Arduino: Comunicação por porta serial

📁 Estrutura de arquivos

UART_Voice/
├── UART_Voice.ino    # Programa principal
├── bsp_uart.hpp         # Arquivo de cabeçalho (quadros de protocolo e declarações de funções)
├── bsp_uart.cpp         # Arquivo de implementação
└── README.md              # Este tutorial

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🔌 Conexão de hardware

Conectar ao módulo de voz

💡 Atenção: RX e TX precisam ser conectados em cruzamento!

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🔧 Compilação e upload

Primeiro passo: abrir o Arduino IDE

1. Abra o arquivo UART_Voice.ino

2. Selecione o modelo da sua placa de desenvolvimento (como o Arduino Uno)

3. Selecione a porta serial correspondente

Segundo passo: compilar e enviar

1. Clique no botão ✔️ para compilar

2. Clique no botão ➡️ para enviar à placa de desenvolvimento

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📡 Teste da porta serial

Abrir o monitor serial no Arduino IDE

• Taxa de transmissão: 115200

• Caractere de fim de linha: Nenhum

Saída esperada

Após energizar, você deve ver:

UART Voice Module Initialized

Diga a palavra de ativação e a palavra de comando ao módulo e o ID correspondente será exibido:

ID: 1
ID: 2
ID: 10

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📚 Formato do quadro do protocolo

Exemplo: ID de comando lido = 10

FE EF 00 0A EE

Exemplo: enviar reprodução de palavra de comando

FE EF D3 00 EE

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📚 Descrição da interface BSP

UART_Init()

void UART_Init(void);

Função: inicializa a porta serial (taxa de transmissão 115200)

Exemplo:

void setup() {
  UART_Init();
}

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UART_ReadCommand()

int UART_ReadCommand(void);

Função: lê o ID do comando reconhecido pelo módulo de voz

Valor de retorno:

• 0 - nenhum comando reconhecido

• 1~254 - ID do comando

• -1 - nenhum novo dado

Exemplo:

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);

Função: define a voz de reprodução passiva

Parâmetros:

• 0x00 - tipo de frase de reprodução passiva

Exemplo:

UART_SetPassiveVoice(0x00);
delay(200);

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UART_SetFunctionVoice()

void UART_SetFunctionVoice(uint8_t voiceID);

Função: define a voz de reprodução das palavras de função

Parâmetros:

• 0x00 - tipo de frase de reprodução de palavras de função

Exemplo:

UART_SetFunctionVoice(0x00);
delay(200);

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UART_SetCommandVoice()

void UART_SetCommandVoice(uint8_t voiceID);

Função: define a voz de reprodução das palavras de comando

Parâmetros:

• 0x00 - tipo de frase de reprodução de palavras de comando

Exemplo:

UART_SetCommandVoice(0x00);
delay(200);

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🎯 Descrição da lógica do programa principal

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

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

  UART_SetCommandVoice(0x00);  // Ao energizar, reproduzir a voz das palavras de comando
  delay(200);
}

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

  if (commandId >= 0) {
    // Filtrar valores inválidos para evitar saída duplicada
    if (commandId != 0 && commandId != 255 && commandId != lastCommandId) {
      Serial.print("ID: ");
      Serial.println(commandId);
      lastCommandId = commandId;

      // Exemplo: controlar a reprodução conforme o comando reconhecido
      if (commandId == 1) {
        UART_SetCommandVoice(0x00);  // Comando 1 reconhecido; reproduzir a voz das palavras de comando
      } else if (commandId == 2) {
        UART_SetCommandVoice(0x00);  // Comando 2 reconhecido; reproduzir a voz das palavras de comando
      }
    } else if (commandId == 0 || commandId == 255) {
      if (lastCommandId != 0) {
        lastCommandId = 0;  // Redefinir o estado
      }
    }
  }

  delay(50);
}

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🔍 Solução de problemas

Q1: Nenhuma saída

Possíveis causas:

1. RX/TX invertidos

2. GND não aterrado em comum

3. Módulo sem alimentação

4. Taxa de transmissão incorreta

Solução:

• Confirme que D10 está conectado ao TX do módulo e D11 ao RX do módulo (conexão cruzada)

• Confirme a conexão do GND

• Confirme se a alimentação de 5V está normal

• Confirme se a taxa de transmissão da porta serial é 115200

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Q2: A porta serial mostra apenas caracteres ilegíveis

Possíveis causas:

1. Taxa de transmissão incompatível

2. Energização anormal do módulo

Solução:

• Confirme se a taxa de transmissão do monitor serial é 115200

• Pressione o botão de reset do módulo

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Q3: Saída de "ID: 255" ou "ID: 0"

Observação: isso é normal

• 0 = nenhum comando reconhecido

• 255 = nenhum novo dado

Esses valores já são filtrados no código, por isso normalmente não são exibidos. Se você vir essa saída, significa que o código não está em vigor.

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💡 Vantagens da arquitetura BSP

Camadas de código bem definidas

• bsp_uart.hpp - contém apenas as declarações, não a implementação

• bsp_uart.cpp - detalhes concretos da implementação

• UART_Voice.ino - trata apenas da lógica de negócio

Fácil de portar

Se você trocar para outra plataforma (como STM32 ou ESP32), basta modificar a implementação de bsp_uart.cpp; o programa principal não precisa ser alterado.

Fácil de manter

As alterações no código relacionado ao UART ficam apenas em bsp_uart.cpp; uma única alteração vale em todos os lugares.

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🚀 Exemplos de funções estendidas

Exemplo 1: acionar diferentes reproduções conforme o comando

if (commandId == 1) {
  UART_SetCommandVoice(0x00);      // Reproduzir palavras de comando
} else if (commandId == 2) {
  UART_SetFunctionVoice(0x00);     // Reproduzir palavras de função
} else if (commandId == 3) {
  UART_SetPassiveVoice(0x00);      // Reproduzir voz passiva
}

Exemplo 2: controlar o LED

if (commandId == 10) {
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);    // Apagar a luz
  UART_SetCommandVoice(0x00);     // Reproduzir confirmação
}

Exemplo 3: controlar o motor

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

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