出品：1Z實(shí)驗(yàn)室 （1ZLAB： Make Things Easy）

概要

在本節(jié)課程阿凱為大家講解了串口通信的接線方式耕肩，ESP32中的串口UART資源與相關(guān)API， 并給出了一個(gè)UART的小應(yīng)用實(shí)例油额。

目錄

• 串口通信
• 硬件接線
• UART構(gòu)造器
• UART的API講解
• ESP32串口自發(fā)自收實(shí)驗(yàn)
• 課程預(yù)告
• 推廣
• 參考文獻(xiàn)

串口通信

UART執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)UART/USART雙工串行通信協(xié)議，關(guān)于串口通信你需要的預(yù)備知識(shí)有碼元， 波特率眯停， 奇偶校驗(yàn)等概念。

可以在B站上觀看串口通信科普視頻.

TODO 英文的卿泽， 1Z實(shí)驗(yàn)室后面有精力也會(huì)考慮做一些科普視頻

硬件接線

這里介紹的串口通信的使用方式不局限于ESP32開發(fā)板莺债。

兩個(gè)單片機(jī)設(shè)備進(jìn)行串口通信，或者單片機(jī)通過USB轉(zhuǎn)TTL模塊與PC進(jìn)行串口通信签夭。

如果你對(duì)USB轉(zhuǎn)TTL模塊比較陌生的話齐邦，請(qǐng)打開淘寶自行搜索 USB轉(zhuǎn)TTL模塊 。

另外請(qǐng)留意USB轉(zhuǎn)TTL的芯片型號(hào)第租，你可能需要安裝其驅(qū)動(dòng)措拇。

我手里的這個(gè)USB轉(zhuǎn)TTL的型號(hào)是CH340G， Ubuntu自帶其驅(qū)動(dòng)慎宾。

usb2ttl.png

設(shè)備與設(shè)備之間至少需要接三個(gè)線丐吓。如下圖所示：

串口連接圖.png

關(guān)于USB轉(zhuǎn)TTL

GND是地線，提供低電平的參考電壓趟据。 接下來就是RX 信息接收端券犁， 還有TX 信息發(fā)送端。 單片機(jī)A的RX 接單片機(jī)B的TX汹碱， 單片機(jī)B的RX 接單片機(jī)A的TX粘衬。

**至于VCC接口，可接可不接, 如果USB轉(zhuǎn)TTL的正負(fù)極接反了容易導(dǎo)致電腦主板的燒毀。 **

要注意他們兩個(gè)單片機(jī)的工作電壓是否匹配稚新，例如ESP32的工作電壓是3.3v那么另外一個(gè)VCC接口也只能接VCC勘伺。 有的USB轉(zhuǎn)TTL模塊有3.3v與5v兩個(gè)接口， 可以將ESP32開發(fā)板的VCC與USB轉(zhuǎn)TTL的3.3v接口相連接枷莉， 或者將ESP32的VIN接口與USB轉(zhuǎn)TTL的5v接口相連接娇昙。

UART構(gòu)造器

不同于其他MicroPython開發(fā)板，ESP32可以自定義管腳作為UART笤妙， 不過ESP32自身只有兩個(gè)UART資源冒掌。

導(dǎo)入UART 模塊

from machine import UART

UART對(duì)象的構(gòu)造器函數(shù)：

UART(id, baudrate, bits, parity, rx, tx, stop, timeout)

• id : 串口編號(hào)

  ESP32的UART資源只有兩個(gè)， id有效取值范圍為1,2

• bandrate: 波特率(時(shí)鐘頻率)

  常用波特率為：

  • 9600 （默認(rèn)）
  • 115200

  信息接受雙方的波特率必須一致蹲盘，否則會(huì)亂碼股毫。

• bits：單個(gè)字節(jié)的位數(shù)(比特?cái)?shù))

  • 8 (默認(rèn))
  • 7
  • 9

• parity： 校驗(yàn)方式

  • None 不進(jìn)行校驗(yàn)（默認(rèn)）
  • 0 偶校驗(yàn)
  • 1 奇校驗(yàn)

• rx：接收口的GPIO編號(hào)

  在ESP32上面很多個(gè)管腳都可以自定義為UART管腳有效GPIO編號(hào)如下：

  0，2召衔，4铃诬，5，9苍凛，10趣席， 12-19， 21-23醇蝴，25宣肚， 26， 34-36悠栓， 39
  

• tx：發(fā)送口的GPIO編號(hào)

  有效GPIO管腳編號(hào)同rx

• stop: 停止位個(gè)數(shù)

  • 1 （默認(rèn)）
  • 2

• timerout: 超時(shí)時(shí)間

  取值范圍： 0 < timeout ≤ 2147483647

演示實(shí)例

from machine import UART
uart = UART(2, baudrate=115200, rx=13,tx=12,timeout=10)

UART的API講解

字符串讀寫

uart.read(10)        # read 10 characters, returns a bytes object
                    # 讀入10個(gè)字符霉涨， 返回一個(gè)比特對(duì)象
uart.read()            # read all available characters
                    # 讀取所有的有效字符
uart.readline()        # read a line
                    # 讀入一行
uart.readinto(buf)  # read and store into the given buffer
                    # 讀入并且保存在緩存中
uart.write('abc')    # write the 3 characters
                    # 向串口寫入3個(gè)字符abc

字符讀寫

uart.readchar()     # read 1 character and returns it as an integer
                    # 讀入一個(gè)字符
uart.writechar(42)  # write 1 character
                    # 寫入ASCALL碼為42的字符
uart.writechar(ord('*')) # 等同于uart.writechar(42)

檢測串口是否有數(shù)據(jù)

uart.any()          # returns the number of characters waiting

ESP32串口自發(fā)自收實(shí)驗(yàn)

接線 將開發(fā)板的 13號(hào)引腳與12號(hào)引腳用杜邦線相連接

'''
ESP32串口通信-字符串?dāng)?shù)據(jù)自發(fā)實(shí)驗(yàn)

接線 將開發(fā)板的 13號(hào)引腳與12號(hào)引腳用杜邦線相連接。

'''
from machine import UART,Pin
import utime

# 初始化一個(gè)UART對(duì)象
uart = UART(2, baudrate=115200, rx=13,tx=12,timeout=10)

count = 1

while True:
    print('\n\n===============CNT {}==============='.format(count))

    # 發(fā)送一條消息
    print('Send: {}'.format('hello {}\n'.format(count)))
    print('Send Byte :') # 發(fā)送字節(jié)數(shù)
    uart.write('hello {}\n'.format(count))
    # 等待1s鐘
    utime.sleep_ms(1000)

    if uart.any():
        # 如果有數(shù)據(jù) 讀入一行數(shù)據(jù)返回?cái)?shù)據(jù)為字節(jié)類型
        # 例如  b'hello 1\n'
        bin_data = uart.readline()
        # 將手到的信息打印在終端
        print('Echo Byte: {}'.format(bin_data))

        # 將字節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字符串 字節(jié)默認(rèn)為UTF-8編碼
        print('Echo String: {}'.format(bin_data.decode()))
    # 計(jì)數(shù)器+1
    count += 1
    print('---------------------------------------')

樣例輸出

===============CNT 1===============
Send: hello 1

Send Byte :
8
Echo Byte: b'hello 1\n'
Echo String: hello 1

---------------------------------------


===============CNT 2===============
Send: hello 2

Send Byte :
8
Echo Byte: b'hello 2\n'
Echo String: hello 2

---------------------------------------


===============CNT 3===============
Send: hello 3

Send Byte :
8
Echo Byte: b'hello 3\n'
Echo String: hello 3

---------------------------------------

課程預(yù)告

上文講解了如何使用ESP32的UART資源惭适，如何發(fā)送與接收字符串笙瑟。 如果后續(xù)深入學(xué)習(xí)的話，可能還涉及到：

1. PC串口調(diào)試助手的使用癞志。
2. 自定義二進(jìn)制通信協(xié)議往枷。二進(jìn)制數(shù)據(jù)打包與解包，需要用到python的的struct模塊今阳。
3. 使用PySerial讓PC與ESP32進(jìn)行串口通信

推廣

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1Z實(shí)驗(yàn)室 Make Things Easy . 致力于在機(jī)器人+計(jì)算機(jī)視覺+人工智能的重疊區(qū)域, 制作小白友好的教程.

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參考文獻(xiàn)

串口調(diào)試助手ubuntu桌面版

uPyCraft-UART文檔