      }
  }

void test_do_data(void)
{

    int x;
    if(comdata[0] == 0x55)  // 头
    {
        if(comdata[1] == 0xAA) //模式选择
        {  
          switch(comdata[2])
          {
              case A0_Command:
                mode_flag = 1;
                break;
              case A1_Command:
                mode_flag = 2;
                break;
              case A2_Command:
                mode_flag = 3;
                break;
              case A3_Command:
                mode_flag = 4;
                break;
            }

          for(x=0;x<4;x++)
          maxnum=(maxnum*10+long(numdata[x]-'0'));

        }
      }

    

  }
 
void blinkA()
{
  count++;
  if(count>=maxnum)
  {
      if(flag==0)
        digitalWrite(13,HIGH);
      else
        digitalWrite(13,LOW);
      flag=~flag;
      count=0;       
    }
}

100

101

102

103

104

105

106

107

108

#define PIN 2

volatile long count =0;

volatile int flag = 0;

volatile int mode_flag =0 ;

volatile long maxnum;

byte comdata[3]={0};

char numdata[4]={0,0,0,0};

#define A0_Command 0x10

#define A1_Command 0x11

#define A2_Command 0x20

#define A3_Command 0x21

void receive_data(void);

void test_do_data(void);

void setup() {

Serial.begin(9600);

// void init();

pinMode(PIN,INPUT);

pinMode(13,OUTPUT);

pinMode(8,OUTPUT);

attachInterrupt(0,blinkA,FALLING);

}

void loop() {

if(Serial.available()>0)

{

receive_data();

test_do_data();

}

delay(100); //自己发出脉冲信号测试

digitalWrite(8,HIGH);

digitalWrite(8,LOW);

}

void receive_data()

{

int i;

for(i=0;i<3;i++)

{

comdata[i]= Serial.read();

delay(2);

}

for(i=0;i<4;i++)

{

numdata[i]= char(Serial.read());

delay(2);

}

void test_do_data(void)

{

int x;

if(comdata[0] == 0x55) // 头

{

if(comdata[1] == 0xAA) //模式选择

{

switch(comdata[2])

{

case A0_Command:

mode_flag = 1;

break;

case A1_Command:

mode_flag = 2;

break;

case A2_Command:

mode_flag = 3;

break;

case A3_Command:

mode_flag = 4;

break;

}

for(x=0;x<4;x++)

maxnum=(maxnum*10+long(numdata[x]-'0'));

}

void blinkA()

{

count++;

if(count>=maxnum)

{

if(flag==0)

digitalWrite(13,HIGH);

else

digitalWrite(13,LOW);

flag=~flag;

count=0;

}

比较原始存在一些问题，随着后来的学习进行改正

Steins;Lab

Steins;Lab

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Contents

0.前言

1.ARDUINO中的串口通信函数

1.1 函数

1.2 需要注意的一些事项

2. 下位机编程

2.1 模式选择

2.2 数值传递

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