Arduino - 通信

为了实现这种数据交换，已经定义了数百种通信协议。每个协议都可以分为两类之一：并行或串行。

并行通讯

通过输入/输出端口在 Arduino 和外围设备之间进行并行连接是短距离（长达几米）的理想解决方案。然而，在其他情况下，当需要在两个设备之间建立较长距离的通信时，不可能使用并行连接。并行接口同时传输多个位。它们通常需要数据总线——通过八根、十六根或更多的电线进行传输。数据以巨大的、冲击波的 1 和 0 的形式传输。

并行通讯

并行通信的优点和缺点

并行通信当然有其优点。它比串行更快、简单且相对容易实现。然而，它需要许多输入/输出（I/O）端口和线路。如果您曾经不得不将一个项目从基本的 Arduino Uno 迁移到 Mega，您就会知道微处理器上的 I/O 线可能非常宝贵且很少。因此，我们更喜欢串行通信，牺牲引脚空间的潜在速度。

串行通信模块

如今，大多数 Arduino 板都采用多种不同的串行通信系统作为标准设备构建。

使用哪些系统取决于以下因素 -

  • 微控制器必须与多少个设备交换数据？
  • 数据交换的速度必须有多快？
  • 这些设备之间的距离是多少？
  • 是否需要同时发送和接收数据？

关于串行通信最重要的事情之一是协议，应该严格遵守。它是一组规则，必须应用这些规则才能使设备能够正确解释它们相互交换的数据。幸运的是，Arduino 自动处理了这一点，从而使程序员/用户的工作简化为简单的写入（要发送的数据）和读取（接收的数据）。

串行通信的类型

串行通信可以进一步分类为 -

  • 同步- 同步的设备使用相同的时钟，并且它们的时序彼此同步。

  • 异步- 异步设备有自己的时钟，并由前一个状态的输出触发。

很容易找出设备是否同步。如果为所有连接的设备提供相同的时钟，则它们是同步的。如果没有时钟线，就是异步的。

例如，UART（通用异步接收发送器）模块就是异步的。

异步串行协议有许多内置规则。这些规则只不过是有助于确保稳健且无差错的数据传输的机制。我们为了避开外部时钟信号而获得的这些机制是 -

  • 同步位
  • 数据位
  • 奇偶校验位
  • 波特率

同步位

同步位是随每个数据包传输的两个或三个特殊位。它们是起始位和停止位。顾名思义，这些位分别标记数​​据包的开始和结束。

始终只有一个起始位，但停止位的数量可配置为 1 或 2（尽管通常保留为 1）。

起始位始终由从 1 到 0 的空闲数据线指示，而停止位将通过将该线保持在 1 来转换回空闲状态。

同步位

数据位

每个数据包中的数据量可以设置为 5 到 9 位之间的任意大小。当然，标准数据大小是基本的 8 位字节，但其他大小也有其用途。7 位数据包比 8 位数据包更高效，特别是当您仅传输 7 位 ASCII 字符时。

奇偶校验位

用户可以选择是否应该有奇偶校验位，如果有，则奇偶校验应该是奇数还是偶数。如果数据位中 1 的个数为偶数，则奇偶校验位为 0。奇校验则恰恰相反。

波特率

术语波特率用于表示每秒传输的位数 [bps]。请注意，它指的是位，而不是字节。协议通常要求每个字节与几个控制位一起传输。这意味着串行数据流中的一个字节可能由 11 位组成。例如，如果波特率为 300 bps，则每秒最多可传输 37 个字节，最小为 27 个字节。

Arduino串口

下面的代码将使Arduino在启动时发送hello world。

void setup() {
   Serial.begin(9600); //set up serial library baud rate to 9600
   Serial.println("hello world"); //print hello world
}

void loop() {

}

将 Arduino 草图上传到 Arduino 后，打开搜索Arduino IDE 右上角的串行监视器。

在串行监视器的顶部框中输入任何内容，然后按键盘上的“发送”或“输入”。这将向 Arduino 发送一系列字节。

以下代码返回它收到的输入内容。

以下代码将使 Arduino 根据提供的输入提供输出。

void setup() {
   Serial.begin(9600); //set up serial library baud rate to 9600
}

void loop() {
   if(Serial.available()) //if number of bytes (characters) available for reading from { 
      serial port
      Serial.print("I received:"); //print I received
      Serial.write(Serial.read()); //send what you read
   }
}

请注意，Serial.print和Serial.println将发回实际的 ASCII 代码，而Serial.write将发回实际的文本。有关详细信息，请参阅 ASCII 代码。