OKiR_Lektsia_5

Serial. Общаемся с компьютером
Набор функций Serial — это стандартный набор функций, который используется для передачи данных через последовательный порт Arduino. Последовательный порт работает с двумя цифровыми пинами Ардуино 0-ой (RX) и 1-ый (TX). В большинстве плат ардуино доступен 1 интерфейс Serial.
Среда Arduino IDE не содержит отладчика, что создает определенные проблемы в поиске ошибок кода программы. Без ошибок программы сразу не пишутся. Формальные ошибки выявляются при компиляции, а с алгоритмическими и вычислительными ошибками намного сложнее. Основная функция отладки это увидеть состояние программы, узнать значение переменных. Это можно сделать, передав нужную информацию на компьютер через последовательный интерфейс. Физическое подключение платы Ардуино к компьютеру через USB кабель существует всегда. Среда Arduino IDE имеет монитор последовательного порта, позволяющий получать и посылать данные обмена с платой. Можно передать на компьютер любую информацию о состоянии программы и вывести ее на дисплей.

Последовательный интерфейс UART.
UART в переводе это универсальный асинхронный приемопередатчик. Данные UART передаются последовательным кодом в следующем формате.
Каждый бит передается за равные промежутки времени. Время передачи одного бита определяется скоростью передачи.

Часто используются следующие стандартные скорости передачи интерфейса UART.
Обмен информацией через UART происходит в двойном режиме, т.е. передача данных может происходить одновременно с приемом. Для этого в интерфейсе UART есть два сигнала:
TX – выход для передачи данных;
RX – вход для приема данных.
При соединении двух UART устройств выход TX одного устройства соединяется со входом RX другого. А сигнал TX второго UART подключается к входу RX первого.
Бод (англ. baud) в связи и электронике — единица измерения символьной скорости.

Библиотека Serial для работы с UART Ардуино.
Для работы с аппаратными UART контроллерами в Ардуино существует встроенный класс Serial. Он предназначен для управления обменом данными через UART. Перед тем, как перейти к функциям класса Serial, необходимо понять разницу в формате данных обмена.
Через последовательный интерфейс данные всегда передаются в двоичном коде. Вопрос как эти данные интерпретировать, как воспринимать. Например, передан двоичный код “01000001” (десятичный 65). Как его отобразить на экране? Может быть передано число 65 и на экране надо вывести ”65”. А может это код буквы ”A”, тогда на экране надо написать ”A”. Просто необходимо знать в каком формате передаются данные.
В классе Serial данные могут передаваться в двух форматах:
как бинарный код;
как ASCII символы.

ASCII — это таблица кодировки символов, в которой каждой букве, числу или знаку соответствует определенное число. В стандартной таблице ASCII 128 символов, пронумерованных от 0 до 127. В них входят латинские буквы, цифры, знаки препинания и управляющие символы.
ASCII кодировка

Основные функции класса Serial.
Serial.begin
Разрешает работу порта UART и задает скорость обмена в бод (бит в сек). Для задания скорости передачи данных рекомендуется использовать стандартные значения из таблицы.
Serial.begin(38400); // инициализация порта, скорость 38400 бод
Serial.end
Отключает порт UART, освобождает выводы RX и TX.
Serial.end(); // закрыть порт UART

Serial. Available
Возвращает количество байт, принятых последовательным портом и записанных в буфер. Буфер последовательного порта может хранить до 64 байт. В случае пустого буфера возвращает 0.
int n;
n= Serial. available(); // в n число принятых байтов
Serial.print
Выводит данные через последовательный порт UART в виде ASCII символов. Функция имеет различные формы вызова для разных форматов и типов данных.
Serial.print(“Буквы”); // выводит строку “Буквы”

Serial.println
Выводит данные через последовательный порт UART в виде ASCII символов с добавлением символов переноса строки (\r, код 13) и (\n, код 10). Т.е. следующее сообщение будет отображаться с новой строки. В остальном аналогична функции print().
int d= 83;
Serial.print(d, DEC); // вывод строки “83”
Serial.println(d, DEC); // вывод строки “83 \r \n”
Serial.write
Выводит двоичные данные через последовательный порт UART. Возвращает количество переданных байтов.

Применение класса Serial.
Класс Serial встроенный. Для него не надо искать библиотеку и подключать ее. Чтобы использовать UART достаточно в setup() разрешить работу порта и задать скорость:
void setup() {
Serial.begin(9600); // инициализируем порт, скорость 9600
}
Теперь можно передавать данные с помощью функций print() или write().
Serial.println("Message to monitor"); // сообщение в монитор последовательного порта

Давайте выведем какое-нибудь сообщение. Это можно сделать в методе setup(), так как нам не нужно повторять одну и ту же фразу бесконечно. Метод loop() оставляем пустым.