Arduino—串口通讯与IIC

2023-12-14 21:45:21

1.串口通信

单片机的第五大功能——串口通讯，它可以建立起你的电脑和单片机直接的连接，也可以是其他模块的连接，比如蓝牙，WIFI等，接口都是串口，另一部分的模块，接口时IIC或者SPI，比如陀螺仪一般都是IIC，OLED显示，接口也是IIC

在物理上，串口通信需要三根线 TX RX GND，TX是发送，RX是接受 GND是接地，看看原理图

我们看到，RX RT经过一个USB芯片，把串口转换成了USB口，所以插到我们的USB线就是个串口和供电的功能（注意使用的是数据线还是电源线，电源线是无法出现COM口的），我们的电脑会出现一个虚拟的COM口

串口有两个功能，第一个功能是将数据发送出去，第二个功能是接收外面来的数据，而发送进来的数据是一串16进制的数组，比如 55 77 03 05 9A B4 FF FF，这串数组的意思，我们有个学名，叫做协议，也叫做通信协议，所谓通讯协议就是通讯双方所约定的数值的含义，也就是说发这串数据，每个16进制数所代表的含义，一般情况下，我们制定协议的时候是这样的，以上一个例子为例，5577代表开始，03 05 78 9A B4，这五个数据代表五个参数，当然了，具体什么参数是根据具体的需要来定的，最后两个ff ff是表示结束，那么如果我们双方约定好了这样一个协议，那么我发什么你接收到之后，你也知道每一个字段所代表的含义了，如果我不知道双方的协议呢，我就很难介入到你们的通信当中去，比如说我要维修一个设备，这两个设备之间呢是用串口进行通讯的，

那么我能监听到他们通讯的内容，也能把他们通讯的16进制数都写出来，但是我不知道他们所表示的含义，这个只有设备的生产商才知道，这种协议的我们称之为私有协议。

有些协议是公开的，为了方便各个厂家的设备进行对接，只要大家都遵循同样一个协议，那么我们的设备就可以互相通讯，所以大公司的产品一般都遵循一个标准协议。

那么讲到串口通讯，我们还需要讲一个概念，就是通讯的波特率，所谓的波特率，就是一秒钟发送数据的位数，通讯是两个设备之间的事情，那么他们的频率必须保持一致。一般我们用的波特率是9600，波特率越低发送的速度越慢，波特率越高发送的数据越快，有可能会出问题

int incomedate = 0;
void setup() {
 
  Serial.begin(9600); //设置串口波特率9600
}
void loop() {
 
  if (Serial.available() > 0)//串口接收到数据
  {
    incomedate = Serial.read();//获取串口接收到的数据
    if (incomedate == 'a') // 判断我们所接收到的字符
    {
      Serial.println("ko no dio da!");串口监视器里看打印出的东西
    }
  }
 
  delay(1000);//循环延时一秒打印
 
}

我们来介绍一下上面的这些函数

Serial.begin(speed) 定义我们的波特率
int Serial.available() 判断缓冲器状态，返回接受到字节数
int Serial.read() 读取串口并且返回收到数据（也就是我们要我们所设置的东西，给他赋值赋这个）
Serial.flush() 清空缓冲器
Serial.print(data) 串口输出数据，data可以是任何数据类型
Serial.println(data) 串口输出数据并且带回车符（空行）

我们再来梳理一下整个过程，单片机一开始什么事情也不做，就在那等待，当我的电脑发送一个数据给单片机的时候，单片机来接收并判断这个数据，如果是我想要的数据，那么我就做选择分支去做一件事情。我们这里做的事情是反馈一个字符串出去，如果不是，我们也可以让他去做另一个事情，利用这个特性，我们就可以进行我们的远程点灯

比如我们在我们的判断语句里加入点灯，这样我们接受到我们想要的数据后就可以，点亮灯了

接下来是我们的IIC通信
代码来源于 huanghaoAudio

//I2C主机
#include <Wire.h>
#define LED 13
 
//初始化
void setup()
{
  Wire.begin(); //主机
  pinMode(LED,OUTPUT);
  Serial.begin(115200); 
}
//主程序
void loop()
{
  Wire.beginTransmission(4); //发送数据到设备号为4的从机
  Wire.write("OFF");        // 发送字符串
  Wire.endTransmission();    // 停止发送
  request();               //回复状态
  delay(1000);
 
  Wire.beginTransmission(4); 
  Wire.write("ON");        
  Wire.endTransmission();  
  request();
  delay(1000);
    
 
}
void request()
{
    delay(10);
    Wire.requestFrom(4, 2);    //通知4号从机上传2个字节
  String c;
  while(Wire.available()>0)    // 当主机接收到从机数据时
  { 
   c += char(Wire.read());   
  }
    Serial.print(c);
    if(c=="OK"){digitalWrite(LED,HIGH);}
    else {digitalWrite(LED,LOW);}
}

//I2C从机
#include <Wire.h>
#define LED 13
bool LED_STA;//记录LED状态
//初始化
void setup()
{
  Wire.begin(4);                // 加入 i2c 总线，设置从机地址为 #4
  Wire.onReceive(receiveEvent); //注册接收到主机字符的事件
  Wire.onRequest(requestEvent); // 注册主机通知从机上传数据的事件
  pinMode(LED,OUTPUT);//设置数字端口13为输出
  Serial.begin(115200);           //设置串口波特率
}
//主程序
void loop()
{
  delay(100);//延时
}
 
// 当从机接收到主机字符，执行该事件
void receiveEvent(int a)
{
  String c;
  while( Wire.available()>0) // 
  {
    c += char(Wire.read()); // 作为字符接收字节
  }
   Serial.print(c);         // 把字符打印到串口监视器中
    if(c=="ON"){LED_STA = 1; digitalWrite(LED,HIGH);}//记录LED状态
    if(c=="OFF"){LED_STA = 0;digitalWrite(LED,LOW);}
 
}
 
//当主机通知从机上传数据，执行该事件
void requestEvent()
{
  if(LED_STA == 1){Wire.write("OK"); }//如果灯已经亮了 回复OK
  else {Wire.write("NO");}
}

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