Arduino Lektion 96: serielle Kommunikation

In diesem Tutorial möchte ich erläutern, wie du Daten via serielle Kommunikation zwischen zwei Geräte austauschen kannst.

Teileliste

Für dieses Tutorial verwende ich folgende Bauteile:

• 2x Arduino UNO*,
• 2x Breadboardkabel*, 20 cm, männlich – männlich
• 2x USB Tyb B Kabel*

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Aufbau & Schaltung

Die beiden Arduino UNOs werden über die Pins RX & TX jeweils gekreuzt verbunden, d.h. RX geht an TX und TX geht an RX.

Programmierung

Im Nachfolgenden möchte ich aufzeigen, wie man Daten von einem Arduino zum anderen senden kann. Dazu dient der „rote“ als Empfangseinheit und der „blaue“ als Sende Einheit.

Sketch – Sender

void setup() {
  //Begin der Seriellen Kommunikation mit 9600 baud 
  Serial.begin(9600);
  //senden von "Hallo Welt!" über die Serielle Schnittstelle
  Serial.println("Hallo Welt!");
}

void loop() {
  //bleibt leer
}

Sketch – Empfänger

//globe Variable zum speichern von Daten welche empfangen werden
int data = 0; 

void setup() {
  //Begin der Seriellen Kommunikation mit 9600 baud
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  //Wenn Daten zur Verfügung stehen dann...
  if (Serial.available() > 0) {
    //lesen von Daten
    data = Serial.read();
    //Die Daten werden in ASCII Zeichen (0..255) gesendet und empfangen,
    //um diese Zeichen lesen zu können müssen diese Werte in Zeichen (Char) umgewandelt werden
    Serial.print((char)data);
  }
}

Video

Ablauf

Der Arduino „rot“ wartet auf Daten und der Arduino „blau“ sendet diese, wenn er neu gestartet wird.

Beispiel – steuern von LEDs

Der Arduino UNO welcher als Empfänger dient hat 3 LEDs verbaut, welche wir nun per Befehl vom Sender steuern wollen.

Alternativer Aufbau der Schaltung

Solltest du keinen solchen Arduino besitzen, kannst du dir mit:

• 3x LED, 5 mm, (rot, gelb, grün)
• 3x 220 Ohm Widerstand,
• 4x Breadboard Kabel, 10 cm, männlich – männlich
• 1x Breadboard

selber diese Schaltung aufbauen.

Die LEDs sind jeweils an den Pins D13 (rot), D8 (grün), D7 (gelb) angeschlossen. Bei der LED muss man auf die korrekte Ausrichtung achten, denn die LED (Leucht Emitter Diode) hat eine Sperrrichtung, d.h. die LED lässt wie eine „normale“ Diode den Strom nur in eine Richtung durch.

Programmieren

Der Sender soll einfach mit 3 verschiedene Zeichen jeweils den Status der LEDs ändern. Dazu nutze ich die Buchstaben a,b,c (auf die Groß-/Kleinschreibung ist zu achten) welche die LEDs repräsentieren.

• a – rot
• b – grün
• c – gelb

Sketch – Sender

Der Sender muss nun eine Zeichenkette vom seriellen Monitor der Arduino IDE einlesen und an den Empfänger senden. Dazu kann nicht der kleine Kommunikationsweg genutzt werden, wir benötigen also eine zweite serielle Schnittstelle. Hierzu bietet sich die Bibliothek „SoftwareSerial“ an. Diese Bibliothek ist bereits in der Arduino IDE enthalten und wir können diese mit

#include <SoftwareSerial.h>

einbinden.

Als Nächstes müssen wir eine Instanz erzeugen und definieren an welchen Pins RX & TX angeschlossen sind.

SoftwareSerial device(4,3);

Jetzt können wir in der Setup Funktion eine Baudrate einstellen.

Hier sind jedoch nur Werte bis maximal 5760 erlaubt!

void setup() {
  device.begin(9600);
}

Der Rest ist bekannt und kann übernommen werden. Denn diese Bibliothek bietet die selben Funktionen zum senden von Daten an die wir bereits oben verwendet haben.

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial device(4,3);

void setup() {
  //Begin der Seriellen Kommunikation mit 9600 baud 
  Serial.begin(9600);
  device.begin(9600);
}

void loop() {
  if (Serial.available() > 0) {
    //lesen von Daten
    device.println((char)Serial.read());
  }
}

Sketch – Empfänger

//definieren der LEDs an den digitalen Pins des Arduinos
#define led_rot 13 //rote LED am digitalen Pin D13
#define led_gruen 8 //grüne LED am digitalen Pin D8
#define led_gelb 7 //gelbe LED am digitalen Pin D7

//Variablen um den Status der LED zu speichern
int ledRotStatus = 0; 
int ledGruenStatus = 0;
int ledGelbStatus = 0;


//globe Variable zum speichern von Daten welche empfangen werden
int data = 0; 

void setup() {
  //Begin der Seriellen Kommunikation mit 9600 baud
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  //Wenn Daten zur Verfügung stehen dann...
  if (Serial.available() > 0) {
    //lesen von Daten
    data = Serial.read();
    char zeichen = (char)data;
    //Wenn ein "a" empfangen wurde, dann...
    if(zeichen == 'a'){
      ledRotStatus = ledRotStatus == 0 ? 1 : 0;
    } else if(zeichen == 'b'){ //ansonsten wenn ein "b" empfangen wurde, dann
      ledGruenStatus = ledGruenStatus == 0 ? 1 : 0;
    } else if(zeichen == 'c'){ //ansonsten wenn ein "c" empfangen wurde, dann
      ledGelbStatus = ledGelbStatus == 0 ? 1 : 0;
    }
    //Hier könnte ggf. noch ein else erfolgen um einen Ton auszugeben wenn ein Zeichen
    //empfangen wurde welches nicht bekannt / mit einer Funktion definiert wurde.
  }

  //setzen der aktuellen Werte für die LEDs
  digitalWrite(led_rot, ledRotStatus == 1? HIGH:LOW);
  digitalWrite(led_gruen, ledGruenStatus == 1? HIGH:LOW );
  digitalWrite(led_gelb, ledGelbStatus == 1? HIGH:LOW );
}

Video

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