用UART应用实例说明MicroPython-ESP32串口通信方式

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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

from machine import UART

复制代码

UART对象的构造器函数：

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

from machine import UART
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

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

复制代码

字符读写

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

复制代码

检测串口是否有数据

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

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

复制代码

样例输出

===============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
---------------------------------------

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

[教程] 用UART应用实例说明MicroPython-ESP32串口通信方式

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