一、引言
最近摆弄了一段时间的Arduino，发现Arduino做一些电子类项目、监控、机器人、电子玩具比较容易，并且Arduino与.NET程序集成也不难。接下来介绍一个简单的小程序，C#做的一个Windows Form程序，通过.NET串口编程与Arduino通信，来控制LED灯的状态，以此演示C#与Arduino串口通信的方法。
二、功能演示
这个小程序功能极其简单，运行Windows Form程序，点击“开灯”单选框则点亮与Arduino相连的LED灯，点击“关灯”单选框则熄灭LED灯，图下2图所示：
三、实现机制
- C#程序向Arduino使用的串口COM4（可通过操作系统的控制面板查看Arduino使用的串口号）输出命令字符：1—表示点亮，0—表示熄灭；
- Arduino读取串口接收到的命令字符，如果读到的字符为1则向LED所在针脚pin 13输出高电平点亮LED灯，如果读到的字符为0则输出低电平熄灭LED灯。
四、开发环境
- Arduino 1.0.5 IDE
- Visual studio 2010
五、所需元件
- Arduino UNO板1块（必需）
- Arduino UNO板与电脑相连的USB线1根（必需）
- LED灯1个（可选）
- 面包板1块（可选）
- 10K电阻1个（可选）
- 跳线2根（可选）
注：Arduino UNO板在pin 13自带了1个LED灯，可以用此灯代替单独的LED灯，所以面包板、LED灯等为可选元件。
六、元件连接
元件连接很简单：LED灯的正极与Arduino的数字针脚pin 13相连，电阻与LED串联，然后接回Arduino的GND，最后用USB线把Arduino板与电脑相连，如上图所示。
七、C#实现代码
创建一个Windows Form，拖放2个单选框，编写Windows Form后台代码，利用.NET的SerialPort类进行串口操作：
public partial class Form1 : Form
{
SerialPort port; public Form1()
{
InitializeComponent(); this.FormClosed += new FormClosedEventHandler(Form1_FormClosed); if (port == null)
{
//COM4为Arduino使用的串口号，需根据实际情况调整
port = new SerialPort("COM4", );
port.Open();
}
} void Form1_FormClosed(object sender, FormClosedEventArgs e)
{
if (port != null && port.IsOpen)
{
port.Close();
}
} //点亮
private void rbOpen_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
{
if (this.rbOpen.Checked)
{
PortWrite("");
}
} //熄灭
private void rbClose_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
{
if (this.rbClose.Checked)
{
PortWrite("");
}
} //向串口输出命令字符
private void PortWrite(string message)
{
if (port != null && port.IsOpen)
{
port.Write(message);
//port.WriteLine(message);
}
}
}
八、Arduino Sketch代码
读取串口接收到的字符，并根据字符向pin 13输出高电平或低电平，对LED灯进行点亮或熄灭控制：
const int LedPin = ;
int ledState = ; void setup()
{
pinMode(LedPin, OUTPUT); Serial.begin();
} void loop()
{
char receiveVal; if(Serial.available() > )
{
receiveVal = Serial.read(); if(receiveVal == '')
ledState = ;
else
ledState = ;
} digitalWrite(LedPin, ledState); delay();
}
九、总结
本文通过一个简单的例子，演示了C#与Arduino通过串口通信来控制LED灯状态的机制，总共几十行代码就搞定，体现了Arduino开发简单的宗旨。当然本例子只实现了C#程序向Arduino发数据的单向通信，真实的系统还可根据需要实现Arduino向C#发送数据的双向通信。
Arduino与.NET两者集成可以发挥两个平台的长处：Arduino擅长控制硬件设备与各类传感器；而.NET则拥有强大的数据处理能力、通信功能、以及美观的程序界面。当然，通过USB线实现Arduino与PC之间的串口通信，由于需要与PC连线且USB线的长度往往有限，所以这些因素制约了其应用。但是，Arduino与PC之间还有其他的通信方式，比如以太网线、Wifi、蓝牙等，极大的提高了Arduino的应用范围。
写文章真的比较耗时间，所以一直就不怎么喜欢写文章。今天就写到这，后面有时间的话会陆陆续续写一些关于Arduino应用与开发等各个方面的文章。
十、参考资料
- Arduino官网
- Arduino Cookbook
- Arduino in Action
- Beginning Arduino
- Arduino Internals
- Arduino Workshop: A Hands-On Introduction with 65 Projects
- Exploring Arduino: Tools and Techniques for Engineering Wizardry
- Pro Arduino
- Arduino Robotics
- Building Wireless Sensor Networks: with ZigBee, XBee, Arduino, and Processing
- Arduino and Kinect Projects: Design, Build, Blow Their Minds
- Arduino Wearables