基于Arduino平台的单片机控制技术 课件 第10章 串口通信实训项目设计

第10章串口通信实训项目设计2024

串口也叫通用异步收发器（UART），是ArduinoUNO控制板最基本的通信接口，在此前学习中，上传程序或调用串口监视器都是利用串口通信实现。对于ArduinoUNO控制板，只有一组串口，使用时占用数字端子0（RX）和1（TX）。本章节我们来学习如何使计算机与Arduino通过串口进行通信，控制LED灯的状态。串口通信实训描述串口通信的定义和在电子设备中的重要性。串口通信与并行通信的区别。认识串口通信通过实际编程练习，掌握Arduino串口通信的编程技巧。掌握Arduino串口通信编程解释串口通信中常用的函数库语句及其作用。理解串口通信函数库语句学习目标1.材料清单硬件知识名称电子元件功能描述面包板

用于接线连接元器件电阻220Ω

红色LED

LED发光模块编程输出控制亮度取值范围为0～255。可以用数字端口控制灯的亮灭，也可以用模拟口控制它的亮度。输入高电平灯亮，低电平则灯灭2.硬件材料介绍

在Ardiuno控制器上，串口都是位于0（RX）和1（TX）的两个引脚，Ardiuno的USB口通过一个转换芯片与这两个串口引脚连接。

转换芯片的作用是通过USB接口在所连接的计算机上虚拟出一个用于与Ardiuno通信的串口，从而实现计算机与Ardiuno之间建立串口连接，进行数据互传。

每台设备的串口通常只能连接另外一台设备的串口进行通信，进行通信的两台设备的串口对应的发送端子（TX）和接收端子（RX）需要交叉相连，共用一个电源地，连接示意图如图10-1所示。硬件知识图10-1两台设备串口连接示意图

上传程序的过程实际就是占用串口进行通信的过程，因此通信不需另外接线，只需根据此前所学，连接一盏LED灯即可，实训硬件连线图如图所示。3.硬件连线硬件知识021.知识要点图形化编程2程序编写图形化编程在此前程序基础上，结合前面章节内容，修改程序，实现通过计算机发送字符控制实现花样灯效果。3.程序拓展图形化编程02代码编程（1）.串口初始化

要想使Ardiuno串口与计算机通信，需要先使用Serial.begin()函数初始化Ardiuno串口通信功能，即Serial.begin(speed)

串口通信波特率指设定串口通信速率的参数，串口通信双方必须使用同样的波特率方能正常进行通信。Ardiuno串口通信通常会使用以下波特率：300、600、1200、2400、4800、9600、14400、19200、28800、38400、57600、115200。例如之前实验在程序初始化时，设speed为9600。

波特率的大小衡量通信速度，单位为bit/s，即每秒传送的比特数。例如9600波特表示每秒发送9600bit的数据。波特率越大，说明串口通信的速率越高。1.串口通信语句02代码编程（2）.串口输出

在串口初始化完成后，便可以使用Serial.print()或Serial.println()函数向计算机或使用串口连接的其他设备发送信息了，函数用法如下：Serial.print(val)；Serial.println(val)；//参数val是要输出的数据，允许输出各种数据类型Serial.println(val)语句也是使用串口输出数据，不同的是在其输出完指定的val数据后，再输出一组（/r/n）回车换行符。

串口监视器是ArdiunoIDE自带的一个小工具，可用来查看串口传来的信息，也可向连接的设备发送信息。为了保证能够正常的收/发数据，要注意串口监视器右下角的波特率设置，下拉菜单设置波特率与程序编写初始化的波特率保持一致。1.串口通信语句02代码编程（3）.串口输入

除了输出，串口也可以接收由计算机或串口连接的设备所发出的数据。接收串口数据需要使用Serial.read()函数，当程序调用时，每次都会向Ardiuno返回1字节数据，该返回值便是当前串口读到的数据。

程序下载成功后，运行串口监视器，在上方“发送”按钮左侧的文本框中输入要发送的信息，如“ardiuno”，则会看到在输出了Ardiuno的同时还出现了乱码。这些乱码是由于在串口缓冲区中没有可读数据造成的。当缓冲区中没有可读数据时，Serial.read()函数会返回int型值－1，而int型值－1对应的char型数据便是输出的乱码。

什么是串口缓冲区呢？在使用串口时，Ardiuno会在SRAM中开辟一段大小为64B的空间，串口接收到的数据都会被暂时存放在该空间中，称这个存储空间为缓冲区。

通常在使用串口读取数据时，为了解决乱码问题，需要搭配使用Serial.available()函数，知道缓冲区的字节数，可以搭配if或while语句来使用。1.串口通信语句02代码编程（3）.串口输入1.串口通信语句程序下载完成后，打开串口监视器，键入并发送任意信息，则会看到Ardiuno输出了刚发送过去的信息，并且不再出现乱码了，示例代码如下：程序中使用Serial.read()语句接收数据并进行判断，当接收到的数据