Arduino: Serielle Kommunikation

📁 Dateistruktur

UART_Voice/
├── UART_Voice.ino    # Hauptprogramm
├── bsp_uart.hpp         # Header-Datei (Protokollframe- und Funktionsdeklarationen)
├── bsp_uart.cpp         # Implementierungsdatei
└── README.md              # Dieses Tutorial

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🔌 Hardwareanschluss

Verbindung mit dem Sprachmodul

💡 Hinweis: RX und TX müssen überkreuz verbunden werden!

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🔧 Kompilieren und Hochladen

Erster Schritt: Arduino IDE öffnen

1. Öffnen Sie die Datei UART_Voice.ino

2. Wählen Sie Ihr Entwicklungsboard-Modell (z. B. Arduino Uno)

3. Wählen Sie die entsprechende serielle Schnittstelle

Zweiter Schritt: Kompilieren und Hochladen

1. Klicken Sie auf die Schaltfläche ✔️, um zu kompilieren

2. Klicken Sie auf die Schaltfläche ➡️, um auf das Board hochzuladen

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📡 Serieller Test

Seriellen Monitor in der Arduino IDE öffnen

• Baudrate: 115200

• Abschlusszeichen: Keine

Erwartete Ausgabe

Nach dem Einschalten sollte Folgendes zu sehen sein:

UART Voice Module Initialized

Wenn Sie das Weckwort und das Befehlswort zum Modul sprechen, wird die entsprechende ID ausgegeben:

ID: 1
ID: 2
ID: 10

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📚 Format des Protokollrahmens

Beispiel: Befehl mit ID=10 gelesen

FE EF 00 0A EE

Beispiel: Befehlswort-Ansage senden

FE EF D3 00 EE

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📚 BSP-Schnittstellenbeschreibung

UART_Init()

void UART_Init(void);

Funktion: Initialisiert die serielle Schnittstelle (Baudrate 115200)

Beispiel:

void setup() {
  UART_Init();
}

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UART_ReadCommand()

int UART_ReadCommand(void);

Funktion: Liest die von dem Sprachmodul erkannte Befehls-ID

Rückgabewert:

• 0 - kein Befehl erkannt

• 1~254 - Befehls-ID

• -1 - keine neuen Daten

Beispiel:

int id = UART_ReadCommand();
if (id > 0) {
  Serial.print("识别到命令: ");
  Serial.println(id);
}

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UART_SetPassiveVoice()

void UART_SetPassiveVoice(uint8_t voiceID);

Funktion: Legt die Ansagephrase für die passive Wiedergabe fest

Parameter:

• 0x00 - Typ der passiven Ansagephrase

Beispiel:

UART_SetPassiveVoice(0x00);
delay(200);

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UART_SetFunctionVoice()

void UART_SetFunctionVoice(uint8_t voiceID);

Funktion: Legt die Ansagephrase für die Funktionswort-Wiedergabe fest

Parameter:

• 0x00 - Typ der Funktionswort-Ansagephrase

Beispiel:

UART_SetFunctionVoice(0x00);
delay(200);

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UART_SetCommandVoice()

void UART_SetCommandVoice(uint8_t voiceID);

Funktion: Legt die Ansagephrase für die Befehlswort-Wiedergabe fest

Parameter:

• 0x00 - Typ der Befehlswort-Ansagephrase

Beispiel:

UART_SetCommandVoice(0x00);
delay(200);

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🎯 Beschreibung der Hauptprogrammlogik

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  UART_Init();

  Serial.println("UART Voice Module Initialized");

  UART_SetCommandVoice(0x00);  // Beim Einschalten Befehlswort ansagen
  delay(200);
}

void loop() {
  int commandId = UART_ReadCommand();

  if (commandId >= 0) {
    // Ungültige Werte filtern, um doppelte Ausgaben zu verhindern
    if (commandId != 0 && commandId != 255 && commandId != lastCommandId) {
      Serial.print("ID: ");
      Serial.println(commandId);
      lastCommandId = commandId;

      // Beispiel: Ansage anhand des erkannten Befehls steuern
      if (commandId == 1) {
        UART_SetCommandVoice(0x00);  // Befehl 1 erkannt, Befehlswort ansagen
      } else if (commandId == 2) {
        UART_SetCommandVoice(0x00);  // Befehl 2 erkannt, Befehlswort ansagen
      }
    } else if (commandId == 0 || commandId == 255) {
      if (lastCommandId != 0) {
        lastCommandId = 0;  // Status zurücksetzen
      }
    }
  }

  delay(50);
}

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🔍 Häufig gestellte Fragen

Q1: Keine Ausgabe

Mögliche Ursachen:

1. RX/TX vertauscht

2. GND nicht gemeinsam verbunden

3. Modul nicht mit Strom versorgt

4. Falsche Baudrate

Lösung:

• Vergewissern Sie sich, dass D10 mit dem TX des Moduls und D11 mit dem RX des Moduls verbunden ist (überkreuzte Verbindung)

• Vergewissern Sie sich, dass GND verbunden ist

• Vergewissern Sie sich, dass die 5V-Stromversorgung in Ordnung ist

• Vergewissern Sie sich, dass die Baudrate der seriellen Schnittstelle 115200 beträgt

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Q2: Die serielle Ausgabe zeigt nur unlesbare Zeichen

Mögliche Ursachen:

1. Baudrate stimmt nicht überein

2. Modul wird nicht korrekt mit Strom versorgt

Lösung:

• Vergewissern Sie sich, dass die Baudrate des seriellen Monitors 115200 beträgt

• Drücken Sie die Reset-Taste des Moduls

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Q3: Ausgabe "ID: 255" oder "ID: 0"

Erläuterung: Dies ist ein normales Phänomen

• 0 = kein Befehl erkannt

• 255 = keine neuen Daten

Diese Werte werden im Code bereits herausgefiltert und normalerweise nicht ausgegeben. Wenn Sie eine Ausgabe sehen, bedeutet das, dass der Code nicht wirksam ist.

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💡 Vorteile der BSP-Architektur

Klare Codeschichtung

• bsp_uart.hpp - nur Deklarationen ansehen, nicht die Implementierung

• bsp_uart.cpp - konkrete Implementierungsdetails

• UART_Voice.ino - nur die Geschäftslogik betreffen

Einfache Portierung

Wenn Sie auf eine andere Plattform wechseln (z. B. STM32, ESP32), müssen Sie nur die Implementierung in bsp_uart.cpp ändern; das Hauptprogramm muss nicht geändert werden.

Einfache Wartung

Änderungen am UART-bezogenen Code erfolgen nur in bsp_uart.cpp – eine Änderung wirkt überall.

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🚀 Beispiele für Erweiterungsfunktionen

Beispiel 1: Unterschiedliche Ansagen je nach Befehl auslösen

if (commandId == 1) {
  UART_SetCommandVoice(0x00);      // Befehlswort-Ansage
} else if (commandId == 2) {
  UART_SetFunctionVoice(0x00);     // Funktionswort-Ansage
} else if (commandId == 3) {
  UART_SetPassiveVoice(0x00);      // Passive Ansage
}

Beispiel 2: LED steuern

if (commandId == 10) {
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);    // Licht aus
  UART_SetCommandVoice(0x00);     // Bestätigungsansage
}

Beispiel 3: Motor steuern

if (commandId == 11) {
  motor_stop();
  UART_SetCommandVoice(0x00);     // Bestätigungsansage
}

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