Как открыть ком порт ардуино

Скачай курс
в приложении

Перейти в приложение
Открыть мобильную версию сайта

Наши условия использования и конфиденциальности

Public user contributions licensed under cc-wiki license with attribution required

Serial-порт: как с ним работать?

Очень часто при отладке различных программ на Arduino используется так называемый Serial-порт. Из него можно как считывать данные, так и отправлять команды на наше устройство.

Посмотрим, как работать с Serial, но не со стороны Arduino, а со стороны компьютера. Готовы? Поехали!

Вариант первый. Arduino IDE

Один из инструментов, входящих в состав Arduino IDE, носит гордое название — Монитор порта. Он может быть запущен только когда плата подключена к компьютеру. Есть возможность изменять скорость передачи данных, и символ окончания строки.

Если мы хотим работать только с текстом — рабочий вариант, но если при подключении открывается консоль(например в случае с Micropython), об удобстве можно забыть.

Вариант второй. Специализированное ПО

Поскольку интерфейс Serial-порта используется не только при разработке микроконтроллеров, но и в других областях IT были созданы специальные программы, для удобного взаимодействия или управления.

Одним из самых популярных решений для Windows — является программа PuTTY. Не смотря на то, что она заявлена как SSH клиент, её очень часто используют для подключения по COM-порту.

Для этого необходимо на основной вкладке среди способов подключения выбрать Serial , ввести имя порта, скорость и нажать на Open .

К сожалению данная программа доступна только для Windows. Пользователям MacOS — можно использовать CoolTerm(кстати, он доступен и для Windows и Linux)

или программу с простым названием Serial, правда за её использование после пробного периода придётся отдать 30$.

Вариант третий. Программирование

Но в том случае, когда у вас уже готовое устройство и вам необходимо им управлять, каждый раз отправлять команду — очень не удобно. Гораздо проще автоматизировать это, написав свою программу.

Для того, что бы написать программу для управления устройством через Serial-порт на Python, необходимо использовать библиотеку PySerial . Её можно установить через менеджер пакетов: pip install pyserial .

Для создания подключения и отправки сообщения необходим следующий код:

my_serial = serial.Serial('/dev/ttyS1', 115200) my_serial.write(b'command_1') my_serial.close()

Он откроет подключение на порту /dev/ttyS1 , со скоростью 115200 , затем отправит на устройство байтовую строчку b’command_1′ , а после этого закроет подключение.

Подробнее об использовании библиотеки можно прочитать в этой статье.

Данная статья является собственностью Amperkot.ru. При перепечатке данного материала активная ссылка на первоисточник, не закрытая для индексации поисковыми системами, обязательна.

Serial Monitor. Общаемся с компьютером

Для общения между платой Arduino и компьютером или другим устройством в контроллере используется интерфейс UART или USART, который в сочетании со встроенным в UNO USB-to-UART конвертером, позволит установить двунаправленую связь с компьютером через виртуальный последовательный порт. У некоторых моделей Arduino может быть несколько портов. Порт соединяется через цифровой пин 0 (RX) и 1 (TX) при подключении к компьютеру через USB, поэтому не используйте пины 0 и 1 для ввода/вывода.

Раньше на старых компьютерах были COM-порты, сейчас они создаются виртуально при помощи микросхемы FTDI, когда мы подключаем плату к компьютеру через USB.

Вам часто придётся использовать общение между устройствами для обмена информацией. Можно как посылать сигнал с компьютера, например, с клавиатуры, так и принимать сигналы с платы. Это полезно, чтобы узнать, что вообще происходит с сигналом из нужного вывода платы.

В Arduino IDE есть специальный значок с изображением лупы, который запускает Serial Monitor (монитор порта).

Для корректной работы с портом требуется выполнение двух условий: выбрать правильный COM-порт, выбрать скорость работы в скетче, которая должна совпадать со скоростью, выбранной в мониторе порта.

Для общения используется класс Serial. В методе setup() мы открываем порт для общения функцией Serial.begin() с указанием скорости в бодах (baud). Бод — это количество изменений сигнала в секунду. В нашем случае сигналы могут быть только двоичными, так что скорость в бодах соответствует скорости в битах в секунду. Можно использовать любую скорость, главное чтобы на приёмной и передающей сторонах они были одинаковыми. Доступные скорости можно посмотреть в настройках порта. Значение 9600 является стандартным и его можно не менять (9600 бод — 960 символов — один стартовый бит, восемь бит на сам символ и конечный бит). Если установить неправильную скорость, то вместо данных получим «мусор» — данные, которые нельзя обработать. Для обмена данными между другими компонентами скорость может быть и выше, например между платой и Bluetooth-модулем.

На платах Arduino Mega и Arduino Due доступны также Serial1, Serial2, Serial3.

Чтобы отправить сообщение в порт, используются методы print() (символы идут подряд) или println() (с переводом на новую строку).

Serial Port

Давайте выведем какое-нибудь сообщение. Это можно сделать в методе setup(), так как нам не нужно повторять одну и ту же фразу бесконечно. Метод loop() оставляем пустым.

 void setup() < Serial.begin(9600); Serial.println("Hello Kitty!"); Serial.print("Мяу!"); >void loop()

Если посылаем строку, то обрамляем её кавычками. Если число, то кавычки не используем. Изменим функцию setup().

 void setup() < Serial.begin(9600); Serial.print("А у кошки "); Serial.print(4); Serial.println(" ноги,"); Serial.print("А сзади у ней длинный хвост."); >void loop()

Можно заменить строки и числа на переменные. Перепишем пример.

 String cat = "А у кошки "; int leg = 4; void setup() < Serial.begin(9600); Serial.print(cat); Serial.print(leg); Serial.println(" ноги,"); Serial.print("А сзади у ней длинный хвост."); >void loop()

Немного о числах. При работе с дробными числами, можно указать число знаков после запятой.

 void setup() < float number = 9.434346502; Serial.begin(9600); Serial.print(number, 2); >void loop()

Работа с массивами и строками

Разберём пример отправки строк в случайном порядке. Любая строка уже является массивом символов. Поэтому вместо типа String, можно использовать массив char[]. Для примера создадим массив из четырёх имён и будем выводить их в случайном порядке через разные промежутки времени, используя функцию random().

 char* catNames[] = < "Барсик", "Васька", "Мурзик", "Рыжик" >; void setup() < Serial.begin(9600); >void loop()

Serial port

Приём данных

Выводить данные в порт просто. А вот принимать данные с компьютера и других источников сложнее. При отправлении данных, они складываются в буфер, ожидая, когда плата их прочитает. Объём буфера составляет 64 байта. Чтобы постоянно не читать пустой буфер, есть специальная функция проверки буфера Serial.available(). Она возвращает число байт, которые лежат в буфере. Обычно в коде создают условие проверки — если в буфере больше 0 байт, то выполняем какие-то команды.

Для демонстрации создадим странный пример — создадим переменную, присвоим ей данные через Serial.read() и попросим её прислать полученные данные через Serial.print(). Получится круговорот данных или эхо.

 void setup() < Serial.begin(9600); >void loop() < if (Serial.available() >0) < int data = Serial.read(); Serial.println(data); >>

Проверяем на числах. Отправляем число 9, а получаем 57. Если вы получаете две строки с числами 57 и 10, то в нижней части окна выберите настройку No line ending вместо Newline.

Попробуем также отправить букву. Опять вместо t возвращается 116. Ерунда какая-то. Всё просто, функция read() работает с символьными значениями и мы видим код символа из стандартной таблицы символов ASCII.

Чтобы решить проблему, нужно изменить тип данных на char.

 char data = Serial.read();

Вроде проблема решена. Мы можем принимать отдельные цифры и буквы. Но буквы только английские, а числа только однозначные.

Если мы планируем работать только с однозначными числами, то можно написать такой код.

 int data = Serial.read() - '0';

Решение какое-то половинчатое. А как быть с большими числами или словами?

Если отправить двузначное число 23, то ответ разбивается на части — 2 и 3. Получается, что переменная получит последнее число 3 (промежуточные значения перезаписываются). Чтобы обработать всё число, нужно использовать метод parseInt().

 int data = Serial.parseInt();

Теперь вы можете вводить любые числа. Но, наверное, вы заметите теперь небольшую задержку в ответах. Метод внутри себя перемалывает данные. Кстати, вы можете использовать и обычные символы. Если набор символов состоит только из букв, то вернётся 0. Если будут попадаться и цифры, то будут возвращаться цифры. Попробуйте комбинировать различные сочетания цифр и букв, чтобы понять, как будут обрабатываться данные.

Управление светодиодом с клавиатуры

Напишем пример управления встроенным светодиодом с клавиатуры. Если нажата клавиша 1, то светодиод должен загореться, при нажатии клавиши 0 выключим светодиод.

 int ledPin = 13; byte incomingByte; void setup() < pinMode(ledPin, OUTPUT); Serial.begin(9600); >void loop() < if (Serial.available() >0) < incomingByte = Serial.read(); if(incomingByte == '1')< digitalWrite(ledPin, HIGH); >else if (incomingByte == '0') < digitalWrite(ledPin, LOW); >Serial.print("I received: "); Serial.println(incomingByte, DEC); > delay(10); >

Часть кода нам уже знакома — мы используем встроенный светодиод под номером 13.

Сигнал от компьютера поступает в виде байта. Создаём новую переменную incomingByte для этих целей.

Последовательный порт включается командой begin() с указанием скорости.

Если с компьютера поступает сигнал, то функция available() вернёт количество байт, доступное для чтения. Таким образом, мы просто убеждаемся, что какой-то сигнал пришёл (больше нуля).

После первой проверки мы проверяем введённый символ, который может быть представлен и как байт. Если символ равен единице, то включаем светодиод, как мы делали раньше. Если символ равен 0, то выключаем.

Как это выглядит на практике. Заливаем скетч и запускаем Serial Monitor (Ctrl+Shift+M). В окне Serial Monitor наверху есть текстовое поле. Вводим в него числа 1 или 0 и нажимаем кнопку Send. Можно также нажать клавишу Enter для быстрого ввода.

Для общего развития в скетч добавлены также две строчки кода, определяющие код нажатой клавиши. Таким образом вы можете узнать код для клавиш 0 и 1. Вы также можете нажимать и на другие клавиши, они не повлияют на светодиод, но вы увидите коды клавиш.

Чуть более сложный пример, когда строка задана в виде массива и символы выводятся по очереди.

 #define ARRAY_SIZE 12 //global variable definition char hello[ARRAY_SIZE] = < 'h','e','l','l','o',' ','k','i','t','t','y','!'>; void setup() < Serial.begin(9600); >void loop() < //print characters from array to serial monitor for(int x = 0; x < ARRAY_SIZE; x++) < Serial.print(hello[x]); delay(250); >Serial.println(); delay(250); >

Функция Serial.end() закрывает последовательное соединение, порты RX и TX освобождаются и могут быть использованы для ввода/вывода.

В различных уроках вы будете принимать сигналы от платы Arduino. Это полезно, например, для отладки приложения, когда вы выводите сообщения и по ним ориентируетесь, какая часть программа работает, а какая — нет. Способность общения между Arduino и компьютером очень важна. Вы можете принимать сигналы не только в Arduino IDE, но и в других приложениях на компьютере. Например, в связке с Arduino часто используют приложение Processing, в котором рисуют графики поступаемых сигналов.

Если вы больше не нуждаетесь в получении данных, то закрывайте окно Serial Monitor.

Также существует библиотека SoftwareSerial. Она позволяет осуществить последовательную передачу данных через другие цифровые контакты Arduino.

Другие варианты

Чтение данных из последовательного порта возможно другими способами. Ищите расширения, например, Arduino Chrome Serial Monitor. На видео можно посмотреть, как создать расширение самостоятельно.

На C# также можно написать приложение, которое будет уметь считывать данные.

Processing также умеет работать с последовательным портом.

Дополнительное чтение

ASCIITable — распечатываем таблицу символов ASCII в разных форматах

Arduino. Работа с COM-портом

Для связи микроконтроллера с компьютером чаще всего применяют COM-порт. В этой статье мы покажем, как передать команды управления из компьютера и передать данные с контроллера.

Подготовка к работе

Большинство микроконтроллеров обладают множеством портов ввода-вывода. Для связи с ПК наиболее пригоден из них протокол UART. Это протокол последовательной асинхронной передачи данных. Для его преобразования в интерфейс USB на плате есть конвертор USB-RS232 – FT232RL.
Для выполнения примеров их этой статьи вам будет достаточно только Arduino-совместимая плата. Мы используем EduBoard. Убедитесь, что на вашей плате установлен светодиод, подключенный к 13му выводу и есть кнопка для перезагрузки.

Таблица ASCII

Для примера загрузим на плату код, выводящий таблицу ASCII. ASCII представляет собой кодировку для представления десятичных цифр, латинского и национального алфавитов, знаков препинания и управляющих символов.

int symbol = 33; void setup()  Serial.begin(9600); Serial.println("ASCII Table ~ Character Map"); > void loop()  Serial.write(symbol); Serial.print(", dec: "); Serial.print(symbol); Serial.print(", hex: "); Serial.print(symbol, HEX); Serial.print(", oct: "); Serial.print(symbol, OCT); Serial.print(", bin: "); Serial.println(symbol, BIN); if(symbol == 126)  while(true)  continue; > > symbol++; >

Переменная symbol хранит код символа. Таблица начинается со значения 33 и заканчивается на 126, поэтому изначально переменной symbol присваивается значение 33.
Для запуска работа порта UART служит функция Serial.begin(). Единственный ее параметр – это скорость. О скорости необходимо договариваться на передающей и приемной стороне заранее, так как протокол передачи асинхронный. В рассматриваемом примере скорость 9600бит/с.
Для записи значения в порт используются три функции:

Serial.write() – записывает в порт данные в двоичном виде.
Serial.print() может иметь много значений, но все они служат для вывода информации в удобной для человека форме. Например, если информация, указанная как параметр для передачи, выделена кавычками – терминальная программа выведет ее без изменения. Если вы хотите вывести какое-либо значение в определенной системе исчисления, то необходимо добавить служебное слово: BIN-двоичная, OCT – восьмеричная, DEC – десятичная, HEX – шестнадцатеричная. Например, Serial.print(25,HEX).
Serial.println() делает то же, что и Serial.print(), но еще переводит строку после вывода информации.

Для проверки работы программы необходимо, чтобы на компьютере была терминальная программа, принимающая данные из COM-порта. В Arduino IDE уже встроена такая. Для ее вызова выберите в меню Сервис->Монитор порта. Окно этой утилиты очень просто:

Теперь нажмите кнопку перезагрузки. МК перезагрузится и выведет таблицу ASCII:

Обратите внимание на вот эту часть кода:

if(symbol == 126)  while(true)  continue; > >

Она останавливает выполнение программы. Если вы ее исключите – таблица будет выводиться бесконечно.
Для закрепления полученных знаний попробуйте написать бесконечный цикл, который будет раз в секунду отправлять в последовательный порт ваше имя. В вывод добавьте номера шагов и не забудьте переводить строку после имени.

Отправка команд с ПК

Прежде чем этим заниматься, необходимо получить представление относительного того, как работает COM-порт.
В первую очередь весь обмен происходит через буфер памяти. То есть когда вы отправляете что-то с ПК устройству, данные помещаются в некоторый специальный раздел памяти. Как только устройство готово – оно вычитывает данные из буфера. Проверить состояние буфера позволяет функция Serial.avaliable(). Эта функция возвращает количество байт в буфере. Чтобы вычитать эти байты необходимо воспользоваться функцией Serial.read(). Рассмотрим работу этих функций на примере:

int val = 0; void setup()  Serial.begin(9600); > void loop()  if (Serial.available() > 0)  val = Serial.read(); Serial.print("I received: "); Serial.write(val); Serial.println(); > >

После того, как код будет загружен в память микроконтроллера, откройте монитор COM-порта. Введите один символ и нажмите Enter. В поле полученных данных вы увидите: “I received: X”, где вместо X будет введенный вами символ.
Программа бесконечно крутится в основном цикле. В тот момент, когда в порт записывается байт функция Serial.available() принимает значение 1, то есть выполняется условие Serial.available() > 0. Далее функция Serial.read() вычитывает этот байт, тем самым очищая буфер. После чего при помощи уже известных вам функций происходит вывод.
Использование встроенного в Arduino IDE монитора COM-порта имеет некоторые ограничения. При отправке данных из платы в COM-порт вывод можно организовать в произвольном формате. А при отправке из ПК к плате передача символов происходит в соответствии с таблицей ASCII. Это означает, что когда вы вводите, например символ “1”, через COM-порт отправляется в двоичном виде “00110001” (то есть “49” в десятичном виде).
Немного изменим код и проверим это утверждение:

int val = 0; void setup()  Serial.begin(9600); > void loop()  if (Serial.available() > 0)  val = Serial.read(); Serial.print("I received: "); Serial.println(val,BIN); > >

После загрузки, в мониторе порта при отправке “1” вы увидите в ответ: “I received: 110001”. Можете изменить формат вывода и просмотреть, что принимает плата при других символах.

Управление устройством через COM-порт

Очевидно, что по командам с ПК можно управлять любыми функциями микроконтроллера. Загрузите программу, управляющую работой светодиода:

int val = 0; void setup()  Serial.begin(9600); > void loop()  if (Serial.available() > 0)  val = Serial.read(); if (val=='H') digitalWrite(13,HIGH); if (val=='L') digitalWrite(13,LOW); > >

При отправке в COM-порт символа “H” происходит зажигание светодиода на 13ом выводе, а при отправке “L” светодиод будет гаснуть.
Если по результатам приема данных из COM-порта вы хотите, чтобы программа в основном цикле выполняла разные действия, можно выполнять проверку условий в основном цикле. Например:

int val = '0'; void setup()  Serial.begin(9600); > void loop()  if (Serial.available() > 0)  val = Serial.read();> if (val=='1')  digitalWrite(13,HIGH); delay (100); digitalWrite(13,LOW); delay (100); > if (val=='0')  digitalWrite(13,HIGH); delay (500); digitalWrite(13,LOW); delay (500); > >

Если в мониторе порта отправить значение “1” светодиод будет мигать с частотой 5Гц. Если отправить “0” – частота изменится на 1Гц.

Индивидуальные задания

Придумайте три светодиодных эффекта, переключение между которыми можно осуществлять при отправке различных символов с ПК.
Напишите программу, мигающую светодиодом с частой, заданной пользователем с ПК.

Остальные статьи цикла можно найти здесь.

Мы будем очень рады, если вы поддержите наш ресурс и посетите магазин наших товаров shop.customelectronics.ru.

Как открыть ком порт ардуино