Программируем Arduino. Профессиональная работа со скетчами

Протокол последовательного интерфейса и большая часть терминологии появились еще на заре развития компьютерных сетей. Отправитель и получатель должны были договориться о скорости обмена данными. Эта скорость, измеряемая в бодах, устанавливалась на обоих концах соединения перед началом обмена. Скорость в бодах определяет частоту переходов между уровнями сигнала. Она совпадала бы с количеством бит в секунду, если бы байт данных имел стартовый бит, стоповый бит и бит четности. То есть, чтобы получить грубую оценку скорости передачи в байтах в секунду, нужно скорость в бодах разделить на 10.

Скорость в бодах выбиралась из числа предопределенных стандартом значений. Увидеть эти значения можно в раскрывающемся списке в окне монитора последовательного порта. Программное обеспечение Arduino поддерживает следующие скорости: 300, 1200, 4800, 9600, 14 400, 19 200, 28 800, 38 400, 57 600 и 115 200 бод.

Чаще всего для связи с Arduino используется скорость 9600 бод, которая выбирается по умолчанию. Этот выбор не обусловлен какими-то серьезными причинами, так как связь с платами Arduino действует вполне надежно даже на скорости 115 200 бод. Эту скорость можно использовать в проектах, где требуется высокая скорость передачи. Также часто используется скорость 2400 бод. Некоторые периферийные устройства, такие как адаптеры Bluetooth и аппаратура GPS, работают на этой скорости.

Другой довольно запутанный параметр настройки последовательного интерфейса, который может вам встретиться, — это строка вида 8N1. В данном случае она означает: размер пакета 8 бит, отсутствие контроля четности и 1 стоповый бит. Несмотря на возможность других комбинаций, практически все устройства, которые вам попадутся, будут использовать параметр 8N1.

Команды последовательного порта

Команды последовательного порта включены в стандартную библиотеку Arduino, поэтому нет необходимости использовать в скетчах команду include.

Запуск взаимодействий по последовательному порту осуществляется командой Serial.begin, которая принимает параметр со скоростью в бодах:

Serial.begin(9600);

Обычно она вызывается только один раз, в функции setup.

Если используется плата, имеющая несколько последовательных портов, и вы собираетесь организовать обмен через порт по умолчанию (порт 0), достаточно вызвать простую команду Serial.begin. Но для других портов нужно указать в команде номер порта после слова Serial. Например, чтобы запустить взаимодействия по последовательному порту 3 на плате Arduino Due, скетч должен выполнить следующую команду:

Serial3.begin(9600);

После вызова команды Serial.begin приемопередатчик УАПП переходит в режим приема входящих данных и автоматически сохраняет их в буфере, поэтому, даже если процессор занят в это время чем-то другим, данные не будут теряться, пока буфер не переполнится.

Функция loop может проверить наличие входящих данных с помощью функции Serial.available. Она возвращает число байтов, доступных для чтения. Если в буфере нет ни одного байта, она вернет 0. В языке C это равносильно значению false, поэтому часто можно видеть такой код, проверяющий доступность данных:

void loop()

{

  if (Serial.available())

  {

    // прочитать и обработать следующий байт

  }

}

Команда read не имеет параметров и просто читает следующий доступный байт из буфера. Функция readBytes читает доступные байты в буфер, организованный внутри скетча. Она принимает два аргумента: буфер (это должна быть ссылка на массив байтов) и максимальное число байтов для чтения. Эта команда может пригодиться в проектах для пересылки в плату Arduino строк переменной длины. Но вообще лучше избегать этого и стараться осуществлять обмен максимально простыми данными фиксированного размера.

Также могут пригодиться функции parseInt и parseFloat, позволяющие сохранять строки, пересылаемые в плату Arduino, как числа в переменных типа int и float соответственно.

void loop()

{

  if (Serial.available())

  {

    int x = parseInt();

  }

}

Обе функции читают символы, пока не достигнут конца строки или не встретят пробел или другой нецифровой символ, и затем преобразуют прочитанную последовательность цифр в числовое значение.

Перед использованием функций, таких как parseInt и parseFloat, убедитесь, что понимаете, зачем вы это делаете. Мне приходилось видеть код, написанный другими, который преобразовывал значение int в массив символов и посылал его второй плате Arduino, которая преобразовывала массив обратно в значение int. Такое решение нельзя назвать удачным по следующим причинам.

• В этом нет необходимости. Двоичные данные передаются через последовательный интерфейс ничуть не хуже. Достаточно просто передать старший и младший байты значения int и затем собрать их обратно в значение int на стороне получателя.

• Преобразование чисел в строки и обратно выполняется медленно.

• Вместо шести символов (включая завершающий нулевой символ) по линии связи можно передать всего два байта, составляющие значение int.