如何使用MATLAB進(jìn)行串行通信

MATLAB 是多功能軟件，可用于各種應(yīng)用。在MATLAB之前的教程中，我們已經(jīng)解釋了如何使用MATLAB來控制直流電機(jī)，伺服電機(jī)和家用電器。在本教程中，我們將學(xué)習(xí)如何使用 MATLAB 進(jìn)行串行通信。對于串行通信的接收端，我們在這里使用Arduino。

有兩種方法可以在MATLAB和Arduino之間設(shè)置串行通信，一種是使用命令窗口，另一種是使用MATLAB GUI。兩種方法的Arduino代碼將保持不變。

所需組件

MATLAB 安裝筆記本電腦（偏好：R2016a 或更高版本）

Arduino UNO

指示燈（任何顏色）

電阻器（330歐姆）

電路圖

?

對于在MATLAB和Arduino之間建立串行通信的兩種方法，上面的電路圖將保持不變。

使用 MATLAB 命令窗口進(jìn)行串行通信

這是在Arduino和MATLAB之間設(shè)置串行通信的簡單方法。在這里，我們將簡單地使用命令窗口將數(shù)據(jù)從 MATLAB 串行發(fā)送到 Arduino，然后 Arduino 讀取傳入的串行數(shù)據(jù)。然后，這種串行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可用于控制連接到Arduino的任何內(nèi)容。在這里，我們將LED連接到Arduino，它將根據(jù)Arduino串行接收的數(shù)據(jù)打開和關(guān)閉。

首先，在Arduino UNO中上傳給定的Arduino代碼，然后在MATLAB編輯器窗口中開始編碼。要打開新的編輯器腳本，請單擊“新腳本”，如下圖所示：

然后，將以下完整的 MATLAB 代碼復(fù)制并粘貼到編輯器窗口中，以便在 MATLAB 和 Arduino 之間進(jìn)行串行通信。

%MATLAB Code for Serial Communication between Arduino and MATLAB

x=serial('COM18','BAUD', 9600);

fopen(x);

go = true;

while go

?

a= input('Press 1 to turn ON LED & 0 to turn OFF:');

fprintf(x,a); ?

if (a == 2)

go=false;

end

end

在給定的代碼中，以下命令用于定義 MATLAB 中的串行通信。確保com端口號是Arduino連接的端口號，并且在Arduino和MATLAB的代碼中應(yīng)設(shè)置相同的波特率。

x=serial('COM18','BAUD', 9600);

要打開串行端口，請使用以下命令，

fopen(x);

以下命令用于將數(shù)據(jù)從 MATLAB 串行發(fā)送到 Arduino，其中 x 用于調(diào)用串行，a 是用戶輸入的值。

fprintf(x,a); ?

我們使用while函數(shù)來創(chuàng)建無限循環(huán)，每當(dāng)用戶輸入數(shù)字“2”時(shí)，循環(huán)就會中斷。

while go ? ? ? ? ? ? ??

a= input('Press 1 to turn ON LED & 0 to turn OFF:');

fprintf(x,a); ?

if (a == 2)

go=false;

end

end

完成 MATLAB 編輯器腳本編碼后，單擊“RUN”以運(yùn)行您的程序，如下圖所示，

MATLAB 需要幾秒鐘來處理代碼并開始串行通信，等到 MATLAB 在軟件屏幕的左下角顯示“BUSY”消息，如下圖所示。

現(xiàn)在，您將看到用于發(fā)送用戶輸入的命令窗口，我們已經(jīng)設(shè)置了默認(rèn)消息，

'Press 1 to turn ON LED & 0 to turn OFF:'

發(fā)送“1”打開 LED，發(fā)送“0”關(guān)閉 LED，發(fā)送“2”中斷操作。您可以為任何任務(wù)設(shè)置任何數(shù)字，您所要做的就是相應(yīng)地更改Arduino代碼。最后給出了完整的Arduino代碼。

使用 MATLAB GUI 的串行通信

為了演示使用 MATLAB GUI 的串行通信，我們將使用 MATLAB 創(chuàng)建兩個(gè)圖形按鈕來打開和關(guān)閉連接到 Arduino 的 LED。數(shù)據(jù)將從 MATLAB 串行發(fā)送到 Arduino，單擊這些按鈕以打開和關(guān)閉 LED。Arduino將包含從MATLAB接收串行數(shù)據(jù)并根據(jù)接收到的串行數(shù)據(jù)控制LED的代碼。Arduino 代碼將與前一個(gè)代碼保持相同，唯一的區(qū)別是，以前我們通過 MATLAB 的命令窗口發(fā)送串行數(shù)據(jù)“1”和“0”，現(xiàn)在將在兩個(gè)圖形按鈕上點(diǎn)擊發(fā)送相同的數(shù)據(jù)。

要啟動 GUI，請?jiān)诿畲翱谥墟I入以下命令

guide

將打開一個(gè)彈出窗口，然后選擇新的空白GUI，如下圖所示，

現(xiàn)在選擇兩個(gè)按鈕來打開和關(guān)閉 LED，如下所示，

要調(diào)整按鈕的大小或更改按鈕的形狀，只需單擊它，您就可以拖動按鈕的角。通過雙擊按鈕，您可以更改該特定按鈕的顏色，字符串和標(biāo)簽。我們自定義了兩個(gè)按鈕，如下圖所示。

?

您可以根據(jù)自己的選擇自定義按鈕?，F(xiàn)在，當(dāng)您保存此代碼時(shí)，將在 MATLAB 的編輯器窗口中生成一個(gè)代碼。根據(jù)您希望使用 MATLAB GUI 由 Arduino 執(zhí)行的任務(wù)編輯此代碼。

將以下代碼復(fù)制并粘貼到第 74 行以設(shè)置串行端口和波特率。

clear all;

global x;

x=serial('COM18','BAUD', 9600); % Make sure the baud rate and COM port is

% same as in Arduino IDE

fopen(x);

其中，fopen（x） 用于打開串行端口進(jìn)行串行通信。

向下滾動時(shí)，您將看到為 GUI 中的兩個(gè)按鈕創(chuàng)建了兩個(gè)函數(shù)。現(xiàn)在，根據(jù)要在單擊時(shí)執(zhí)行的任務(wù)在兩個(gè)函數(shù)中編寫代碼。

在LED-ON按鈕的功能中，在功能結(jié)束之前復(fù)制并粘貼以下代碼以打開 LED。正如你在下面的代碼中看到的，fprintf（x，1） 用于將串行數(shù)據(jù)從 MATLAB 發(fā)送到 Arduino 串行。在這里，我們將“1”發(fā)送到Arduino串行，如果您檢查Arduino代碼，您會發(fā)現(xiàn)Arduino將通過使其13千引腳為高電平，當(dāng)它的串行端口上收到“1”時(shí)。

global x;

fprintf(x,1);

在LED-OFF按鈕的功能中，在功能結(jié)束之前復(fù)制并粘貼以下代碼以關(guān)閉 LED。正如你在下面的代碼中看到的，fprintf（x，0） 用于將串行數(shù)據(jù)從 MATLAB 發(fā)送到 Arduino 串行。在這一部分中，我們將“0”發(fā)送到Arduino串行，如果您檢查Arduino代碼，您會發(fā)現(xiàn)Arduino將通過使其13千引腳低電平，當(dāng)它的串行端口上收到“0”時(shí)。

global x;

fprintf(x,0);

完成 MATLAB GUI 編碼并根據(jù)電路圖設(shè)置硬件后，只需單擊運(yùn)行按鈕即可在 .m 文件中運(yùn)行編輯后的代碼。

MATLAB 可能需要幾秒鐘才能響應(yīng)，在 MATLAB 顯示 BUSY 指示之前不要單擊任何 GUI 按鈕，您可以在屏幕的左下角看到，如下所示，

一切準(zhǔn)備就緒后，單擊 LED 打開和 LED 關(guān)閉按鈕以打開和關(guān)閉 LED。當(dāng)您按下 LED 亮起按鈕時(shí)，13千Arduino 的引腳變?yōu)楦唠娖?，連接到此引腳的 LED 開始發(fā)光，當(dāng)您按下 LED 關(guān)閉按鈕時(shí)，13千Arduino的引腳變?yōu)榈碗娖?，使LED關(guān)閉。

Arduino Code for Serial Communication between MATLAB and Arduino


int value;


void setup()

{

Serial.begin(9600);

pinMode(13, OUTPUT);

}


void loop()

{

if(Serial.available()>0)

{

value=Serial.read();


if (value == 1)?

{?

digitalWrite(13, HIGH);

}

if(value == 0)?

{?

digitalWrite(13, LOW);

}

}

}





MATLAB Code for Serial Communication using MATLAB GUI


function varargout = final(varargin)


gui_Singleton = 1;

gui_State = struct('gui_Name', mfilename, ...

'gui_Singleton', gui_Singleton, ...

'gui_OpeningFcn', @final_OpeningFcn, ...

'gui_OutputFcn', @final_OutputFcn, ...

'gui_LayoutFcn', [] , ...

'gui_Callback', []);

if nargin && ischar(varargin{1})

gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1});

end


if nargout

[varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});

else

gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});

end


handles.output = hObject;


guidata(hObject, handles);


function varargout = final_OutputFcn(hObject, eventdata, handles)?


varargout{1} = handles.output;

clear all;

global x;

x=serial('COM18','BAUD', 9600); % Make sure the baud rate and COM port is?

% same as in Arduino IDE

fopen(x);



function turnonled_Callback(hObject, eventdata, handles)


global x;

fprintf(x,1);



function turnoffled_Callback(hObject, eventdata, handles)


global x;

fprintf(x,0);
?