MATLAB是用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境。而Arduino開發(fā)板是一種越來越受到歡迎的開源硬件。
一個是什么都能算的軟件，一個是最火爆的開源硬件，兩者結(jié)合能碰撞出什么樣的火花呢？筆者以Matlab軟件研究如何控制Arduino，將從Matlab制作Arduino的GUI界面和simulink應(yīng)用出發(fā)，探索如何使用Matlab連接和控制Arduino。
Matlab與Arduino聯(lián)合應(yīng)用——GUI界面
首先介紹如何安裝配置一個基于Matlab的GUI界面，能夠?qū)崿F(xiàn)對ArduinoIO口的操作。
下圖所示為matlab中Arduino相關(guān)程序的下載界面
下載后為壓縮文件，解壓縮為ArduinoIO的文件夾，打開Matlab（筆者為2012版本），將當前工作目錄至于ArduinoIO文件夾下。
打開Matlab的GUIDE
安裝下面方法，拖放兩個按鈕，按鈕的顯示文字可以通過雙擊后，在屬性頁下的“string”一欄下面修改，我們用兩只按鈕分別控制直流電機的轉(zhuǎn)動
至此，我們已經(jīng)完成必要的程序的燒寫和界面的初步編寫，下面將繼續(xù)介紹如何添加按鈕的響應(yīng)函數(shù)，實現(xiàn)上位機的控制功能。
我們利用Matlab已經(jīng)初步設(shè)計了一個GUI界面，下面將添加必要的響應(yīng)函數(shù)，演示時間的控制功能。
下圖展示如何從GUIDE進入按鈕的編輯界面，在這里我們將添加對Arduino相應(yīng)的IO口或者串口的操作。
下面是基本的操作函數(shù)實例匯總
a=arduino('COM9')
設(shè)置引腳為輸入或者輸出
a.pinMode(4,'input');
a.pinMode(13,'output');
讀寫引腳的狀態(tài)
a.digitalRead(4)
a.digitalWrite(13,0)
模擬量輸入或者輸出操作
a.analogRead(5)
a.analogWrite(9,155)
串口操作
a.serial%getserialport
a.flush;%flushesPC'sinputbuffer
a.roundTrip(42)%sends42tothearduinoandback
本例中若使用按鈕“Right-Motor”點擊實現(xiàn)IO口8置為高電平，驅(qū)動直流電機全速轉(zhuǎn)動，則添加
globala;
a=arduino('COM7');
a.pinMode(8,'output');
在按鈕“Right-Motor”的響應(yīng)函數(shù)中添加代碼段
globala;
a.digitalWrite(8,(get(hObject,'Value')))
Arduino端準備
想要arduino端的控制，還需要向Arduino中燒寫已經(jīng)下載的pde文件，其位置位于加壓縮后的ArduinoIO文件夾下的pde文件中。通過usb線纜將Arduinouno與電腦連接，點擊GUI中添加的按鈕，即可實現(xiàn)遠端控制功能。
我們介紹了，在Matlab中建立一個ArduinoGUI的過程。下面將繼續(xù)介紹如何在Arduino端進行軟件準備。
軟件調(diào)試可以在Arduino連接至電腦端就可以進行。
下面將作者自己在其中遇到或者大家可能會遇到的問題一一總結(jié)如下：
（1）已經(jīng)編寫完成的Matlab程序已經(jīng)綁定了通信口COM8，執(zhí)行Matlab程序出現(xiàn)如下提示
Errorusingarduino(line83)
Couldnotopenport:COM8
ErrorinArduinomatlab>Arduinomatlab_OpeningFcn(line60)
a=arduino('COM8');
首先保證你的開發(fā)板已經(jīng)連接至PC機，而且通過設(shè)備管理器查看端口是否與程序中設(shè)置的相同。
（2）在保證上述已經(jīng)完成的情況下，依然提示出錯
Errorusingarduino(line54)
PortCOM8alreadyusedbyMATLAB
這很可能是你中間斷開了Arduino的連線或者重新編譯了程序，你需要在Matlab中執(zhí)行
delete(instrfind({'Port'},{'COM8'}))
然后重新連接即可。
（3）Arduino連接至PC端，但是不能燒寫上期Blogger中的pde文件，這時候要排除IDE編譯環(huán)境中可能存在的問題
1下載最新的IDE環(huán)境（http://arduino.cc/en/Main/Software#toc2）
2安裝手動方式更新驅(qū)動
3注意更改軟件中TOOLs下面的“Board”和“serialport”選項，按照自己所使用Arduino進行修改。
下面將介紹如何配置硬件外圍電路，來為實驗做最后準備。
為ArduinoUNO開發(fā)板連接外圍電路，包括直流電機、led燈等外圍器件。
使用到的元器件
下圖是Arduino與直流電機的接口電路。
我們再分析各部分功能
1開關(guān)
2直流電機
3二極管
4MOSFE管
5電機驅(qū)動電源（9V）
由于Arduino的最大驅(qū)動電流是40mA，遠遠小于電機驅(qū)動所需的電流。這里我們使用一個MOSFET（當然可以使用三極管代替），來使Arduion的小電流來控制電機的通斷
而電機屬于電感性負載，在啟停階段可能會由于電感存在產(chǎn)生一個很大反向電壓，可能會損害我們的MOSFET，這里使用一個二極管來使電流沿著一個方向流動，從而保證電機對其余電路的影響。
9V電源為電機轉(zhuǎn)動供電，當我們直接將其連接至直流電機兩側(cè)時，會發(fā)現(xiàn)電機將會全速轉(zhuǎn)動。
在實驗中，我們手上只有一個直流電機，所以另外一只的控制我們使用led燈來模擬，注意要接上一只220歐的電阻進行限流。
在完成基本的軟件和硬件的準備工作后，我們現(xiàn)在進入最終的測試階段。
操作順序：
1將Arduino通過usb線纜連接至PC
2打開Matab，將當前文件夾設(shè)為我們從matlab官網(wǎng)下載的并解壓縮的ArduinoIO
3雙擊打開Arduinomatlab.fig，彈出控制界面
4點擊按鈕觀察電機的轉(zhuǎn)動，如果在Matlab提示出錯信息，請嘗試下面解決方法
5執(zhí)行“clear”清除變量；執(zhí)行“delete(instrfind({'Port'},{'COM8'}))”，并重新拔掉再插上線纜以創(chuàng)建新的通信連接，重復(fù)操作步驟1。
