Arduino RS232 Seri Port Kullanımı

 

Serial Port tüm Arduino kartlarda en az bir adet mevcuttur ve Arduino kartımız ile bilgisayar veya diğer cihazların haberleşmesinde kullanılır. Arduino UNO kartında bir adet Serial Port vardır. Birden fazla Serial Port kullanmak isteyen kullanıcıların Arduino MEGA veya Arduino DUE gibi toplamda 4 adet Serial Porta sahip olan kartları tercih etmesi gerekmektedir.

Arduino UNO kartında dijital 0 (RX) ve dijital 1 (TX) pinleri Serial Port’u için ayrılmıştır. PC’nin seri portu ile haberleşmek için bu iki pini kullanabildiğimiz gibi, Arduino kartımız ile bilgisayarımız arasındaki USB bağlantısını da kullanarak haberleşme sağlayabiliriz. Arduino USB üzerinden iletişim için bu pinleri kullanır. Ayrıca bu pinleri dijital giriş/çıkış için de kullanabilmemiz için dışarıya çıkarılmıştır. Arduino’ya program yüklerken yada seri monitör kullanırken bu pinlerin boş olması gerekir. Yoksa usb iletişiminde yada bu pinlere bağlanan komponentlerin çalışmasında sorunlar çıkabilir.

Arduino kart üzerinde bulunan iki adet uyarıcı ledin yardımı ile çalışma esnasında Serial Port’un o anki çalışma durumunu takip edebiliriz.

ÖNEMLİ: Arduino TX/RX pinlerindeki seri iletişim TTL mantık seviyelerini kullanır (karta bağlı olarak 5V veya 3.3V). Bu pinleri doğrudan bir RS232 seri portuna bağlamayın. RS232:  -12V(1), +12V(0) şeklinde çalışır ve Arduino kartına zarar verebilir.

Arduino Seri Port Komutları

Arduino IDE’sindeki seri port ekranı ile Arduino’nun PC’ye bağlandığı USB portundan Arduino ile iletişime geçebilir,  ona klavyeden seri olarak data gönderebilir ve ondan seri olarak data alabiliriz.

 

a.  Serial.begin();

Bu fonksiyon Arduino UNO için 0 ve 1 numaralı pinlerinde bulunan fiziksel seri haberleşme özelliğini aktif eder. Bu fonksiyonumuz “seri haberleşme hızı, iletilecek bilginin bit sayısı, parity (eşlik) biti ve stop biti” olmak üzere 4 adet parametre alır.

Serial.begin(baudRate, yapılandırma);

baudRate: Bu özellik olmazsa olmaz olan seri portun saniyede göndereceği ve alacağı bit sayısını belirler. Seri portun haberleşeceği cihaz ile aynı olmak zorundadır. 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 değerleri alabilir.

yapılandırma: SERIAL_XYZ

X = Data Bit değeridir. Bu özellik seri porttan gönderilecek her bir verinin kaç bitten oluşacağını belirler. 5 ile 8 bit arasında bir değer alabilir.

Y = Parity yani eşlik biti değeridir. Parity biti gönderilen 8 bitlik veri içindeki 1’lerin toplamının çift yada tek olduğunu belirtir. Alabileceği değerler; N,O ve E değerleridir.

·         “N” değeri “None” yani Parity biti gönderilmeyecek demektir.

·         “O” değeri “One” yani tek sayı demektir. Parity biti “1” olur.

·         “E” değeri “Even” yani çift sayı demektir. Parity biti “0” olur.

Alıcı gelen veriyi kontrol eder. Gelen verideki bitlerin toplamına ve parity değerine bakar. İkisi birbiriyle uyuyorsa doğru olarak kabul eder.

Z = Gönderilecek verinin sonuna eklenecek olan Stop Biti sayısını temsil eder. 1 ve 2 değerini alabilir. Aldığı değer kadar gönderilen verinin sonuna stop biti ekler. Varsayılan değeri “1”dir.

Örnek: Serial.begin(9600, SERIAL_8N1);

Arduino IDE’ye Serial.begin(9600); yazdığımızda yapılandırma otomatik olarak SERIAL_8N1 değerini kullanır.

 

b.  Serial.end();

Seri portu kapatır ve seri port arabelleğindeki tüm veriler silinir. Seri portu devredışı bırakarak RX ve TX pinlerini dijital giriş/çıkış olarak kullanılmasına izin verir. Bu fonksiyondan sonra tekrar seri portu etkinleştirmek için Serial.begin() fonksiyonu kullanılır. Serial.end() fonksiyonu herhangi bir parametre almaz ve geriye değer döndürmez.

a.  Serial.print();

Bu fonksiyon gönderilecek olan verinin ASCII standartlarında gönderilmesini sağlar. Yani veriyi karşıya direkt karakter olarak gönderir.  Bu fonksiyon ile gönderilen veriler makina tarafından ekrana basılabilir ve insan tarafından okunabilir.

İzin verilen format değerleri; BIN (Binary yani 2 tabanlı veri), OCT (Octal yani 8 tabanlı veri), DEC (Decimal yani 10 tabanlı veri) veya HEX (Hexadecimal yani 16 tabanlı veri) olarak gönderilebilir. Örneğin;

 

Serial.print(78, BIN);       // "1001110" gönderir

Serial.print(78, OCT);       // "116" gönderir

Serial.print(78, DEC);       // "78" gönderir

Serial.print(78, HEX);       // "4E" gönderir

Serial.print(1.23456, 0);    // "1" gönderir

Serial.print(1.23456, 2);    // "1.23" gönderir

Serial.print(1.23456, 4);    // "1.2345" gönderir

Serial.print("merhaba\t");  // merhaba yaz bir tab kadar boşluk bırak

Serial.print("merhaba\n");  // merhaba yaz bir alt satıra in

 

b.  Serial.println();

Serial.println() fonksiyonu Serial.print() fonksiyonu ile tamamen aynı işlemi yapar, ancak bu fonksiyon gönderdiği her verinin sonuna Satır Başı (ASCII 13 veya ‘\r’) karakteri ve ardından Yeni Satır(ASCII 10 veya “\n”) karakterini ekler. Böylelikle gönderilen her veride alıcı cihaz alt satırdan devam eder.

Seri Porttan Veri Alma İşlemi

PC’den veri bitleri gönderilmeye başlandığında Arduino’daki UART, 8 bitin her birini 1 bayta toplar ve bu baytları seri port ara belleğine kaydeder. Seri port ara belleği en çok 64 bayt depo edebilir. Serial.read() komutu verileri ara bellekten bayt bayt okuyarak istediğimiz bir değişkene atar. Okunan bayt silinir.

Burada dikkat edilmesi gereken bir nokta vardır. PC’den veri gönderildiğinde çoğu zaman iletimin sonuna karakter eklenir. Yani seri arabelleğine 1 baytlık karakter fazladan eklenir. Bu karakter satır sonu(\n) gibi bir şeydir. Bunun sebebi veri alırken programımızın iletimin ne zaman biteceğini bilmesi içindir. Hatta bu karakter 2 baytlık da olabilir.

Arduino seri monitör üzerinden veri gönderiyorsak sağ altta satır sonu karakteri (‘\n’) ekleme seçeneklerini görebiliriz. Aşağıdaki resimdeki gibi:

“Satır sonu yok” u seçersek sadece istediğimiz karakterleri göndeririz. Satır sonu karakteri (‘\n’) gitmez. Diğer seçeneklerden birini seçersek gönderdiğimiz her 1 bayt karakterin arkasına 1 bayt da satır sonu karakteri ekler.

Yaptığımız uygulamanın birinde “satır sonu yok” u seçtik. Çünkü diğer türlü, gönderdiğimiz karakterlerden sonra seri port ekranında satır başı yapıyor ve uygulamanın hatalı çalışmasına neden oluyordu. Gönderdiğimiz verinin bittiğini Serial.available() komutu ile tespit etmemize rağmen bu satır sonu karakteri (‘\n’) verinin arkasına eklendiği için, kullandığımız şartlı ifadenin yanlış çalışmasına sebep oluyordu.

“satır sonu karakteri” seçili olsa dahi, istersek komutlarda yapacağımız bir değişiklik ile bu satır sonu karakterini devre dışı bırakabiliriz. Bunun için if ile bir şart koyarız. Ara bellekteki bilgi istediğimiz bilgi mi yoksa satır sonu karakteri mi onu tespit edebiliriz. Diğer uygulama bu şekilde yapıldı. Aşağıdaki gibi:  

NOT: Seri porttan alınan-gönderilen veriler char türündedir.  Biz veriyi okurken int türündeki bir değişkene atarsak karakterin ascii’deki decimal karşılığını görürüz. Örneğin klavyeden “m” harfini gönderdik. Bu veriyi char türünde değil de int türündeki bir değişkene atarsak verinin ascii’deki karşılığı olan decimal 109 sayısını görürüz.

a.  Serial.available();

Serial.available() fonksiyonu seri port ara belleğindeki(buffer) byte sayısını verir. Biz seri porta gelen veriyi almadan önce bu veriler seri port arabelleğine kayıt edilir. Seri port arabelleği 64 byte değerindeki veriyi saklayabilecek kapasitededir. Biz Serial.available() fonksiyonu ile ara bellekteki verinin kaç byte’dan oluştuğunu öğrenebiliriz. Fonksiyon, herhangi bir parametre almaz ve gelen verinin byte sayısını integer cinsinden değer olarak bize verir.

Bu fonksiyonu seri porta veri gelip gelmediğini anlamak için de kullanabiliriz.

 

b.  Serial.read();

Serial.read() fonksiyonu, seri porta gelen verileri okumak için kullanılır. Seri Porttan gelen veriyi ilk byte’tan başlayarak sırayla byte byte okuma işlemini gerçekleştirir. Okuduğu her değerin integer karşılığını döndürür. Okunan bu verileri bir değişkene atayarak kullanabilirsiniz. Eğer okunacak veri yoksa -1 değerini döndürür. Serial.read() ile veri okuduğumuzda okuduğumuz alandaki veri silinir.

 

c.  Serial.readBytes();

Seri porttan gelen veriyi byte byte istenilen byte adedinde okuyarak char veya byte tipinde bir diziye yazma işlemini gerçekleştirir. İki adet parametre alır. Birinci parametre verilerin aktarılacağı dizi, ikinci parametre ise seri porttan kaç byte veri okunacağını bildirir.

Serial.readBytes(verilerin_aktarılacağı_dizi,okunacak_byte_sayısı);

Örneğin; Serial.readBytes() komutu ile seri portun ara belleğinden 6 baytlık veri okumak istiyoruz ama ara bellekte 12 bayt veri varsa okuma işlemi aşağıdaki gibi olur:

İlk 6 baytı okuduktan sonra işlemi bitirmeyip okumaya devam edersek okuma işlemi yukarıdaki gibi olur. 

a.  Serial.readBytesUntil();

Seri porttan gelen verileri belli bir karaktere kadar okumaya yarar. Belirlenen karaktere ulaşıldığında okuma işlemi sona erer ve belirtilen karakter arabellekten temizlenir.

Serial.readBytesUntil(karakter, dizi, byte_sayisi);

karakter      : Hangi karakter gelince okuma sona ersin. Veri türü char.

dizi              : Okunan verinin aktarılacağı dizi. Veri türü byte ya da char.

bayt_sayisi  : Okunacak byte sayısı. Veri türü int.

 

b.  Serial.readString();

Bu fonksiyon seri porta gelen girdi dizisini satır sonuna kadar okuyarak okunan değeri String(metin) formunda geri döndürür. Okunan bu verileri bir değişkene atayarak kullanabilirsiniz.

 

c.  Serial.readStringUntil()

Bu fonksiyonumuz seri porttan gelen verileri belirlenen karaktere kadar okur. Bu fonksiyon readString fonksiyonundan farklı olarak bir char parametre daha alır. Veri dizisinin okunduğu esnada bu char parametre ile karşılaşıldığında okuma işlemi sonlandırılır. Okunan bu verileri bir değişkene atayarak kullanabilirsiniz.

Serial.readStringUntil(‘karakter’);

 

d.  Serial.write();

Bu fonksiyon print() fonksiyonuna benzer bir işlev görür. 1 byte büyüklüğündeki char veya byte türündeki veriyi yada bu türdeki dizileri göndermekte kullanılır. Dizinin kaç elemanının gönderileceği ayarlanabilir. Ayrıca write() fonksiyonu geri dönüş değeri olarak üzerinde işlem yapılan byte sayısı döndürür.

NOT: Bir sayının rakamlarını temsil eden karakterleri göndermek için bunun yerine print() komutunu kullanın.

Serial.write(77);                                      à 77 decimal sayısının char karşılığı olan M harfini gönderir.

Serial.write(dizi);                                  àdizi’yi gönderir.

Serial.write(dizi, 3);                           àdizi’nin ilk 3 elemanını(3 bayt) gönderir.

bayt_sayisi = Serial.write(dizi);   àdizi’yi gönderir ve gönderdiği eleman sayısını(kaç baytlık işlem yapıldığını) değişkene atar.

a.  Serial.availableForWrite();

Seri port ile veri gönderme işlemini engellemeden, seri port arabelleğindeki veri yazılabilecek kaç bayt(karakter)’lık alan olduğunu bildirir.

alan = Serial.availableForWrite();

 

b.  Serial.find();

Arduino seri portuna gelen veri içinde belirlenen karakteri arar. Char türü parametre alır. Eğer karakteri bulursa TRUE, bulamazsa FALSE sonucu döndürür. Geriye dönüş değeri bool türündendir.

yazi= Serial.find(‘G’);           yazi= Serial.find(“MERHABA”);

 

c.  Serial.flush();

Bu fonksiyon gönderilen seri veri iletiminin tamamlanmasını beklemek için kullanılır. Herhangi bir parametre almaz ve geriye değer döndürmez.

Bu komut kullanıldığında tüm verinin seri port üzerinden gönderildiğinden emin olunur ve seri veri akışını temizleyerek iletim arabelleğini(buffer) bir sonraki veriyi göndermeye hazır hale getirir. Yani seri port üzerinden gönderilen verilerin temizlenmesini de sağlamış olur.

Serial.flush(), kullanıcı programında hemen devam etmek yerine, verilerin gönderilmesini beklemenin bir yoludur. Yani Serial.flush()'ı çağırdıktan sonra tüm verilerin gönderildiğinden ve iletim arabelleğinin(buffer) boş olduğundan emin olabilirsiniz.

Serial.flush(), birçok kişinin düşündüğü gibi "gelen" tamponunu boşaltmaz. İletim tamponunu boşaltılırken programınızı duraklatır.

Serial.print()'i çalıştırdığınızda, bu fonksiyon nerdeyse anında geri döner. Dize iletilene kadar beklemek yerine, print() dize için bir tampon ayarlar ve ardından kesmeler yoluyla her seferinde bir karakter iletir. Arka planda iletim gerçekleşirken program çalışmaya devam eder. Kodunuzun, bir seri dizenin gönderiminin bitirilmesini beklemesini istiyorsanız, Serial.flush() kullanmanız gerekir. Ancak; Serial.print()'lerle kullandığımız kritik zamanlamanız varsa, zamanlamanızın değişebileceğini aklınızda bulundurmanız gerekir.

a.  serialEvent()

Bu bir fonksiyondur. Seri porta veri geldiğinde otomatik olarak bu fonksiyon çalışır. Bir nevi seri port kesmesi gibi davranır. Bu işlemi loop() döngüsünden bağımsız olarak yapar. Yani loop() döngüsünde kodlarımız çalışırken, seri porta bir veri geldiğinde, serialEvent() fonksiyonumuz çalışır.

serialEvent() fonksiyonu her Arduino kartında çalışmaz. Çalıştığı kartlar; UNO R3, Nano, Mega 2560 Rev3 ve Due’dir. Seri port sayısı birden fazla olan Mega 2560 Rev3 ve Due kartlarında fonksiyon serialEvent1(),serialEvent2()……… gibi olur.

Bu fonksiyon yerine Serial.available(); komutu da kullanılabilir.

Eğer arabellekte 1 bayt veri varsa veriyi okumak için yukarıdaki programı kullanabiliriz ama arabellekten 1 bayttan fazla veri okuyacaksak programı aşağıdaki gibi yazmamız daha uygun olacaktır.

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________