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单片机很好玩5,实现交互,使用电脑控制单片机的执行动作(2)

单片机 lcc 309℃ 0评论

前面两节讨论了如何利用 C语言编程单片机,控制普通 LED 小灯实现类似手机上面的“呼吸灯”,但是这两节介绍的方法交互性比较差,一旦程序烧写,就无法再从外界控制 LED 小灯的动作了。

提升交互性

所以,上一节介绍了单片机和电脑通信的方法,旨在能够通过电脑发送命令给单片机控制 LED 小灯的动作。例如制定以下协议:
* 电脑端输入 led twinkle 命令,单片机立刻控制 LED 小灯闪烁。
* 电脑端输入 led breath 命令,单片机立刻控制 LED 小灯成为“呼吸灯”。
* 电脑端输入 led off 命令,单片机立刻关闭 LED 小灯。

最终实现如下效果:

使用更加轻量级的通信函数

上一节说到,keil 将 printf 的输出重定向到串口后,51 单片机也能很方便的使用 printf 将内部信息传输给电脑端。但是,使用这种方法开销非常大:

可以看出,上面的C语言代码仅比下面代码多了一个 printf(“”) 函数,最终编译生成的代码 size 却多处近 1 倍!这对于资源匮乏的 51 单片机来说,是不可接受的。因此自己实现一个轻量级的通信函数是非常必要的。

这其实也是嵌入式程序开发的特点,不能浪费甚至一个字节。所以,嵌入式程序员都是勤俭持家的好手。

那么,怎样实现轻量级的 printf 函数呢?嵌入式开发中常见的还有一个词——“裁剪”。顾名思义,就是为了节约资源,嵌入式程序员常常把一个模块中用不到的功能剔除,仅留下核心功能。

现在想想,我们仅需 printf 发送字符串的功能,就可以完成需求。所以单片机往电脑端发送数据的C语言函数可以如下定义:

void prints(char* str)
{
    unsigned char i = 0;
    TI = 0;
    for(;str[i]!='\0'; i++){    
        SBUF = str[i];
        while(!TI);
        TI = 0;
    }
}

代码很简单,prints() 函数将 str 逐字节传递给 SBUF 寄存器,单片机则会自动将 SBUF 中的数据传输到串口,并且传送完毕后,将 TI 寄存器置 1。

制定协议,实现电脑用“命令”控制 LED 小灯

现在通信没问题了,那么怎样实现“命令”控制 LED 小灯呢?可以这么干:单片机随时检测串口数据,一旦接收到我们前面定义的命令,就做出相应的动作。所以,C语言代码可以如下写:

#define        TWINKLE     "led twinkle"
#define        BREATH      "led breath"
#define        LEDOFF      "led off"

if(is_new_cmd_ready()){
            cmd_len = get_uart_cmd(cmd);
            prints("recv cmd:");prints(cmd);prints("\n");
            if(is_cmd_match(cmd, BREATH, cmd_len)){
                prints("    match ");prints(BREATH);prints("\n");
                action = 1;
            }else if(is_cmd_match(cmd, TWINKLE, cmd_len)){
                prints("    match ");prints(TWINKLE);prints("\n");
                action = 2;
            }else if(is_cmd_match(cmd, LEDOFF, cmd_len)){
                prints("    match ");prints(LEDOFF);prints("\n");
                action = 3;
            }else{
                prints("    cmd not match\n");
                action = 0;
            }
        }


上面的C语言代码中, action 会随着电脑端发送过来的命令做出相应改变。例如,电脑端发送“led twinkle”可以把 action 设置为 1,电脑端发送“led off”,可以让 action 等于 3。

接下来,把相应的 LED 小灯动作写入不同的 action 就可以了:

switch(action){
            case 1:
                // 呼吸灯
                break;
            case 2:
                // 闪烁的小灯
                break;
            case 3:
                // 关闭小灯
                break;
            default: break; 
        }

“呼吸灯”,闪烁小灯,以及关闭小灯的动作前面几节已经介绍过,将其填入即可:

现在控制程序也就写好了,编译程序并烧写到单片机。

实验,电脑通过发送命令,控制 LED 小灯变化

初始状态如下图,因为电脑端还没有输入相应的命令,所以 LED 小灯处于熄灭状态。

接着,在串口调试工具输入“led twinkle”,发送到单片机:

可以看到 LED 小灯开始闪烁了:


然后再在电脑端输入“led breath”,发送到单片机:

会发现 LED 小灯变成呼吸灯了:

最后再输入“led off”,能够发现 LED 小灯被熄灭了。

完整的流程,请看文章开头的动图。

至此,我们就实现了从电脑端发送命令,控制 LED 小灯动作。


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