Arduino串口的使用——与计算机交流

昵称68417077 2020-02-11

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前面的示例中使用到了Serial.begin()、Serial.print() 等语句，这些语句便是在操作串口。Arduino与计算机通信最常用的方式就是串口通信，这在之前的学习中已经接触多次。

我们使用USB线连接Arduino Uno与计算机时，Arduino Uno会在计算机上虚拟出一个串口设备，此时两者之间便建立了串口连接。通过此连接，Arduino Uno便可与计算机互传数据。

使用串口与计算机通信，需要先使用Serial.begin() 初始化Arduino的串口通信功能。

Serial.begin(speed);

参数speed是指串口通信波特率，这是设定串口通信速率的参数。串口通信的双方必须使用同样的波特率，方能正常进行通信。

波特率是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit的个数。例如9600波特表示每秒发送9600bit的数据。通信双方需要使用一致的的波特率才能正常通信。Arduino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。

波特率越大，说明串口通信的速率越快。

串口输出

串口初始化完成后，我们便可以使用Serial.print() 或Serial.println() 向计算机发送信息了。

Serial.print(val);

参数val是你要输出的数据，各种类型的数据均可。

Serial.println(val);

Serial.println(val) 语句也是使用串口输出数据，不同的是println() 函数会在输出完指定数据后，再输出一组回车换行符。

下面的示例程序中，演示了使用串口输出数据到计算机：

int counter=0; // 计数器void setup() {// 初始化串口  Serial.begin(9600);}void loop() {// 每loop循环一次，计数器变量加1counter = counter+1;// 输出变量Serial.print(counter);// 输出字符Serial.print( ':' );// 输出字符串;Serial.println('Hellow World');delay(1000);}

上传该程序到Arduino Uno，然后可以通过Arduino IDE右上角的图标打开串口监视器。你会看到如图2-48的信息。

图 2‑48 串口输出信息

串口监视器是Arduino IDE自带的一个小工具，可以查看到串口传来的信息，也可以向连接的设备发送信息。需要注意的是，在串口监视器右下角，有一个波特率设置下拉框，波特率设置必须和烧入程序中设置的一致，才能正常收发数据。

通过Serial.print() 语句将传感器获得的数据输出到计算机的方法，在之前的章节中已进行过演示。

串口输入

除了输出，串口同样可以接收由计算机输出的数据。接收串口数据需要使用Serial.read()函数。

Serial.read();

调用该语句，每次都会返回一个字节的数据，这个返回值便是当前串口读取到的数据。

上传以下程序到Arduino：

void setup() {  // 初始化串口  Serial.begin(9600);}void loop() {  // 读取输入的信息  char ch=Serial.read();  // 输出信息  Serial.print(ch);  delay(1000); }

上传成功后，运行串口监视器，在发送按键左侧的文本框中输入要发送的信息，如'arduino'，你会看到Arduino在输出了你输入的信息同时，还输出了很多乱码（如图2-49所示）。

图 2‑49 串口输入信息

这些乱码是因为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，read()函数会返回int型值-1，而int型-1对应的char型数据便是该乱码。

在使用串口时，Arduino Uno会在SRAM中开辟一段大小为256 bytes的空间，串口接收到的数据都会被暂时存放进这个空间中，这个存储空间，我们称之为缓冲区。当你调用Serial.read()语句时，Arduino便会从缓冲区取出一个字节的数据。

通常使用串口读取数据时，需要搭配Serial.available() 语句使用。

Serial.available();

Serial.available() 的返回值便是当前缓冲区中接收到的数据字节数。

Serial.available() 可以搭配if 或者while使用，先检测缓冲区中是否有可读数据，如果有数据，再读取，没有数据便跳过读取或等待读取。如：

if( Serial.available() > 0 )

或

while( Serial.available() > 0 )

示例程序代码如下：

void setup() {  // 初始化串口  Serial.begin(9600);}void loop() {// 如果缓冲区中有数据，则读取并输出if(Serial.available()>0)  {    char ch=Serial.read();    Serial.print(ch);  }}