在很多时候，Arduino需要和其他设备相互通讯，而最常见最简单的方式就是串口通讯。本篇介绍Arduino硬件串口通讯，了解相关函数的使用。

1. 硬件串口

在PC机上最常见的串行通讯协议是RS-232串行协议，而各种微控制器(单片机)上采用的是TTL串行协议，两者电平不同，需要经过相应电平转换才能进行相互通讯。

Arduino Uno R3开发板上，硬件串口位于Rx(0)和Tx(1)引脚上，Arduino的USB口通过转换芯片与这两个引脚连接。该转换芯片会通过USB接口在PC机上虚拟出一个用于Arduino通讯的串口，我们下载程序也是通过串口进行的。

硬件串口接口

2. 相关函数介绍

Arduino提供的串口通讯函数非常丰富，详细介绍参考Arduino官网串口使用指南。

Serial.begin()

• 描述：开启串口，通常置于setup()函数中。
• 原型：
  • Serial.begin(speed)
  • Serial.begin(speed, config)
• 参数：
  • speed：波特率，一般取值9600,115200等。
  • config：设置数据位、校验位和停止位。默认SERIAL_8N1表示8个数据位，无校验位，1个停止位。
• 返回值：无。

Serial.end()

• 描述：禁止串口传输。此时串口Rx和Tx可以作为数字IO引脚使用。
• 原型：Serial.end()
• 参数：无。
• 返回值：无。

Serial.print()

• 描述：串口输出数据，写入字符数据到串口。
• 原型：
  • Serial.print(val)
  • Serial.print(val, format)
• 参数：
  • val：打印的值，任意数据类型。
  • config：输出的数据格式。BIN(二进制)、OCT(八进制)、DEC(十进制)、HEX(十六进制)。对于浮点数，此参数指定要使用的小数位数。
• 示例：
  • Serial.print(78, BIN) 得到 "1001110"
  • Serial.print(78, OCT) 得到 "116"
  • Serial.print(78, DEC) 得到 "78"
  • Serial.print(78, HEX) 得到 "4E"
  • Serial.print(1.23456, 0) 得到 "1"
  • Serial.print(1.23456, 2) 得到 "1.23"
  • Serial.print(1.23456, 4) 得到 "1.2346"
  • Serial.print('N') 得到 "N"
  • Serial.print("Hello world.") 得到 "Hello world."
• 返回值：返回写入的字节数。

Serial.println()

• 描述：串口输出数据并换行。
• 原型：
  • Serial.println(val)
  • Serial.println(val, format)
• 参数：
  • val：打印的值，任意数据类型。
  • config：输出的数据格式。
• 返回值：返回写入的字节数。

Serial.available()

• 描述：判断串口缓冲区的状态，返回从串口缓冲区读取的字节数。
• 原型：Serial.available()
• 参数：无。
• 返回值：可读取的字节数。

Serial.read()

• 描述：读取串口数据，一次读一个字符，读完后删除已读数据。
• 原型：Serial.read()
• 参数：无。
• 返回值：返回串口缓存中第一个可读字节，当没有可读数据时返回-1，整数类型。

Serial.readBytes()

• 描述：从串口读取指定长度的字符到缓存数组。
• 原型：Serial.readBytes(buffer, length)
• 参数：
  • buffer：缓存变量。
  • length：设定的读取长度。
• 返回值：返回存入缓存的字符数。

3. 实验步骤

1. 通过数据线连接开发板到PC机。

2. 新建sketch，拷贝如下代码替换自动生成的代码并进行保存。

/*
   Serial
   串口通讯实验
*/
int incomedate = 0;
void setup() {

  Serial.begin(9600); //设置串口波特率9600

  Serial.println(78, BIN);// "1001110"
  Serial.println(78, OCT);// "116"
  Serial.println(78, DEC);// "78"
  Serial.println(78, HEX);// "4E"
  Serial.println(1.23456, 0);// "1"
  Serial.println(1.23456, 2);// "1.23"
  Serial.println(1.23456, 4);// "1.2346"
  Serial.println('N');// "N"
  Serial.println("Hello world.");// "Hello world."
}

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 == 'H')
    {
      Serial.println("Good Job!");
    }
  }

  delay(1000);

}

3. 设置好对应端口号和开发板类型进行程序下载。

程序下载

4. 打开串口监视器，设置波特率9600，观察串口打印信息。输入"H"，串口返回"Good Job!"。

实验现象