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Arduino - 沟通( Communication)

已经定义了数百种通信协议来实现这种数据交换。 每个协议可以分为两类:并行或串行。

并行通信

通过输入/输出端口将Arduino与外设之间的并联连接是短距离达数米的理想解决方案。 但是,在其他情况下,当需要在两个设备之间建立更长距离的通信时,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 - 通过八,十六或更多线路传输。 数据以1和0的巨大波浪传输。

并行通信

并行通信的优点和缺点

并行通信当然有其优点。 它比串行,简单,相对容易实现更快。 但是,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项目从基本的Arduino Uno移动到Mega,您就会知道微处理器上的I/O线可能很少而且很少。 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

今天,大多数Arduino板都是用几种不同的串行通信系统构建的标准设备。

使用以下哪些系统取决于以下因素 -

  • 微控制器有多少设备与之交换数据?
  • 数据交换的速度有多快?
  • 这些设备之间的距离是多少?
  • 是否有必要同时发送和接收数据?

有关串行通信的最重要的事情之一是Protocol ,应严格遵守。 它是一组规则,必须应用这些规则,以便设备可以正确地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,因此程序员/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

串行通信可进一步分类为 -

  • Synchronous - Synchronous设备使用相同的时钟,它们的时序彼此同步。

  • Asynchronous - Asynchronous设备有自己的时钟,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,则它是异步的。

例如,UART(通用异步接收器发送器)模块是异步的。

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。 我们为避开外部时钟信号而采用的这些机制是 -

  • 同步位
  • 数据位
  • 奇偶校验位
  • 波特率

同步位

同步位是与每个数据包一起传送的两个或三个特殊位。 它们是起始位和停止位。 与它们的名称相反,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)。

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

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,但其他大小有其用途。 7位数据包可以比8更有效,特别是如果您只是传输7位ASCII字符。

平价位

用户可以选择是否应该存在奇偶校验位,如果是,则奇偶校验应该是奇数还是偶数。 如果数据位中的1的数量是偶数,则奇偶校验位为0。 奇怪的平价恰恰相反。

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包含11位。 例如,如果波特率为300 bps,那么每秒最多可传输37个字节和最少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草图上传到Arduino后,打开串行监视器 搜索 在Arduino IDE的右上角。

在串行监视器的顶部框中键入任何内容,然后按键盘上的send或enter键。 这将向Arduino发送一系列字节。

以下代码返回它作为输入接收的内容。

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.printSerial.println将发回实际的ASCII代码,而Serial.write将发回实际的文本。 有关更多信息,请参阅ASCII代码。

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