MATLAB串口通讯实验(一)
柠の~ 2024-07-09 11:05:03 阅读 87
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前言虚拟串口建立串口调试助手充当传感器发送数据MATLAB充当上位机接收并解析数据Step 1. 进行串口配置Step 2. 数据处理实验结束
总结
前言
因工作原因需要通过串口进行数据采集并分析,考虑到经常使用的数据分析工具是MATLAB,而网上关于MATLAB串口实验相关的帖子均写的不清不楚,最终导致我采了很多的坑,因此特意将MATLAB串口相关的操作进行总结并记录,也希望能帮到大家。
MATLAB串口数据接收仿真实验
串口函数使用serialport及serial两种
软件工具包括:串口调试助手 + 虚拟串口工具 + MATLAB
本文所设计到的虚拟串口驱动,串口调试助手及MATLAB代码我已经按照0积分进行打包上传至我的资源,链接在这,如有需要可以下载使用。
虚拟串口建立
Step 1. 打开虚拟串口配置工具,然后使用它生成配对的虚拟串口,选择两个串口号,点击“添加串口”该驱动就会生成两个已经连接的虚拟串口。
串口调试助手充当传感器发送数据
Step 1. 为了进行测试,这边使用串口助手发送三角波数据,具体为:4 6 8 10 12 14 16 18 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 。
Step 2. 使用串口助手打开端口26(选择自己设置的虚拟串口中的一个),并设置波特率,我这边选择的是115200。
Step 3. 打开“定时发送后”,点击“发送”按钮串口调试助手就会不断发送数据了。
MATLAB充当上位机接收并解析数据
Step 1. 进行串口配置
<code>clc;clear all;close all;
%% 串口配置
%---- 使用serialport进行串口配置 ----%
Port_List = serialportlist("available") % 显示可用的串口信息
SerialObj = serialport("COM25",115200); % 串口参数配置
data = read(SerialObj,300,"uint8" );
% 一次读取一个字节,将每个字节解释为一个 8 位无符号整数 (uint8),并返回一个 double 数组
% 此处读取了300个字节
% data_hex = dec2hex(data);
delete(SerialObj); % 使用完一定记得删除串口占用
%---- 使用serial进行串口配置 ----%
instrfind % 查看已有的串口信息
delete(instrfind); % 关闭遗忘的串口
port = 'COM25'; % 端口号选择dataport
baudrate = 115200; % 波特率设置921600bit等于115200个字节
S = serial(port,'baudrate',baudrate); % 串口设置
S.InputBufferSize = 300; % 输入串口缓冲区上限10000字节
S.Timeout = 5; % Timeout为完成读取或写入操作的等待时间,如果未指定其他值,则使用默认值 10 秒
try
fopen(S); % 打开串口对象
catch err
fclose(instrfind); % 关闭被占用的串口
error('请确认选择了正确的串口'); % 输出错误提示
end
instrfind % 查看已有的串口信息(牢记使用虚拟串口时打开后需要记得关闭)
data = fread(S); % 直接将所有的数据进行接收,除非数据长度超过了数据缓存区的长度,超过即不显示,又或者超出等待时间
fclose(S)
delete(S) % 使用完一定记得删除串口占用
这边一共介绍了两种串口配置方式,选择使用一种即可。第一种是使用“serialport”函数进行配置。
本文仅配置了串口号及波特率,其余的均设置为默认值。
使用该函数配置的串口可以配合“read”函数进行串口数据的读取,该函数是一次读取一个字节,并将每个字节解释为一个 8 位无符号整数 (uint8),最后返回一个 double 数组(返回的类型和接收的长度可以自己设置)。这边的逻辑就是接收到指定长度才会停止接收。如图所示,代码中设置的300,所以工作区data矩阵的长度是300。
第二种方式是采用“serial”函数进行配置,该函数的使用方式和“serialport”是不一样的,其配置方式详见代码,关键参数是等待时间及输入缓冲区的大小。和“serial”不一致的地方在于,这两个参数任意一个到达预设值,都会停止采集,例如:等待时间10s,但是缓冲区大小仅为5,那么在接收到5个字节后就会停止接收数据,又或者等待时间1s,缓冲区大小为50000,那么在接收到1s数据后就会停止,并不会等待缓冲区塞满。
假设参照代码执行的话最终会接收到245个字节
注意:使用完串口一定要记得删除串口的占用,否则后续使用虚拟串口驱动删除串口是删除不了的。
Step 2. 数据处理
由于MATLAB在接收到数据后是直接按照10进制进行展示的,而此处的串口助手在发送数据时则是按照字符进行发送。为了清晰地展示数据还需要进行相应的处理。例如上文发送的是4 6 8 10 12 14 16 18 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2,那么MATLAB接收到数据则是52 32 54 32 56 32 …,这边转换规则是按照ASCII表进行,具体如下图所示:
52对应的是4,32对应的是空格,54对应的6…,所以需要按照相应的规则将数据进行解析处理,我这边写的处理代码如下:
line = 1;
colum = 1;
for i = 1 : length(data)
if (data(i) == 13 || data(i) == 10) %排除换行及回车
continue;
end
if (data(i) == 32) %空格间隔数据
line = line + 1;
colum = 1;
continue;
end
Data_matrix(line , colum) = data(i);
colum = colum + 1;
end
for i = 1 : size(Data_matrix,1)
for j = 1 : 2
Data_matrix(i,j) = Data_matrix(i,j) - 48;
end
end
Data_real(size(Data_matrix,1),1) = 0;
for i = 1 : size(Data_matrix,1)
if (Data_matrix(i,2) == -48)
Data_real(i,1) = Data_real(i,1) + Data_matrix(i,1);
else
Data_real(i,1) = Data_matrix(i,2) + Data_matrix(i,1) * 10;
end
end
figure;
plot(Data_real);
xlabel('Serial Number');ylabel('Amplitude')
最终可以成功将发送的数据成功接收并进行绘制展示,具体如下图所示:
实验结束
在测试完成后记得删除串口占用并删除配置的虚拟串口。
总结
本文介绍了两种方式进行串口的配置,并通过仿真详细展示了具体的操作步骤,下一篇文章将展示如何利用MATLAB充当便携的上位机来发送指定的数据,从而可以配合相应的移动设备实现相应的功能。
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