串口通信中使用指令控制燈亮滅的程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用

關(guān)鍵詞：串口；字符指令；LED燈；物聯(lián)網(wǎng)

0 引言

Zigbee技術(shù)是一種適用于短距離和低速率下的無線通信技術(shù)[1]。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，經(jīng)常會(huì)用到通過串口指令來達(dá)到控制LED燈亮滅的目的。本文針對(duì)Zigbee開發(fā)板上的4個(gè)LED燈，以場景使用兩位字符指令來控制4個(gè)LED燈的亮滅為例，詳細(xì)分析了在教學(xué)過程中針對(duì)此類場景的程序設(shè)計(jì)思路，并使用多種方法編程實(shí)現(xiàn)使用指令控制LED燈的亮滅，以此來達(dá)到讓學(xué)生掌握串口通信中如何用指令來控制燈狀態(tài)的目的。

1 串口通信

串口是串行接口的簡稱，也稱為串行通信接口。串口通過將一個(gè)字節(jié)的各個(gè)位依次發(fā)送來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，也就是在一條信號(hào)線上將數(shù)據(jù)一個(gè)比特一個(gè)比特地逐位進(jìn)行傳輸?shù)耐ㄐ拍Ｊ?。相比較而言，按字節(jié)（byte） 來傳輸?shù)牟⑿型ㄐ旁趥鬏斔俣壬细煲恍谴谕ㄐ趴梢栽诓煌€路同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)，因此串行通信可以很簡單地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信[2]。

2 Zigbee 開發(fā)板中LED 燈的介紹

本文使用的是CC2530 Zigbee開發(fā)板，其中有4個(gè)LED燈D3/D4/D5/D6，對(duì)應(yīng)的引腳分別為P1_0、P1_1、P1_3、P1_4[3]。如圖1所示。

在使用這4個(gè)LED燈之前，可以對(duì)LED燈和對(duì)應(yīng)引腳做宏定義，來定義燈和引腳的對(duì)應(yīng)關(guān)系[4]。當(dāng)然也可以直接用引腳來表示對(duì)應(yīng)的LED燈。但是為了程序的可讀性，最好先用宏定義來定義燈和引腳的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

在程序的開發(fā)過程中，就可以使用D3來代替P1_0，從而使代碼更加清晰易讀。

3 實(shí)際場景應(yīng)用

3.1 項(xiàng)目需求

現(xiàn)實(shí)生活中有很多使用指令來控制燈亮滅的具體場景[5]。下面通過一個(gè)具體的案例來詳細(xì)討論如何用指令具體控制LED燈的亮滅，并通過編寫程序完成用不同指令分別控制四個(gè)燈的亮滅。場景要求如表1 所示。

3.2 項(xiàng)目分析

首先使用宏定義來確定四個(gè)LED燈和引腳的對(duì)應(yīng)關(guān)系。即：

#define D4 P1_1

#define D3 P1_0

#define D6 P1_4

針對(duì)項(xiàng)目要實(shí)現(xiàn)的功能，8條指令分別控制4個(gè)LED的亮滅，初步分析程序的設(shè)計(jì)思路，首先要判斷接收到的字符指令是否合法，如果合法，再根據(jù)指令內(nèi)容判斷要控制哪個(gè)LED燈的亮滅狀態(tài)。

因此，程序設(shè)計(jì)可以分為兩部分，接收指令部分和指令控制部分。接收指令部分負(fù)責(zé)判斷是否符合指令組合規(guī)則，如果符合，就存入指定數(shù)組，否則，不予接收。而指令控制部分負(fù)責(zé)對(duì)接收到的指令進(jìn)行判斷，屬于控制哪個(gè)燈進(jìn)行哪些狀態(tài)的改變。

3.3 具體程序設(shè)計(jì)

3.3.1 接收指令部分

對(duì)接收到的字符進(jìn)行分析，如果第一個(gè)字符是1 或2或3或4其中之一，那么表示合法指令開始，繼續(xù)接收第2個(gè)字符。如果不是 1或2或3或4中的字符，表示是非法指令，不予接收。因此在判斷接收的指令是否是合法指令時(shí)，需要用選擇結(jié)構(gòu)去判定。當(dāng)接收的是合法指令時(shí)，將接收的兩位字符指令依次存入指定數(shù)組。

因此根據(jù)以上分析過程，可以設(shè)計(jì)接收指令的程序如下：

3.3.2 指令控制部分

由于項(xiàng)目要求兩位指令控制4個(gè)LED燈的亮滅，因此只需要對(duì)接收到的兩位字符進(jìn)行內(nèi)容判斷，來確定控制4個(gè)LED燈中的哪一個(gè)燈的亮滅狀態(tài)即可。

那么如何來判斷是哪兩位字符？最簡單的辦法就是通過數(shù)組的下標(biāo)來判斷。當(dāng)下標(biāo)大于1時(shí)，說明數(shù)組里已經(jīng)存入了兩個(gè)字符。接收指令結(jié)束，可以進(jìn)行指令控制部分的程序設(shè)計(jì)了。

用指令來控制4個(gè)LED燈的亮滅，主要是看指令中兩個(gè)字符的組合，來判斷符合控制哪個(gè)LED燈的指令，從而去實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。因此，可以通過多種方法進(jìn)行程序設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。

方法1：

由于第一個(gè)字符是1234中其中一個(gè)，因此需要判斷第二個(gè)字符是否是*，如果是*，那么再根據(jù)第一個(gè)字符是1234 中哪一個(gè)來判斷控制哪個(gè)燈亮，使用switch語句可以非常方便地設(shè)計(jì)1234字符的選擇問題。然后再判斷第二個(gè)字符是否是0，如果是0，那么再根據(jù)第一個(gè)字符是1234中哪一個(gè)來判斷控制哪個(gè)燈滅。因此第一種程序設(shè)計(jì)方法如下：

方法2：

首先判斷第一個(gè)字符是1234中其中哪一個(gè)，然后再判斷第二個(gè)字符是*還是0，從而去判斷控制哪個(gè)燈的亮滅。使用if語句的嵌套，可以很好地解決此類問題。因此第二種程序設(shè)計(jì)方法如下：

方法3：

用邏輯與的方法同時(shí)判斷數(shù)組里第一個(gè)元素和第二個(gè)元素分別是哪種組合，從而去判斷控制哪個(gè)燈的亮滅。因此第三種程序設(shè)計(jì)方法如下：

注意：無論使用上述三種方法中的哪種方法，在指令控制部分最后一定要對(duì)數(shù)組進(jìn)行清零，目的是等待下一個(gè)指令的接收，如果不清零，即使輸入新的指令，由于數(shù)組里已經(jīng)存入原先的指令，新的指令也將不被響應(yīng)。

3.4 程序執(zhí)行結(jié)果

當(dāng)通過串口調(diào)試助手發(fā)送指令“1*”時(shí)，開發(fā)板上的D3被點(diǎn)亮了。如圖2所示：

當(dāng)發(fā)送指令“10”時(shí)D3被熄滅。

當(dāng)通過串口調(diào)試助手發(fā)送指令“3*”時(shí)，開發(fā)板上的D5被點(diǎn)亮了。如圖3所示：

當(dāng)發(fā)送指令“30”時(shí)D5被熄滅。

4 結(jié)束語

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)中，使用串口指令控制LED燈的亮滅是一個(gè)非常常見且基礎(chǔ)的應(yīng)用場景。除了控制LED 燈的亮滅，我們還可以使用串口指令來控制LED燈的閃爍、流水燈等更加豐富的效果。如果想要實(shí)現(xiàn)LED 燈的閃爍效果，只需要在指令控制部分將LED燈 的亮滅狀態(tài)程序更改為狀態(tài)取反即可;如果想要實(shí)現(xiàn)流水燈效果，則可以通過合理的延時(shí)設(shè)置來控制多個(gè)LED燈按順序依次點(diǎn)亮。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)感興趣的讀者，可以在學(xué)習(xí)本文提供的基礎(chǔ)案例后，嘗試根據(jù)自己的需求去設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)更多有趣的LED控制效果，這將有助于加深對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的理解和掌握。

總之，通過串口指令控制LED燈，是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)中一個(gè)簡單且實(shí)用的技能，掌握它可以幫助我們更好地探索和實(shí)踐物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。