智能終端應用開發基礎 課件 第6章 樹莓派串口通信

第6章

樹莓派串口通信Contents01.串口通信簡介02.樹莓派串口03.利用串口與計算機通信01串口通信簡介串口通信概念指外設與計算機間通過數據信號線、地線、控制線等，按位順序進行數據傳輸的通信方式，特點是數據線少、成本低，但傳輸速度較慢。波特率衡量數據傳輸速率的重要指標，指的是每秒鐘傳輸的數據位數。常用單位有bps、Kbps、Mbps等。數值越高表示數據傳輸速度越快。串口通信優勢在遠距離通信中具備成本優勢，其傳輸速度雖然低于并行傳輸，但能通過雙絞線實現遠程數據傳輸，且設備間最大距離可達1200米。奇偶校驗位用于檢錯，通過設置一個校驗位確保數據符合偶數個或奇數個邏輯高位的要求，以提高數據傳輸的可靠性。沒有校驗位也是可以的。串口通信組成由地線、發送、接收三根線構成，支持ASCII碼字符傳輸。通信方式異步，允許雙向傳輸，端口參數需匹配，包括波特率、數據位等。停止位用于標識單個包的結束，并提供計算機校正時鐘同步的機會。其位數越多，容忍的時鐘不同步范圍越大，但數據傳輸率越慢。串口通信的原理單工通信模式01單工通信模式的數據傳輸是單向的，通信雙方中，一方固定為發送端，一方則固定為接收端。信息只能沿一個方向傳輸，使用一根傳輸線。半雙工通信模式02半雙工通信模式使用同一根傳輸線，支持數據雙向傳輸，但收發不能同時進行。每端需配備收發切換開關，引入時間延遲，傳輸效率較低。全雙工通信模式03全雙工通信模式允許數據在兩個方向上同時傳輸，是效率最高的通信方式。它要求發送和接收設備具備獨立的收發能力，并使用兩條傳輸線。串口通信的方式

RS-232標準RS-232標準由EIA制定，保證了不同廠家產品之間的兼容性。作為工業標準，它廣泛應用于各種設備之間的通信。RS-422標準RS-422標準在RS-232基礎上進行了改進和發展，提高了傳輸速率和距離，并允許在總線上連接多個接收器。RS-485標準RS-485標準進一步擴展了RS-422的功能，增加了多點、雙向通信能力，并提高了發送器的驅動能力和沖突保護特性。串口通信協議02樹莓派串口串口通信基礎樹莓派擁有兩個串口，硬件串口（PL011UART）和mini串口（miniUART）。硬件串口性能優越，穩定性強，而mini串口則功能簡單，穩定性相對較差。串口應用限制樹莓派的IO口一共有40個管腳，紅框中就是引出的串口IO。默認狀態下，使用mini串口進行UART外接模塊通信可能會導致性能低下和通信失敗。恢復硬件串口映射要恢復硬件串口與GPIO14/15的映射關系，可通過VNC遠程訪問樹莓派圖形界面，在“RaspberryPiConfiguration”中啟用SerialPort功能。串口配置差異樹莓派2B/B+等老版將硬件串口分配給GPIOUART，可獨立調整速率和模式。而樹莓派3、4代硬件串口默認用于藍牙，mini串口分配給GPIO串口TXD0、RXD0。樹莓派串口概述啟用miniUART在樹莓派圖形化界面中，通過“RaspberryPiConfiguration”的“Interfaces”選項，啟用“SerialPort”服務，以恢復miniUART的通信功能。驗證串口分配在命令行界面，輸入ls-l/dev命令，可查看串口分配方式。例如，serial0使用ttyS0（miniUART），serial1使用ttyAMA0（硬件串口PL011）。交換串口映射關系編輯/boot/config.txt文件，添加dtoverlay=pi3-miniuart-bt和force_turbo=1兩行代碼，以恢復硬件串口為GPIO串口，并重啟樹莓派使設置生效。驗證串口新分配重啟后，再次輸入ls-l/dev命令，確認兩個串口映射關系已交換。此時，硬件串口已分配給GPIO串口，可用于高性能的串口通信。串口分配與調整通過修改映射關系，將性能優越、穩定性強的硬件串口分配給GPIO串口，以滿足高性能需求。這一改變使得串口通信更加高效可靠。分配硬件串口在安裝minicom后，通過命令行配置串口參數，包括波特率、數據位、停止位等，確保與連接設備兼容，從而順利實現通信。啟用miniUART通信完成minicom安裝與配置后，進行串口回環測試或與其他設備建立通信連接，確保串口正常工作。及時排查并解決問題。測試串口通信串口功能啟用與設置03利用串口與計算機通信安裝minicomminicom是Linux平臺下的串口調試工具，功能強大，相當于Windows下的串口調試助手，安裝minicom是串口通信的第一步。串口通信基礎在樹莓派LX終端中輸入sudoapt-getinstallminicom命令安裝minicom，在安裝時出現Doyouwanttocontinue？時，輸入y然后回車繼續安裝。安裝minicom工具配置串口參數01安裝minicom后，執行sudominicom–s命令在minicom中對串口進行配置，在彈出的菜單中選擇“Serialportsetup”，如右圖所示。配置串口設置02多個配置項，此時光標在最下方。需要修改某個配置，則輸入對應的字母，光標即會跳轉到對應的項，編輯后，回車確認，光標再次回到最下方。保存配置并退出03將默認設置修改為如圖6-15所示內容后，選擇Savesetupasdf1進行保存，然后選擇ExitfromMinicom退出，如右圖所示。配置串口參數準備回環測試：設置過minicom后，進行串口回環測試。先用杜邦線將樹莓派上面的Pin8(TXD0)和Pin10(RXD0)引腳短接，然后在LX終端輸入minicom-D/dev/ttyAMA0-b9600啟動minicom。回環測試：其中-D表示選擇串口/dev/ttyAMA0，-b設置波特率為9600，此參數也可以不用設置，默認是115200。需要注意的是，在root用戶下才能運行此命令。啟動與配置minicom：如果顯示Entry"9600"notfound.Enterdialdir?選擇“No”然后