Arduino学习笔记之Arduino的数字输出&串口输入

    Arduino的数字I/O被分成两个部分，其中每个部分都包含有6个可用的I/O管脚，即管脚2 到管脚7和管脚8到管脚13。除了管脚13上接了一个1K的电阻之外，其他各个管脚都直接连接到ATmega上。我们可以利用一个6位的数字跑马灯，来对 Arduino数字I/O的输出功能进行验证，以下是相应的原理图：

电路中在每个I/O管脚上加的那个1K电阻被称为限流电阻，由于发光二极管在电路中没有等效电阻值，使用限流电阻可以使元件上通过的电流不至于过大，能够起到保护的作用。

该工程对应的代码为：

int BASE = 2;
int NUM = 6;
int index = 0;

void setup()
{
for (int i = BASE; i < BASE + NUM; i ++) {
    pinMode(i, OUTPUT);
}
}

void loop()
{
for (int i = BASE; i < BASE + NUM; i ++) {
    digitalWrite(i, LOW);
}
digitalWrite(BASE + index, HIGH);
index = (index + 1) % NUM;
delay(100);
}
下载并运行该工程，连接在Arduino数字I/O管脚2到管脚7上的发光二极管会依次点亮0.1秒，然后再熄灭：

这个实验可以用来验证数字I/O输出的正确性。Arduino上一共有十二个数字I/O管脚，我们可以用同样的办法验证其他六个管脚的正确性，而这只需要对上述工程的第一行做相应的修改就可以了：

int BASE = 8;

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    串行通信是在实现在PC机与微控制器进行交互的最简单的办法。之前的PC机上一般都配有标准的 RS-232或者RS-422接口来实现串行通信，但现在这种情况已经发生了一些改变，大家更倾向于使用USB这样一种更快速但同时也更加复杂的方式来实现串行通信。尽管在有些计算机上现在已经找不到RS-232或者RS-422接口了，但我们仍可以通过USB/串口或者PCMCIA/串口这样的转换器， 在这些设备上得到传统的串口。

通过串口连接的Arduino在交互式设计中能够为PC机提供一种全新的交互方式，比如用PC机控制一些之前看来非常复杂的事情，像声音和视频等。很多场合中都要求Arduino能够通过串口接收来自于PC机的命令，并完成相应的功能，这可以通过Arduino语言中提供的 Serial.read()函数来实现。

在这一实验中我们同样不需要任何额外的电路，而只需要用串口线将Arduino和PC机连起来就可以了，相应的Arduino工程代码为：

int ledPin = 13;
int val; 

void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
} 

void loop() {
val = Serial.read();
if (-1 != val) {
    if ('H' == val) {
      digitalWrite(ledPin, HIGH);
      delay(500);
      digitalWrite(ledPin, LOW);
    }
}
}

把工程下载到Arduino模块中之后，在Arduino集成开发环境中打开串口监视器并将波特率设置为9600，然后向Arduino模块发送字符H，如下图所示：

该工程运行起来之后会不断调用Serial.read()函数从串口获得数据。Arduino语言提供的这个函数是不阻塞的，也就是说不论串口上是否真的有数据到达，该函数都会立即返回。Serial.read()函数每次只读取一个字节的数据，当串口上有数据到达的时候，该函数的返回值为到达的数 据中第一个字符的ASCII码；当串口上没有数据到达的时候，该函数的返回值则为-1。

Arduino语言的参考手册中没 有对Serial.read()函数做过多的说明，我的一个疑问是如果PC机一次发送的数据太多，Arduino是否提供相应的串口缓存功能来保证数据不会丢失？Arduino语言中提供的另外一个函数Serial.available()或许能够帮助我们用实验来进行验证：

int ledPin = 13;
int val; 

void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
} 

void loop() {
val = Serial.read();
if (-1 != val) {
    if ('H' == val) {
      digitalWrite(ledPin, HIGH);
      delay(500);
      digitalWrite(ledPin, LOW); 

Serial.print("Available: ");
      Serial.println(Serial.available(), DEC);
    }
}
}

函数Serial.available()的功能是返回串口缓冲区中当前剩余的字符个数，按照Arduino提供的该函数的说明，串口缓冲区中最多能缓冲128个字节。我们可以一次给Arduino模块发送多个字符，来验证这一功能：

在这一实验中，每当Arduino成功收到一个字符H，连接在数字I/O端口管脚13上的发光二极管就会闪烁一次：