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Uso del Puerto Serie en Arduino

Código ASCII

La comunicación a través de cualquier puerto serie es en código binario y se mandan en grupos de 8 bits (byte). Puesto que el humano entiende caracteres alfanuméricos, codificamos los caracteres en binario según el código ASCII.

Práctica: Generar con Arduino una tabla de caracteres y sus valores ASCII en decimal, hexadecimal, octal y binario. http://arduino.cc/en/Tutorial/ASCIITable

Caracteres ASCII: http://es.wikipedia.org/wiki/ASCII y http://www.asciitable.com/

Fijaros en el carácter ÿ y recordad cuál es su valor en binario.

Solución: https://github.com/jecrespo/aprendiendoarduino-Curso_Arduino_2017/tree/master/Ejercicio12-ASCII

Otro ejemplo: http://diymakers.es/usando-el-puerto-serie-del-arduino/

Leer Números por Puerto Serie

Ver, entender y ejecutar este ejemplo https://github.com/jecrespo/aprendiendoarduino-Curso_Arduino_2017/tree/master/Ejercicio10-LeerStringSerie donde cada vez que reinicio Arduino espero a que se introduzca una cadena de caracteres y luego la muestro por pantalla. Con la opción DEBUG = 1, se muestra paso a paso cómo lee del puerto serie Arduino.

Basándonos en este ejemplo hacer una nueva versión donde me pide un número al iniciar Arduino y lo paso por el puerto serie. Luego multiplicar por 15 ese número y sacar por el puerto serie el resultado. En caso que lo introducido no sea un número sacar por pantalla el error.

Lo que hacemos es coger una cadena de texto que representa un número y lo convertimos a un número para poder operar con él. Esto lo aplicaremos en varios ejemplos para manejar por ejemplo la luminosidad de un led con un valor que paso por el puerto serie.

Recordar que es necesario usar la función toInt(): http://arduino.cc/en/Reference/StringToInt

Solución: https://github.com/jecrespo/aprendiendoarduino-Curso_Arduino_2017/tree/master/Ejercicio13-LeerNumeroSerie

Coche Fantástico Serial

Sobre el ejemplo del coche fantástico mejorado https://github.com/jecrespo/aprendiendoarduino-Curso_Arduino_2017/tree/master/Ejercicio09-CocheFantasticoMejorado, modificar el código para que el valor de la velocidad del efecto de los leds se pase por puerto serie y Arduino lo recoja y lo modifique para cambiar la velocidad a la que lucen los leds.

Esquema de conexión:

Solución: https://github.com/jecrespo/aprendiendoarduino-Curso_Arduino_2017/tree/master/Ejercicio14-CocheFantasticoSerial

Chat Serie

Para comunicar dos arduinos por el puerto serie y ver por pantalla lo que escribe desde el Arduino remoto, necesitamos dos puertos serie en cada uno de los Arduinos, uno para comunicar Arduino con el monitor serie (HW Serial) y otro para comunicar con el otro Arduino (SW Serial).

Hacer un programa que comunique por puerto serie un arduino UNO (usar la librería software serial) con otro Arduino UNO y saque por pantalla (puerto serie HW del USB) lo recibido por el puerto serie SW y mande por el puerto serie SW todo aquello que mandes desde el terminal. Es decir, hacer un chat punto a punto entre dos Arduinos.

Esquema de conexión:

Funciones y librerías a usar:

Preguntas:

  • Leer el código de la librería Softwareserial ¿Que tamaño de buffer tiene?. La librería está en la ruta “C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\arduino\avr\libraries”

Solución: https://github.com/jecrespo/aprendiendoarduino-Curso_Arduino_2017/tree/master/Ejercicio15-ChatSerie

Chat Serie Avanzado

Hacer una versión mejorada del anterior chat, de forma que al escribir en el monitor serie la cadena “repite”, Arduino pregunte cuantas veces y mandar por el chat serie la cadena “repite” tantas veces como se haya indicado. En este caso la estrategia es diferente, en lugar de leer un carácter del buffer en cada loop, en este caso hay que leer todo el buffer en el mismo loop para analizar lo que he recibido. Otra estrategia sería leer en cada loop línea por línea.

Comprobar las luces de Tx, Rx cada vez que se manda o recibe datos. Se podría hacer lo mismo con unos LEDs en los pines 10 y 11, encendiendo los leds cada vez que hagamos un write() o un read() en el puerto serie software y veríamos si se están mandando datos o no por la comunicación serie entre los dos Arduinos.

Solución: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Ejercicio22-ChatSerieMejorado

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Comunicación Serie Arduino

La comunicación serie es muy importante porque gran parte de los protocolos utilizados actualmente son serie y además muchos dispositivos de comunicación inalámbrica usan la comunicación serie para hablar con Arduino como los módulos bluetooth y los módulos Xbee. También la comunicación serie es la que se usa para comunicar el Arduino con el Ordenador a través del cable USB.

Para manejar el puerto serie en Arduino, debemos leer a fondo la referencia de Arduino:  http://arduino.cc/en/Reference/Serial que son las funciones que tenemos disponibles para trabajar con el puerto serie.

Todas las placas Arduino tienen al menos un puerto serie disponible en los pines digitales 0 (RX) y 1 (TX) compartido con el USB. Por lo tanto no es posible usar estos pines como entradas/salidas digitales.

El Arduino mega dispone de tres puertos adicionales Serial1 on pins 19 (RX) and 18 (TX), Serial2 on pins 17 (RX) and 16 (TX), Serial3 on pins 15 (RX) and 14 (TX). Estos pines no están conectados al interfaz USB del Arduino.

El Arduino Due tiene tres puertos adicionales pero con niveles de 3.3V TTL.

Comunicación serie:

La funciones más importantes que debemos conocer para manejar el puerto serie son: begin(), read(), write(), print() y available())

El código de la librería Serial se encuentra en el core del IDE de Arduino: https://github.com/arduino/Arduino/tree/master/hardware/arduino/avr/cores/arduino. Puede verse en el  código el tamaño del buffer de entrada y salida.

Otra técnica en lugar de usar las funciones “until” o similares, es almacenar en una variable String lo recibido como si fuera un buffer y luego analizarlo con las funciones de String.

Resto de funciones disponible para usar con el puerto serie y ejemplos de uso pueden verse en: https://www.arduino.cc/en/Reference/Serial

En el playground de Arduino tenemos más explicaciones y ejemplos de como funcional el puerto serie en Arduino: http://playground.arduino.cc/ArduinoNotebookTraduccion/Serial

Buffer Serial: los puertos serie de los microcontroladores tienen un buffer que se va llenando hasta que nosotros lo vamos leyendo con la función read() que lo vamos vaciando, es una pila FIFO. El tamaño del buffer serie en el Arduino Uno es de 64 bytes, cuando se llena ese buffer el resto de elementos recibidos se pierden.

Toda la información del puerto seríe del microcontrolador del arduino UNO la tenemos en la página 170 de http://www.atmel.com/images/Atmel-8271-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega48A-48PA-88A-88PA-168A-168PA-328-328P_datasheet_Complete.pdf

Para ampliar información:

Software Serial

¿Y si necesitas más puertos serie que los disponibles en un Arduino? Cada microcontrolador tiene un número de puertos serie hardware (UART), pero se ha desarrollado la librería SoftwareSerial para permitir la comunicación serie sobre otros pines digitales de Arduino, usando software para replicar las funcionalidades de la comunicación serie. Es posible tener varios puertos software serial con velocidades de hasta 115200 bps.

Ver funciones, limitaciones y ejemplos de la librería software serial en: http://arduino.cc/en/Reference/SoftwareSerial

Ejemplo de comunicación serie para comunicar con un shield GSM y mandar SMSs, usando el hw serial sin usar librerías o el sw serial usando librerías: http://arduinoguruji.blogspot.com.es/p/blog-page.html

Terminal Serie

Una vez visto cómo manejar el puerto serie en Arduino, si queremos comunicarnos con Arduino a través del puerto serie desde un ordenador debemos usar un emulador de terminal, el propio IDE de Arduino trae uno, pero existen otros más completos.

Terminales serie:

Otras alternativas al monitor serie: https://www.baldengineer.com/alternatives-to-arduinos-serial-monitor.html

En MAC usando el terminal con la utilidad screen:

ls /dev/tty.* (note the .*at the end) command to list all connected devices

screen /dev/xx.usbserial-XXXXXXXX 115200 –L

Comunicación Serie Arduino

La comunicación serie es muy importante porque casi todos los protocolos utilizados actualmente son serie y además muchos dispositivos de comunicación inalámbrica usan la comunicación serie para hablar con Arduino como los módulos bluetooth y los módulos Xbee. También la comunicación serie es la que se usa generalmente para comunicar el Arduino con el Ordenador.

Para manejar el puerto serie en Arduino, disponemos de la librería Serial http://arduino.cc/en/Reference/Serial que hereda los métodos de la librería Stream https://www.arduino.cc/en/Reference/Stream

Todas las placas Arduino tienen al menos un puerto serie disponible en los pines digitales 0 (RX) y 1 (TX) compartido con el USB. El Arduino mega dispone de tres puertos adicionales Serial1 on pins 19 (RX) and 18 (TX), Serial2 on pins 17 (RX) and 16 (TX), Serial3 on pins 15 (RX) and 14 (TX). Estos pines no están conectados al interfaz USB del Arduino.

El Arduino Due tiene tres puertos adicionales y todos los puestos serie tienen niveles de 3.3V TTL.

Métodos más importantes de la librería Serial:

Resto de funciones disponible para usar con el puerto serie y ejemplos de uso pueden verse en: https://www.arduino.cc/en/Reference/Seria

Buffer Serial: los puertos serie de los microcontroladores tienen un buffer que se va llenando hasta que nosotros lo vamos leyendo con la función read() que lo vamos vaciando, es una pila FIFO. El tamaño del buffer serie en el Arduino Uno es de 64 bytes, cuando se llena ese buffer el resto de elementos recibidos se pierden.

Toda la información del puerto seríe del microcontrolador del arduino UNO la tenemos en la página 170 de http://www.atmel.com/images/Atmel-8271-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega48A-48PA-88A-88PA-168A-168PA-328-328P_datasheet_Complete.pdf

Software Serial

Cada microcontrolador tiene un número de puertos serie hardware (UART), pero se ha desarrollado la librería SoftwareSerial para permitir la comunicación serie sobre otros pines digitales de Arduino, usando software para replicar las funcionalidades de la comunicación serie. Es posible tener varios puertos software serial con velocidades de hasta 115200 bps.

Reference de la librería Software Serial, limitaciones y ejemplos en: http://arduino.cc/en/Reference/SoftwareSerial

Práctica: Puerto Serie

Hacer esta práctica de un chat por el puerto serie entre dos ordenadores usando dos Arduinos: https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/07/02/chat-serie/

Práctica: Menú interactivo con Arduino.

Para unir todo lo visto en una práctica, hacer un ejemplo de un menú interactivo donde se dan varias opciones y pulsando cada una de ellas se ejecuta una acción concreta. Si el valor pulsado no es ninguna de las opciones avisar y volver a mostrar el menú hasta que se pulse una opción correcta.

Solución: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Ejercicio46-Estructuras_de_Control

Modificar el programa para que haga la pregunta de forma continua.

Chat Serie

Hacer un programa que comunique por puerto serie un arduino UNO (usar la librería software serial) con otro Arduino UNO y saque por pantalla (puerto serie HW del USB) lo recibido por el puerto serie SW y mande por el puerto serie SW todo aquello que mandes desde el terminal. Es decir, hacer un chat punto a punto entre dos Arduinos.

Funciones y librerías a usar:

Preguntas:

  • Leer el código de la librería Softwareserial ¿Que tamaño de buffer tiene?. La librería está en la ruta “C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\arduino\avr\libraries”

Solución básica: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Ejercicio22-ChatSerie

Hacer una versión mejorada del anterior chat, de forma que al escribir en el monitor serie la cadena “repite”, Arduino pregunte cuantas veces y mandar por el chat serie la cadena “repite” tantas veces como se haya indicado. En este caso la estrategia es diferente, en lugar de leer un carácter del buffer en cada loop, en este caso hay que leer todo el buffer en el mismo loop para analizar lo que he recibido. Otra estrategia sería leer en cada loop línea por línea.

Comprobar las luces de Tx, Rx cada vez que se manda o recibe datos. Se podría hacer lo mismo con unos LEDs en los pines 10 y 11, encendiendo los leds cada vez que hagamos un write() o un read() en el puerto serie software y veríamos si se están mandando datos o no por la comunicación serie entre los dos Arduinos.

Solución: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Ejercicio22-ChatSerieMejorado

Uso de puerto serie en Arduino

Práctica: Generar una tabla de caracteres y sus valores ASCII en decimal, hexadecimal, octal y binario.

Caracteres ASCII: http://es.wikipedia.org/wiki/ASCII y http://www.asciitable.com/

Ejercicio: http://arduino.cc/en/Tutorial/ASCIITable

Fijaros en el carácter ÿ y recordad cuál es su valor en binario.

Solución: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Ejercicio06-ASCII

Otro ejemplo: http://diymakers.es/usando-el-puerto-serie-del-arduino/