Arduino—串口通讯

在很多时候，Arduino需要和其他设备相互通讯，而最常见最简单的方式就是串口通讯。本篇介绍Arduino硬件串口通讯，了解相关函数的使用。

1. 硬件串口
在PC机上最常见的串行通讯协议是RS-232串行协议，而各种微控制器(单片机)上采用的是TTL串行协议，两者电平不同，需要经过相应电平转换才能进行相互通讯。

Arduino Uno R3开发板上，硬件串口位于Rx(0)和Tx(1)引脚上，Arduino的USB口通过转换芯片与这两个引脚连接。该转换芯片会通过USB接口在PC机上虚拟出一个用于Arduino通讯的串口，我们下载程序也是通过串口进行的。

2. 相关函数介绍
Arduino提供的串口通讯函数非常丰富，详细介绍参考Arduino官网串口使用指南。

Serial.begin()

描述：开启串口，通常置于setup()函数中。
原型：
Serial.begin(speed)
参数：
speed：波特率，一般取值9600,115200等。
返回值：无。

Serial.end()

描述：禁止串口传输。此时串口Rx和Tx可以作为数字IO引脚使用。
原型：Serial.end()
参数：无。
返回值：无。

Serial.print()

描述：串口输出数据，写入字符数据到串口。
原型：
Serial.print(val)
Serial.print(val, format)
参数：
val：打印的值，任意数据类型。
config：输出的数据格式。BIN(二进制)、OCT(八进制)、DEC(十进制)、HEX(十六进制)。对于浮点数，此参数指定要使用的小数位数。
示例：
Serial.print(78, BIN) 得到 “1001110”
Serial.print(78, OCT) 得到 “116”
Serial.print(78, DEC) 得到 “78”
Serial.print(78, HEX) 得到 “4E”
Serial.print(1.23456, 0) 得到 “1”
Serial.print(1.23456, 2) 得到 “1.23”
Serial.print(1.23456, 4) 得到 “1.2346”
Serial.print(‘N’) 得到 “N”
Serial.print(“Hello world.”) 得到 “Hello world.”
返回值：返回写入的字节数。

Serial.println()

描述：串口输出数据并换行。
原型：
Serial.println(val)
Serial.println(val, format)
参数：
val：打印的值，任意数据类型。
config：输出的数据格式。
返回值：返回写入的字节数。

Serial.available()

描述：判断串口缓冲区的状态，返回从串口缓冲区读取的字节数。
原型：Serial.available()
参数：无。
返回值：可读取的字节数。

Serial.read()

描述：读取串口数据，一次读一个字符，读完后删除已读数据。
原型：Serial.read()
参数：无。
返回值：返回串口缓存中第一个可读字节，当没有可读数据时返回-1，整数类型。

Serial.readBytes()

描述：从串口读取指定长度的字符到缓存数组。
原型：Serial.readBytes(buffer, length)
参数：
buffer：缓存变量。
length：设定的读取长度。
返回值：返回存入缓存的字符数。

3. 实验步骤

1. 通过数据线连接开发板到PC机。

2. 新建sketch，拷贝如下代码替换自动生成的代码并进行保存。

/*
   Serial
   串口通讯实验
*/
int incomedate = 0;
void setup() {

  Serial.begin(9600); //设置串口波特率9600

  Serial.println(78, BIN);// "1001110"
  Serial.println(78, OCT);// "116"
  Serial.println(78, DEC);// "78"
  Serial.println(78, HEX);// "4E"
  Serial.println(1.23456, 0);// "1"
  Serial.println(1.23456, 2);// "1.23"
  Serial.println(1.23456, 4);// "1.2346"
  Serial.println('N');// "N"
  Serial.println("Hello world.");// "Hello world."
}

void loop() {

  if (Serial.available() > 0)//串口接收到数据
  {
    incomedate = Serial.read();//获取串口接收到的数据
    if (incomedate == 'H')
    {
      Serial.println("Good Job!");
    }
  }

  delay(1000);

}

 除了Arduino开发板芯片自带的一个硬件出口外，Arduino还提供了SoftwareSerial类库，它可以将你的其他数字引脚通过程序模拟成串口通信引脚。
软串口是由程序模拟实现的，使用方法类似硬件串口，但有一定局限性：在Arduino UNO MEGA上部分引脚不能被作为软串口接收引脚，且软串口接收引脚波特率建议不要超过57600。
二、SoftwareSerial类库
软串口类库并非Arduino核心类库，因此使用前需要先声明包含SoftwareSerial.h头文件。
其中定义的成员函数与硬件串口类似，available()、begin()、read()、write()、print()、println()、peek() 等用法相同，这里便不一一列举。

#include 
SoftwareSerial mySerial(2,3);//RX=2,TX=3 
void setup()  
{
  //硬件串口波特率
  Serial.begin(9600);
  //软件串口波特率
  mySerial.begin(9600);
} 
void loop()
{
  //如果硬件串口有数据
  if(Serial.available())
  {
    //从硬件串口读出一字节，写入软件串口
    mySerial.write(Serial.read());
  }
  //如果软件串口有数据
  if(mySerial.available())
  {
    //从软件串口读出一字节，写入硬件串口
    Serial.write(mySerial.read());
  }
}