Arduino 串行通讯

作者: import_hello | 来源:发表于2018-05-28 16:43 被阅读0次

本文翻译自 Arduino 串行通讯的官方文档。

本文的最新版本位于：https://github.com/iwhales/arduino_notes
转载请注明出处：https://www.jianshu.com/u/5e6f798c903a

1. 简介

Arduino 板卡使用 Serial 与电脑或其它设备进行通讯。所有 Arduino 板卡至少拥有一个串行端口（也称URAT 或USART）：Serial。Serial 工作于数字引脚 0 (RX) 和 1 (TX) ，同时也通过 USB 与电脑通讯。因此，如果需要使用 Serial 功能，便不能同时将引脚 0 和 1 用作数字输入和输出。我们可以通过 Arduino IDE 内置的串口监视器与 Arduino 板卡进行通讯。在 IDE 的工具栏中点击串口监视器的图标，并将波特率设置为 begin() 的实参值，便可与 Arduino 进行串口通讯。

位于 TX/RX 引脚上的串行通讯采用 TTL 电平（根据电路板的设计方式，可能采用 5V 或 3.3V）。请勿将 TX/RX 引脚直接连接到 RS232 串行端口；RS232 的工作电压是 +/- 12V，可能会对 Arduino 造成损坏。

Arduino Mega 拥有三个额外的串行端口： Serial1 位于 19 (RX) 和 18 (TX) 引脚；Serial2 位于 17 (RX) 和 16 (TX) 引脚；Serial3 位于 15 (RX) 和 14 (TX) 引脚。如果想使用这些引脚与 PC 进行通讯，则需要自行提供 USB-to-serial 适配器 —— 因为这些额外的串行端口并没有被连接到 Mega 自带的 USB-to-serial 适配器上。如果想要通过这些额外的串行端口与外部 TTL 串行设备进行通讯，那么需要将外部设备的 TX 和 RX 引脚分别连接至 Mega 的 RX 和 TX 引脚，同时将 Mega 的地线与外部设备的地线直接相连。

Arduino Due 拥有三个额外的 3.3V TTL 串行端口：Serial1 位于 19 (RX) 和 18 (TX) 引脚；Serial2 位于 17 (RX) 和 16 (TX) 引脚；Serial3 位于 15 (RX) 和 14 (TX) 引脚。引脚 0 和 1 同样也被连接到了 ATmega16U2 USB-to-TTL 串口芯片的对应引脚，用于连接 USB 调试端口。此外，SAM3X 芯片还拥有一个原生 USB-serial 端口——SerialUSB' 。

Arduino Leonardo 在引脚 0 (RX) 和 1 (TX) 上使用 Serial1 进行通讯，Serial1 也是 5V TTL。Serial 用作 USB CDC 通讯。欲了解更多信息，请参阅 Leonardo 的相关页面。

2. 函数

if (Serial)

描述

用于指示指定的串口是否已准备就绪。在 Leonardo 上，if(Serial) 用于指示 USB CDC 串行连接是否开放。对于所有其他情况，包括 Leonardo 的 if (Serial1) ，将始终返回 true 。
语法

All boards:

if (Serial)

Arduino Leonardo specific:

if (Serial1)

Arduino Mega specific:

if (Serial1) if (Serial2) if (Serial3)
参数

Nothing
返回值

boolean：如果指定串口可用，将返回 true 。仅在 Leonardo 的 USB CDC 串行连接准备好之前进行查询时，会返回 false。

示例代码

void setup() {
 //初始化串行端口，并等待端口开启：
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial) {
    ; // 等待串口连接。需要原生USB
  }
}

void loop() {
 //proceed normally
}

Serial.available()

描述

获取可以从串行端口读取的可用字节（字符）数。该数据表示已经到达并存储在串行接受缓冲区中的字节数——接受缓冲区可存储 64 字节的数据。

available() 继承自 Stream utility class。
语法

Serial.available()

Arduino Mega only:

Serial1.available()

Serial2.available()

Serial3.available()
参数

Nothing
返回值

返回可供读取的字节数

示例代码

以下代码将返回通过串口接受的字符

int incomingByte = 0;   // for incoming serial data

void setup() {
    Serial.begin(9600); // opens serial port, sets data rate to 9600 bps
}

void loop() {

    // reply only when you receive data:
    if (Serial.available() > 0) {
        // read the incoming byte:
        incomingByte = Serial.read();

        // say what you got:
        Serial.print("I received: ");
        Serial.println(incomingByte, DEC);
    }
}

Arduino Mega 的示例：该代码可以将从 Arduino Mega 的某个串口接受到的数据发送到另一个串口。利用这段代码可将串行设备通过 Arduino 连接到电脑。

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial1.begin(9600);

}

void loop() {
  // read from port 0, send to port 1:
  if (Serial.available()) {
    int inByte = Serial.read();
    Serial1.print(inByte, DEC);

  }
  // read from port 1, send to port 0:
  if (Serial1.available()) {
    int inByte = Serial1.read();
    Serial.print(inByte, DEC);
  }
}

Serial.availableForWrite()

描述

获取可用于写入串行缓冲区的字节（字符）数，并且不会阻塞写入操作。
语法

Serial.availableForWrite()

Arduino Mega only:

Serial1.availableForWrite() Serial2.availableForWrite() Serial3.availableForWrite()
参数

Nothing
返回值

可用于写操作的字节数

Serial.begin()

描述

设置串行数据传输的速率，单位是 bits/秒 (baud 波特)。与计算机进行通讯时，可使用以下速率中的一个：300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 28800, 38400, 57600, 115200。当然，你可以指定其它速率 —— 例如，通过引脚 0 和 1 连接一个需求特定波特率的元件时。

可选的第二参数用于配置数据位数、奇偶校验和停止位。默认是 8 数据位、无奇偶校验、1 位停止位。
语法

Serial.begin(speed) Serial.begin(speed, config)

Arduino Mega only:

Serial1.begin(speed) Serial2.begin(speed) Serial3.begin(speed) Serial1.begin(speed, config)``Serial2.begin(speed, config) Serial3.begin(speed, config)
参数

speed: bits/秒 (baud) - long

config: 设置数据位数、奇偶校验和停止位。有效值如下

SERIAL_5N1 SERIAL_6N1 SERIAL_7N1 SERIAL_8N1 (the default) SERIAL_5N2 SERIAL_6N2 SERIAL_7N2 SERIAL_8N2``SERIAL_5E1 SERIAL_6E1 SERIAL_7E1 SERIAL_8E1 SERIAL_5E2 SERIAL_6E2 SERIAL_7E2 SERIAL_8E2 SERIAL_5O1``SERIAL_6O1 SERIAL_7O1 SERIAL_8O1 SERIAL_5O2 SERIAL_6O2 SERIAL_7O2 SERIAL_8O2
返回值

Nothing

示例代码

void setup() {
    Serial.begin(9600); // opens serial port, sets data rate to 9600 bps
}

void loop() {}

Arduino Mega example:

// Arduino Mega using all four of its Serial ports
// (Serial, Serial1, Serial2, Serial3),
// with different baud rates:

void setup(){
  Serial.begin(9600);
  Serial1.begin(38400);
  Serial2.begin(19200);
  Serial3.begin(4800);

  Serial.println("Hello Computer");
  Serial1.println("Hello Serial 1");
  Serial2.println("Hello Serial 2");
  Serial3.println("Hello Serial 3");
}
void loop() {}

Serial.end()

描述

禁用串行通讯，并允许 RX 和 TX 引脚被用作通用输入和输出。再次调用 Serial.begin() 可重新启用串行通讯，启用后 RX 和 TX 便不能再被用作通用输入和输出。
语法

Serial.end()

Arduino Mega only:

Serial1.end() Serial2.end() Serial3.end()
参数

Nothing
返回值

Nothing

Serial.find()

描述

需要注意，流解析只过一遍，没有办法折返回去试图发现或得到更多东西。

Serial.find( ) 从串口缓冲区中读取数据直到给定长度的目标字符串被发现为止。如果发现目标字符串将返回 true；如果超时则返回 false。假如目标字符串被发现，该函数返回 true，如果超时则为 false。

Serial.flush() 继承自 Stream utility class。
语法

Serial.find(target)
参数

target : 要搜索的字符串(char)
返回值

boolean

Serial.findUntil()

描述

Serial.findUntil() 从串口缓冲区中读取数据直到给定长度的目标字符串，或终止字符串被发现为止。如果发现目标字符串将返回 true；如果超时则返回 false。

Serial.findUntil() 继承自 Stream utility class.
语法

Serial.findUntil(target, terminal)
参数

target : 要搜索的字符串(char) terminal : 终止搜索的字符串(char)
返回值

boolean

Serial.flush()

描述

等待传出的串行数据完成传输（在 Arduino 1.0 之前，这反而会移除任何已缓存的传入数据）。如果需要丢弃接受缓冲区中的所有数据，可使用 while(Serial.read( ) >= 0);

flush() 继承自 Stream utility class.
语法

Serial.flush()

Arduino Mega only:

Serial1.flush() Serial2.flush() Serial3.flush()
参数

Nothing
返回值

Nothing

Serial.parseFloat()

描述

Serial.parseFloat() 返回串行缓冲区中第一个有效的浮点数。解析时，非数值（或减号）字符会被跳过。parseFloat()会在第一个非浮点数值处终止。

Serial.parseFloat() 继承自 Stream utility class.
语法

Serial.parseFloat()
参数

Nothing
返回值

float

Serial.parseInt()

描述

在输入串行数据中查找下一个有效的整型。

stream.parseInt() 继承自 Stream utility class。

特点：
- 非数值或负号的初始字符会被跳过；
- 如果在（可配置）超时值内没有读取到字符，或是读取到了一个非数值字符，解析将停止。
- 如果发生超时（ Serial.setTimeout() ）时，并没有读取到有效数值，将会返回 0；
语法

Serial.parseInt() Serial.parseInt(char skipChar)

Arduino Mega only:

Serial1.parseInt() Serial2.parseInt() Serial3.parseInt()
参数

skipChar：在搜索时，用于跳过指定字符。例如用来跳过千位分隔符，如 32,767 将被解析为 32767。
返回值

long ：下一个有效整型

Serial.peek()

描述

返回输入串行数据的下一个字节(字符)，但不会从内部串行缓冲区移除该字节。也就是说，在下一次调用 read()之前，如果连续调用 peek() 的话，将返回相同的字符。

peek() 继承自 Stream utility class.
语法

Serial.peek()

Arduino Mega only:

Serial1.peek() Serial2.peek() Serial3.peek()
参数

Nothing
返回值

输入串行数据的第一个可用字节（如果没有数据可用，则返回 -1 )- int

Serial.print()

描述

将数据以人类可读的 ASCII 文本打印到串口。该命令有多重形式。对于数值，会使用 ASCII 字符打印其每个数位。对于浮点数，同样会使用 ASCII 打印其每个数位，默认包含两位小数。Bytes 会以单个字符发送。字符和字符串按原样发送。例如 -
- Serial.print(78) gives "78"
- Serial.print(1.23456) gives "1.23"
- Serial.print('N') gives "N"
- Serial.print("Hello world.") gives "Hello world."
可选的第二参数用于指定底数（格式），允许的值有：BIN(binary, or base 2), OCT(octal, or base 8), DEC(decimal, or base 10), HEX(hexadecimal, or base 16)。对于浮点数，第二个参数用于指定小数的位数。例如 -
- Serial.print(78, BIN) gives "1001110"
- Serial.print(78, OCT) gives "116"
- Serial.print(78, DEC) gives "78"
- Serial.print(78, HEX) gives "4E"
- Serial.println(1.23456, 0) gives "1"
- Serial.println(1.23456, 2) gives "1.23"
- Serial.println(1.23456, 4) gives "1.2346"
可以将基于 flash-memory 的字符串通过 F() 包装(wrapping)后，传递到 Serial.print() 中。例如

Serial.print(F(“Hello World”))

发送单个 byte，需使用 Serial.write()。
语法

Serial.print(val)

Serial.print(val, format)
参数

val: 用于打印输出的值 - 任何类型的数据。
返回值

size_t: print() 返回向外写出的字节数，但可选择是否需获取该返回值。

示例代码

/*
Uses a FOR loop for data and prints a number in various formats.
*/
int x = 0;    // variable

void setup() {
  Serial.begin(9600);      // open the serial port at 9600 bps:
}

void loop() {
  // print labels
  Serial.print("NO FORMAT");       // prints a label
  Serial.print("\t");              // prints a tab

  Serial.print("DEC");
  Serial.print("\t");

  Serial.print("HEX");
  Serial.print("\t");

  Serial.print("OCT");
  Serial.print("\t");

  Serial.print("BIN");
  Serial.println("\t");           // carriage return after the last label

  for(x=0; x< 64; x++){    // only part of the ASCII chart, change to suit

    // print it out in many formats:
    Serial.print(x);       // print as an ASCII-encoded decimal - same as "DEC"
    Serial.print("\t\t");  // prints two tabs to accomodate the label lenght

    Serial.print(x, DEC);  // print as an ASCII-encoded decimal
    Serial.print("\t");    // prints a tab

    Serial.print(x, HEX);  // print as an ASCII-encoded hexadecimal
    Serial.print("\t");    // prints a tab

    Serial.print(x, OCT);  // print as an ASCII-encoded octal
    Serial.print("\t");    // prints a tab

    Serial.println(x, BIN);  // print as an ASCII-encoded binary
    //                             then adds the carriage return with "println"
    delay(200);            // delay 200 milliseconds
  }
  Serial.println("");      // prints another carriage return
}

注意和警告

从 1.0 版本开始，串行传输是异步的；Serial.print() 将在任何字符被发送前返回。 Serial.print() 和 Serial.write() 不会阻塞程序。在 1.0 之前，代码会等到所有的字符发送之后才返回。在 1.0 及其以后，Serial.write()会在后台中进行（使用了终端处理程序），这使得程序会理解恢复，并执行后续代码。这种方式通常可使程序更加快捷，但是入股需要等待所有字符发送完毕。可以通过在 Serial.write() 之后调用 Serial.flush() 来实现。

Serial.println()

描述

将数据以人类可读的 ASCII 文本打印到串口，并在文本结尾添加回车字符 (ASCII 13, or '\r') 和换行字符 (ASCII 10, 或 '\n')。该命令采用与 Serial.print() 相同的格式。
语法

Serial.println(val)

Serial.println(val, format)
参数

val: 用于打印输出的值 - 任何类型的数据。

format: 指定底数（对于整形数据类型）或小数位数(对于浮点类型)
返回值

size_t: println()返回向外写出的字节数，但可选择是否需获取该返回值

示例代码

/*
 Analog input reads an analog input on analog in 0, prints the value out.
 created 24 March 2006
 by Tom Igoe
 */

int analogValue = 0;    // variable to hold the analog value

void setup() {
  // open the serial port at 9600 bps:
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // read the analog input on pin 0:
  analogValue = analogRead(0);

  // print it out in many formats:
  Serial.println(analogValue);       // print as an ASCII-encoded decimal
  Serial.println(analogValue, DEC);  // print as an ASCII-encoded decimal
  Serial.println(analogValue, HEX);  // print as an ASCII-encoded hexadecimal
  Serial.println(analogValue, OCT);  // print as an ASCII-encoded octal
  Serial.println(analogValue, BIN);  // print as an ASCII-encoded binary

  // delay 10 milliseconds before the next reading:
  delay(10);

Serial.read()

描述

读取传入的串口的数据。

read() 继承自 Stream utility class.
语法

Serial.read()

Arduino Mega only:

Serial1.read() Serial2.read() Serial3.read()
参数

Nothing
返回值

串行输入数据的第一个可用字节（如果数据不可用，则返回 -1）- int 。

示例代码

int incomingByte = 0;   // for incoming serial data

void setup() {
        Serial.begin(9600);     // opens serial port, sets data rate to 9600 bps
}

void loop() {

        // send data only when you receive data:
        if (Serial.available() > 0) {
                // read the incoming byte:
                incomingByte = Serial.read();

                // say what you got:
                Serial.print("I received: ");
                Serial.println(incomingByte, DEC);
        }
}

Serial.readBytes()

描述

Serial.readBytes() 会从串行端口读取多个字符，并将它们存放到一个缓冲器中。如果已读取了指定数量的字符，或发生了超时 (Serial.setTimeout())，函数都将终止执行。 Serial.readBytes() 会返回被存放到缓冲器中的字符数。0 意味着没有找到有效数据。

Serial.readBytes() 继承自 Stream utility class。
语法

Serial.readBytes(buffer, length)
参数

buffer: 用于存储字节的缓冲器 (char[] or byte[])

length : 指定需要读取的字节数 (int)
返回值

放入缓冲区的字节数 (size_t) 。

Serial.readBytesUntil()

描述

Serial.readBytesUntil() 用于从串口缓冲区读取多个字符到一个数组中。如果检测到终止字符，或是已读取了指定数量的字符，又或是发生了超时 (Serial.setTimeout())，函数都将终止执行。该函数读取的字符不包含终止字符，仅到终止字符的前一个字符为止。终止字符会被保留在串口缓冲区中。

Serial.readBytesUntil() 会返回被存放到缓冲器中的字符数。0 意味着没有找到有效数据。

Serial.readBytesUntil()继承自 Stream utility class.
语法

Serial.readBytesUntil(character, buffer, length)
参数

character : 终止字符 (char)

buffer: 用于存储字节的缓冲器 (char[] or byte[])

length : 指定需要读取的字节数 (int)
返回值

size_t

Serial.setTimeout()

描述

Serial.setTimeout() 用于设置等待串行数据的最大毫秒数，对于 serial.readBytesUntil() 或 serial.readBytes() 有效。默认值是 1000 毫秒。

Serial.setTimeout()继承自 Stream utility class.
语法

Serial.setTimeout(time)
参数

time : 超时持续时间，单位是毫秒 (long) 。
返回值
Nothing

Serial.write()

描述

向串行端口写入二进制数据。数据会以单个字节，或是以一系列字节被发送。如果发送的 characters 表示的一个数值的不同数位则应用 print() 函数代替。

直接将变量的值以数值形式发送，发送时不会转换为ASCII，如整型值 65，会以65发送，若接收方以 ASCII 显示，则会显示A；若以 hex 显示，则显示41。
语法

Serial.write(val) Serial.write(str) Serial.write(buf, len)

Arduino Mega also supports:

Serial1, Serial2, Serial3 (in place of Serial)
参数

val: 以单个字节的形式发送值

str: 以一系列字节的形式发送字符串

buf: 以一系列字节的形式发送一个数组

len: 缓冲器的长度
返回值

size_t : write() 将返回向外写出的字节数，但可选择是否需获取该返回值。
示例代码

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

void loop(){
  Serial.write(45); // send a byte with the value 45

   int bytesSent = Serial.write(“hello”); //send the string “hello” and return the length of the string.
}

Description

Writes binary data to the serial port. This data is sent as a byte or series系列 of bytes; to send the characters representing表示的 the digits of a number use the print() function instead.

Serial.serialEvent()

串口数据可用

描述

当数据可用时调用该函数。使用 Serial.read() 便可俘获可用数据。

NB : 目前 serialEvent() 不兼容 Esplora, Leonardo, 以及 Micro 。

语法

void serialEvent(){
//statements
}

Arduino Mega only:

void serialEvent1(){
//statements
}

void serialEvent2(){
//statements
}

void serialEvent3(){
//statements
}

参数

statements : 任何有效语句
返回值

Nothing

Arduino 串行通讯

1. 简介

2. 函数

if (Serial)

Serial.available()

Serial.availableForWrite()

Serial.begin()

Serial.end()

Serial.find()

Serial.findUntil()

Serial.flush()

Serial.parseFloat()

Serial.parseInt()

Serial.peek()

Serial.print()

Serial.println()

Serial.read()

Serial.readBytes()

Serial.readBytesUntil()

Serial.setTimeout()

Serial.write()

Serial.serialEvent()

相关文章

网友评论

延伸阅读

深度阅读

栏目导航

热点阅读

程序员

我爱编程