智能终端应用开发基础 课件 第6章 树莓派串口通信

第6章

树莓派串口通信Contents01.串口通信简介02.树莓派串口03.利用串口与计算机通信01串口通信简介串口通信概念指外设与计算机间通过数据信号线、地线、控制线等，按位顺序进行数据传输的通信方式，特点是数据线少、成本低，但传输速度较慢。波特率衡量数据传输速率的重要指标，指的是每秒钟传输的数据位数。常用单位有bps、Kbps、Mbps等。数值越高表示数据传输速度越快。串口通信优势在远距离通信中具备成本优势，其传输速度虽然低于并行传输，但能通过双绞线实现远程数据传输，且设备间最大距离可达1200米。奇偶校验位用于检错，通过设置一个校验位确保数据符合偶数个或奇数个逻辑高位的要求，以提高数据传输的可靠性。没有校验位也是可以的。串口通信组成由地线、发送、接收三根线构成，支持ASCII码字符传输。通信方式异步，允许双向传输，端口参数需匹配，包括波特率、数据位等。停止位用于标识单个包的结束，并提供计算机校正时钟同步的机会。其位数越多，容忍的时钟不同步范围越大，但数据传输率越慢。串口通信的原理单工通信模式01单工通信模式的数据传输是单向的，通信双方中，一方固定为发送端，一方则固定为接收端。信息只能沿一个方向传输，使用一根传输线。半双工通信模式02半双工通信模式使用同一根传输线，支持数据双向传输，但收发不能同时进行。每端需配备收发切换开关，引入时间延迟，传输效率较低。全双工通信模式03全双工通信模式允许数据在两个方向上同时传输，是效率最高的通信方式。它要求发送和接收设备具备独立的收发能力，并使用两条传输线。串口通信的方式

RS-232标准RS-232标准由EIA制定，保证了不同厂家产品之间的兼容性。作为工业标准，它广泛应用于各种设备之间的通信。RS-422标准RS-422标准在RS-232基础上进行了改进和发展，提高了传输速率和距离，并允许在总线上连接多个接收器。RS-485标准RS-485标准进一步扩展了RS-422的功能，增加了多点、双向通信能力，并提高了发送器的驱动能力和冲突保护特性。串口通信协议02树莓派串口串口通信基础树莓派拥有两个串口，硬件串口（PL011UART）和mini串口（miniUART）。硬件串口性能优越，稳定性强，而mini串口则功能简单，稳定性相对较差。串口应用限制树莓派的IO口一共有40个管脚，红框中就是引出的串口IO。默认状态下，使用mini串口进行UART外接模块通信可能会导致性能低下和通信失败。恢复硬件串口映射要恢复硬件串口与GPIO14/15的映射关系，可通过VNC远程访问树莓派图形界面，在“RaspberryPiConfiguration”中启用SerialPort功能。串口配置差异树莓派2B/B+等老版将硬件串口分配给GPIOUART，可独立调整速率和模式。而树莓派3、4代硬件串口默认用于蓝牙，mini串口分配给GPIO串口TXD0、RXD0。树莓派串口概述启用miniUART在树莓派图形化界面中，通过“RaspberryPiConfiguration”的“Interfaces”选项，启用“SerialPort”服务，以恢复miniUART的通信功能。验证串口分配在命令行界面，输入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）。交换串口映射关系编辑/boot/config.txt文件，添加dtoverlay=pi3-miniuart-bt和force_turbo=1两行代码，以恢复硬件串口为GPIO串口，并重启树莓派使设置生效。验证串口新分配重启后，再次输入ls-l/dev命令，确认两个串口映射关系已交换。此时，硬件串口已分配给GPIO串口，可用于高性能的串口通信。串口分配与调整通过修改映射关系，将性能优越、稳定性强的硬件串口分配给GPIO串口，以满足高性能需求。这一改变使得串口通信更加高效可靠。分配硬件串口在安装minicom后，通过命令行配置串口参数，包括波特率、数据位、停止位等，确保与连接设备兼容，从而顺利实现通信。启用miniUART通信完成minicom安装与配置后，进行串口回环测试或与其他设备建立通信连接，确保串口正常工作。及时排查并解决问题。测试串口通信串口功能启用与设置03利用串口与计算机通信安装minicomminicom是Linux平台下的串口调试工具，功能强大，相当于Windows下的串口调试助手，安装minicom是串口通信的第一步。串口通信基础在树莓派LX终端中输入sudoapt-getinstallminicom命令安装minicom，在安装时出现Doyouwanttocontinue？时，输入y然后回车继续安装。安装minicom工具配置串口参数01安装minicom后，执行sudominicom–s命令在minicom中对串口进行配置，在弹出的菜单中选择“Serialportsetup”，如右图所示。配置串口设置02多个配置项，此时光标在最下方。需要修改某个配置，则输入对应的字母，光标即会跳转到对应的项，编辑后，回车确认，光标再次回到最下方。保存配置并退出03将默认设置修改为如图6-15所示内容后，选择Savesetupasdf1进行保存，然后选择ExitfromMinicom退出，如右图所示。配置串口参数准备回环测试：设置过minicom后，进行串口回环测试。先用杜邦线将树莓派上面的Pin8(TXD0)和Pin10(RXD0)引脚短接，然后在LX终端输入minicom-D/dev/ttyAMA0-b9600启动minicom。回环测试：其中-D表示选择串口/dev/ttyAMA0，-b设置波特率为9600，此参数也可以不用设置，默认是115200。需要注意的是，在root用户下才能运行此命令。启动与配置minicom：如果显示Entry"9600"notfound.Enterdialdir?选择“No”然后