一、介紹

對(duì)于樹莓派 3B+來(lái)說(shuō)，他的UART功能有三種：1、內(nèi)部藍(lán)牙使用；2、控制終端使用；3、與其他設(shè)備進(jìn)行串口通信。

在樹莓派USB TO TTL模塊實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)了通過串口對(duì)樹莓派進(jìn)行控制臺(tái)控制，讓串口作為控制終端調(diào)試口即 serial console，但是在項(xiàng)目中常常會(huì)使用串口同其他傳感器、單片機(jī)等設(shè)備進(jìn)行通用串口通信。

本實(shí)驗(yàn)中設(shè)置樹莓派的串口為通用串口與PC電腦的串口調(diào)試工具進(jìn)行通信。

二、組件

★Raspberry Pi 3 B+主板*1?快速購(gòu)買

★樹莓派電源*1

★USB TO TTL模塊*1

★面包板*1(可選)

★40P軟排線*1

★跳線若干

三、實(shí)驗(yàn)原理

(一)樹莓派的串口

樹莓派從大的方向來(lái)說(shuō)一共出了3代，每一代的CPU外設(shè)基本相同，但內(nèi)核不同，外設(shè)里面一共包含兩個(gè)串口，一個(gè)稱之為硬件串口(/dev/ttyAMA0)，一個(gè)稱之為mini串口(/dev/ttyS0)。

硬件串口由硬件實(shí)現(xiàn)，有單獨(dú)的波特率時(shí)鐘源，性能高、可靠，mini串口性能低，功能也簡(jiǎn)單，并且沒有波特率專用的時(shí)鐘源而是由CPU內(nèi)核時(shí)鐘提供，因此mini串口有個(gè)致命的弱點(diǎn)是：波特率受到內(nèi)核時(shí)鐘的影響。內(nèi)核若在智能調(diào)整功耗降低主頻時(shí)，相應(yīng)的這個(gè)mini串口的波特率便受到牽連了，雖然你可以固定內(nèi)核的時(shí)鐘頻率，但這顯然不符合低碳、節(jié)能的口號(hào)。

在所有的樹莓派板卡中都通過排針將一個(gè)串口引出來(lái)了，目前除了樹莓派3代以外 ?，引出的串口默認(rèn)是CPU的那個(gè)硬件串口。而在樹莓派3代中，由于板載藍(lán)牙模塊，因此這個(gè)硬件串口被默認(rèn)分配給與藍(lán)牙模塊通信了，而把那個(gè)mini串口默認(rèn)分配給了排針引出的GPIO ?Tx Rx。

樹莓派的串口默認(rèn)為串口終端調(diào)試使用，如要正常使用串口則需要修改樹莓派設(shè)置。關(guān)閉串口終端調(diào)試功能后則不能再通過串口登陸訪問樹莓派，只能通過ssh或者遠(yuǎn)程桌面連接樹莓派后進(jìn)行控制。

上圖紅框中就是引出的串口IO(GPIO ?14/15)，如果我們需要通過UART外接模塊，默認(rèn)情況下必須得使用性能很低的mini串口了，而且隨著內(nèi)核主頻的變化，還會(huì)造成波特率的變化導(dǎo)致通信的失敗，幾乎很難使用。所以我們一般要恢復(fù)硬件串口(/dev/ttyAMA0)與GPIO ?14/15的映射關(guān)系，使得我們能夠通過GPIO使用高性能的硬件串口來(lái)連接我們的串口設(shè)備。

恢復(fù)映射關(guān)系前先看下默認(rèn)的映射關(guān)系：

serial0是GPIO引腳對(duì)應(yīng)的串口，serial1是藍(lán)牙對(duì)應(yīng)的串口。如圖所示，serial0(GPIO串口)默認(rèn)使用的是ttyS0(mini串口)，serial1(藍(lán)牙)使用的是ttyAMA0(硬件串口)。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

第1步：連接電路。使用USB TO TTL模塊連接好樹莓派的串口和PC電腦的USB接口。

樹莓派(name)T型轉(zhuǎn)接板(BCM)USB TO TTL模塊

TXD	TXO	RXD
RXD	RXI	TXD
GND	GND	GND

下圖中的USB要插到筆記本電腦上哈，為方便拍照就沒插上。連線很簡(jiǎn)單，電路圖就沒畫了。

第2步：首先我們先嘗試使用默認(rèn)的ttyS0(mini串口)來(lái)進(jìn)行通用串口通信。

(1)設(shè)置樹莓派，在Raspberry Pi Configuration中將Serial Port設(shè)置為Enable，但是Serial Console都要Disable，即關(guān)閉串口控制臺(tái)功能，然后必須重啟樹莓派生效。

(2)PC電腦上運(yùn)行串口調(diào)試工具，串口驅(qū)動(dòng)的安裝請(qǐng)參考樹莓派基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)35：USB TO TTL模塊實(shí)驗(yàn)中的內(nèi)容。如下圖設(shè)置好參數(shù)，點(diǎn)擊“打開串口”。

(3)樹莓派上安裝minicom，啟動(dòng)時(shí)配置參數(shù)串口為/dev/ttyS0，波特率(9600)。在樹莓派上輸入信息，在PC上的串口調(diào)試工具就會(huì)收到該信息。

sudo?apt-get?install?minicom??????#安裝minicomsudo?minicom?-D?/dev/ttyS0?-b9600???#啟動(dòng)minicom

(4)PC上的串口調(diào)試工具發(fā)送字符信息，樹莓派上也會(huì)顯示該信息，證明兩者的UART雙向通信成功。

(5)這里要注意的是：進(jìn)入minicom工具，按提示按CTAL -A，然后按Z后會(huì)顯示幫助信息。若再按O可以進(jìn)入Minicom配置界面。

進(jìn)入Minicom配置界面，再選擇Serial port setup，可以對(duì)樹莓派的串口進(jìn)行設(shè)置。

進(jìn)入串口設(shè)置，可以設(shè)置樹莓派串口的設(shè)備、波特率等：

第3步： 為了在樹莓派3中通過GPIO使用高性能的硬件串口，我們必須將分配給藍(lán)牙使用的硬件串口與分配給IO排針的mini串口進(jìn)行對(duì)換，這必然會(huì)使得藍(lán)牙模塊的功能受到影響，不過這里我們不使用藍(lán)牙。

(1)在/boot/overlays文件內(nèi)有兩個(gè)文件，README 和pi3-miniuart-bt.dtbo，首先查看有沒有相關(guān)文件。

(2)README文件中說(shuō)明了此文件的功能，是將樹莓派3的藍(lán)牙切換到mini串口(ttyS0)，并且恢復(fù)硬件串口(ttyAMA0)到GPIO14&15引腳中。

(3)修改配置文件

sudo?vim?/boot/config.txt

在該文件中加一行代碼

dtoverlay=pi3-miniuart-bt

保存后重啟樹莓派，再查看映射關(guān)系已經(jīng)改變：

(4)進(jìn)入minicom，發(fā)送信息給PC串口調(diào)試工具。與第2步不同的是：啟動(dòng)時(shí)配置參數(shù)串口必須為/dev/ttyAMA0，波特率可以更改為其它的，這里設(shè)置為115200。

pi@raspberrypi:~?$?sudo?minicom?-D?/dev/ttyAMA0?-b115200

經(jīng)過測(cè)試，雙向通信成功！這里要注意，第2步里面關(guān)閉串口控制臺(tái)功能的設(shè)置不能變，即Serial Console要Disable。

補(bǔ)充： 前面步驟當(dāng)中的部分設(shè)置使用的是圖形界面配置，在不能使用圖形界面時(shí)，也可以直接修改配置文件。

(1)上面串口的開啟的步驟中，是在Raspberry Pi Configuration 界面中，將Serial Port選項(xiàng)ENable，也可以直接修改/boot/config.txt文件。

sudo?vim?/boot/config.txt

enable_uart=1即為Serial Port Enable串口開啟，enable_uart=0即為Serial Port Disable串口關(guān)閉。

(2)上面關(guān)閉串口控制臺(tái)功能，是在Raspberry Pi Configuration 界面中，將Serial Console選項(xiàng)Disable，可以直接修改/boot/cmdline.txt文件。

sudo?vim?/boot/cmdline.txt

修改前：

修改后：

去掉了“console=serial0,115200”，即Disable了串口控制臺(tái)功能。

樹莓派3B/3B+

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精彩回顧

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總結(jié)

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