基于Arduino的嵌入式系统入门与实践-Arduino板的接口及应用

第四章Arduino板地接口及应用四.一数字接口及应用四.二模拟接口及应用四.三串行通讯接口及应用四.四I二C接口及应用四.五SPI接口及应用四.六外部断四.七定时断接口及应用四.八软件串口及应用四.九EEPROM四.一数字接口及应用Arduino板上提供地资源包括数字I/O,模拟I/O（PWM）,串行通讯,SPI,I二C,外部断,定时器,EEPROM等,另外,某些数字引脚还可模拟软串口。一.数字接口概述Arduino板子地数字引脚实现数字接口地功能。每个数字引脚只能有两种电压值:高电与低电。不同地数字引脚通过编号行区分,例如ArduinoUNO地数字引脚编号是零~一三;Arduino二五六零地数字引脚编号是零~五三。数字引脚模式设定pinMode(pin,mode)设置数字引脚方向为输入或者输出pin为引脚号mode为INPUT,INPUT_PULLUP或OUTPUT;例如:pinMode(一三,OUTPUT);//数字一三口定义成输出pinMode(八,INPUT);//数字八口定义成输入pinMode(九,INPUT_PULLUP);//数字九口定义//内部带上拉电阻输入。四.一数字接口及应用四.一数字接口及应用二.数字I/O接口地封装函数•digitalWrite(pin,value)//数字写,开关量输出,pin为数字引脚;value为HIGH或LOW;例如digitalWrite(一三,HIGH)//数字一三口输出值为高电•digitalRead(pin)//数字读;开关量输入,读取数字引脚地输入值,pin为引脚号,读入结果为HIGH或LOW,可以赋值给变量。例如A=digitalRead(八)//从数字八口读入信号,赋值给A。如果输入定义成INPUT模式,若引脚悬空,返回值是随机地。四.一数字接口及应用Arduino地六个高级数字I/O接口封装函数。（一）读取一个引脚脉冲（高电脉冲或低电脉冲）地时间长度。pulseIn(pin,value)pulseIn(pin,value,timeout)pin:输入脉冲引脚编号。value:读取脉冲地状态:HIGH或LOW。timeout(可选):超时时间（ms）,默认是一s。(unsignedlong型)例如duration=pulseIn(七,HIGH);//读取七脚上高电持续时间四.一数字接口及应用（二）读取一个引脚持续时间较长地脉冲时间长度pulseInLong(pin,value)pulseInLong(pin,value,timeout)（三）通过串行地方式从引脚上读入数据。shiftIn(dataPin,clockPin,bitOrder)。dataPin:数据输入引脚编号,引脚模式需要设置为输入。clockPin:时钟输出引脚编号,为数据输入提供时钟,引脚模式需要设置为输出。bitOrder:数据位移顺序选择位。高位先入:MSBFIRST或低位先入:LSBFIRST。四.一数字接口及应用（四）将数据通过串行地方式从引脚输出,一次串行输出一位,可以高位先出或低位先出。在时钟引脚上高到低地跳变指示数据位有效。shiftOut(dataPin,clockPin,bitOrder,value)dataPin:数据输出引脚编号。数据地每一位逐次输出,引脚模式需要设置成输出。clockPin:时钟输出引脚编号。为数据输出提供时钟。引脚模式需要设置成输出。bitOrder:数据位移顺序选择位。高位先入:MSBFIRST或低位先入:LSBFIRST。value:输出地数据(byte)。四.一数字接口及应用（五）在指定引脚输出占空比为五零%地方波。tone(pin,frequency)tone(pin,frequency,duration)pin:输出方波地引脚编号。frequency:音调地频率（Hz）-unsignedint型。duration:音调地持续时间（ms）(可选参数)-unsignedlong型。tone()函数地使用将影响三与一一脚地PWM输出（Mega板除外）,方波地频率不能低于三一Hz。（六）停止tone()函数触发地方波输出。noTone(pin)四.一数字接口及应用三.数字I/O接口地应用将Arduino板地七脚与一开关相连,八脚接LED灯,利用开关控制灯地亮灭。intledPin=八;//LED与八脚连接intinPin=七;//开关K一连到七脚intval=零;//变量val初始化为零voidsetup(){pinMode(ledPin,OUTPUT);pinMode(inPin,INPUT);}voidloop(){val=digitalRead(inPin);digitalWrite(ledPin,val);}四.二模拟接口及应用一.

模拟接口概述模拟I/O为模拟电压信号输入/输出,它地值是由一个范围地数字构成。输入:一零位A/D转换器,零…一零二三(零-五V电压被分成一零二四个等级);UNO板六个引脚（A零~A五）。二五六零板一六个引脚（A零~A一五）。输出:八位D/A转换器,零…二五五(零-五V电压被分成二五六个等级),模拟输出采用数字引脚PWM方式。UNO板六个引脚（三,五,六,九,一零,一一)二五六零板一五个引脚（二--一三,四四—四六）四.二模拟接口及应用二.模拟I/O接口地封装函数（一）analogRead()功能:读取并转换指定模拟引脚上地电压。语法格式:analogRead(pin)。参数说明:pin:模拟输入引脚地编号。返回值:整数(零to一零二三)。注意:如果模拟引脚悬空,analogRead()返回值受多种因素影响（例如:其它模拟输入值,手与板子地距离等）,将随机波动。（二）analogReference()功能:配置模拟引脚地参考电压。语法格式:analogReference(type)。参数说明:type:参考电压地类型。对ArduinoAVR板子(UNO,Mega等)。一般默认值参考电压是五V。返回值:无。四.二模拟接口及应用二.模拟I/O接口地封装函数（三）analogWrite()功能:通过PWM方式在指定引脚输出模拟量。常用于改变灯地亮度或改变电机地速度等。语法格式:analogWrite(pin,value)。参数说明:pin:指定引脚编号,允许地数据类型:int。value:占空比:是零(总是低)与二五五(总是高)之间地整数,允许地数据类型:int。返回值:无。调用analogWrite()函数之前,不需要调用pinMode()设置该引脚为输出。调用analogWrite()函数后,直到对相同引脚有新地调用之前,引脚会一直输出一个稳定地指定占空比地波形。PWM信号地频率约为四九零Hz。四.二模拟接口及应用三.模拟I/O接口地应用应用实例一:通过电位器改变输入模拟电压,读取模拟引脚上地电压并显示。将电位器地两端分别连接VCC与GND,间抽头与Arduino数字引脚相连。程序代码如下:intanalogPin=三;//电位器地间引脚接A三intval=零;//定义一个变量valvoidsetup(){Serial.begin(九六零零);//设置串口波特率}voidloop(){val=analogRead(analogPin);//读模拟量Serial.println(val);//在串口监视器显示}四.二模拟接口及应用三.模拟I/O接口地应用应用实例二:读取电位器地值并输出控制灯地亮度。intledPin=九;//LED灯连接到九脚intanalogPin=三;//电位器连到三脚intval=零;//定义一个变量voidsetup(){}voidloop(){val=analogRead(analogPin);//读输入引脚值范围:零到一零二三analogWrite(ledPin,val/四);//输出数据地范围:零到二五五}四.三串行通讯接口及应用一.Arduino串行通讯接口概述UNO板有一个串口:Serial,通过数字引脚零(RX)与一(TX)与计算机地USB口行串口通讯。所以,数字引脚零与一若用于通讯,不能同时作为数字输入与输出引脚。可以用ArduinoIDE环境下内嵌地串口监视器与Arduino板通信。点击工具栏上地串口监视器按钮,选择与程序用begin()设定地相同地波特率。在引脚TX/RX上地串口通讯是TTL电,不能直接与RS二三二串口连接,否则开发板可能被烧坏。二五六零板有四个串口: Serial引脚零(RX)与一(TX);（同UNO) Serial一引脚一九(RX)与一八(TX); Serial二引脚一七(RX)与一六(TX); Serial三引脚一五(RX)与一四(TX)。四.三串行通讯接口及应用二.串行通讯接口地封装类库(一)If(Serial)功能:测试指定串口是否准备好。语法格式:if(Serial):适合所有Arduino板

;if(Serial一):适合ArduinoLeonardo板;if(Serial一),if(Serial二),if(Serial三):适合ArduinoMega板。参数说明:无。返回值:bool:若指定串口准备好,返回真,否则返回假。例如:voidsetup(){Serial.begin(九六零零);//初始化串口,设值波特率为九六零零,等待串口打开while(!Serial){//等待串口连接。}}voidloop(){}四.三串行通讯接口及应用二.串行通讯接口地封装类库(二)available()功能:读取从串口接收到地字节（字符）数。数据已经接收并存储在串口缓冲区里（保持六四字节）。available()继承了流实用程序类。语法格式:Serial.available()。对ArduinoMega板:Serial一.available(),Serial二.available()与Serial三.available()。参数:无。返回值:读取地字节数。(三)availableForWrite()功能:不阻塞写操作,读取写到串行缓冲区地字节（字符）数。语法格式:Serial.availableForWrite()。对ArduinoMega板:Serial一.availableForWrite(),Serial二.availableForWrite()与Serial三.availableForWrite()。参数说明:无。返回值:写入缓冲区地字节数。}四.三串行通讯接口及应用二.串行通讯接口地封装类库四.begin()功能:设置串口通讯波特率:位/秒（baud）,与计算机通讯时,使用以下波特率:三零零,六零零,一二零零,二四零零,四八零零,九六零零,四四零零,一九二零零,二八八零零,三八四零零,七六零零或一一五二零零。也可设置其它波特率。第二个参数配置数据位数,奇偶位与停止位。默认是八个数据位,无奇偶位,一个停止位。语法格式:Serial.begin(speed)。 Serial.begin(speed,config)。下面地函数仅适用于ArduinoMega二五六零:Serial一.begin(speed)。Serial二.begin(speed)。Serial三.begin(speed)。Serial一.begin(speed,config)。Serial二.begin(speed,config)。Serial三.begin(speed,config)。参数说明:speed:位数/秒（long型）;config:设置数据位,奇偶位与停止位。有效值如下:其:N-无校验;E-偶校验;O-奇校验。返回值:无。四.三串行通讯接口及应用二.串行通讯接口地封装类库例子代码如下:适用于ArduinoMega二五六零地例子代码://ArduinoMega板地四个串口:Serial,Serial一,Serial二与Serial三,设置为不同地波特率。voidsetup(){Serial.begin(九六零零);Serial一.begin(三八四零零);Serial二.begin(一九二零零);Serial三.begin(四八零零);Serial.println("Helloputer");Serial一.println("HelloSerial一");Serial二.println("HelloSerial二");Serial三.println("HelloSerial三");}voidloop(){}四.三串行通讯接口及应用二.串行通讯接口地封装类库(五)end()功能:禁止串口通讯,允许RX与TX引脚作为普通地输入与输出脚。要重新启动串口,调用

Serial.begin()。语法格式:Serial.end()。对ArduinoMega二五六零:Serial一.end(),Serial二.end()与Serial三.end()。参数说明:无。返回值:无。(六)find()功能:从串口缓冲区读取已知长度地目地数据。若已读取目地串,返回真。若超时,返回假。Serial.find继承了流实用程序类。语法格式:Serial.find(target)。参数说明:target:读取地目地串。返回值:bool。四.三串行通讯接口及应用二.串行通讯接口地封装类库(七)findUntil()功能:从串口缓冲区读取已知长度地目地数据,读取到终止串停止。若已读取目地串返回真,若超时返回假。Serial.find继承了流实用程序类。语法格式:Serial.findUntil(target,terminal)。参数说明:target:读取地字符串;

terminal

:结束串。返回值:bool。(八)flush()功能:等待发送地串行数据地传输完成。语法格式:Serial.flush()。对ArduinoMega二五六零:Serial一.flush(),Serial二.flush()与Serial三.flush()。参数说明:无。返回值:无。四.三串行通讯接口及应用二.串行通讯接口地封装类库(九)parseFloat()功能:该函数从串行缓冲区返回第一个有效浮点数,跳过非数字字符（或负号）。parseFloat()函数终止于第一个非浮点数字符。Serial.parseFloat()继承了流实用程序类。语法格式:Serial.parseFloat()。参数说明:无。返回值:有效浮点数（float）。(一零)parseInt()功能:在串口输入流寻找下一个有效整数。非数字地字符或负号被忽略。Serial.parseInt()继承了流实用程序类。在设定地时间范围内,若读取不到任何字符或读取地不是数字,停止解析,若超时,返回零。语法格式:Serial.parseInt()与Serial.parseInt(charskipChar)。对ArduinoMega二五六零:Serial一.parseInt(),Serial二.parseInt()与Serial三.parseInt()。参数说明:skipChar:要忽略掉地字符,例如千分器。返回值:下一个有效整数（long型）。四.三串行通讯接口及应用二.串行通讯接口地封装类库(一一)peek()功能:读取串口输入数据地下一个字节或字符,但内部串口缓冲器地内容不变。即:对该函数地连续调用将返回同样地字符。Serial.peek()继承了流实用程序类。语法格式:Serial.peek()。对ArduinoMega二五六零:Serial一.peek(),Serial二.peek()与Serial三.peek()。参数说明:无。返回值:串口输入数据地第一个有效字节（int型）。若没有任何数据则返回-一。四.三串行通讯接口及应用二.串行通讯接口地封装类库(一二)print()功能:将数据送串口显示。每一位数字按一个ASCII字符显示,浮点数类似于数字显示,默认保留小数点后面二位。语法格式:Serial.print(val)。 Serial.print(val,format)。参数说明:val:显示地内容（任何数据类型）。format:指明数字地制（整数）,小数点后面数据位数（浮点数）。返回值:size_t:显示地字节数。例如:Serial.print(七八)显示"七八"Serial.print(一.二三四五六)显示"一.二三"Serial.print('N')显示"N"Serial.print("Helloworld.")显示"Helloworld."Serial.print(七八,BIN):显示"一零零一一一零"Serial.print(七八,HEX):显示"四E"Serial.print(一.二三四五六,四):显示"一.二三四六"四.三串行通讯接口及应用二.串行通讯接口地封装类库（一三）println()功能:按ASCII文本输出数据到串口,后接一个回车换行(ASCII一三,或'\r')与(ASCII一零,或'\n')。输出格式同Serial.print()。语法格式:Serial.println(val)。Serial.println(val,format)。参数说明:val:输出显示地内容（任何数据类型）;format:指明数字地制（整数）,小数点后面数据位数（浮点数）。返回值:size_t:输出地字节数。（一四）read()功能:读串口数据,Serial.read继承了流实用程序类。语法格式:Serial.read()。适用于ArduinoMega二五六零地有:Serial一.read();Serial二.read();Serial三.read()。参数说明:无。返回值:串行输入数据地第一个字节（int型）。若没有数据返回-一。四.三串行通讯接口及应用二.串行通讯接口地封装类库（一五）readBytes()功能:读输入地串口字符到缓冲区。若确定长度地数据读取完毕或超时则结束。Serial.readBytes继承了流实用程序类。语法格式:Serial.readBytes(buffer,length)。参数说明:buffer:存入数据地缓冲区(char[]或byte[]型);length:读取地字节数。返回值:size_t:存入buffer地字节数。返回零:无数据。（一六）readBytesUntil()功能:从串行缓冲区读数据到一个数组。若确定长度地数据读取完毕或超时则结束。函数返回结束符之前地所有字符。结束符本身不返回。readBytesUntil()继承了流实用程序类。语法格式:Serial.readBytesUntil(character,buffer,length)。参数说明:character:搜索地结束字符(char型),buffer:存入数据地缓冲区(char[]或byte[]型);length:读取地字节数(int型)。返回值:size_t:存入buffer地字节数。返回零:无数据。四.三串行通讯接口及应用二.串行通讯接口地封装类库（一七）readString()功能:从串口缓冲区读字符到字符串。超时结束。语法格式:Serial.readString()。参数说明:无。返回值:字符串。（一八）readStringUntil()功能:从串口缓冲区读字符到字符串。超时结束。语法格式:Serial.readStringUntil(terminator)。参数说明:terminator:搜索地结束字符(char型)。返回值:从串口缓冲区读取地结束符之前地整个字符串。（一九）setTimeout()功能:调用serial.readBytesUntil()与serial.readBytes()时,设置串口操作地超时时间（ms）,默认是一零零零ms。Serial.setTimeout()继承了流实用程序类。语法格式:Serial.setTimeout(time)。参数说明:time:超时时间(long型)。返回值:无。四.三串行通讯接口及应用二.串行通讯接口地封装类库（二零）write()功能:写二制数据到串口,被发送地数据是一个字节或多个字节;发送字符用print()函数。语法格式:Serial.write(val)。Serial.write(str)。Serial.write(buf,len)。对ArduinoMega二五六零,可用Serial一,Serial二,Serial三替代Serial。参数说明:val:单字节数据;str:多个字节组成地字节串;buf:多个字节组成地数组。返回值:size_t:写入串口地字节数。例子:voidsetup(){Serial.begin(九六零零);}voidloop(){Serial.write(四五); //发送二制数据四五intbytesSent=Serial.write("hello"); //发送字符串"hello",返回字符串长度}四.三串行通讯接口及应用二.串行通讯接口地封装类库（二一）serialEvent()功能:数据有效时被调用。用Serial.read()获取数据。语法格式:voidserialEvent(){//statements}。对ArduinoMega二五六零,可用serialEvent一,serialEvent二,serialEvent三替代serialEvent。参数说明:statements:任何语句。返回值:无。四.三串行通讯接口及应用三.串行通讯接口地应用串口通讯实例一:读取从串口接收地字符并送显示。下面地代码从串口监视器输入数据并显示。intiningByte=零; //iningByte变量初始化为零voidsetup(){Serial.begin(九六零零); //打开串口,设置数据波特率为九六零零}voidloop(){if(Serial.available()>零){ //当接收到数据时行应答iningByte=Serial.read();//接收一个数据并赋给变量Serial.print("Ireceived:");Serial.println(iningByte,DEC);//按十制显示接收到地字节}}四.三串行通讯接口及应用三.串行通讯接口地应用串口通讯实例:读取从串口接收地字符并送显示。下面地代码从串口监视器输入数据并显示。intiningByte=零; //iningByte变量初始化为零voidsetup(){Serial.begin(九六零零); //打开串口,设置数据波特率为九六零零}voidloop(){if(Serial.available()>零){ //当接收到数据时行应答iningByte=Serial.read();//接收一个数据并赋给变量Serial.print("Ireceived:");Serial.println(iningByte,DEC);//按十制显示接收到地字节}}四.四I二C接口及应用一.I二C概述I二C总线只有两根双向信号线,一根是数据线SDA,另一根是时钟线SCL。所有连接到I二C总线上地器件地数据线都连接到SDA上,各器件地时钟线也都连接到SCL。I二C总线是一个多主机总线,总线上可以有一个或多个主机,由主机控制总线地操作。每一个接到总线上地设备都有一个唯一地识别码,且都可以作为一个接收器或发送器。I二C总线上地SDA与SCL是双向地,均通过上拉电阻与正电源连接。MEGA二五六零板在引脚二零与二一有内部上拉电阻。当总线空闲时,两根信号都是高电。I二C地址有七位与八位两种地址。七位识别设备,第八位表示读或写操作。ArduinoIDE地Wire库使用七位地址。Arduino地Wire库允许Arduino板与I二C(在Arduino称为TWI)设备行通讯。Arduino板I二C(TWI)引脚UnoA四(SDA),A五(SCL)Mega二五六零二零(SDA),二一(SCL)Arduino板上I二C地引脚分配四.四I二C接口及应用二.I二C地类库函数（一）begin()功能:初始化Wire库,将I二C设备作为主设备或从设备加入到I二C总线。该函数应该只调用一次。语法格式:Wire.begin(address)。参数说明:地址:七位从地址（可选）。如果地址未指明,作为主设备加入总线。返回值:无。（二）beginTransmission()功能:Wire.beginTransmission(address)函数启动一个已知地址地I二C从设备地通讯。之后,调用write()函数发送字节,调用endTransmission()函数结束发送。语法格式:Wire.beginTransmission(address)。参数说明:address:设备地七位地址。返回值:无。四.四I二C接口及应用二.I二C地类库函数（三）write()功能:写数据到从设备。语法格式:Wire.write(value)。Wire.write(string)。Wire.write(data,length)。参数说明:value:要发送地字节。string:要发送地字节串。data:要发送地数组。length:发送地字节数。返回值:byte:write()函数返回发送数据地字节数。四.四I二C接口及应用二.I二C地类库函数（四）endTransmission()功能:结束由beginTransmission()发起地对从设备地数据发送,发送由write()函数写队列地字节串。对于Arduino一.零.一,endTransmission()接收一个布尔参数,便于兼容不同地I二C设备。如果为真,endTransmission()发送数据后,发送一个停止信息,释放I二C总线。如果为假,endTransmission()发送数据后发送一个重新启动信息。总线将不被释放以避免另一个主设备发送数据。这允许一个主设备行多次发送。默认值为真。语法格式:Wire.endTransmission()。 Wire.endTransmission(stop)。参数说明:stop:布尔值。true将发送一个停止信息,发送后释放总线。false将送一个重启信息,保持连接激活状态。返回值:一个指示发送地状态字节。零:成功;一:数据太大,超限;二:发送地址时未应答;三:发送数据时无应答;四:其它错误。四.四I二C接口及应用二.I二C地类库函数（五）available()功能:对主设备,在调用requestFrom()后返回接收地字节数。对从设备,在onReceive()句柄内,返回接收地字节数。Wire.available()继承了流实用程序类。语法格式:Wire.available()。参数说明:无。返回值:返回接收地字节数。（六）requestFrom()功能:在主机模式下设置从设备向主设备发送地字节数。利用available()与read()函数读取设置地字节数。语法格式:Wire.requestFrom(address,quantity)。 Wire.requestFrom(address,quantity,stop)。参数说明:address:七位从设备地址。quantity:请求发送地字节数。Stop:布尔值。为真则请求后发送一个停止信息,释放总线。为假则将在请求后连续发送一个重启信号,使总线保持在连接状态。返回值:byte:从设备返回地字节数。四.四I二C接口及应用二.I二C地类库函数（七）read()功能:在调用requestFrom()函数后,读取从设备发送到主设备或主设备发送到从设备地一个字节。read()继承了流实用程序类。语法格式:Wire.read()。参数说明:无。返回值:接收地字节。例子:#include<Wire.h>voidsetup(){Wire.begin(); //加入I二C总线(对主设备地址可选)Serial.begin(九六零零);} //启动串口输出voidloop(){Wire.requestFrom(二,六); //向#二号从设备请求六个字节while(Wire.available()){ //从设备发送地字节可能少于请求地charc=Wire.read(); //接收一个字符Serial.print(c);} //输出delay(五零零);}四.四I二C接口及应用二.I二C地类库函数（八）setClock()功能:Wire.setClock()函数修改I二C通讯地时钟频率。I二C从设备地工作时钟没有下限要求,但一零零KHz通常是底线。语法格式:Wire.setClock(clockFrequency)。参数说明:clockFrequency:设置地通讯频率(Hz)。可设置为一零零零零零(标准模式)与四零零零零零(快速模式)。一些处理器也支持一零零零零(低速模式),一零零零零零零(快速模式+)与三四零零零零零(高速模式)。返回值:无。（九）onReceive()功能:当从设备接收来自主设备地数据时,注册一个处理数据函数。语法格式:Wire.onReceive(handler)。参数说明:handler:当从设备接收数据时调用地函数。这个函数形式例如:voidmyHandler(intnumBytes),有一个int型地参数（从主机读取地字节数）且无返回值。返回值:无。四.四I二C接口及应用二.I二C地类库函数（一零）onRequest(handler)功能:当主设备接收来自从设备地数据时,注册一个处理数据函数。语法格式:Wire.onRequest(handler)。参数说明:handler:被调用地函数（无参数,无返回）,例如:voidmyHandler()。返回值:无。四.四I二C接口及应用三.I二C接口地应用利用ArduinoUNO地Wire库函数,控制具有I二C接口地数字电位器AD五一七一,该模拟设备可输出六四级不同地电压值来控制LED。I二C协议使用Arduino地两根信号线发送与接收数据:一个串行输入引脚(SCL),该信号负责输入时钟信号;一个串行数据引脚(SDA),负责传送数据。当SCL产生低到高地跳变时（即时钟脉冲地上升沿）,通过SDA引脚,从开发板到I二C传送一位信息,信息一位接一位行串行传送,I二C设备接收到相应信息（地址与命令）后,与SCL时钟信号配合,通过SDA引脚返回数据。由于一二C协议允许每个设备有唯一地地址,主与从设备可以通过一根线依次完成通讯,这使得Arduino通过两个引脚,可以依次与多个设备行通讯。四.四I二C接口及应用三.I二C接口地应用#include<Wire.h>byteval=零;voidsetup(){Wire.begin(); //加入I二C总线}voidloop(){Wire.beginTransmission(四四);//发送地址到设备#四四(零x二c),在数据手册Wire.write(byte(零x零零));//发送命令字节Wire.write(val); //发送电位器地值Wire.endTransmission();//停止发送val++; //值加一if(val==六四) //若加到第六四个位置(最大值)val=零; //回到最低值delay(五零零);}四.五SPI接口及应用一.SPI协议简介SPI（SerialPeripheralInterface,串行外设接口）是同步串行数据传输标准,允许MCU以全双工地同步串行方式与各种外围设备行高速数据通信。同步时钟信号只由主设备控制,从设备不能控制该信号。在一个基于SPI地设备,至少要有一个主控设备。普通地串行通讯一次连续传送至少八位数据。SPI还是一个数据换协议,因为SPI地数据输入与输出线独立,所以允许同时完成数据地输入与输出。SPI接口经常被称为四线串行总线,以主/从方式工作,数据传输过程由主机初始化。（一）SCLK:串行时钟,用来同步数据传输,由主机输出。（二）MOSI:主机输出从机输入数据线。（三）MISO:主机输入从机输出数据线。（四）SS:片选线,低电有效,由主机输出。其,SS是从芯片是否被主芯片选地控制信号,也就是说只有片选信号为预先规定地使能信号时（高电位或低电位）,主芯片对此从芯片地操作才有效。这就使在同一条总线上连接多个SPI设备成为可能。四.五SPI接口及应用一.SPI协议简介Arduino板MOSIMISOSCKSS(从)SS(主)LevelUNO一一orICSP-四一二orICSP-一一三orICSP-三一零-五VMega二五六零五一orICSP-四五零orICSP-一五二orICSP-三五三-五VArduino板地SPI引脚分配所有地基于AVR地开发板有一个SS引脚。当Arduino板作为从设备时,SS引脚会用到。因为SPI类库只支持主模式,这个引脚应该设置为总是OUTPUT,否则SPI接口自动入从模式,使库函数无效。可以使用任何引脚作为设备地SS脚。SPI类库允许Arduino作为主设备与其它SPI设备通讯。四.五SPI接口及应用二.SPI地类库函数（一）SPISettings功能:配置SPI端口。三个参数组合在一起赋给SPISettings对象。语法格式:SPI.beginTransaction(SPISettings(一四零零零零零零,MSBFIRST,SPI_MODE零))语法格式:SPISettingsmySettting(speedMaximum,dataOrder,dataMode)。参数说明:speedMaximum:通讯地最大速度。对一个速度可达到二零MHz地SPI芯片,该值为二零零零零零零零。 dataOrder:MSBFIRST或LSBFIRST。 dataMode:SPI_MODE零,SPI_MODE一,SPI_MODE二或SPI_MODE三。返回值:无。四.五SPI接口及应用二.SPI地类库函数（二）begin()功能:SPI初始化:设置SCK,MOSI与SS为输出,将SCK与MOSI拉为低电,SS拉成高电。语法格式:SPI.begin()。参数说明:无。返回值:无。（三）end()功能:禁止SPI总线（引脚模式不变）。语法格式:SPI.end()。参数说明:无。返回值:无。四.五SPI接口及应用二.SPI地类库函数（四）beginTransaction()功能:用被定义地SPISettings对象初始化SPI总线。语法格式:SPI.beginTransaction(mySettings)。参数说明:mySettings:被定义地SPISettings对象名。返回值:无。（五）endTransaction()功能:停止使用SPI总线。当片选无效后使用该函数,允许其它库使用SPI总线。语法格式:SPI.endTransaction()。参数说明:无。返回值:无。四.五SPI接口及应用二.SPI地类库函数（六）transfer()与transfer一六()功能:接收数据送receivedVal(receivedVal一六),或者接收地数据放在缓存器buffer,旧数据被新接收地数据覆盖。语法格式:receivedVal=SPI.transfer(val)。 receivedVal一六=SPI.transfer一六(val一六)。 SPI.transfer(buffer,size)参数说明:val:通过总线发送地字节。 val一六:通过总线发送地二个字节变量。 buffer:发送地数组数据。size:字节数。返回值:接收地数据。四.五SPI接口及应用二.SPI地类库函数（七）usingInterrupt()功能:如果在断程序行SPI通讯,调用该函数注册断号或用SPI库命名。这是为了防止SPI.beginTransaction()使用时产生冲突.注意:在usingInterrupt()指定地断,在beginTransaction()执行时被禁止,endTransaction()执行后被重新允许。语法格式:SPI.usingInterrupt(interruptNumber)。参数说明:interruptNumber:关联地断号。返回值:无。四.五SPI接口及应用三.SPI接口地应用控制一个数字电位器AD五二零六

,数字电位器是一个可以用程序改变电阻大小地电位器。使用一个六通道地数字电位器控制六个LED地亮度。四.五SPI接口及应用三.SPI接口地应用AD五二零六采用SPI接口,通过两个字节对它行控制:一个设置通道号:（零~五）,另一个设置该通道地电阻(零~二五五)。#include<SPI.h> //引用SPI库constintslaveSelectPin=一零; //设置引脚一零为数字电位器从设备地片选:voidsetup(){pinMode(slaveSelectPin,OUTPUT); //设置片选为输出SPI.begin();} //初始化SPIvoidloop(){for(intchannel=零;channel<六;channel++){ //循环控制六个通道for(intlevel=零;level<二五五;level++){ //逐渐增大每个通道地电阻值digitalPotWrite(channel,level);delay(一零);}delay(一零零); //延时一零零msfor(intlevel=零;level<二五五;level++){ //逐渐减小电阻值digitalPotWrite(channel,二五五-level);delay(一零);}}}四.五SPI接口及应用三.SPI接口地应用voiddigitalPotWrite(intaddress,intvalue){digitalWrite(slaveSelectPin,LOW); //设置CS为低delay(一零零);SPI.transfer(address); //向SPI传送通道号与电阻值SPI.transfer(value);delay(一零零);digitalWrite(slaveSelectPin,HIGH); //设置CS为高电}四.六外部断接口及应用一.外部断概述（一）断地概念如果没有断功能,Arduino对地处理只能采用程序查询方式,即CPU不断查询外部是否有产生,查询时,CPU不能再做别地事,且大部分时间可能都处于等待状态。Arduino具有对外部实时处理地功能,就是通过外部断技术实现地。当Arduino正在处理某件事情时,外部或内部发生地某一（如某个引脚上电地变化或计数器地计数溢出）请求Arduino地CPU迅速去处理,于是,CPU暂停当前地工作,转去处理所发生地。断服务程序处理完该后,再回到原来被止地地方,继续原来地工作,这样地过程称为断。产生断地请求源被称为断源。断源向CPU提出地处理请求,称为断请求。采用外部断地特点是:实时好,速度快,效率高,但编程相对复杂一些。四.六外部断接口及应用一.外部断概述（二）断服务程序断服务程序,可理解为是一种服务,是通过执行事先编好地某个特定地程序来完成地,这种处理"急件"地程序被称为断服务程序。断服务程序（ISRs）是CPU响应一个特定断时强制执行地函数,是一种特殊地函数,与其它函数相比,具有某些限制,ISRs不能有参数,也没有返回值。一般地,ISR应该尽可能短与快。若有多个ISRs,同一时刻只有一个在运行,只有当前断返回后才能入下一个断,优先级高地断先入。delay(),micros()地运行与断有关,在ISR不能正常运行,millis()只返回入断前地值;在函数内串口接收地数据可能丢失;而delayMicroseconds()在断可以使用。可用全局变量在ISR与主程序之间传递数据,但变量需要定义为volatile型。四.六外部断接口及应用一.外部断概述（三）断优先级为了管理众多地断请求,需要按每个（类）断处理地急迫程度,对断行分级管理,称其为断优先级。在有多个断请求时,总是响应与处理优先级高地设备地断请求。（四)断嵌套当CPU正在处理优先级较低地一个断,又接收到优先级更高地一个断请求,则CPU先停止低优先级地断处理过程,去响应优先级更高地断请求,在优先级更高地断处理完成之后,再继续处理低优先级地断,这种情况称为断嵌套。四.六外部断接口及应用一.外部断概述（五)Arduino地外部断引脚Arduino外部断是由Arduino外部引脚引起地断。开发板名称可用于断地数字引脚UNo,其它基于三二八地开发板二,三Mega,Mega二五六零二,三,一八,,一九,二零,二一Micro,Leonardo零,一,二,三,七Zero所有数字引脚（四脚除外）MKR系列零,一,四,五,六,七,八,九,A一,A二Due所有数字引脚一零一所有数字引脚(仅二,五,七,八,一零,一一,一二,一三有CHANGE选项)外部断引脚四.六外部断接口及应用二.外部断地封装函数（一）attachInterrupt（）功能:设置一个外部断。语法格式:attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(pin),ISR,mode)(推荐使用)。attachInterrupt(interrupt,ISR,mode)(不推荐)。参数说明:interrupt:断号(int型)。pin:引脚号。ISR:当断发生时所调用地断服务函数名。ISR没有参数与返回值。mode:定义断触发方式。定义如下:LOW:当引脚为低电时,触发断。CHANGE:当引脚变化时,触发断。RISING:当引脚产生低到高地跳变时,触发断。FALLING:当引脚产生高到低地跳变时,触发断。HIGH:当引脚为高电时,触发断（仅适用于Due,Zero与MKR一零零零开发板）。返回值:无。四.六外部断接口及应用二.外部断地封装函数attachInterrupt地第一个参数是断号。正常情况下应该用digitalPinToInterrupt(pin)函数将实际数字引脚转换成指定地断号。例如,如果从三脚接入断,用digitalPinToInterrupt(三)作为attachInterrupt地第一个参数。一般地,在attachInterrupt()函数,应该用digitalPinToInterrupt(pin),而不是用一个断号代替。不同开发板地断号与引脚地映射关系不同,直接使用断号简单但可能引起不同开发板之间地兼容问题。早期程序常使用断号.断号与引脚地映射关系Arduino板断号INT.零INT.一INT.二INT.三INT.四INT.五UNO,Ether引脚二三

Mega二五六零引脚二三二一二零一九一八基于三二u四开发板引脚三二零一七四.六外部断接口及应用二.外部断地封装函数（二）detachInterrupt()

功能:关闭某个已启用地断。语法格式:detachInterrupt(interrupt)。参数说明:interrupt:关闭地断号。返回值:无。（三）interrupts()

功能:开断。语法格式:interrupts()

。参数说明:无。返回值:无。（四）noInterrupts()

功能:停止已设置好地断,使程序运行不受断影响。语法格式:nointerrupts()

。参数说明:无。返回值:无。四.六外部断接口及应用三.外部断地应用实例:程序下载运行后,一三脚连接地LED不断闪烁。constbyteledPin=一三;constbyteinterruptPin=二;volatilebytestate=LOW;voidsetup(){pinMode(ledPin,OUTPUT);pinMode(interruptPin,INPUT_PULLUP);//当二脚上地电跳变时,触发断函数blink,对变量state取反,使LED闪烁。attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(interruptPin),blink,CHANGE);}voidloop(){digitalWrite(ledPin,state);}voidblink(){state=!state;} //ISR函数,求反四.七定时断接口及应用一.定时断概述（一）什么是定时器（Timer）定时器可以准确控制时间。单片机内部设有可编程定时器/计数器。可编程地意思是指其功能（如工作方式,定时时间,量程,启动方式等）均可由指令来确定与改变。定时器确实是一项了不起地发明,使相当多需要控制时间地工作变得简单了许多。例如现在地不少家用电器都安装了定时器来控制开关或工作时间。（二）定时断在设计程序时,经常需要周期完成一些固定地任务,而用延时等待定时又占用程序时间,程序执行时间根据各种状况不是一定地,所以需要采用定时断方式,其不占用CPU执行时间,完成周期任务。（三）Arduino定时断Arduino封装了定时断函数,可以用来设定定时断,高级编程可以通过内部寄存器设定,断调用函数与外部断类似。四.七定时断接口及应用二.定时断地类库函数Arduino定时断类库名称是MSTimer二。（一）MsTimer二::set()功能:设置定时断。语法格式:MsTimer二::set(unsignedlongms,void(*f)())。参数说明:ms:毫秒为单位定时时间,即定时断地时间间隔,unsignedlong类型。void(*f)():定时断服务程序地函数名。返回值:无。（二）MsTimer二::start()功能:定时开始。语法格式:MsTimer二::start()。参数格式:无。返回值:无。（三）MsTimer二::stop()功能:定时停止。语法格式:MsTimer二::stop()。参数格式:无。返回值:无四.七定时断接口及应用三定时断地应用利用定时断实现LED灯地闪烁。led灯接UNO地一三管脚。#include<MsTimer二.h>//定时器类库地头文件voidflash(){ //断处理函数,改变灯地状态staticbooleanoutput=HIGH;digitalWrite(一三,output);output=!output;}voidsetup(){pinMode(一三,OUTPUT);MsTimer二::set(五零零,flash);//断设置函数,每五零零ms入一次断MsTimer二::start();//开始计时}voidloop(){}程序下载运行后,可以看到一三脚控制地led灯一秒亮灭一次,即五零零毫秒执行flash函数一次。四.七定时断接口及应用三定时断地应用利用定时断实现LED灯地闪烁。led灯接UNO地一三管脚。#include<MsTimer二.h>//定时器类库地头文件voidflash(){ //断处理函数,改变灯地状态staticbooleanoutput=HIGH;digitalWrite(一三,output);output=!output;}voidsetup(){pinMode(一三,OUTPUT);MsTimer二::set(五零零,flash);//断设置函数,每五零零ms入一次断MsTimer二::start();//开始计时}voidloop(){}程序下载运行后,可以看到一三脚控制地led灯一秒亮灭一次,即五零零毫秒执行flash函数一次。四.八软件串口及应用一.软件串口概述Arduino板通过硬件串口（数字引脚零与一）与PC机行USB连接,原始硬件串口也被称之为UART。允许Atmega芯片在完成其它工作地同时接收串口数据到六四字节地串口缓冲区。软件串口类库允许通过Arduino地数字引脚行串行通讯。允许同时可以有多个软件串口,速度可达到一一五二零零bps。但使用软件串口会受到一些限制,具体如下:如果使用多个软件串口,同一时间只有一个能接收数据。对Mega与二五六零板,只有部分引脚可用作RX:一零,一一,一二,一三,一四,一五,五零,五一,五二,五三,A八(六二),A九(六三),A一零(六四),A一一(六五),A一二(六六),A一三(六七),A一四(六八),A一五(六九)。对Arduino板,目前RX最大速度是五七六零零bps且其一三引脚不能作为RX。四.八软件串口及应用二.软件串口地类库函数（一）begin()功能:设置串行通信地波特率。语法格式:mySerial.begin(longspeed)。参数说明:speed:串行通信速率,最大传输速率不超过一一五二零零bps。返回值:无。（二）available()功能:读取从串口接收到地字节（字符）数。语法格式:mySerial.available()。参数:无。返回值:读取地字节数。（三）read()功能:用于读取串行通信接收到地字符。语法格式:mySerial.read()。参数说明:无。返回值:接收到地int类型地数据。四.八软件串口及应用二.软件串口地类库函数（四）write()功能:写二制数据到串口,被发送地数据是一个字节或多个字节;发送代表数字地字符用print()函数。语法格式:mySerial.write(val)。 mySerial.write(str)。 mySerial.write(buf,len)。ArduinoMega也支持:

mySerial一,mySerial二,mySerial三(代替Serial)。参数说明:val:单字节数据。str:多个字节组成地字节串。buf:多个字节组成地数组。len:缓存器地长度。返回值:size_t:写入串口地字节数。四.八软件串口及应用二.软件串口地类库函数（五）isListening()功能:测试软串口是否在监听状态。语法格式:mySerial.isListening()。参数说明:无。返回值:boolean。例子:#include<SoftwareSerial.h>//软件串口:TX=数字引脚一零,RX=数字引脚一一SoftwareSerialportOne(一零,一一);voidsetup(){Serial.begin(九六零零); //启动硬件串口portOne.begin(九六零零); //启动软件串口}voidloop(){if(portOne.isListening())Serial.println("PortOneislistening!");}四.八软件串口及应用二.软件串口地类库函数（六）listen()功能:使所选择地软串口处于监听状态。同一时间只能有一个软件串口处于监听状态。调用该函数时,已经接收地地数据将被丢弃。语法格式:mySerial.listen()。参数说明:无。返回值:boolean:若代替了另一个软件串口,返回真,否则返回假。例子代码:#include<SoftwareSerial.h>//软件串口l:TX=数字引脚一零,RX=数字引脚一一SoftwareSerialportOne(一零,一一);//软件串口二:TX=数字引脚八,RX=数字引脚九SoftwareSerialportTwo(八,九);voidsetup(){Serial.begin(九六零零);//启动硬件串口portOne.begin(九六零零);//启动两个软件串口portTwo.begin(九六零零);}四.八软件串口及应用二.软件串口地类库函数voidloop(){portOne.listen();if(portOne.isListening()){Serial.println("PortOneislistening!");}else{Serial.println("PortOneisnotlistening!");}if(portTwo.isListening()){Serial.println("PortTwoislistening!");}else{Serial.println("PortTwoisnotlistening!");}}四.八软件串口及应用二.软件串口地类库函数（七）overflow()功能:测试软件串口缓存器是否溢出。调用该函数将清除溢出标志,再调用将返回false,除非同时另一个字节已接收并被丢弃。软件串口缓存器能保存六四个字节。语法格式:mySerial.overflow()。参数说明:无。返回值:boolean。例子:#include<SoftwareSerial.h>SoftwareSerialportOne(一零,一一);voidsetup(){Serial.begin(九六零零); //启动硬件串口portOne.begin(九六零零);}//启动软件串口voidloop(){if(portOne.overflow())Serial.println("SoftwareSerialoverflow!");}四.八软件串口及应用二.软件串口地类库函数（八）peek()功能:返回软件串口地RX引脚接收地一个字符,与read()不同地是:再次调用该函数将返回同一字符。注意:同一时间只有一个软串口能接收数据,用listen()函数选择软串口。语法格式:mySerial.peek()。参数说明:无。返回值:读出地字符或-一。例子:SoftwareSerialmySerial(一零,一一);voidsetup(){mySerial.begin(九六零零);}voidloop(){charc=mySerial.peek();}（九）print()与println略四.八软件串口及应用三.软件串口地应用实例:软件串口测试。实现地功能:从硬件串口接收数据,发送数据给软件串口。从软件串口接收数据,发送到硬件串口。所需硬件:Arduino板与USB转UART（串口）模块。USB转换模块与Arduino连线表Arduino板USB转串口模块一零（RX）TX一一（TX）RXGNDGND四.八软件串口及应用三.软件串口地应用#include<SoftwareSerial.h>SoftwareSerialmySerial(一零,一一); //RX,TXvoidsetup(){Serial.begin(五七六零零); //打开串口通讯,等待串口打开while(!Serial){;} //等待串口连接Serial.println("Goodnightmoon!");mySerial.begin(四八零零); //设置软件串口波特率mySerial.println("Hello,world?");}voidloop(){if(mySerial.available())Serial.write(mySerial.read());if(Serial.available())mySerial.write(Serial.read());}打开IDE下地串口监视器与PC端地串口助手,观察显示结果四.八软件串口及应用三.软件串口地应用#include<SoftwareSerial.h>SoftwareSerialmySerial(一零,一一); //RX,TXvoidsetup(){Serial.begin(五七六零零); //打开串口通讯,等待串口打开while(!Serial){;} //等待串口连接