LabVIEW和Arduino的巧妙結合（基礎篇—1）

本篇博文將開啟第四個LabVIEW系列專欄，也是目前確定的最后一個關于LabVIEW技術的專欄：LabVIEW和單片機。在前三個專欄分享介紹了：

1、基礎篇：LabVIEW開發技巧；

2、工控篇：LabVIEW儀器控制；

3、視覺篇：LabVIEW圖像處理和機器視覺。

本專欄使用的單片機為：Arduino（本系列專欄使用Arduino UNO控制器），主要原因在于，Arduino簡單易上手，老少皆宜，受眾面廣泛，使用Arduino作為下位機，LabVIEW作為上位機，獨立開發者可以快捷開發出一套軟硬件聯控的演示系統。

同時，我也推薦各位先學習一下之前發布的Arduino基礎知識：和12歲小同志搞創客開發，了解Arduino開發工具和基礎開發知識。

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安裝LabVIEW Interface for Arduino Toolkit工具包

LabVIEW中有專業的接口工具包實現和Arduino進行聯控：LabVIEW Interface for Arduino Toolkit。

LabVIEW Interface for Arduino Toolkit是NI公司（美國國家儀器公司）為Arduino開發的接口工具包，借助于這個工具包，可以很方便地使用LabVIEW軟件與Arduino控制器實現聯合開發。把這個工具包和LabVIEW軟件結合起來，通過LabVIEW軟件就可以實現對Arduino控制器的控制或者與Arduino控制器交換數據。

LabVIEW Interface for Arduino Toolkit最大的優點在于內置有數十個NI公司開發的庫，提供給開發者使用，當Arduino與LabVIEW連接之后，就可以使用LabVIEW中數十個內置的庫來開發新的程序算法來控制Arduino硬件，而且構建UlI（人機交互界面）也非常容易，適合于新手使用。同時，LabVIEW Interface for Arduino支持Arduino控制器通過USB、串口、藍牙或XBee等接口的形式與計算機的LabVIEW進行連接。

LabVIEW Interface for Arduino Toolkit工具包的安裝非常簡單，在VI Package Manager，搜索LabVIEW Interface for Arduino就可以進行安裝，如下所示：

當LabVIEW安裝LabVIEW Interface for Arduino工具包之后，在前面板和程序框圖中的函數欄目中就會出現Arduino控件和操作函數庫。

Arduino控件包含模擬IO、數字I/O、Pin Mode、Board Type和連接方式等，如下圖所示：

前面板控件庫

操作函數庫包含有Arduino INIT、Arduino CLOSE、Low Level、Sensors、Examples等，如下圖所示。其中，Arduino INIT和Arduino CLOSE是每個程序必備的，即與Arduino控制器建立連接，完成對Arduino預先設定的操作之后，斷開與Arduino控制器的連接，釋放Arduino控制器的串口資源。

程序面板函數庫

另外，Low Level為Arduino初級應用，Sensors為經過封裝的傳感器函數庫，Examples包含有大量的應用示例。由于Sensors和Example是將Low Level函數封裝構建成的函數庫，所以使用較為方便，但是其兼容擴展性不如Low Level好。

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LabVIEW Interface for Arduino Toolkit工具包的使用

本小節主要講解Arduino lNIT、Arduino CLOSE、Low Level以及Sensors中部分函數庫的使用。

2.1、Arduino INIT函數節點

Arduino INIT函數節點如下圖所示：

輸入參數有VISA resource、波特率、Arduino板的類型、連接方式（USB/Serial），輸出參數為Arduino資源號，提供給后續函數對Arduino進行操作。它的功能是連接Arduino控制器，以使得Arduino板進入受LabVIEW控制的狀態。除了VISA之外，其他的輸入參數可以不給定，即使用默認參數，波特率115200，Arduino Uno板，USB/Serial連接方式，每個包15個字節。

2.2、Arduino CLOSE函數節點

Arduino CLOSE函數節點如下圖所示：

輸入參數為Arduino資源號，只有錯誤輸出。其功能是斷開Arduino與LabVIEW的連接，釋放Arduino控制器的串口資源。

2.3、Low Level函數庫

Low Level函數庫包含：模擬輸入、數字IO配置、數字輸入、數字輸出、PWM輸出（模擬輸出）、Tone、I2C、SPI、模擬采樣功能，如下圖所示：

其中，模擬輸入、數字輸出、數字輸出和PWM輸出分為管腳和端口兩種，端口操作適用于需要多個IO管腳進行操作的情況。

2.4、Sensors函數庫

Sensors函數庫中包含：熱敏電阻、光敏電阻、RGB、數碼管、紅外、舵機、步進電機和液晶顯示等功能，如下圖所示：

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燒錄Arduino固件

將Arduino作為下位機時，需要燒錄LIFA_Base.ino，可在安裝工具包路徑下找到，例如該文件在我的電腦位于：

D:National InstrumentsLabVIEW 2020vi.libLabVIEW Interface for ArduinoFirmwareLIFA_Base

使用Arduino IDE打開該文件，編譯并下載到Arduino單片機中，完成固件燒錄。