Arduino - 通信

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

并行通信

通过输入/输出端口进行Arduino和外围设备之间的并行连接是短距离（最多几米）的理想解决方案。但是，在其他情况下，如果需要在两个设备之间建立更长距离的通信，则无法使用并行连接。并行接口同时传输多个位。它们通常需要数据总线——跨越八根、十六根或更多线进行传输。数据以巨大的、冲击性的1和0波的形式传输。

并行通信的优点和缺点

并行通信当然有其优点。它比串行快，简单明了，并且相对易于实现。但是，它需要许多输入/输出 (I/O) 端口和线路。如果您曾经将项目从基本的Arduino Uno迁移到Mega，您就会知道微处理器上的I/O线路可能是宝贵的且数量有限的。因此，我们更喜欢串行通信，牺牲潜在的速度来换取引脚空间。

串行通信模块

如今，大多数Arduino开发板都将几种不同的串行通信系统作为标准设备内置。

使用这些系统中的哪一个取决于以下因素：

• 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**，必须严格遵守。它是一套规则，必须应用这些规则，以便设备能够正确解释它们相互交换的数据。幸运的是，Arduino会自动处理这个问题，从而将程序员/用户的工作简化为简单的写入（要发送的数据）和读取（接收到的数据）。

串行通信类型

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，并且它们的定时与彼此同步。

• **异步** - 异步的设备有自己的时钟，并由前一状态的输出触发。

很容易找出设备是否同步。如果将相同的时钟提供给所有连接的设备，则它们是同步的。如果没有时钟线，则它是异步的。

例如，UART（通用异步收发器）模块是异步的。

异步串行协议具有一些内置规则。这些规则只不过是帮助确保健壮且无错误数据传输的机制。这些机制（我们为了避免外部时钟信号而获得的机制）是：

• 同步位
• 数据位
• 奇偶校验位
• 波特率

同步位

同步位是与每个数据包一起传输的两三个特殊位。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头和结尾。

始终只有一个起始位，但停止位的数量可配置为一个或两个（尽管通常保留为一个）。

起始位始终由空闲数据线从1变为0指示，而停止位将通过将线路保持为1而转换回空闲状态。

数据位

每个数据包中的数据量可以设置为从5到9位的任何大小。当然，标准数据大小是您的基本8位字节，但其他大小也有其用途。7位数据包可能比8位更有效，特别是如果您只是传输7位ASCII字符。

奇偶校验位

用户可以选择是否应该有奇偶校验位，如果有的，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。奇校验正好相反。

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都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包含11位。例如，如果波特率为300 bps，则每秒最多可以传输37个字节，最少可以传输27个字节。

Arduino UART

以下代码将使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程序上传到Arduino后，打开Arduino IDE右上角的串口监视器 。

在串口监视器的顶部框中输入任何内容，然后按键盘上的发送或回车键。这将向Arduino发送一系列字节。

以下代码返回它接收到的任何输入。

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** 将返回实际的ASCII代码，而 **Serial.write** 将返回实际的文本。有关更多信息，请参阅ASCII代码。