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[项目] LabVIEW和Arduino的巧妙结合（基础篇—1）

本帖最后由不脱发的程序猿于 2022-5-27 00:19 编辑

本篇博文将开启第四个LabVIEW系列专栏，也是目前确定的最后一个关于LabVIEW技术的专栏：LabVIEW和单片机。在前三个专栏分享介绍了：
1、基础篇：LabVIEW开发技巧；
2、工控篇：LabVIEW仪器控制；
3、视觉篇：LabVIEW图像处理和机器视觉。
本专栏使用的单片机为：Arduino（本系列专栏使用Arduino UNO控制器），主要原因在于，Arduino简单易上手，老少皆宜，受众面广泛，使用Arduino作为下位机，LabVIEW作为上位机，独立开发者可以快捷开发出一套软硬件联控的演示系统。

1、安装LabVIEW Interface for Arduino Toolkit工具包
LabVIEW中有专业的接口工具包实现和Arduino进行联控：LabVIEW Interface for Arduino Toolkit。
LabVIEW Interface for Arduino Toolkit是NI公司（美国国家仪器公司）为Arduino开发的接口工具包，借助于这个工具包，可以很方便地使用LabVIEW软件与Arduino控制器实现联合开发。把这个工具包和LabVIEW软件结合起来，通过LabVIEW软件就可以实现对Arduino控制器的控制或者与Arduino控制器交换数据。
LabVIEW Interface for Arduino Toolkit最大的优点在于内置有数十个NI公司开发的库，提供给开发者使用，当Arduino与LabVIEW连接之后，就可以使用LabVIEW中数十个内置的库来开发新的程序算法来控制Arduino硬件，而且构建UlI（人机交互界面）也非常容易，适合于新手使用。同时，LabVIEW Interface for Arduino支持Arduino控制器通过USB、串口、蓝牙或XBee等接口的形式与计算机的LabVIEW进行连接。
LabVIEW Interface for Arduino Toolkit工具包的安装非常简单，在VI Package Manager，搜索LabVIEW Interface for Arduino就可以进行安装，如下所示：

当LabVIEW安装LabVIEW Interface for Arduino工具包之后，在前面板和程序框图中的函数栏目中就会出现Arduino控件和操作函数库。
Arduino控件包含模拟IO、数字I/O、Pin Mode、Board Type和连接方式等，如下图所示：

前面板控件库

操作函数库包含有Arduino INIT、Arduino CLOSE、Low Level、Sensors、Examples等，如下图所示。其中，Arduino INIT和Arduino CLOSE是每个程序必备的，即与Arduino控制器建立连接，完成对Arduino预先设定的操作之后，断开与Arduino控制器的连接，释放Arduino控制器的串口资源。

程序面板函数库

另外，Low Level为Arduino初级应用，Sensors为经过封装的传感器函数库，Examples包含有大量的应用示例。由于Sensors和Example是将Low Level函数封装构建成的函数库，所以使用较为方便，但是其兼容扩展性不如Low Level好。
2、LabVIEW Interface for Arduino Toolkit工具包的使用
本小节主要讲解Arduino lNIT、Arduino CLOSE、Low Level以及Sensors中部分函数库的使用。
2.1、Arduino INIT函数节点
Arduino INIT函数节点如下图所示：

输入参数有VISA resource、波特率、Arduino板的类型、连接方式（USB/Serial），输出参数为Arduino资源号，提供给后续函数对Arduino进行操作。它的功能是连接Arduino控制器，以使得Arduino板进入受LabVIEW控制的状态。除了VISA之外，其他的输入参数可以不给定，即使用默认参数，波特率115200，Arduino Uno板，USB/Serial连接方式，每个包15个字节。
2.2、Arduino CLOSE函数节点
Arduino CLOSE函数节点如下图所示：

输入参数为Arduino资源号，只有错误输出。其功能是断开Arduino与LabVIEW的连接，释放Arduino控制器的串口资源。
2.3、Low Level函数库
Low Level函数库包含：模拟输入、数字IO配置、数字输入、数字输出、PWM输出（模拟输出）、Tone、I2C、SPI、模拟采样功能，如下图所示：

其中，模拟输入、数字输出、数字输出和PWM输出分为管脚和端口两种，端口操作适用于需要多个IO管脚进行操作的情况。
2.4、Sensors函数库
Sensors函数库中包含：热敏电阻、光敏电阻、RGB、数码管、红外、舵机、步进电机和液晶显示等功能，如下图所示：

3、烧录Arduino固件
将Arduino作为下位机时，需要烧录LIFA_Base.ino，可在安装工具包路径下找到，例如该文件在我的电脑位于：
D:\National Instruments\LabVIEW 2020\vi.lib\LabVIEW Interface for Arduino\Firmware\LIFA_Base