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Arduino串口通信

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串口通讯原理

Arduino通讯串口：Arduino的串口通常称为UART或USART，通过0(RX)和1(TX)引脚以及USB 端口，来和其它设备进行通信。

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）：UART是通用异步收发器，采用异步串行通信协议，通过信号线把需要发送的数据以二进制的形式发出，高电平为数据“1”，低电平为数据“0”。

通信传输线：串口通常会有三根线来完成通讯，分别是地线、发送线、接收线。串口通信是异步的，能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据，其他线用于握手。

数据帧：Arduino用Serial.print和Serial.println函数发送数据时候，其实是发出一连串数字信号，这些数字信号称为数据帧。数据帧通常由四个部分组成，分别是起始位、数据位、校验位和停止位。

起始位：数据帧开始传输的信号，通常起始位电平为低电平。
数据位：包含了实际发送的数据，Arduino默认使用8位数据，每次可以传输1B数据。
校验位：数据检错的方式，可以设置为奇校验和偶校验，Arduino默认无校验位。
停止位：表示该段数据帧传输结束，通常停止位都是高电平。

串口通讯缓冲区：Arduino的USB端口有串口寄存器，可以用来暂存电脑从USB发送的数据。Arduino从串口寄存器读取的速度比串口发送数据的速度快，所以串口通讯读取数据前需要加一定延时。和电脑通信的时候，Arduino UNO的串口寄存器空间默认是63帧的数据帧大小，超出后信息会挤掉前面的信息。

串口通讯函数

Serial 类：通过 Serial 类来使用开发板上的UART串口，只需要指定波特率，就能使用了。

波特率（Baud Rate）：在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元，单位时间内通过信道传输的码元数称为码元传输速率，简称波特率。常用的波特率为9600、115200、4800等，波特率越大表明通信的速率越快。。当传输的码元信息量刚好为1比特的时候，波特率等于比特率。通信双方需要使用一致的的波特率才能正常通信。

Serial.begin()

函数作用：开启串口。
使用方法：speed为波特率；config为设置数据位、校验位和停止位。

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

Serial.end()

函数作用：禁止串口传输，此时串口0(RX)和1(TX)引脚可以作为数字引脚使用。

Serial.print()

函数作用：串口输出数据，写入字符数据到串口。
使用方法：val是打印的值；config输出数据格式，BIN(二进制)、OCT(八进制)、DEC(十进制)、HEX(十六进制)等。

Serial.print(val)
Serial.print(val, format)

Serial.println()

函数作用：串口输出数据并换行。
使用方法：

Serial.println(val)
Serial.println(val, format)

Serial.available()

函数作用：判断串口缓冲区的状态，返回从串口缓冲区读取的字节数。

Serial.read()

函数作用：读取串口数据，一次读一个字符，读完后删除已读数据；当没有可读数据时返回-1，整数类型。

Serial.peek()

函数作用：读取串口数据，一次读一个字符，读完后不删除；当没有可读数据时返回-1，整数类型。。

Serial.readString()

函数作用：每次读取一个字符串，返回一个String类型。

Serial.readStringUntil()

函数作用：每次读取一个字符串，知道遇到截止字符，返回一个String类型。
使用方法：inByte为截止字符。

Serial.readStringUntil(inByte)

串口通讯示例

处理一个简单的指令。

示例代码的解释：往串口每次输入一串指令“a1”后，Arduino返回“YES”。

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String str;

void setup() {
  Serial.begin(115200);// 设置波特率，上位机的波特率要保证相同，不然无法识别
  str="";
}

void loop() {
  delay(100);//等待100ms=0.1s，加延时是因为Arduino从串口寄存器读取的速度比串口发送数据的速度快
  while (Serial.available() > 0)
  {
    str += char(Serial.read());// read是剪切，而不是复制
  }
  if(str=="a1\0"){
      Serial.println("YES");
  }
  str="";
}