用UART应用实例说明MicroPython-ESP32串口通信方式

qiaoweiyiyi

概要
在本节课程阿凯为大家讲解了串口通信的接线方式，ESP32中的串口UART资源与相关API， 并给出了一个UART的小应用实例。

串口通信
UART执行标准UART/USART双工串行通信协议，关于串口通信你需要的预备知识有码元， 波特率， 奇偶校验等概念。可以在B站上观看串口通信科普视频。

TODO 英文的， 1Z实验室后面有精力也会考虑做一些科普视频

硬件接线
这里介绍的串口通信的使用方式不局限于ESP32开发板。
两个单片机设备进行串口通信，或者单片机通过USB转TTL模块与PC进行串口通信。

如果你对USB转TTL模块比较陌生的话，请打开淘宝自行搜索 USB转TTL模块 。

另外请留意USB转TTL的芯片型号，你可能需要安装其驱动。
我手里的这个USB转TTL的型号是CH340G， Ubuntu自带其驱动。

设备与设备之间至少需要接三个线。如下图所示：

△串口连接图

关于USB转TTL
GND是地线，提供低电平的参考电压。 接下来就是RX 信息接收端， 还有TX 信息发送端。 单片机A的RX 接单片机B的TX，  单片机B的RX 接单片机A的TX。

**至于VCC接口，可接可不接, 如果USB转TTL的正负极接反了容易导致电脑主板的烧毁。 **

要注意他们两个单片机的工作电压是否匹配，例如ESP32的工作电压是3.3v那么另外一个VCC接口也只能接VCC。  有的USB转TTL模块有3.3v与5v两个接口， 可以将ESP32开发板的VCC与USB转TTL的3.3v接口相连接， 或者将ESP32的VIN接口与USB转TTL的5v接口相连接。

UART构造器
不同于其他MicroPython开发板，ESP32可以自定义管脚作为UART， 不过ESP32自身只有两个UART资源。

导入UART 模块

1. from machine import UART

复制代码

UART对象的构造器函数：

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

复制代码

• id : 串口编号
  

ESP32的UART资源只有两个， id有效取值范围为1,2

• bandrate: 波特率(时钟频率)
  

常用波特率为：
○ 9600 （默认）
○ 115200
信息接受双方的波特率必须一致，否则会乱码。

• bits：单个字节的位数(比特数)
  

○ 8 (默认)
○ 7
○ 9

• parity： 校验方式
  

○ None 不进行校验（默认）
○ 0 偶校验
○ 1 奇校验

• rx：接收口的GPIO编号
  

在ESP32上面很多个管脚都可以自定义为UART管脚有效GPIO编号如下：

0，2，4，5，9，10， 12-19， 21-23，25， 26， 34-36， 39

• tx：发送口的GPIO编号
  

有效GPIO管脚编号同rx

• stop: 停止位个数
  

○ 1 （默认）
○ 2

• timerout: 超时时间
  

取值范围： 0 < timeout ≤ 2147483647

演示实例

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

复制代码

UART的API讲解

字符串读写

1. uart.read(10)        # read 10 characters, returns a bytes object
   
2.                     # 读入10个字符， 返回一个比特对象
   
3. uart.read()            # read all available characters
   
4.                     # 读取所有的有效字符
   
5. uart.readline()        # read a line
   
6.                     # 读入一行
   
7. uart.readinto(buf)  # read and store into the given buffer
   
8.                     # 读入并且保存在缓存中
   
9. uart.write('abc')    # write the 3 characters
   
10.                     # 向串口写入3个字符abc

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字符读写

1. uart.readchar()     # read 1 character and returns it as an integer
   
2.                     # 读入一个字符
   
3. uart.writechar(42)  # write 1 character
   
4.                     # 写入ASCALL码为42的字符
   
5. uart.writechar(ord('*')) # 等同于uart.writechar(42)

复制代码

检测串口是否有数据

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

复制代码

ESP32串口自发自收实验
接线 将开发板的 13号引脚与12号引脚用杜邦线相连接

1. '''
   
2. ESP32串口通信-字符串数据自发实验
   
3. 
   
4. 接线 将开发板的 13号引脚与12号引脚用杜邦线相连接。
   
5. 
   
6. '''
   
7. from machine import UART,Pin
   
8. import utime
   
9. 
   
10. # 初始化一个UART对象
    
11. uart = UART(2, baudrate=115200, rx=13,tx=12,timeout=10)
    
12. 
    
13. count = 1
    
14. 
    
15. while True:
    
16.     print('\n\n===============CNT {}==============='.format(count))
    
17. 
    
18.     # 发送一条消息
    
19.     print('Send: {}'.format('hello {}\n'.format(count)))
    
20.     print('Send Byte :') # 发送字节数
    
21.     uart.write('hello {}\n'.format(count))
    
22.     # 等待1s钟
    
23.     utime.sleep_ms(1000)
    
24. 
    
25.     if uart.any():
    
26.         # 如果有数据 读入一行数据返回数据为字节类型
    
27.         # 例如  b'hello 1\n'
    
28.         bin_data = uart.readline()
    
29.         # 将手到的信息打印在终端
    
30.         print('Echo Byte: {}'.format(bin_data))
    
31. 
    
32.         # 将字节数据转换为字符串 字节默认为UTF-8编码
    
33.         print('Echo String: {}'.format(bin_data.decode()))
    
34.     # 计数器+1
    
35.     count += 1
    
36.     print('---------------------------------------')

复制代码

样例输出

1. ===============CNT 1===============
   
2. Send: hello 1
   
3. 
   
4. Send Byte :
   
5. 8
   
6. Echo Byte: b'hello 1\n'
   
7. Echo String: hello 1
   
8. 
   
9. ---------------------------------------
   
10. 
    
11. 
    
12. ===============CNT 2===============
    
13. Send: hello 2
    
14. 
    
15. Send Byte :
    
16. 8
    
17. Echo Byte: b'hello 2\n'
    
18. Echo String: hello 2
    
19. 
    
20. ---------------------------------------
    
21. 
    
22. 
    
23. ===============CNT 3===============
    
24. Send: hello 3
    
25. 
    
26. Send Byte :
    
27. 8
    
28. Echo Byte: b'hello 3\n'
    
29. Echo String: hello 3
    
30. 
    
31. ---------------------------------------
    

复制代码

课程预告
上文讲解了如何使用ESP32的UART资源，如何发送与接收字符串。 如果后续深入学习的话，可能还涉及到：

• PC串口调试助手的使用。
• 自定义二进制通信协议。二进制数据打包与解包，需要用到python的的struct模块。
• 使用PySerial让PC与ESP32进行串口通信
  

本文作者 1Z实验室阿凯
来源 简书