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串行通信（UART）
1.UART介绍
串行通信（UART）是一种常见的通信方式，用于在两个设备之间传输数据。UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）是单片机中的一种硬件模块，允许设备以异步方式发送和接收数据。在ArduinoMega中，基于ATmega2560微控制器，提供了多个UART通道，使得多个设备可以同时进行串行通信。
1.1UART的工作原理
UART通信的基本原理是将数据以位的形式依次传输。每个数据帧通常包含一个起始位、若干数据位、一个停止位，有时还可能包含校验位。具体的数据帧格式如下：
起始位：通常是一个逻辑低电平（0），用于指示数据帧的开始。
数据位：通常是5到9位，具体位数可以通过配置进行选择。
校验位：可选，用于数据校验，可以是奇校验或偶校验。
停止位：通常是一个逻辑高电平（1），用于指示数据帧的结束。
1.2UART的优点
简单易用：UART通信协议相对简单，容易实现。
低功耗：相比其他通信方式，UART通信功耗较低。
无需时钟线：UART通信是异步的，不需要时钟线同步收发双方。
1.3UART的缺点
传输速率较低：UART通信的速率通常在几十到几百kbps之间。
距离有限：UART通信的有效距离较短，通常在几十米以内。
2.ArduinoMega的UART通道
ArduinoMega基于ATmega2560微控制器，提供了多个UART通道，具体如下：
USART0：使用数字引脚0（RX）和1（TX）
USART1：使用数字引脚19（RX）和18（TX）
USART2：使用数字引脚17（RX）和16（TX）
USART3：使用数字引脚15（RX）和14（TX）
这些通道可以用于与多个外部设备进行通信，例如传感器、显示器、其他微控制器等。
2.1配置UART通道
在ArduinoMega上配置UART通道非常简单。可以使用SoftwareSerial库来创建额外的软件串行通信端口，但通常情况下，使用硬件串行通信端口更为方便和高效。
2.2硬件串行通信端口
ArduinoMega提供了多个硬件串行通信端口，可以通过Serial对象来访问。例如，Serial对象用于访问主硬件串行端口（USART0），Serial1对象用于访问USART1，依此类推。
2.2.1初始化串行通信
要初始化一个硬件串行通信端口，可以使用begin方法设置波特率。例如：
voidsetup(){
//初始化主硬件串行端口（USART0），设置波特率为9600
Serial.begin(9600);
//初始化USART1，设置波特率为115200
Serial1.begin(115200);
}
2.2.2发送数据
使用print或write方法可以发送数据。例如：
voidloop(){
//发送字符串Hello,World!通过主硬件串行端口
Serial.print(Hello,World!);
//发送字符A通过USART1
Serial1.write(A);
delay(1000);//每秒发送一次
}
2.2.3接收数据
使用read方法可以接收数据。例如：
voidloop(){
if(Serial.available()0){
//读取主硬件串行端口的数据
charreceivedChar=Serial.read();
Serial.print(Received:);
Serial.println(receivedChar);
}
if(Serial1.available()0){
//读取USART1的数据
charreceivedChar=Serial1.read();
Serial1.print(Received:);
Serial1.println(receivedChar);
}
}
3.实例：通过UART与传感器通信
3.1读取温度传感器数据
假设我们使用一个DS18B20温度传感器，通过UART通信将其温度数据发送到主控制器。首先，需要连接传感器到ArduinoMega的一个UART通道。
3.1.1硬件连接
DS18B20的VCC连接到ArduinoMega的5V