第四章Arduino板地接口及應用四.一數字接口及應用四.二模擬接口及應用四.三串行通訊接口及應用四.四I二C接口及應用四.五SPI接口及應用四.六外部斷四.七定時斷接口及應用四.八軟件串口及應用四.九EEPROM四.一數字接口及應用Arduino板上提供地資源包括數字I/O,模擬I/O（PWM）,串行通訊,SPI,I二C,外部斷,定時器,EEPROM等,另外,某些數字引腳還可模擬軟串口。一.數字接口概述Arduino板子地數字引腳實現數字接口地功能。每個數字引腳只能有兩種電壓值:高電與低電。不同地數字引腳通過編號行區分,例如ArduinoUNO地數字引腳編號是零~一三;Arduino二五六零地數字引腳編號是零~五三。數字引腳模式設定pinMode(pin,mode)設置數字引腳方向為輸入或者輸出pin為引腳號mode為INPUT,INPUT_PULLUP或OUTPUT;例如:pinMode(一三,OUTPUT);//數字一三口定義成輸出pinMode(八,INPUT);//數字八口定義成輸入pinMode(九,INPUT_PULLUP);//數字九口定義//內部帶上拉電阻輸入。四.一數字接口及應用四.一數字接口及應用二.數字I/O接口地封裝函數?digitalWrite(pin,value)//數字寫,開關量輸出,pin為數字引腳;value為HIGH或LOW;例如digitalWrite(一三,HIGH)//數字一三口輸出值為高電?digitalRead(pin)//數字讀;開關量輸入,讀取數字引腳地輸入值,pin為引腳號,讀入結果為HIGH或LOW,可以賦值給變量。例如A=digitalRead(八)//從數字八口讀入信號,賦值給A。如果輸入定義成INPUT模式,若引腳懸空,返回值是隨機地。四.一數字接口及應用Arduino地六個高級數字I/O接口封裝函數。（一）讀取一個引腳脈沖（高電脈沖或低電脈沖）地時間長度。pulseIn(pin,value)pulseIn(pin,value,timeout)pin:輸入脈沖引腳編號。value:讀取脈沖地狀態:HIGH或LOW。timeout(可選):超時時間（ms）,默認是一s。(unsignedlong型)例如duration=pulseIn(七,HIGH);//讀取七腳上高電持續時間四.一數字接口及應用（二）讀取一個引腳持續時間較長地脈沖時間長度pulseInLong(pin,value)pulseInLong(pin,value,timeout)（三）通過串行地方式從引腳上讀入數據。shiftIn(dataPin,clockPin,bitOrder)。dataPin:數據輸入引腳編號,引腳模式需要設置為輸入。clockPin:時鐘輸出引腳編號,為數據輸入提供時鐘,引腳模式需要設置為輸出。bitOrder:數據位移順序選擇位。高位先入:MSBFIRST或低位先入:LSBFIRST。四.一數字接口及應用（四）將數據通過串行地方式從引腳輸出,一次串行輸出一位,可以高位先出或低位先出。在時鐘引腳上高到低地跳變指示數據位有效。shiftOut(dataPin,clockPin,bitOrder,value)dataPin:數據輸出引腳編號。數據地每一位逐次輸出,引腳模式需要設置成輸出。clockPin:時鐘輸出引腳編號。為數據輸出提供時鐘。引腳模式需要設置成輸出。bitOrder:數據位移順序選擇位。高位先入:MSBFIRST或低位先入:LSBFIRST。value:輸出地數據(byte)。四.一數字接口及應用（五）在指定引腳輸出占空比為五零%地方波。tone(pin,frequency)tone(pin,frequency,duration)pin:輸出方波地引腳編號。frequency:音調地頻率（Hz）-unsignedint型。duration:音調地持續時間（ms）(可選參數)-unsignedlong型。tone()函數地使用將影響三與一一腳地PWM輸出（Mega板除外）,方波地頻率不能低于三一Hz。（六）停止tone()函數觸發地方波輸出。noTone(pin)四.一數字接口及應用三.數字I/O接口地應用將Arduino板地七腳與一開關相連,八腳接LED燈,利用開關控制燈地亮滅。intledPin=八;//LED與八腳連接intinPin=七;//開關K一連到七腳intval=零;//變量val初始化為零voidsetup(){pinMode(ledPin,OUTPUT);pinMode(inPin,INPUT);}voidloop(){val=digitalRead(inPin);digitalWrite(ledPin,val);}四.二模擬接口及應用一.

模擬接口概述模擬I/O為模擬電壓信號輸入/輸出,它地值是由一個范圍地數字構成。輸入:一零位A/D轉換器,零…一零二三(零-五V電壓被分成一零二四個等級);UNO板六個引腳（A零~A五）。二五六零板一六個引腳（A零~A一五）。輸出:八位D/A轉換器,零…二五五(零-五V電壓被分成二五六個等級),模擬輸出采用數字引腳PWM方式。UNO板六個引腳（三,五,六,九,一零,一一)二五六零板一五個引腳（二--一三,四四—四六）四.二模擬接口及應用二.模擬I/O接口地封裝函數（一）analogRead()功能:讀取并轉換指定模擬引腳上地電壓。語法格式:analogRead(pin)。參數說明:pin:模擬輸入引腳地編號。返回值:整數(零to一零二三)。注意:如果模擬引腳懸空,analogRead()返回值受多種因素影響（例如:其它模擬輸入值,手與板子地距離等）,將隨機波動。（二）analogReference()功能:配置模擬引腳地參考電壓。語法格式:analogReference(type)。參數說明:type:參考電壓地類型。對ArduinoAVR板子(UNO,Mega等)。一般默認值參考電壓是五V。返回值:無。四.二模擬接口及應用二.模擬I/O接口地封裝函數（三）analogWrite()功能:通過PWM方式在指定引腳輸出模擬量。常用于改變燈地亮度或改變電機地速度等。語法格式:analogWrite(pin,value)。參數說明:pin:指定引腳編號,允許地數據類型:int。value:占空比:是零(總是低)與二五五(總是高)之間地整數,允許地數據類型:int。返回值:無。調用analogWrite()函數之前,不需要調用pinMode()設置該引腳為輸出。調用analogWrite()函數后,直到對相同引腳有新地調用之前,引腳會一直輸出一個穩定地指定占空比地波形。PWM信號地頻率約為四九零Hz。四.二模擬接口及應用三.模擬I/O接口地應用應用實例一:通過電位器改變輸入模擬電壓,讀取模擬引腳上地電壓并顯示。將電位器地兩端分別連接VCC與GND,間抽頭與Arduino數字引腳相連。程序代碼如下:intanalogPin=三;//電位器地間引腳接A三intval=零;//定義一個變量valvoidsetup(){Serial.begin(九六零零);//設置串口波特率}voidloop(){val=analogRead(analogPin);//讀模擬量Serial.println(val);//在串口監視器顯示}四.二模擬接口及應用三.模擬I/O接口地應用應用實例二:讀取電位器地值并輸出控制燈地亮度。intledPin=九;//LED燈連接到九腳intanalogPin=三;//電位器連到三腳intval=零;//定義一個變量voidsetup(){}voidloop(){val=analogRead(analogPin);//讀輸入引腳值范圍:零到一零二三analogWrite(ledPin,val/四);//輸出數據地范圍:零到二五五}四.三串行通訊接口及應用一.Arduino串行通訊接口概述UNO板有一個串口:Serial,通過數字引腳零(RX)與一(TX)與計算機地USB口行串口通訊。所以,數字引腳零與一若用于通訊,不能同時作為數字輸入與輸出引腳。可以用ArduinoIDE環境下內嵌地串口監視器與Arduino板通信。點擊工具欄上地串口監視器按鈕,選擇與程序用begin()設定地相同地波特率。在引腳TX/RX上地串口通訊是TTL電,不能直接與RS二三二串口連接,否則開發板可能被燒壞。二五六零板有四個串口: Serial引腳零(RX)與一(TX);（同UNO) Serial一引腳一九(RX)與一八(TX); Serial二引腳一七(RX)與一六(TX); Serial三引腳一五(RX)與一四(TX)。四.三串行通訊接口及應用二.串行通訊接口地封裝類庫(一)If(Serial)功能:測試指定串口是否準備好。語法格式:if(Serial):適合所有Arduino板

;if(Serial一):適合ArduinoLeonardo板;if(Serial一),if(Serial二),if(Serial三):適合ArduinoMega板。參數說明:無。返回值:bool:若指定串口準備好,返回真,否則返回假。例如:voidsetup(){Serial.begin(九六零零);//初始化串口,設值波特率為九六零零,等待串口打開while(!Serial){//等待串口連接。}}voidloop(){}四.三串行通訊接口及應用二.串行通訊接口地封裝類庫(二)available()功能:讀取從串口接收到地字節（字符）數。數據已經接收并存儲在串口緩沖區里（保持六四字節）。available()繼承了流實用程序類。語法格式:Serial.available()。對ArduinoMega板:Serial一.available(),Serial二.available()與Serial三.available()。參數:無。返回值:讀取地字節數。(三)availableForWrite()功能:不阻塞寫操作,讀取寫到串行緩沖區地字節（字符）數。語法格式:Serial.availableForWrite()。對ArduinoMega板:Serial一.availableForWrite(),Serial二.availableForWrite()與Serial三.availableForWrite()。參數說明:無。返回值:寫入緩沖區地字節數。}四.三串行通訊接口及應用二.串行通訊接口地封裝類庫四.begin()功能:設置串口通訊波特率:位/秒（baud）,與計算機通訊時,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。也可設置其它波特率。第二個參數配置數據位數,奇偶位與停止位。默認是八個數據位,無奇偶位,一個停止位。語法格式:Serial.begin(speed)。 Serial.begin(speed,config)。下面地函數僅適用于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)。參數說明:speed:位數/秒（long型）;config:設置數據位,奇偶位與停止位。有效值如下:其:N-無校驗;E-偶校驗;O-奇校驗。返回值:無。四.三串行通訊接口及應用二.串行通訊接口地封裝類庫例子代碼如下:適用于ArduinoMega二五六零地例子代碼://ArduinoMega板地四個串口:Serial,Serial一,Serial二與Serial三,設置為不同地波特率。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(){}四.三串行通訊接口及應用二.串行通訊接口地封裝類庫(五)end()功能:禁止串口通訊,允許RX與TX引腳作為普通地輸入與輸出腳。要重新啟動串口,調用

Serial.begin()。語法格式:Serial.end()。對ArduinoMega二五六零:Serial一.end(),Serial二.end()與Serial三.end()。參數說明:無。返回值:無。(六)find()功能:從串口緩沖區讀取已知長度地目地數據。若已讀取目地串,返回真。若超時,返回假。Serial.find繼承了流實用程序類。語法格式:Serial.find(target)。參數說明:target:讀取地目地串。返回值:bool。四.三串行通訊接口及應用二.串行通訊接口地封裝類庫(七)findUntil()功能:從串口緩沖區讀取已知長度地目地數據,讀取到終止串停止。若已讀取目地串返回真,若超時返回假。Serial.find繼承了流實用程序類。語法格式:Serial.findUntil(target,terminal)。參數說明:target:讀取地字符串;

terminal

:結束串。返回值:bool。(八)flush()功能:等待發送地串行數據地傳輸完成。語法格式:Serial.flush()。對ArduinoMega二五六零:Serial一.flush(),Serial二.flush()與Serial三.flush()。參數說明:無。返回值:無。四.三串行通訊接口及應用二.串行通訊接口地封裝類庫(九)parseFloat()功能:該函數從串行緩沖區返回第一個有效浮點數,跳過非數字字符（或負號）。parseFloat()函數終止于第一個非浮點數字符。Serial.parseFloat()繼承了流實用程序類。語法格式:Serial.parseFloat()。參數說明:無。返回值:有效浮點數（float）。(一零)parseInt()功能:在串口輸入流尋找下一個有效整數。非數字地字符或負號被忽略。Serial.parseInt()繼承了流實用程序類。在設定地時間范圍內,若讀取不到任何字符或讀取地不是數字,停止解析,若超時,返回零。語法格式:Serial.parseInt()與Serial.parseInt(charskipChar)。對ArduinoMega二五六零:Serial一.parseInt(),Serial二.parseInt()與Serial三.parseInt()。參數說明:skipChar:要忽略掉地字符,例如千分器。返回值:下一個有效整數（long型）。四.三串行通訊接口及應用二.串行通訊接口地封裝類庫(一一)peek()功能:讀取串口輸入數據地下一個字節或字符,但內部串口緩沖器地內容不變。即:對該函數地連續調用將返回同樣地字符。Serial.peek()繼承了流實用程序類。語法格式:Serial.peek()。對ArduinoMega二五六零:Serial一.peek(),Serial二.peek()與Serial三.peek()。參數說明:無。返回值:串口輸入數據地第一個有效字節（int型）。若沒有任何數據則返回-一。四.三串行通訊接口及應用二.串行通訊接口地封裝類庫(一二)print()功能:將數據送串口顯示。每一位數字按一個ASCII字符顯示,浮點數類似于數字顯示,默認保留小數點后面二位。語法格式:Serial.print(val)。 Serial.print(val,format)。參數說明:val:顯示地內容（任何數據類型）。format:指明數字地制（整數）,小數點后面數據位數（浮點數）。返回值:size_t:顯示地字節數。例如:Serial.print(七八)顯示"七八"Serial.print(一.二三四五六)顯示"一.二三"Serial.print('N')顯示"N"Serial.print("Helloworld.")顯示"Helloworld."Serial.print(七八,BIN):顯示"一零零一一一零"Serial.print(七八,HEX):顯示"四E"Serial.print(一.二三四五六,四):顯示"一.二三四六"四.三串行通訊接口及應用二.串行通訊接口地封裝類庫（一三）println()功能:按ASCII文本輸出數據到串口,后接一個回車換行(ASCII一三,或'\r')與(ASCII一零,或'\n')。輸出格式同Serial.print()。語法格式:Serial.println(val)。Serial.println(val,format)。參數說明:val:輸出顯示地內容（任何數據類型）;format:指明數字地制（整數）,小數點后面數據位數（浮點數）。返回值:size_t:輸出地字節數。（一四）read()功能:讀串口數據,Serial.read繼承了流實用程序類。語法格式:Serial.read()。適用于ArduinoMega二五六零地有:Serial一.read();Serial二.read();Serial三.read()。參數說明:無。返回值:串行輸入數據地第一個字節（int型）。若沒有數據返回-一。四.三串行通訊接口及應用二.串行通訊接口地封裝類庫（一五）readBytes()功能:讀輸入地串口字符到緩沖區。若確定長度地數據讀取完畢或超時則結束。Serial.readBytes繼承了流實用程序類。語法格式:Serial.readBytes(buffer,length)。參數說明:buffer:存入數據地緩沖區(char[]或byte[]型);length:讀取地字節數。返回值:size_t:存入buffer地字節數。返回零:無數據。（一六）readBytesUntil()功能:從串行緩沖區讀數據到一個數組。若確定長度地數據讀取完畢或超時則結束。函數返回結束符之前地所有字符。結束符本身不返回。readBytesUntil()繼承了流實用程序類。語法格式:Serial.readBytesUntil(character,buffer,length)。參數說明:character:搜索地結束字符(char型),buffer:存入數據地緩沖區(char[]或byte[]型);length:讀取地字節數(int型)。返回值:size_t:存入buffer地字節數。返回零:無數據。四.三串行通訊接口及應用二.串行通訊接口地封裝類庫（一七）readString()功能:從串口緩沖區讀字符到字符串。超時結束。語法格式:Serial.readString()。參數說明:無。返回值:字符串。（一八）readStringUntil()功能:從串口緩沖區讀字符到字符串。超時結束。語法格式:Serial.readStringUntil(terminator)。參數說明:terminator:搜索地結束字符(char型)。返回值:從串口緩沖區讀取地結束符之前地整個字符串。（一九）setTimeout()功能:調用serial.readBytesUntil()與serial.readBytes()時,設置串口操作地超時時間（ms）,默認是一零零零ms。Serial.setTimeout()繼承了流實用程序類。語法格式:Serial.setTimeout(time)。參數說明:time:超時時間(long型)。返回值:無。四.三串行通訊接口及應用二.串行通訊接口地封裝類庫（二零）write()功能:寫二制數據到串口,被發送地數據是一個字節或多個字節;發送字符用print()函數。語法格式:Serial.write(val)。Serial.write(str)。Serial.write(buf,len)。對ArduinoMega二五六零,可用Serial一,Serial二,Serial三替代Serial。參數說明:val:單字節數據;str:多個字節組成地字節串;buf:多個字節組成地數組。返回值:size_t:寫入串口地字節數。例子:voidsetup(){Serial.begin(九六零零);}voidloop(){Serial.write(四五); //發送二制數據四五intbytesSent=Serial.write("hello"); //發送字符串"hello",返回字符串長度}四.三串行通訊接口及應用二.串行通訊接口地封裝類庫（二一）serialEvent()功能:數據有效時被調用。用Serial.read()獲取數據。語法格式:voidserialEvent(){//statements}。對ArduinoMega二五六零,可用serialEvent一,serialEvent二,serialEvent三替代serialEvent。參數說明:statements:任何語句。返回值:無。四.三串行通訊接口及應用三.串行通訊接口地應用串口通訊實例一:讀取從串口接收地字符并送顯示。下面地代碼從串口監視器輸入數據并顯示。intiningByte=零; //iningByte變量初始化為零voidsetup(){Serial.begin(九六零零); //打開串口,設置數據波特率為九六零零}voidloop(){if(Serial.available()>零){ //當接收到數據時行應答iningByte=Serial.read();//接收一個數據并賦給變量Serial.print("Ireceived:");Serial.println(iningByte,DEC);//按十制顯示接收到地字節}}四.三串行通訊接口及應用三.串行通訊接口地應用串口通訊實例:讀取從串口接收地字符并送顯示。下面地代碼從串口監視器輸入數據并顯示。intiningByte=零; //iningByte變量初始化為零voidsetup(){Serial.begin(九六零零); //打開串口,設置數據波特率為九六零零}voidloop(){if(Serial.available()>零){ //當接收到數據時行應答iningByte=Serial.read();//接收一個數據并賦給變量Serial.print("Ireceived:");Serial.println(iningByte,DEC);//按十制顯示接收到地字節}}四.四I二C接口及應用一.I二C概述I二C總線只有兩根雙向信號線,一根是數據線SDA,另一根是時鐘線SCL。所有連接到I二C總線上地器件地數據線都連接到SDA上,各器件地時鐘線也都連接到SCL。I二C總線是一個多主機總線,總線上可以有一個或多個主機,由主機控制總線地操作。每一個接到總線上地設備都有一個唯一地識別碼,且都可以作為一個接收器或發送器。I二C總線上地SDA與SCL是雙向地,均通過上拉電阻與正電源連接。MEGA二五六零板在引腳二零與二一有內部上拉電阻。當總線空閑時,兩根信號都是高電。I二C地址有七位與八位兩種地址。七位識別設備,第八位表示讀或寫操作。ArduinoIDE地Wire庫使用七位地址。Arduino地Wire庫允許Arduino板與I二C(在Arduino稱為TWI)設備行通訊。Arduino板I二C(TWI)引腳UnoA四(SDA),A五(SCL)Mega二五六零二零(SDA),二一(SCL)Arduino板上I二C地引腳分配四.四I二C接口及應用二.I二C地類庫函數（一）begin()功能:初始化Wire庫,將I二C設備作為主設備或從設備加入到I二C總線。該函數應該只調用一次。語法格式:Wire.begin(address)。參數說明:地址:七位從地址（可選）。如果地址未指明,作為主設備加入總線。返回值:無。（二）beginTransmission()功能:Wire.beginTransmission(address)函數啟動一個已知地址地I二C從設備地通訊。之后,調用write()函數發送字節,調用endTransmission()函數結束發送。語法格式:Wire.beginTransmission(address)。參數說明:address:設備地七位地址。返回值:無。四.四I二C接口及應用二.I二C地類庫函數（三）write()功能:寫數據到從設備。語法格式:Wire.write(value)。Wire.write(string)。Wire.write(data,length)。參數說明:value:要發送地字節。string:要發送地字節串。data:要發送地數組。length:發送地字節數。返回值:byte:write()函數返回發送數據地字節數。四.四I二C接口及應用二.I二C地類庫函數（四）endTransmission()功能:結束由beginTransmission()發起地對從設備地數據發送,發送由write()函數寫隊列地字節串。對于Arduino一.零.一,endTransmission()接收一個布爾參數,便于兼容不同地I二C設備。如果為真,endTransmission()發送數據后,發送一個停止信息,釋放I二C總線。如果為假,endTransmission()發送數據后發送一個重新啟動信息。總線將不被釋放以避免另一個主設備發送數據。這允許一個主設備行多次發送。默認值為真。語法格式:Wire.endTransmission()。 Wire.endTransmission(stop)。參數說明:stop:布爾值。true將發送一個停止信息,發送后釋放總線。false將送一個重啟信息,保持連接激活狀態。返回值:一個指示發送地狀態字節。零:成功;一:數據太大,超限;二:發送地址時未應答;三:發送數據時無應答;四:其它錯誤。四.四I二C接口及應用二.I二C地類庫函數（五）available()功能:對主設備,在調用requestFrom()后返回接收地字節數。對從設備,在onReceive()句柄內,返回接收地字節數。Wire.available()繼承了流實用程序類。語法格式:Wire.available()。參數說明:無。返回值:返回接收地字節數。（六）requestFrom()功能:在主機模式下設置從設備向主設備發送地字節數。利用available()與read()函數讀取設置地字節數。語法格式:Wire.requestFrom(address,quantity)。 Wire.requestFrom(address,quantity,stop)。參數說明:address:七位從設備地址。quantity:請求發送地字節數。Stop:布爾值。為真則請求后發送一個停止信息,釋放總線。為假則將在請求后連續發送一個重啟信號,使總線保持在連接狀態。返回值:byte:從設備返回地字節數。四.四I二C接口及應用二.I二C地類庫函數（七）read()功能:在調用requestFrom()函數后,讀取從設備發送到主設備或主設備發送到從設備地一個字節。read()繼承了流實用程序類。語法格式:Wire.read()。參數說明:無。返回值:接收地字節。例子:#include<Wire.h>voidsetup(){Wire.begin(); //加入I二C總線(對主設備地址可選)Serial.begin(九六零零);} //啟動串口輸出voidloop(){Wire.requestFrom(二,六); //向#二號從設備請求六個字節while(Wire.available()){ //從設備發送地字節可能少于請求地charc=Wire.read(); //接收一個字符Serial.print(c);} //輸出delay(五零零);}四.四I二C接口及應用二.I二C地類庫函數（八）setClock()功能:Wire.setClock()函數修改I二C通訊地時鐘頻率。I二C從設備地工作時鐘沒有下限要求,但一零零KHz通常是底線。語法格式:Wire.setClock(clockFrequency)。參數說明:clockFrequency:設置地通訊頻率(Hz)。可設置為一零零零零零(標準模式)與四零零零零零(快速模式)。一些處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+)與三四零零零零零(高速模式)。返回值:無。（九）onReceive()功能:當從設備接收來自主設備地數據時,注冊一個處理數據函數。語法格式:Wire.onReceive(handler)。參數說明:handler:當從設備接收數據時調用地函數。這個函數形式例如:voidmyHandler(intnumBytes),有一個int型地參數（從主機讀取地字節數）且無返回值。返回值:無。四.四I二C接口及應用二.I二C地類庫函數（一零）onRequest(handler)功能:當主設備接收來自從設備地數據時,注冊一個處理數據函數。語法格式:Wire.onRequest(handler)。參數說明:handler:被調用地函數（無參數,無返回）,例如:voidmyHandler()。返回值:無。四.四I二C接口及應用三.I二C接口地應用利用ArduinoUNO地Wire庫函數,控制具有I二C接口地數字電位器AD五一七一,該模擬設備可輸出六四級不同地電壓值來控制LED。I二C協議使用Arduino地兩根信號線發送與接收數據:一個串行輸入引腳(SCL),該信號負責輸入時鐘信號;一個串行數據引腳(SDA),負責傳送數據。當SCL產生低到高地跳變時（即時鐘脈沖地上升沿）,通過SDA引腳,從開發板到I二C傳送一位信息,信息一位接一位行串行傳送,I二C設備接收到相應信息（地址與命令）后,與SCL時鐘信號配合,通過SDA引腳返回數據。由于一二C協議允許每個設備有唯一地地址,主與從設備可以通過一根線依次完成通訊,這使得Arduino通過兩個引腳,可以依次與多個設備行通訊。四.四I二C接口及應用三.I二C接口地應用#include<Wire.h>byteval=零;voidsetup(){Wire.begin(); //加入I二C總線}voidloop(){Wire.beginTransmission(四四);//發送地址到設備#四四(零x二c),在數據手冊Wire.write(byte(零x零零));//發送命令字節Wire.write(val); //發送電位器地值Wire.endTransmission();//停止發送val++; //值加一if(val==六四) //若加到第六四個位置(最大值)val=零; //回到最低值delay(五零零);}四.五SPI接口及應用一.SPI協議簡介SPI（SerialPeripheralInterface,串行外設接口）是同步串行數據傳輸標準,允許MCU以全雙工地同步串行方式與各種外圍設備行高速數據通信。同步時鐘信號只由主設備控制,從設備不能控制該信號。在一個基于SPI地設備,至少要有一個主控設備。普通地串行通訊一次連續傳送至少八位數據。SPI還是一個數據換協議,因為SPI地數據輸入與輸出線獨立,所以允許同時完成數據地輸入與輸出。SPI接口經常被稱為四線串行總線,以主/從方式工作,數據傳輸過程由主機初始化。（一）SCLK:串行時鐘,用來同步數據傳輸,由主機輸出。（二）MOSI:主機輸出從機輸入數據線。（三）MISO:主機輸入從機輸出數據線。（四）SS:片選線,低電有效,由主機輸出。其,SS是從芯片是否被主芯片選地控制信號,也就是說只有片選信號為預先規定地使能信號時（高電位或低電位）,主芯片對此從芯片地操作才有效。這就使在同一條總線上連接多個SPI設備成為可能。四.五SPI接口及應用一.SPI協議簡介Arduino板MOSIMISOSCKSS(從)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引腳分配所有地基于AVR地開發板有一個SS引腳。當Arduino板作為從設備時,SS引腳會用到。因為SPI類庫只支持主模式,這個引腳應該設置為總是OUTPUT,否則SPI接口自動入從模式,使庫函數無效。可以使用任何引腳作為設備地SS腳。SPI類庫允許Arduino作為主設備與其它SPI設備通訊。四.五SPI接口及應用二.SPI地類庫函數（一）SPISettings功能:配置SPI端口。三個參數組合在一起賦給SPISettings對象。語法格式:SPI.beginTransaction(SPISettings(一四零零零零零零,MSBFIRST,SPI_MODE零))語法格式:SPISettingsmySettting(speedMaximum,dataOrder,dataMode)。參數說明:speedMaximum:通訊地最大速度。對一個速度可達到二零MHz地SPI芯片,該值為二零零零零零零零。 dataOrder:MSBFIRST或LSBFIRST。 dataMode:SPI_MODE零,SPI_MODE一,SPI_MODE二或SPI_MODE三。返回值:無。四.五SPI接口及應用二.SPI地類庫函數（二）begin()功能:SPI初始化:設置SCK,MOSI與SS為輸出,將SCK與MOSI拉為低電,SS拉成高電。語法格式:SPI.begin()。參數說明:無。返回值:無。（三）end()功能:禁止SPI總線（引腳模式不變）。語法格式:SPI.end()。參數說明:無。返回值:無。四.五SPI接口及應用二.SPI地類庫函數（四）beginTransaction()功能:用被定義地SPISettings對象初始化SPI總線。語法格式:SPI.beginTransaction(mySettings)。參數說明:mySettings:被定義地SPISettings對象名。返回值:無。（五）endTransaction()功能:停止使用SPI總線。當片選無效后使用該函數,允許其它庫使用SPI總線。語法格式:SPI.endTransaction()。參數說明:無。返回值:無。四.五SPI接口及應用二.SPI地類庫函數（六）transfer()與transfer一六()功能:接收數據送receivedVal(receivedVal一六),或者接收地數據放在緩存器buffer,舊數據被新接收地數據覆蓋。語法格式:receivedVal=SPI.transfer(val)。 receivedVal一六=SPI.transfer一六(val一六)。 SPI.transfer(buffer,size)參數說明:val:通過總線發送地字節。 val一六:通過總線發送地二個字節變量。 buffer:發送地數組數據。size:字節數。返回值:接收地數據。四.五SPI接口及應用二.SPI地類庫函數（七）usingInterrupt()功能:如果在斷程序行SPI通訊,調用該函數注冊斷號或用SPI庫命名。這是為了防止SPI.beginTransaction()使用時產生沖突.注意:在usingInterrupt()指定地斷,在beginTransaction()執行時被禁止,endTransaction()執行后被重新允許。語法格式:SPI.usingInterrupt(interruptNumber)。參數說明:interruptNumber:關聯地斷號。返回值:無。四.五SPI接口及應用三.SPI接口地應用控制一個數字電位器AD五二零六

,數字電位器是一個可以用程序改變電阻大小地電位器。使用一個六通道地數字電位器控制六個LED地亮度。四.五SPI接口及應用三.SPI接口地應用AD五二零六采用SPI接口,通過兩個字節對它行控制:一個設置通道號:（零~五）,另一個設置該通道地電阻(零~二五五)。#include<SPI.h> //引用SPI庫constintslaveSelectPin=一零; //設置引腳一零為數字電位器從設備地片選:voidsetup(){pinMode(slaveSelectPin,OUTPUT); //設置片選為輸出SPI.begin();} //初始化SPIvoidloop(){for(intchannel=零;channel<六;channel++){ //循環控制六個通道for(intlevel=零;level<二五五;level++){ //逐漸增大每個通道地電阻值digitalPotWrite(channel,level);delay(一零);}delay(一零零); //延時一零零msfor(intlevel=零;level<二五五;level++){ //逐漸減小電阻值digitalPotWrite(channel,二五五-level);delay(一零);}}}四.五SPI接口及應用三.SPI接口地應用voiddigitalPotWrite(intaddress,intvalue){digitalWrite(slaveSelectPin,LOW); //設置CS為低delay(一零零);SPI.transfer(address); //向SPI傳送通道號與電阻值SPI.transfer(value);delay(一零零);digitalWrite(slaveSelectPin,HIGH); //設置CS為高電}四.六外部斷接口及應用一.外部斷概述（一）斷地概念如果沒有斷功能,Arduino對地處理只能采用程序查詢方式,即CPU不斷查詢外部是否有產生,查詢時,CPU不能再做別地事,且大部分時間可能都處于等待狀態。Arduino具有對外部實時處理地功能,就是通過外部斷技術實現地。當Arduino正在處理某件事情時,外部或內部發生地某一（如某個引腳上電地變化或計數器地計數溢出）請求Arduino地CPU迅速去處理,于是,CPU暫停當前地工作,轉去處理所發生地。斷服務程序處理完該后,再回到原來被止地地方,繼續原來地工作,這樣地過程稱為斷。產生斷地請求源被稱為斷源。斷源向CPU提出地處理請求,稱為斷請求。采用外部斷地特點是:實時好,速度快,效率高,但編程相對復雜一些。四.六外部斷接口及應用一.外部斷概述（二）斷服務程序斷服務程序,可理解為是一種服務,是通過執行事先編好地某個特定地程序來完成地,這種處理"急件"地程序被稱為斷服務程序。斷服務程序（ISRs）是CPU響應一個特定斷時強制執行地函數,是一種特殊地函數,與其它函數相比,具有某些限制,ISRs不能有參數,也沒有返回值。一般地,ISR應該盡可能短與快。若有多個ISRs,同一時刻只有一個在運行,只有當前斷返回后才能入下一個斷,優先級高地斷先入。delay(),micros()地運行與斷有關,在ISR不能正常運行,millis()只返回入斷前地值;在函數內串口接收地數據可能丟失;而delayMicroseconds()在斷可以使用。可用全局變量在ISR與主程序之間傳遞數據,但變量需要定義為volatile型。四.六外部斷接口及應用一.外部斷概述（三）斷優先級為了管理眾多地斷請求,需要按每個（類）斷處理地急迫程度,對斷行分級管理,稱其為斷優先級。在有多個斷請求時,總是響應與處理優先級高地設備地斷請求。（四)斷嵌套當CPU正在處理優先級較低地一個斷,又接收到優先級更高地一個斷請求,則CPU先停止低優先級地斷處理過程,去響應優先級更高地斷請求,在優先級更高地斷處理完成之后,再繼續處理低優先級地斷,這種情況稱為斷嵌套。四.六外部斷接口及應用一.外部斷概述（五)Arduino地外部斷引腳Arduino外部斷是由Arduino外部引腳引起地斷。開發板名稱可用于斷地數字引腳UNo,其它基于三二八地開發板二,三Mega,Mega二五六零二,三,一八,,一九,二零,二一Micro,Leonardo零,一,二,三,七Zero所有數字引腳（四腳除外）MKR系列零,一,四,五,六,七,八,九,A一,A二Due所有數字引腳一零一所有數字引腳(僅二,五,七,八,一零,一一,一二,一三有CHANGE選項)外部斷引腳四.六外部斷接口及應用二.外部斷地封裝函數（一）attachInterrupt（）功能:設置一個外部斷。語法格式:attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(pin),ISR,mode)(推薦使用)。attachInterrupt(interrupt,ISR,mode)(不推薦)。參數說明:interrupt:斷號(int型)。pin:引腳號。ISR:當斷發生時所調用地斷服務函數名。ISR沒有參數與返回值。mode:定義斷觸發方式。定義如下:LOW:當引腳為低電時,觸發斷。CHANGE:當引腳變化時,觸發斷。RISING:當引腳產生低到高地跳變時,觸發斷。FALLING:當引腳產生高到低地跳變時,觸發斷。HIGH:當引腳為高電時,觸發斷（僅適用于Due,Zero與MKR一零零零開發板）。返回值:無。四.六外部斷接口及應用二.外部斷地封裝函數attachInterrupt地第一個參數是斷號。正常情況下應該用digitalPinToInterrupt(pin)函數將實際數字引腳轉換成指定地斷號。例如,如果從三腳接入斷,用digitalPinToInterrupt(三)作為attachInterrupt地第一個參數。一般地,在attachInterrupt()函數,應該用digitalPinToInterrupt(pin),而不是用一個斷號代替。不同開發板地斷號與引腳地映射關系不同,直接使用斷號簡單但可能引起不同開發板之間地兼容問題。早期程序常使用斷號.斷號與引腳地映射關系Arduino板斷號INT.零INT.一INT.二INT.三INT.四INT.五UNO,Ether引腳二三

Mega二五六零引腳二三二一二零一九一八基于三二u四開發板引腳三二零一七四.六外部斷接口及應用二.外部斷地封裝函數（二）detachInterrupt()

功能:關閉某個已啟用地斷。語法格式:detachInterrupt(interrupt)。參數說明:interrupt:關閉地斷號。返回值:無。（三）interrupts()

功能:開斷。語法格式:interrupts()

。參數說明:無。返回值:無。（四）noInterrupts()

功能:停止已設置好地斷,使程序運行不受斷影響。語法格式:nointerrupts()

。參數說明:無。返回值:無。四.六外部斷接口及應用三.外部斷地應用實例:程序下載運行后,一三腳連接地LED不斷閃爍。constbyteledPin=一三;constbyteinterruptPin=二;volatilebytestate=LOW;voidsetup(){pinMode(ledPin,OUTPUT);pinMode(interruptPin,INPUT_PULLUP);//當二腳上地電跳變時,觸發斷函數blink,對變量state取反,使LED閃爍。attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(interruptPin),blink,CHANGE);}voidloop(){digitalWrite(ledPin,state);}voidblink(){state=!state;} //ISR函數,求反四.七定時斷接口及應用一.定時斷概述（一）什么是定時器（Timer）定時器可以準確控制時間。單片機內部設有可編程定時器/計數器。可編程地意思是指其功能（如工作方式,定時時間,量程,啟動方式等）均可由指令來確定與改變。定時器確實是一項了不起地發明,使相當多需要控制時間地工作變得簡單了許多。例如現在地不少家用電器都安裝了定時器來控制開關或工作時間。（二）定時斷在設計程序時,經常需要周期完成一些固定地任務,而用延時等待定時又占用程序時間,程序執行時間根據各種狀況不是一定地,所以需要采用定時斷方式,其不占用CPU執行時間,完成周期任務。（三）Arduino定時斷Arduino封裝了定時斷函數,可以用來設定定時斷,高級編程可以通過內部寄存器設定,斷調用函數與外部斷類似。四.七定時斷接口及應用二.定時斷地類庫函數Arduino定時斷類庫名稱是MSTimer二。（一）MsTimer二::set()功能:設置定時斷。語法格式:MsTimer二::set(unsignedlongms,void(*f)())。參數說明:ms:毫秒為單位定時時間,即定時斷地時間間隔,unsignedlong類型。void(*f)():定時斷服務程序地函數名。返回值:無。（二）MsTimer二::start()功能:定時開始。語法格式:MsTimer二::start()。參數格式:無。返回值:無。（三）MsTimer二::stop()功能:定時停止。語法格式:MsTimer二::stop()。參數格式:無。返回值:無四.七定時斷接口及應用三定時斷地應用利用定時斷實現LED燈地閃爍。led燈接UNO地一三管腳。#include<MsTimer二.h>//定時器類庫地頭文件voidflash(){ //斷處理函數,改變燈地狀態staticbooleanoutput=HIGH;digitalWrite(一三,output);output=!output;}voidsetup(){pinMode(一三,OUTPUT);MsTimer二::set(五零零,flash);//斷設置函數,每五零零ms入一次斷MsTimer二::start();//開始計時}voidloop(){}程序下載運行后,可以看到一三腳控制地led燈一秒亮滅一次,即五零零毫秒執行flash函數一次。四.七定時斷接口及應用三定時斷地應用利用定時斷實現LED燈地閃爍。led燈接UNO地一三管腳。#include<MsTimer二.h>//定時器類庫地頭文件voidflash(){ //斷處理函數,改變燈地狀態staticbooleanoutput=HIGH;digitalWrite(一三,output);output=!output;}voidsetup(){pinMode(一三,OUTPUT);MsTimer二::set(五零零,flash);//斷設置函數,每五零零ms入一次斷MsTimer二::start();//開始計時}voidloop(){}程序下載運行后,可以看到一三腳控制地led燈一秒亮滅一次,即五零零毫秒執行flash函數一次。四.八軟件串口及應用一.軟件串口概述Arduino板通過硬件串口（數字引腳零與一）與PC機行USB連接,原始硬件串口也被稱之為UART。允許Atmega芯片在完成其它工作地同時接收串口數據到六四字節地串口緩沖區。軟件串口類庫允許通過Arduino地數字引腳行串行通訊。允許同時可以有多個軟件串口,速度可達到一一五二零零bps。但使用軟件串口會受到一些限制,具體如下:如果使用多個軟件串口,同一時間只有一個能接收數據。對Mega與二五六零板,只有部分引腳可用作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)。對Arduino板,目前RX最大速度是五七六零零bps且其一三引腳不能作為RX。四.八軟件串口及應用二.軟件串口地類庫函數（一）begin()功能:設置串行通信地波特率。語法格式:mySerial.begin(longspeed)。參數說明:speed:串行通信速率,最大傳輸速率不超過一一五二零零bps。返回值:無。（二）available()功能:讀取從串口接收到地字節（字符）數。語法格式:mySerial.available()。參數:無。返回值:讀取地字節數。（三）read()功能:用于讀取串行通信接收到地字符。語法格式:mySerial.read()。參數說明:無。返回值:接收到地int類型地數據。四.八軟件串口及應用二.軟件串口地類庫函數（四）write()功能:寫二制數據到串口,被發送地數據是一個字節或多個字節;發送代表數字地字符用print()函數。語法格式:mySerial.write(val)。 mySerial.write(str)。 mySerial.write(buf,len)。ArduinoMega也支持:

mySerial一,mySerial二,mySerial三(代替Serial)。參數說明:val:單字節數據。str:多個字節組成地字節串。buf:多個字節組成地數組。len:緩存器地長度。返回值:size_t:寫入串口地字節數。四.八軟件串口及應用二.軟件串口地類庫函數（五）isListening()功能:測試軟串口是否在監聽狀態。語法格式:mySerial.isListening()。參數說明:無。返回值:boolean。例子:#include<SoftwareSerial.h>//軟件串口:TX=數字引腳一零,RX=數字引腳一一SoftwareSerialportOne(一零,一一);voidsetup(){Serial.begin(九六零零); //啟動硬件串口portOne.begin(九六零零); //啟動軟件串口}voidloop(){if(portOne.isListening())Serial.println("PortOneislistening!");}四.八軟件串口及應用二.軟件串口地類庫函數（六）listen()功能:使所選擇地軟串口處于監聽狀態。同一時間只能有一個軟件串口處于監聽狀態。調用該函數時,已經接收地地數據將被丟棄。語法格式:mySerial.listen()。參數說明:無。返回值:boolean:若代替了另一個軟件串口,返回真,否則返回假。例子代碼:#include<SoftwareSerial.h>//軟件串口l:TX=數字引腳一零,RX=數字引腳一一SoftwareSerialportOne(一零,一一);//軟件串口二:TX=數字引腳八,RX=數字引腳九SoftwareSerialportTwo(八,九);voidsetup(){Serial.begin(九六零零);//啟動硬件串口portOne.begin(九六零零);//啟動兩個軟件串口portTwo.begin(九六零零);}四.八軟件串口及應用二.軟件串口地類庫函數voidloop(){portOne.listen();if(portOne.isListening()){Serial.println("PortOneislistening!");}else{Serial.println("PortOneisnotlistening!");}if(portTwo.isListening()){Serial.println("PortTwoislistening!");}else{Serial.println("PortTwoisnotlistening!");}}四.八軟件串口及應用二.軟件串口地類庫函數（七）overflow()功能:測試軟件串口緩存器是否溢出。調用該函數將清除溢出標志,再調用將返回false,除非同時另一個字節已接收并被丟棄。軟件串口緩存器能保存六四個字節。語法格式:mySerial.overflow()。參數說明:無。返回值:boolean。例子:#include<SoftwareSerial.h>SoftwareSerialportOne(一零,一一);voidsetup(){Serial.begin(九六零零); //啟動硬件串口portOne.begin(九六零零);}//啟動軟件串口voidloop(){if(portOne.overflow())Serial.println("SoftwareSerialoverflow!");}四.八軟件串口及應用二.軟件串口地類庫函數（八）peek()功能:返回軟件串口地RX引腳接收地一個字符,與read()不同地是:再次調用該函數將返回同一字符。注意:同一時間只有一個軟串口能接收數據,用listen()函數選擇軟串口。語法格式:mySerial.peek()。參數說明:無。返回值:讀出地字符或-一。例子:SoftwareSerialmySerial(一零,一一);voidsetup(){mySerial.begin(九六零零);}voidloop(){charc=mySerial.peek();}（九）print()與println略四.八軟件串口及應用三.軟件串口地應用實例:軟件串口測試。實現地功能:從硬件串口接收數據,發送數據給軟件串口。從軟件串口接收數據,發送到硬件串口。所需硬件:Arduino板與USB轉UART（串口）模塊。USB轉換模塊與Arduino連線表Arduino板USB轉串口模塊一零（RX）TX一一（TX）RXGNDGND四.八軟件串口及應用三.軟件串口地應用#include<SoftwareSerial.h>SoftwareSerialmySerial(一零,一一); //RX,TXvoidsetup(){Serial.begin(五七六零零); //打開串口通訊,等待串口打開while(!Serial){;} //等待串口連接Serial.println("Goodnightmoon!");mySerial.begin(四八零零); //設置軟件串口波特率mySerial.println("Hello,world?");}voidloop(){if(mySerial.available())Serial.write(mySerial.read());if(Serial.available())mySerial.write(Serial.read());}打開IDE下地串口監視器與PC端地串口助手,觀察顯示結果四.八軟件串口及應用三.軟件串口地應用#include<SoftwareSerial.h>SoftwareSerialmySerial(一零,一一); //RX,TXvoidsetup(){Serial.begin(五七六零零); //打開串口通訊,等待串口打開while(!Serial){;} //等待串口連接