でんげき☆ Network Service

Arduino の シリアル通信

　
Arduino VKLSVAN Pro Micro USB ATmega32U4 (※以下 Arduino と略す)で開発してる際のデバッグとかで「変数がどうなってるのか」を見たくなることはありませんか？　私はあります　いやむしろ見ないとやってられません！！(>_<)ｗって感じなんだけど Arduino にはモニタ出力がありません


なんか LCD ディスプレイとやらを接続すれば文字なんかを表示させられるっぽいけど…接続とか面倒そうだし手が出ないなぁと思ってたけど何やら「シリアル通信」ってので PC と文字のやりとりができるらしいじゃん！？　まじか！！

そんなシリアル通信は Arduino IDE から使えるようです


[メニュー] → [ツール] → [シリアルモニタ] と操作するか…


もしくはツールバーにある虫メガネみたいなアイコンを押下すると出てきます


出てきた「シリアルモニタ」はこんな感じです
我が家の環境では「改行コード = LFのみ」で「通信速度 = 9600bps」が初期設定となっていました

通信速度は Arduino 側で設定した速度とシリアルモニタで設定する速度は同じものにしておく必要がある…らしいんですが軽くイジってみた感じでは設定値に関係なく動作しているっぽい感じなんで気にする必要はないのかもしれません

改行コードは Linux 系が「LF」で Mac 系(の昔のやつ？)が「CR」で… Windows 系が「CR+LF」と聞いたことがあるので機種ごとに適切なものに変更しておいたほうがいいの？
ざっくり使ってみた感じでは… Arduino からシリアルモニタに送られてくる場合の改行コードは設定の影響を受けないっぽいです　シリアルモニタから Arduino に送信する際に「送信ボタンを押した」もしくは「エンターキーを押した」時に改行コードをどのようにするかの設定となるようです　なおここでの解説は改行コードを「LFのみ」に設定してあるものとします

　　：

それでは早速と言うか Arduino からシリアルモニタに文字を送信してみましょう　シリアル通信を開始するには以下のように記述します
Serial.begin(speed) ってやつですね　speed は BPS で… 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 28800, 38400, 57600, 115200 なんかがよく使われがちですがそれ以外の値も指定できるようです　ここでの解説では「9600」を使用するとします

その後は Serial.print() や Serial.println() を使ってシリアルモニタに数値や文字列を送信できます　Serial.print() は C で云うトコロの sprintf() を意識した作りとなってるようですが…書式を全て解説するのもアレなんでその辺は手を抜いてざっくりサンプルを載せておきます

----------

void setup() {
  Serial.begin(9600); // シリアル通信を開始する
}

void loop() {
  unsigned long time = millis() / 1000; // 動作時間を秒の単位で取得
  String h = String(time / 3600); // 「時」を文字列にして取得
  String m = String((time % 3600) / 60); // 「分」を文字列にして取得
  String s = String(time % 60); // 「秒」を文字列にして取得

  Serial.println(String(h + ":" + m + ":" + s)); // 整形して送信
  delay(1000); // 1 秒待って繰り返し
}

----------


これは Arduino が動作開始してからの時間を延々と表示し続けるってものです　動作開始してからの時間をミリ秒で取得できる millis() 関数を使い…そこで得られた変数の値を人の目で確認しやすい(と思われる)「時:分:秒」に整形して表示しています　こんな感じで変数の内容を確認できるんでデバッグなどでは大いに助かりますね！

　　：

シリアルモニタには Arduino に対して文字を送信する機能も備えられています　それを Arduino 側から Serial.read() などを使って読み取るわけですが…基本的に「1文字づつ」送られてくる扱いになるようです
例えば「a10Z」と送信すれば「a」と「1」と「0」と「Z」に「設定した改行コード」が加えられて順番に送られてきます

あと文字は「文字コード」として送られてきます　「a」だと「97 (0x61)」となり「1」だと「49 (0x31)」となり「0」だと「48 (0x30)」となり「Z」だと「90 (0x5A)」で…最後に「改行コード(LF)」が「10 (0x0A)」って感じになります
デバッグ時に「ループ回数の変数をプログラム実行中に指定の値に変更したい」とかの場合だとシリアルモニタから送られてきた「文字」を「数値」に変換する必要があります

----------

void setup() {
  Serial.begin(9600); // シリアル通信を開始する
}
 
void loop() {
  if (Serial.available() > 0) // 文字(列)が送信されてきた？
  {
    byte data = (Serial.read()); // 送信されてきた文字を読み込む
    if (data >= '0' && data <= '9') { // 文字は数字か？
      data = data - '0'; // 文字コードを数値に変換
      Serial.print("数字が入力された [" + String(data) + "]\n");
    } else {
      if (data == 10) { // 改行コードは表示に不都合があるんで
        data = 0; // 何も表示しないようにしておく
      }
      Serial.print("数字以外 [" + String((char)data) + "]\n");
      data = 0; // 数字以外は「0」と扱うことにする
    }

    for (int i=1; i <= data; i++){ // 送信された数値の数だけループしてみる
      Serial.print(String(data) + " 回ループの " + String(i) + " 回目\n");
    }
  }
}

----------


シリアルモニタに適当な適当な文字(列)を入力して「送信」します


送信した文字に「数値」があればその数だけ for() のループ回数を変更します　「数値」以外の文字は処理しないようにしてあります
なお「1文字づつ」送られてくるってのが少々厄介で…「10以上の数値」を扱う場合にはひと工夫必要です　どうしたらいいんだろう？　先に送られてきた数値を10倍してそこに新たに送られてきた数値を足すって流れになるのでしょうか　ちょっと大掛かりになってくるっていうか面倒なんで今回はスルーしときますが概ねそんな流れになると思います（汗

そんなこんなな Arduino のシリアル通信なお話でした　しょーみもっと早く知っとっけばよかった！って思いつつ書いてましたとさ（瀧汗 #Arduino

　　：

※ 追記 ※
「いやいや Arduino でも sprintf() って使えるじゃん？」ってタレコミを頂いんたんでよくよく調べたらありました（汗　参照している Arduino リファレンス にはその辺が載ってなかったんで…無いものとばっか思ってました

他にも数値かどうか？を判定する isDigit() や改行の判定に使ってたものを isPrintable() に置き換えられるようなものもありました
上で説明してる数値を変数に代入して云々…で書いてるものもこんな感じでできそうです

    if (data >= '0' && data <= '9') { // 文字は数字か？
　　　　　　　　↓
    if (isDigit(data)) { // 文字は数字か？

----

      if (data == 10) { // 改行コードは表示に不都合があるんで
　　　　　　　　↓
      if (!isPrintable(data)) { // 改行コード等は表示に不都合があるんで

いやはや勉強になりました！　興味本位でなんとなく始めた Arduino ってことでまだまだ知らないことだらけなんで…こうして知識が広がっていくのは楽しいです　どもありがとございました！(>_<)ｗ