利用串口實(shí)現(xiàn)Arduino雙機(jī)多通道數(shù)據(jù)傳輸

王剛

摘要：近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，移動(dòng)信息以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的成熟運(yùn)用，物聯(lián)網(wǎng)為我們的生活帶來了很大的方便，越來越多的應(yīng)用場合中需要嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行無線傳輸。本文研究了Arduino系統(tǒng)利用無線串口實(shí)現(xiàn)雙機(jī)多通道數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ瑢?shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的同步與校驗(yàn)。

關(guān)鍵詞： Arduino串口多通道 數(shù)據(jù)傳輸

中圖分類號(hào)：TN923 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）06-0000-00

1 需求概述

Arduino是當(dāng)前最流行的開源電子平臺(tái)之一，易于上手節(jié)約學(xué)習(xí)成本，縮短了開發(fā)周期，從日常生活中的智能小裝置到3D打印機(jī)，Arduino讓人們發(fā)現(xiàn)很多以前只有專業(yè)人員才能進(jìn)入的領(lǐng)域普通愛好者也是可以涉足的。

在一個(gè)五軸機(jī)械臂項(xiàng)目中，需要使用5個(gè)電位器對(duì)機(jī)械臂的相應(yīng)關(guān)節(jié)進(jìn)行遙控，一般通用的采用PPM控制方式的模型遙控器只有兩個(gè)十字搖桿，在數(shù)量上以及操作方式上都無法滿足需求，因此筆者用兩個(gè)Arduino實(shí)現(xiàn)了多通道控制信號(hào)的發(fā)送與接收。

2 Arduino的串口通信

在單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中，串口通信非常普遍，只需少量幾根線就能和其他串口設(shè)備通訊。 Arduino是通過USB轉(zhuǎn)成TTL串口下載程序的，數(shù)字接口D0和D1就是TTL串口中的RX和TX。Arduino中提供了十余個(gè)串口相關(guān)函數(shù)，使用Serial.begin（）指定傳輸時(shí)的波特率即可，例如Serial.begin（9600），表示速率為9600bit/s，收發(fā)雙方的速率要保持一致。在程序中，使用Serial.print（） 函數(shù)可以從串口輸出我們需要的變量或者字符串信息（以ASCII文本方式），利用IDE中的串口監(jiān)視器，開發(fā)者可以查看單片機(jī)輸出的信息，這也是調(diào)試程序的主要手段之一。此外，還有一個(gè)Serial.write（）方法，不同于print方法，此方法是把二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出到串口。

3 收發(fā)實(shí)現(xiàn)

以5通道遙控為例，筆者設(shè)計(jì)的收發(fā)同步與校驗(yàn)方案如下：發(fā)射端的Arduino每組發(fā)送7個(gè)數(shù)據(jù)，第1個(gè)為同步起始標(biāo)記（255，即8個(gè)二進(jìn)制1），然后是5個(gè)控制信號(hào)（s1～s5），每個(gè)信號(hào)用于操作指定關(guān)節(jié)的舵機(jī)，此外還需要一個(gè)校驗(yàn)數(shù)據(jù)，本文采用了較簡單的校驗(yàn)方式，把5路信號(hào)值相加作為校驗(yàn)數(shù)據(jù)一并發(fā)送出去。本項(xiàng)目中采用的是數(shù)據(jù)發(fā)送方式，Serial.write（）方法發(fā)送的數(shù)據(jù)只能有1個(gè)字節(jié)，也就是0-255之間的整數(shù)。如果s1到s5累加得到的數(shù)據(jù)超過255，系統(tǒng)會(huì)舍棄高位部分，只發(fā)送低位的字節(jié)。

因?yàn)榇诮邮盏臄?shù)據(jù)只有1個(gè)字節(jié)，所以計(jì)算校驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)需要把s1到s5的和強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換為byte類型，這樣才可以和接收到的校驗(yàn)數(shù)據(jù)serv[6]做比較，在接收端的串口監(jiān)視器中可以看到，每一秒都會(huì)接收到一組數(shù)據(jù)，和發(fā)送方傳出的數(shù)據(jù)完全一致，收發(fā)功能順利實(shí)現(xiàn)。

圖1所示，Arduino中的串口傳輸非常簡單方便，我們可以看到在程序中沒有任何涉及藍(lán)牙或者其他無線串口模塊的特殊命令，本文中筆者使用的是基于SI4432芯片的無線串口透傳模塊，只需要兩個(gè)配置相同的模塊分別接在收發(fā)兩端的Arduino上即可（模塊和Arduino的RX和TX接口交叉連接），如果使用藍(lán)牙模塊，其電路接法與程序都不需要變化，只需要提前使用AT命令給2個(gè)藍(lán)牙模塊進(jìn)行主從配對(duì)即可。

因?yàn)锳rduino程序上傳也是通過串口實(shí)現(xiàn)的，為了避免沖突，在更新程序時(shí)需要先把串口設(shè)備的RX/TX線斷開，否則無法上傳程序。

參考文獻(xiàn)

[1]趙志，著.Arduino開發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

[2]陳呂洲，著.Arduino程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京航天航空出版社，2014.