使用串口进行调试的基本技巧

Arduino IDE相比Visual C++ 6.0等开发环境在调试支持上显得非常简陋，而调试是编程必备技能，不会调试，编程就变为了低效的“试误”，同时也失去了深入理解一些程序运行细节的机会。
在Arduino编程中，利用串口输出一些程序运行过程的信息，是调试和监控程序运行的最基本手段。
Arduino的Serial库中，可用于输出的方法主要有write()、println()和print()，后两者的区别只是println()在输出之后自动加一个换行，下次输出的位置从下一行开始。
write()的用法如下：

1. Serial.write(val)，val可为整型或字符型变量，在串口监视器中输出val对应ASCII码的字符，如val=65，则串口监视器输出大写字母A。若val的值超出了ASCII码范围，或者对应到如“回车”（ASCII码为13）这样的不可打印字符，则会在串口监视器中看到乱码或无显示。
2. Serial.write("string")，在程序中需要原样输出一些字符串的时候，可以用这种方式。

综上，write()可接受字符型和整型参数，但输出将自动转化为字符形式。

由于编程调试时，我们所监控的一些变量，很多是整型（如循环变量），我们希望直接在串口监视器中看到它们的值（而非对应的ASCII字符），这种情况下用write()就不那么方便了。

相比write()，print()和println()的优势就在于方便直接输出整型数据。

void setup() {
   
   Serial.begin(9600);

}

void loop() 
{
    int c=1; //定义一个整型变量（模拟调试过程中要监视的变量）

    Serial.write("Serial.write() output:");
    Serial.write(c);  //以write方式输出测试
    Serial.println(); //换行
    Serial.write("Serial.println() output:");
    Serial.println(c); //以println方式输出测试

   delay(1000);
}

上面这个示例代码的运行结果如下：

上述代码输出结果

我们可以看到，由于 write()输出的是变量 c的值（1）对应ASCII码，由于这是个非可见字符，所以在串口监视器中表现为空白，而 println()是直接输出变量 c的值，因而我们看到了“1”。
此外， println()还支持第二个参数，可以指定输出的数制。可用的参数包括 DEC（十进制）、 HEX（十六进制）、 OCT（八进制）和 BIN（二进制）。

小结：调试过程中，需要监控的变量为字符类型并且希望以字符的形式观察变量，可用write()，如果希望以数值（整型）的形式观察变量，则用println()。

小试牛刀

Arduino的串口监视器不仅能够输出，还能够接受输入。在有些情况下，为了方便程序识别输入数据的结束，可以在输入序列之后添加“结束符”。串口监视器下方有这样一个关于结束符的选项：分别是没有结束符、换行符、回车符和NL和CR（换行和回车符），它们有什么区别呢？ 我们可以用println()来检测一下：

void setup() {
   
   Serial.begin(9600);

}

void loop() {
    char c;  
    if(Serial.available())  {
    c=Serial.read(); //读取串口监视器中输入的数据
    Serial.println(c, DEC); //将读取数据的ASCII码以十进制的形式显示
    }
   delay(1000);
}

运行这段代码，分别在串口监视器中输入一个字符A，然后设置不同的结束符，看到println()显示的接收字符的数量及ASCII码的不同。

无结束符.png

回车符.png

换行符.png

回车加换行符.png

其中，第一个数65，是‘A’的ASCII码。在设置了结束符后，10是换行符（‘\n’）的ASCII码，13是回车符（'\r'）的ASCII码。

因为Serial.read()这个操作，每执行一次，就从串行通信接收缓冲区中读取一个字节的数据，因为这个操作放在了loop()函数中，所以就会自动读取下一个字符，直到所有数据读取完毕，即Serial.available()==0

这就提示我们，如果是在循环结构中读取串口数据，要特别注意输入时有没有自动添加结束符，最好在代码中进行判断，以此来达到不管用户有没有添加结束符，都能够正确运行的目的。

利用上面这个代码，我们还可以做另外一个实验：有时候我们做串口输入的时候，不写if ( Serial.available() )直接用Serial.read()似乎也能得到正确结果，那么是否还要“多此一举”呢？
我们可以把if ( Serial.available() )这个if结构注释掉，然后运行程序看看。这时你会发现，没有了这个判断，不管串行通信缓冲区中有没有收到数据，程序都会去读，在没有数据的情况下，“读到”的当然是非法数据。所以，为了程序的可靠性，在做串口读操作的时候，还是要加上if ( Serial.available() )这个结构的。另外，Serial.available()能够返回当前从串口输入数据的字节数，这对于我们判断输入的情况及“读取前几个字节”这种需求是非常有用的。