一、引言

最近摆弄了一段时间的Arduino,发现Arduino做一些电子类项目、监控、机器人、电子玩具比较容易,并且Arduino与.NET程序集成也不难。接下来介绍一个简单的小程序,C#做的一个Windows Form程序,通过.NET串口编程与Arduino通信,来控制LED灯的状态,以此演示C#与Arduino串口通信的方法。

二、功能演示

这个小程序功能极其简单,运行Windows Form程序,点击“开灯”单选框则点亮与Arduino相连的LED灯,点击“关灯”单选框则熄灭LED灯,图下2图所示:

  

三、实现机制

  1. C#程序向Arduino使用的串口COM4(可通过操作系统的控制面板查看Arduino使用的串口号)输出命令字符:1—表示点亮,0—表示熄灭;
  2. Arduino读取串口接收到的命令字符,如果读到的字符为1则向LED所在针脚pin 13输出高电平点亮LED灯,如果读到的字符为0则输出低电平熄灭LED灯。

四、开发环境

  1. Arduino 1.0.5 IDE
  2. Visual studio 2010

五、所需元件

  1. Arduino UNO板1块(必需)
  2. Arduino UNO板与电脑相连的USB线1根(必需)
  3. LED灯1个(可选)
  4. 面包板1块(可选)
  5. 10K电阻1个(可选)
  6. 跳线2根(可选)

注:Arduino UNO板在pin 13自带了1个LED灯,可以用此灯代替单独的LED灯,所以面包板、LED灯等为可选元件。

六、元件连接

元件连接很简单:LED灯的正极与Arduino的数字针脚pin 13相连,电阻与LED串联,然后接回Arduino的GND,最后用USB线把Arduino板与电脑相连,如上图所示。

七、C#实现代码

创建一个Windows Form,拖放2个单选框,编写Windows Form后台代码,利用.NET的SerialPort类进行串口操作:

 public partial class Form1 : Form
{
SerialPort port; public Form1()
{
InitializeComponent(); this.FormClosed += new FormClosedEventHandler(Form1_FormClosed); if (port == null)
{
//COM4为Arduino使用的串口号,需根据实际情况调整
port = new SerialPort("COM4", );
port.Open();
}
} void Form1_FormClosed(object sender, FormClosedEventArgs e)
{
if (port != null && port.IsOpen)
{
port.Close();
}
} //点亮
private void rbOpen_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
{
if (this.rbOpen.Checked)
{
PortWrite("");
}
} //熄灭
private void rbClose_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
{
if (this.rbClose.Checked)
{
PortWrite("");
}
} //向串口输出命令字符
private void PortWrite(string message)
{
if (port != null && port.IsOpen)
{
port.Write(message);
//port.WriteLine(message);
}
}
}

八、Arduino Sketch代码

读取串口接收到的字符,并根据字符向pin 13输出高电平或低电平,对LED灯进行点亮或熄灭控制:

const int LedPin = ;
int ledState = ; void setup()
{
pinMode(LedPin, OUTPUT); Serial.begin();
} void loop()
{
char receiveVal; if(Serial.available() > )
{
receiveVal = Serial.read(); if(receiveVal == '')
ledState = ;
else
ledState = ;
} digitalWrite(LedPin, ledState); delay();

九、总结

本文通过一个简单的例子,演示了C#与Arduino通过串口通信来控制LED灯状态的机制,总共几十行代码就搞定,体现了Arduino开发简单的宗旨。当然本例子只实现了C#程序向Arduino发数据的单向通信,真实的系统还可根据需要实现Arduino向C#发送数据的双向通信。

Arduino与.NET两者集成可以发挥两个平台的长处:Arduino擅长控制硬件设备与各类传感器;而.NET则拥有强大的数据处理能力、通信功能、以及美观的程序界面。当然,通过USB线实现Arduino与PC之间的串口通信,由于需要与PC连线且USB线的长度往往有限,所以这些因素制约了其应用。但是,Arduino与PC之间还有其他的通信方式,比如以太网线、Wifi、蓝牙等,极大的提高了Arduino的应用范围。

写文章真的比较耗时间,所以一直就不怎么喜欢写文章。今天就写到这,后面有时间的话会陆陆续续写一些关于Arduino应用与开发等各个方面的文章。

十、参考资料

  1. Arduino官网
  2. Arduino Cookbook
  3. Arduino in Action
  4. Beginning Arduino
  5. Arduino Internals
  6. Arduino Workshop: A Hands-On Introduction with 65 Projects
  7. Exploring Arduino: Tools and Techniques for Engineering Wizardry
  8. Pro Arduino
  9. Arduino Robotics
  10. Building Wireless Sensor Networks: with ZigBee, XBee, Arduino, and Processing
  11. Arduino and Kinect Projects: Design, Build, Blow Their Minds
  12. Arduino Wearables

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