【Arduino】シリアル通信の方法 - とある科学の備忘録

Arduino には、Serial というシリアル通信用のライブラリが入っています。そのライブラリを使ってPC - Arduino や、Arduino - Arduino　間でシリアル通信を使ってデータを送受信することができます。

1.それぞれの関数
プログラム達
2.Arduinoのシリアル通信に関する記事
3.参考文献

1.それぞれの関数

begin()

構文：Serial.begin(bitrate);

シリアル通信を開始します。bitrate には、シリアル通信の速度（bit/second）を指定します。Arduino 同士で接続する場合は、ビットレートを任意の値（整数）に変えることができます。PCとArduinoで通信をする場合は、ビットレートは300, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 28800, 38400, 57600, 115200 の中から選んでください。
勿論、送信側と受信側のビットレートは同じにします。

print()

構文1：Serial.print(文字列);
ASCII形式でデータをシリアルポートへ出力します。
http://www3.nit.ac.jp/~tamura/ex2/ascii.html

数値は1桁ずつASCII文字に変換されます。浮動小数点数の場合は、小数点以下第2位まで出力するのがデフォルトの動作です。バイト型のデータは1文字として送信されます。文字列はそのまま送信されます。

Serial.print(78)  // "78"が出力
Serial.print("Hello world.") // "Hello world."

構文2：Serial.print(文字列, format);
formatで送信する文字列の種類を指定します。「BIN」→2進数、「OCT」→8進数、DEC→「10進数」、「HEX」→16進数

Serial.print(78, BIN) - "1001110"が出力されます。 
Serial.print(78, OCT) - "116"が出力されます。 
Serial.print(78, DEC) - "78"が出力されます。 
Serial.print(78, HEX) - "4E"が出力されます。

しかし、format を変更しても、送信される文字列はあくまでASCIIコードに基づいています。

println()

ASCII形式でデータをシリアルポートへ出力します。データの最後に改行（ASCIIでは、「CR（0x0d）」と「LF（0x0a）」が付けられます。

Serial.print("Hello")
Serial.println(" world.") 
Serial.println("Yeah!!")

と書くと、

Hello world.
Yeah!!

と表示されます。「Serial.ptint()関数は改行はないので「Hello」と「world」は同じ行に表示されています。

write()

構文：Serial.write(data);

1バイトの数値データ（構文中でのdata）を送信します。
print()関数などとの違いは、ASCII文字としてではなく、数値として送られることです。
例えば

Serial.write(3);

と書けば、ASCII文字列の「”3”」つまり（ｂ110011 1010 1010）ではなく、二進数の3（b0000 0011）と送られます。

abailable()

構文：int data_num = Serial.available()

シリアル通信で受信したデータのバイト数を取得します。シリアル通信を行うことができないときは -1 が返されます。

例えば、

while (Serial.available() <= 0)
Serial.println("data received");

と書くことで、データが送信されたら「data received」と送信するプログラムを書くことができます。

readStringUntil()

ある一定の文字まで受信データを読み込みます。

例えば、

String data = Serial.readStringUntil("\n");

というプログラムの場合、「\n」が受信されるまでデータを受信し続けてその結果をdataに格納します。
また、タイムアウト機能もあり、一定時間「\n」が受信されなければタイムアウトとしてデータの受信を中断し、次の処理に進みます。タイムアウト時間はる setTimeout 関数で決定できます。

setTimeout()

構文：Serial.setTimeout(ms);
readStringUntil関数のタイムアウト時間を指定します。単位はｍｓで、初期値は1000msとなっています。

プログラム達

一秒ごとに自然数をひとつずつ送信するプログラム

int i = 0;
void setup() {
  // ビットレート9600でシリアル通信を開始
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  i++;
  
  //値を送信
  Serial.println(i);
  
  //一秒待つ
  delay(1000);
}

　
実行すると、

1
2
3

...と表示されます。

受信した文字列をそのまま送信する

void setup() {
  // ビットレート9600でシリアル通信を開始
  Serial.begin(9600);
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  int data;
  while (Serial.available() <= 0)
  data = Serial.read();
  Serial.print("received data ->"); 
  Serial.println(data);
}

Arduinoに何か文字列を送信すると、そのまま文字列が返ってきます。

受信した文字の種類でLEDを点灯・消灯させる

#define LED_PIN 13

void setup() {
  // ビットレート9600でシリアル通信を開始
  Serial.begin(9600);
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  while (Serial.available() <= 0)
  
  switch(Serial.read()){
    case 'y':
      // 「ｙ」を受信
      digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
      break;
    case 'n':  
      // 「ｎ」を受信
      digitalWrite(LED_PIN, LOW);
      break;
  }
}